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

则有 M.6110 X 10吸 103X 4.18 X 38%=1000 X 106X 24X 3600 NOx 平均排放系数12kg/t 煤，则每日排放 NOx 量约为

3

8.

9 10

12

=107t

10°

2) 同理 M.10000 X 103X 103X 4.18 X 38%=1000 X 106X 24 X 3600, M=5439t 。 取重油密度为 0.8X 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

6800X2.5

NOx 约为

3 85.0t

103

3) 8900 X 103X 4.18 X 38%V=1000 X 106X 24X 3600，解得 V=6.1 X 106m 3。 6

6.1 10 6.25

103 103

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 ?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

°.

79

76.4 二 287.4mol 。燃烧本身过程中产生 2（12 - 14 8）/28 二 0.3mol 。 0.21 30

即在。2恰好耗尽时烟气含 CO 264.3mol , H 2O26mol , SO 20.812mol , NO0.267mol , N 2287.7mol 。

0 21x

由题意，空气过剩，设过剩空气量为

xmol ,贝H u.21x

=0.06，由此解得x=152mol 。

379.1 +x

故NOx 浓度为 一0267— =5.0 10* （体积分数）。

379.1 +152

9.3气体的初始组成以体积计为

8.0%CO 2、12%出0、75%N 2和5%。2。假如仅考虑 N ?与

02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 。

1）设每天需燃煤Mt , 解得 M=8.9 X 103t 。取 每日排放NOx 量约为

解：

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。2 为 0.2 X 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 。

0 2^9/14

4

1） N 2转化率20%，贝U NO 浓度为 —— ----- =3.1

10 一（体积分数）

418.4

0 5^9/14 .

2） N 2转化率50%，贝U NO 浓度为•

= 7.7 10

（体积分数）

418.4

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) (1 -Y)C 1(1 Y)C = exp(-Mt) 将 M=70 , C=0.5 代入

当 t=0.01s 时(1 -丫)1.5(1 - Y)"二 e^.7 ,解得 Y=0.313 ; 当 t=0.04s 时(1 -丫)1.5(1 - Y)"二 e ：8 ,解得 Y=0.811 ;

当 t=0.1s 时(1 -丫)1.5(1 Y) °5

二 e 4 ,解得 Y=0.988。

15 1 / 2

58400

1) 1200K 下, Kp=2.8 X 10「I 设有

X N 2转化为NO ,则

(2X )2 (75 _ x)(5 _ x)

= 2.8 10"7

解得X =0.00512 ;故NO 平衡浓度为

2 0.00512 100

= 1.02 10-4

（体积分数）

2）1500K 时，同理

(2X )2 (75 - x)(5 - x)

= 1.1 10, 解得X =0.032，故NO 平衡浓度为

0.032 2 100

_4

= 6.4 10

（体积分数）

3)2000K 时,

(2X )2 (75-x)(5-x)

= 4.0 10*

解得X =0.190，故NO 平衡浓度为 0.0038。