大气污染课后详解9章

第九章 固定源氮氧化物污染控制9

9.1 某座1000MW 的火电站热效率为38%，基于排放系数，计算下述三种情况NO x 的排放量（t/d ）：

1）以热值为6110kcal/kg 的煤为燃料；2）以热值为10000kcal/kg 的重油为燃料； 3）以热值为8900kcal/m 3的天然气为燃料。 解：

1）设每天需燃煤Mt ，则有M.6110×103×103×4.18×38%=1000×106×24×3600 解得M=8.9×103t 。取NOx 平均排放系数12kg/t 煤，则每日排放NOx 量约为

t 10710

12

109.83

3=⨯⨯； 2）同理M.10000×103×103×4.18×38%=1000×106×24×3600，M=5439t 。

取重油密度为0.8×103kg/m 3，折合体积约为6800m 3，去排放系数12.5kg/m 3，则每日排放NOx 约为

t 0.85105

.1268003

=⨯

3）8900×103×4.18×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.1×106m 3。

每日排放NOx 量约为t 2.3810

1025

.6101.63

36=⨯⨯⨯。

9.2 大型燃煤工业锅炉的NO x 排放系数可取为8kg/t ，试计算排烟中NO x 的浓度。假定烟气中O 2的浓度为6%，煤的组成见例2－2。 解：

取1kg 煤计算，排放NOx 约8g ，在常规燃烧温度下，近似认为NO 2浓度很小，NOx 均

以NO 存在。

1kg 煤中，含C772g ，H52g ，N12g ，S26g ，O59g ，灰分为79g 。充分燃烧后，生成CO 264.3mol ，H 2O26mol ，SO 20.812mol ，NO0.267mol 。需O 22504－59=2445g ，约76.4mol 。 引入N 2

mol 4.2874.7621.079.0=⨯。燃烧本身过程中产生N 2mol 3.028/)830

14

12(=⨯-。 即在O 2恰好耗尽时烟气含CO 264.3mol ，H 2O26mol ，SO 20.812mol ，NO0.267mol ，N 2287.7mol 。

由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol ，则06.01.37921.0=+x

x

，由此解得x=152mol 。

故NOx 浓度为4100.5152

1.379267

.0-⨯=+（体积分数）

。

9.3 气体的初始组成以体积计为8.0%CO 2、12%H 2O 、75%N 2和5%O 2。假如仅考虑N 2与O 2生成NO 的反应，分别计算下列温度条件下NO 的平衡浓度。 1）1200K ；2）1500K ；3）2000K 。 解： 1）1200K

下，Kp=2.8×10－7。设有

xN 2转化为NO ，则

72

108.2)

5)(75()2(-⨯=--x x x 解得x=0.00512；故NO 平衡浓度为

41002.1100

00512

.02-⨯=⨯（体积分数）

2）1500K 时，同理

52

101.1)

5)(75()2(-⨯=--x x x 解得x=0.032，故NO 平衡浓度为 4104.6100

2

032.0-⨯=⨯（体积分数）

3）2000K 时，

42

100.4)

5)(75()2(-⨯=--x x x 解得x=0.190，故NO 平衡浓度为0.0038。

9.4 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NO x 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CO 263.25mol ，含H 2O 18.5mol ，含SO 20.28mol 。因此需O 2 2392－47=2281g 约71.3mol ，则引入N 2268.2mol 。

若空气过剩20%，则烟气中O 2为0.2×71.3=14.26mol ，N 2 268.2+53.6+9/28=322.1mol 。 即若不考虑N 转化，则烟气中含CO 263.25mol ，H 2O18.5mol ，SO 20.28mol ，O 214.26mol ，N 2322.1mol 。

1）N 2转化率20%，则NO 浓度为4101.34.41814

/92.0-⨯=⨯（体积分数）

2）N 2转化率50%，则NO 浓度为4107.74

.41814

/95.0-⨯=⨯（体积分数）

9.5 基于第二节给出的动力学方程，对于t=0.01、0.04和0.1s ，估算[NO]/[NO]e 的比值，假定M=70，C=0.5。试问M=70所对应的温度是多少？以K 表示。 解：

按《大气污染控制工程》P361（9－13）)ex p()1()1(11

Mt Y Y C C -=+--+

将M=70，C=0.5代入 当t=0.01s 时 7.05

.05

.1)1()1(--=+-e Y Y ，解得Y=0.313； 当t=0.04s 时 8.25

.05.1)1()1(--=+-e Y Y ，解得Y=0.811；

当t=0.1s 时 75

.05.1)1()1(--=+-e Y Y ，解得Y=0.988。

由)58400

exp(107.52/11

15

T

P T M -

⨯=-，取P=1atm ，将M=70代入得T=2409K 。