大气污染课后答案 9章.doc

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NOx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/m3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 ； 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/m3，折合体积约为6800m3，去排放系数12.5kg/m3，则每日排放NOx约为 3）8900×103×4.18×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.1×106m3。 每日排放NOx量约为。 9.2 大型燃煤工业锅炉的NOx排放系数可取为8kg/t，试计算排烟中NOx的浓度。假定烟气中O2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NO2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CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol。需O22504－59=2445g，约76.4mol。 引入N2。燃烧本身过程中产生N2。 即在O2恰好耗尽时烟气含CO264.3mol，H2O26mol，SO20.812mol，NO0.267mol，N2287.7mol。 由题意，空气过剩，设过剩空气量为xmol，则，由此解得x=152mol。 故NOx浓度为（体积分数）。 9.3 气体的初始组成以体积计为8.0%CO2、12%H2O、75%N2和5%O2。假如仅考虑N2与O2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xN2转化为NO，则 解得x=0.00512；故NO平衡浓度为（体积分数） 2）1500K时，同理 解得x=0.032，故NO平衡浓度为 （体积分数） 3）2000K时， 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（体积分数） 2）N2转化率50%，则NO浓度为（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） 将M=70，C=0.5代入 当t=0.01s时 ，解得Y=0.313； 当t=0.04s时 ，解得Y=0.811； 当t=0.1s时 ，解得Y=0.988。 由，取P=1atm，将M=70代入得T=2409K。 9.6 对于M=50和M=30重复上面的计算。] 解： M=50 M=30 9.7 对于反应N2+O2－2NO，平衡常数可表示为：。根据现有的数据，可以得到kf=9×1014exp[－13500/(RT)]和kb=4.1×1013exp[－91600/(RT)]。按表9－3中的温度，计算平衡常数K，并与表中的数据比较。 解： （R=1.987cal/mol.K）。将所给温度代入公式计算K值，列表如下： T（K） 300 1000 1200 1500 2000 2500 Kp（计算值） 5.3×10－31 7.0×10－9 2.7×10－7 1.0×10－5 4.0×10－