《环境工程学》课程作业及答案

第一次作业

1. 根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准，求出SO 2、NO 2、CO 三种污染物日平均浓度限值的体积分数。 解：由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下：

SO2：0.15mg/m 3，NO2：0.12mg/m 3，CO ：4.00mg/m 3。按标准状态下1m 3干空气计算，其摩尔数为

mol 643.444

.2210

13

=⨯。故三种污染物体积百分数分别为：

SO 2：

ppm 052.0643.44641015.03=⨯⨯-，NO 2：ppm 058.0643.44461012.03

=⨯⨯- CO ：

ppm 20.3643

.44281000.43

=⨯⨯-。 2.

CCl 4气体与空气混合成体积分数为1.50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m 3N 、/s ，试确定：1）CCl 4在混合气体中的质量浓度ρ（g/m 3N ）和摩尔浓度c （mol/m 3N ）；2）每天流经管道的CCl 4质量是多少千克？

解：1）ρ（g/m 3N ）3

3

4

/031.110

4.221541050.1N m g =⨯⨯⨯=-- c （mol/m 3

N ）3

33

4/1070.6104.221050.1N m mol ---⨯=⨯⨯=。

2）每天流经管道的CCl 4质量为1.031×10×3600×24×10－3kg=891kg

3.已知重油元素分析结果如下：C ：85.5%

H ：11.3%

O ：2.0%

N ：0.2%

S ：1.0%，试计算：1）燃油1kg 所需理论空气量和产生的理论烟气量； 2）干烟气中SO 2的浓度和CO 2的最大浓度；

3）当空气的过剩量为10%时，所需的空气量及产生的烟气量。 解：1kg 燃油含：

重量（g ） 摩尔数（g ） 需氧数（g ）

C 855 71.25 71.25

H

113－2.5 55.25 27.625

S 10 0.3125 0.3125 H 2O 22.5 1.25 0 N 元素忽略。

1）理论需氧量 71.25+27.625+0.3125=99.1875mol/kg

设干空气O 2：N 2体积比为1：3.78，则理论空气量99.1875×4.78=474.12mol/kg 重油。即474.12×22.4/1000=10.62m 3

N /kg 重油。 烟气组成为CO 271.25mol ，H 2O 55.25+11.25=56.50mol ，SO 20.1325mol ，N 23.78×99.1875=374.93mol 。 理论烟气量 71.25+56.50+0.3125+374.93=502.99mol/kg 重油。即502.99×22.4/1000=11.27 m 3

N /kg 重油。 2）干烟气量为502.99－56.50=446.49mol/kg 重油。

SO 2百分比浓度为

%07.0%10049

.4463125

.0=⨯，

空气燃烧时CO 2

存在最大浓度%96.15%10049

.44625

.71=⨯。

3）过剩空气为10%时，所需空气量为1.1×10.62=11.68m 3

N /kg 重油，

产生烟气量为11.267+0.1×10.62=12.33 m 3

N /kg 重油。

4. 普通煤的元素分析如下：C6

5.7%；灰分18.1%；S1.7%；H3.2%；水分9.0%；O2.3%。（含N 量不计） 1）计算燃煤1kg 所需要的理论空气量和SO 2在烟气中的浓度（以体积分数计）； 2）假定烟尘的排放因子为80%，计算烟气中灰分的浓度（以mg/m 3

表示）；

3）假定用硫化床燃烧技术加石灰石脱硫。石灰石中含Ca35%。当Ca/S 为1.7（摩尔比）时，计算燃煤1t 需加石灰石的量。 解：相对于碳元素作如下计算：

%（质量） mol/100g 煤 mol/mol 碳

C 65.7 5.475 1 H 3.2 3.2 0.584 S 1.7 0.053 0.010 O 2.3 0.072 0.013 灰分 18.1 3.306g/mol 碳 水分 9.0 1.644g/mol 碳 故煤的组成为CH 0.584S 0.010O 0.013， 燃料的摩尔质量（包括灰分和水分）为

molC g /26.18475

.5100

=。燃烧方程式为

222222013.0010.0584.078.3010.0292.0)78.3(nN SO O H CO N O n O S CH +++→++

n=1+0.584/4+0.010－0.013/2=1.1495 1）理论空气量

kg m kg m /74.6/104.22100026

.18)

78.31(1495.1333=⨯⨯⨯+⨯-；

SO 2在湿烟气中的浓度为

%174.0%10018

644

.11495.178.3010.0292.01010

.0=⨯+

⨯+++

2）产生灰分的量为kg g /8.144%80100

1000

1.18=⨯⨯

烟气量（1+0.292+0.010+3.78×1.1495+1.644/18）×1000/18.26×22.4×10－3

=6.826m 3

/kg

灰分浓度为

310826

.68

.144⨯mg/m 3

=2.12×104

mg/m

3

3）需石灰石kg 21.103%

3540

7.100.32%

7.11000=⨯⨯⨯/t 煤

5.干烟道气的组成为：CO 211%（体积），O 28%，CO2%，SO 2120×10－6

（体积分数），颗粒物30.0g/m 3

（在测定状态下），烟道气流流量在700mmHg 和443K 条件下为5663.37m 3

/min ，水气含量8%（体积）。

试计算：1）过量空气百分比；2）SO 2的排放浓度（3

/m g μ）；3）在标准状态下（1atm 和273K ），干烟道体积；4）在标准状态下颗粒物的浓度。

解：1）N 2%=1－11%－8%－2%－0.012%=78.99% 由《大气污染控制工程》P46 （2－11）