大气计算题 修正

第二章燃烧与大气污染习题P48

2.1 已知重油元素质量分数分析结果为：C：82.3%，H：10.3%，O：2.2%，N：0.4%，S：4.8%，试计算：①燃烧1kg所需的理论空气量和产生的理论烟气量；②干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度（以体积分数计）；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：①理论空气量可由式（2-2）得到：

V a0 =8.881ωc,y+3.329ωs,y+26.457ωH,y-3.333ωo,y

=（8.881×82.3%+3.329×4.8%+26.457×10.3%-3.333×2.2%）m3N/(kg燃料)

=10.121 m3N/(kg燃料)

理论烟气量可由式（2-7）得到：

V f0=1.866ωc,y+11.111ωH,y+0.699ωs,y+0.79 V a0+0.799ωN,y

=（1.866×0.823+11.111×0.103+0.699×0.048+0.79×10.121+0.799×0.004）m3N/(kg燃料) =10.713 m3N/(kg燃料)

V df0=10.713－11.111×0.103=9.569 m3N/(kg燃料)

②干烟气中SO2的浓度和CO2的最大浓度：

φSO2 =(0.699×0.048/9.569) ×100%=0.36%

重油中碳与理论空气中的氧完全燃烧时，则烟气中的CO2浓度最大，因此：

φCO2，max=(1.866×0.823/9.569) ×100%=16.1%

③10%过剩空气下燃烧：α=1.1

V a=1.1×10.121 m3N/(kg燃料)=11.133 m3N/(kg燃料)

V f=（10.713+1.0161×0.1×10.121）=11.741 m3N/(kg燃料)

2.2 普通煤的各成分质量分数分析为：C：65.7%，灰分：18.1%，S：1.7%，H：

3.2%，水分：9.0%，O：2.3%，含N量不计。计算燃煤1kg所需要的理论空气量和SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）。

解：①理论空气量由式（2-2）得到：

V a0 =8.881ωc,y+3.329ωs,y+26.457ωH,y－3.333ωo,y

=（8.881×0.657+3.329×0.017+26.457×0.032－3.333×0.023）m3N/(kg燃料)

=6.662 m3N/(kg燃料)

②SO2在烟气中的浓度：（忽略空气中的湿含量）(含N量不计)

理论湿烟气量为：V f0=1.866ωc,y+11.111ωH,y+1.24（V a0ρa+ωH,y ）+0.699ωs,y+0.79 V a0+0.799ωN,y =1.866×0.657+11.111×0.032+1.24×0.09+0.699×0.017+0.79×6.662

=6.696 m3N/(kg燃料)

m SO2 =1×1.7%×2=0.034kg

V烟气=6.696 m3N/(kg燃料) ×1kg=6.696 m3

SO2在烟气中的浓度（以体积分数计）=0.699×0.0174/6.696=0.00182=0.182%

SO2在烟气中的浓度（不以体积分数计）C= m SO2/ V烟气=0.034/6.696=0.00508 kg/ m3=5080 mg/ m3

第三章大气污染控制的基础知识习题P78

3.3某烟气脱硫系统的烟气处理量为100000 m3N/h，烟气中含SO2为4500mg/ m3N。新鲜石灰中CaO含量为96%，系统在钙硫比为1:2的情况下，欲使尾气中SO2下降到650 mg/ m3N，试计算石灰的消耗量。

解：在系统中，SO2与CaO发生化学反应：

SO2+CaO+1/2O2=CaSO4

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1.2x G石灰·0.96

设需要石灰为G石灰（kg/h），对SO2作物料衡算：

（1）进入系统的SO2流率：4500mg/ m3N×10-3×100000 m3N/h=450 kg/h

（2）流出系统的SO2流率：650mg/ m3N×10-3×100000 m3N/h=65 kg/h

（3）系统中无SO2生成

（4）系统中SO2的消耗等于SO2与CaO的反应量。按钙硫比为1:2计算，SO2的消耗量为：

64×0.96×G石灰(1.2×56) kg/h

（5）稳态过程，G A=0，则按式（3-8）可得：

[450－64×0.96×G石灰(1.2×56)] kg/h=65 kg/h

G石灰=421.1 kg/h

3.9将两台除尘装置串联在一起净化烟气中的粉尘，其第一级除尘效率为η=91.9%，第二级除尘效率为η=82%，问改两级串联除尘系统的总除尘效率为多少？

解：根据（3-63）可得：

ηT=[1－(1－η1)(1－η2)]= [1－(1－91.9%)(1－82%)]=98.542%

第六章吸附法净化气态污染物习题P196

6.6 在直径为D=1.4m的立式吸附器中，装有密度为ρ=220kg/m3的活性炭，炭层厚度z=1.0m，含苯废气以1.4m/min的速率通过活性炭层，废气含苯的初始浓度ρ0=39g/m3,设苯蒸气被活性炭完全吸附，活性炭对苯的平均活性为7%，解吸后苯在活性炭中的残余吸附量为0.8%，求：①每次间歇操作的时间；②每次吸附所能处理的废气量。

解：①m=ρV=220kg/ m3×π（1.4m/2）2×1.0m=338.492kg

ω2=7% ω1=0.8% ν=14m/min/60=0.233m/s

A=π（1.4m/2）=1.5386m2 ρ1=39g/m3 ρ2=0

所以τB=m(ω2－ω1)/[ νA(ρ1－ρ2)]=338.492×(7%－0.8%)×1000/(0.233×1.5386×39) = 1501s=25min

②吸附苯的质量：G= m(ω2－ω1)= 338.492kg×(7%-0.8%)=21kg

废气总量：V=25min×14m/min×π（1.4m/2）2=538.51m3

6.8 某活性炭床被用来净化含CCl4的废气，其操作条件是：废气流量为20 m3/min,

温度为25℃，压力为101.33kPa，CCl4的初始含量为900×10-6（体积分数），床深0.6m，空塔气速为0.3m/s。假定活性炭的装填密度为400kg/ m3，操作条件下的吸附容量为饱和吸附容量的40%，实验测得其饱和容量为0.523kg（CCl4）/kg(活性炭)。求：①当吸附床长宽比为2:1时，试确定长的过气截面；②计算吸附床的活性炭用量；③试确定吸附床穿透前能够连续操作的时间。

解：① A=Q/V= 20 m3/min/(60×0.3m/s)=1.11m2

设长宽比2x，则宽为x，