等。化学组成主要有SO4、NO3、NH4、EC、OC、重金属等。 21、 美国环境空气质量标准中关于颗粒物的浓度，最初以TSP表示，后来改为PM10，近来又改为PM2.5，其动因是什么？对污染控制技术提出哪些要求和挑战？ 答：颗粒物粒径大小是危害人体健康的一个重要因素。PM10可以被吸入气管，在呼吸道内沉积，而PM2.5可以被吸入肺部，直接危害人体健康；而且，粒径越小比表面积越大，物理、化学活性越大，加剧生理效应的发生与发展。美国环境空气质量标准的改变，反映了对这一问题认识的深入。新的标准对除尘技术提出了挑战，不仅要求整体上较高的除尘效率，而且要求对细颗粒的捕集更为有效，而细颗粒的捕集相对粗颗粒要相对困难。 22、哪些污染物可能引起全球气候变暖？ 答：CO2、CH4、CFCs、N2O、O3等。 计算题

1某电除尘器的除尘效率为90%，欲将其除尘效率提高至99%。有人建议使用一种添加剂可以改变滤饼的比电阻，从而使电除尘器的效驱进速度提高一倍。若此建议可行，电除尘器的效率能满足要求吗？也有人建议，通过提高电除尘器的电压即可满足将除尘效率提高至99% 的要求。若按此建议，电除尘器的电压应增加多少？ 解:由下列公式：

2－－＋

AQ

A?1?1?exp(?2?e1)?0.99Q?1?1?exp(??e1)?0.9可知有效驱进速度提高一倍后能满足99％的除尘效率的要求。因为

??q?EP/(3??dP);q?3?(???22)?0dPE0

驱进速度正比于dPE0，因此将dPE0提高到原来的两倍即可满足要求。 33

2.除尘系统的处理烟气量10000m/h，初始含尘浓度为6g/m，拟采用逆气流反吹清灰袋式除尘器，选用涤纶绒布滤料，要求进入除尘器的气体温度不超过393K，除尘器压力损失不超过1200Pa，烟气性质近似于空气。试确定：（1）过滤速度：（2）分成负荷；（3）除尘器的压力损失；（4）最大清灰周期；（5）滤袋面积；（6）滤袋的尺寸（直径和长度）和滤袋条数。（12分） 解：（1）过滤气速估计为VF=1.Om/min.（2分） （2）除尘效率为99%，则粉尘负荷W=VF△Ct=0.99

2

×6t=5.49tg/m（2分）

（3）除尘器压力损失可考虑为△P=△Pt+△PE+△PP △Pt为清洁虑料损失，考虑为120Pa; △PE=SE×

22

VF=350Pa; △Pp=RpV△Ct=9.5×1×5.94t=56.43tPa, Rp取9.50N·min/(g·m); 故△P=△Pt+△PE+△PP=350+120+56.43t（Pa）=470+56.43 t（Pa）（2分）

（4）因除尘器压降小于1200Pa，故470+56.43 t（Pa）<1200，t<12.9min即最大清灰周期。（5）

2（

A=Q/60VF=1000×393/（60×1×273）=240m（2分）

2

（6）取滤液袋d=0.8m,l=2m,a=πdl=5.03m,n=A/a=47.7取48条布袋（2分）

3. 某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%，含 灰为7.7%。试计算：如果按化学剂量比反应，脱除每kgSO2需要多少kg的CaCO3；如果实际应用时CaCO3过量30%，每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO3；3）脱硫污泥中含有60%的水分和40êSO4.2H2O，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？（9分）

5

解：（1）CaCO3?SO2?2H2O?CaSO3?2H2O?CO2? （2）每燃烧1t煤产生SO2约

10064 m=1.5625kg ?m1kg3.6?2t?72kg，约去除72×0.9=64.8kg。因此消耗CaCO3 100100?64.8?132kg。

6464.8?172?174kg；则燃烧1t煤脱硫污泥排放量为174（3）CaSO4.2H2O生成量 t，同时排放0.4?43564m?1.3?灰渣77kg。

4.某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26.535Kj/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？

3

解：火电厂排放标准700mg/m; 3%硫含量的煤烟气中SO2体积分数取0.3%; 则每立方米烟气中含SO2

3

（3/22.4）×64×10=8571mg,因此脱硫效率为(8571-700)/8571×100%=91.8%0

5、电除尘器的集尘效率为95%，某工程师推荐使用一种添加剂以降低集尘板上粉尘层的比电阻，预期可使电除尘器的有效驱进速度提高一倍。若工程师的推荐成立，试求使用该添加剂后电除尘器的集尘的集尘效率。（8分）

/

解：η=1-exp{-(A/Q)w}=95%，故exp{-(A/Q)w}=0.05，exp{-(A/Q)2w}=0.0025，因此η=1- exp{-(A/Q)2w}=1-0.0025=99.75%

6.石灰石（CaCO3） 法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均 直径为3mm，假定操作按表8-5的典型工况进行，试计算：（1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？（2）如果气体进口温度为180℃，离开塔顶时下降到55℃，计算雾滴的水分蒸发率？假定雾滴可近似视为水滴。（3）脱硫液没经过一次喷雾塔，有多少分率的CaCO3发生了反应？（12分） 2.解：（1）取平均温度为T=(180+55)/2=117.5℃，此时气体密度ρ=0.94g/l（分子量取30）。显然雾滴

-31/2

处于牛顿区，us=1.74[3×10×9.8×1000/0.94]=9.73m/s，因气体流速为3m/s,则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s

3

（2）工况条件：液气比9.0L/m,Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%,在117.5℃下，水气比热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ(kg·K)，由（180-55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸发率（0.054/9.0）×100%=0.6% （3）CaCO3反应分率为（0.9/1.2）×100%=75%

7. 假定煤的元素组成以重量百分比计为：氢3.7，碳75.9，硫0.9，氮0.9，氧4.7，其余的为灰分。当空气过剩系数20%条件下燃烧时，假定燃烧为完全燃烧。如果不考虑热力型NOx的生成，若燃料中氮1）20%，2）50%，转化为NO，试求烟气中NO的浓度。

解：考虑1kg燃煤含氢37g，碳759g，硫9g，氮9g，氧47g。烟气中含CO263.25mol，含H2O 18.5mol，含SO20.28mol。因此需O2 2392－47=2281g 约71.3mol，则引入N2268.2mol。若空气过剩20%，则烟气中O2为0.2×71.3=14.26mol，N2 268.2+53.6+9/28=322.1mol。即若不考虑N转化，则烟气中含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，O214.26mol，N2322.1mol。1）N2转化率20%，则NO浓度为

0.2?9/14.5?914?4?3.1?10?4（体积分数）2）N2转化率50%，则NO浓度为0418（体积分数） ?7.7?10.4418.48、以50km/h行驶的汽车，尾气中含CO 1％（体积分数）。假如汽车的排气速率为80mN/h，试计算汽

车行驶1km排放CO的量（以克计）。150?80?10.0224?1%?28?20g/km

9、某铜冶炼厂的烟筒高150m，烟云抬升高度为75m, 其SO2排放速率为1000g/s. 估算下风向5km 处的SO2地面浓度. 假定风速为3m/s, 大气稳定度为C. 在相同条件下，若新建一座烟筒以使地面浓度降低为现在的50%，烟筒高度应为多少米？

3

6

解：x=5km，大气稳定度为C时，?y?404.5m，?z?267.5m SO2浓度：

H2?(5000,0,0,225)?exp(?2)?u?y?z2?zQ?1000225exp(?)?688?g/m323.14?3?404.5?267.52?267.52

??1H2H?21若令浓度减少为现在的50％ ??exp(?2?2)??H??387.1m因此烟囱的实际高

?22?z2?z2度H＝387.1-75＝312.1m。

10、（8分）某100万kw的燃煤电站的能量转换效率为40％，所燃煤的热值为26,700 kJ/kg，灰分含量为12％，假定50％的灰分以颗粒物形式进入烟气。现在用电除尘器捕集烟气中的颗粒物（飞灰），其参数为

粒径区间，μm 粒子的质量百分比，％ ESP的捕集效率，％ 0～5 14 70 5～10 17 92.5 10～20 21 96 20～40 23 99 >40 25 100 试计算该电厂排放颗粒物的量，以kg/s计。

1． 除尘效率：

14?0.7?17?0.925?21?0.96?23?0.99?25?1?93.46%

排放量：

100?1071??12%?50%?(1?93.46%)?0.37kg/s

40&700?10311、通常燃煤电厂每kw发电容量的排烟速率为0.00156m/s（烟气温度为205C和1atm）。烟气经石灰石洗涤器脱硫，其压力损失为25cm水柱。试估算烟气脱硫的用电量（以发电总量的百分比表示）。烟气脱硫的用电量可用下式估算：功率＝（烟气流量）×（压力损失）/（风机效率）假定风机效率为80％。

3

o

0.00156?(0.25?9.8?1000)/80%/1000?0.48%

14、 8分）某高速公路每小时车流量为10000辆（每个方向5000辆），平均速度80km/h，CO的排

放因子约为2.1g/km。风向与道路成直角，风速1m/s。假定污染物的排放可视为地面源且沿着道路的中心线排放，当时的大气稳定度等级为C。估算道路中心线下风向200m处的CO浓度（假定道路上风向浓度为零）。

?y?23.3m，?z?14.0m CO浓度：

2QH2?(200,0,0,0)?exp(?2)2?z2?u?z?10000/3600?2.1/1000?166?g/m32?3.14?1?14.0

7

12、已知煤炭的重量组成为：C 77.2%，H 5.2%，N 1.2%，S 1.6%，O 5.9%，灰分8.9%。燃烧条件为：空气过剩20%，空气的湿度为0.0116mol水/mol 干空气试计算燃烧烟气的组成（对气态组分以体积百

3

分比表示，对固体组分以g/mN表示）。

解：以完全燃烧1kg煤为基础，计算各组分的摩尔数、需氧量和产生烟气量，计算结果见下表。

H C N S O 灰分

因此，燃烧需要的理论氧气量为：13?64.33?0.5?1.844?75.986mol/kg煤 需

要

的

实

际

空

气

量

为

：

质量/g 52 772 12 16 59 87

转化为mol数 ÷1＝ ÷12＝ ÷14＝ ÷32＝ ÷16＝ －

mol/1kg重油

52 64.33 0.857 0.5 3.688 －

需O2量/mol 13 64.33 0 0.5 －1.844 0

产生的烟气量/mol 26（H2O） 64.33（CO2） 0.429（N2） 0.5（SO2）

0 0

75.986?(1?3.78)?(1?20%)?(1?0.0116)?423.64?1.0116?440.9mol/kg煤

产生烟气：(26?64.33?0.429?0.5)?440.9?75.986?456.17mol/kg煤烟气的组成为：

64.33?100%?14.1E6.170.5SO2%??100%?0.11E6.1726?440.9?0.0116H2O%??100%?6.8%

456.1775.986?0.2O2%??100%?3.3E6.1775.986?3.78?1.2?0.429N2%??100%?75.6E6.17CO2%?13、参考附图，估算燃煤烟气的酸露点。煤的组成如下表所示。假定燃烧时空气过剩20％，进入燃烧

o

器的空气为20C，且RH＝50％；并假定5％的SO2转化为H2SO4。

以完全燃烧100g煤为基础:

H C N2 S O2

质量/g 4.9 68.3 8 0.6 10.2

转化为mol数 ÷1＝ ÷12＝ ÷28＝ ÷32＝ ÷32＝

mol 4.9 5.69 0.029 0.019 0.319

因此，理论需氧量：5.69?4.90/4?0.019?0.319?6.62mol 需要的实际空气量为：6.62?1.2?(1?0.0116)/0.21?38.26mol

8