作业习题解答
第八章 硫氧化物的污染控制
第8章 1，2，3
8.1 某新建电厂的设计用煤为：硫含量3%，热值26535kJ/kg。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的SO2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？ 8.1解：
要达到火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011中广东新建电厂锅炉二氧化硫的排放标准 100mg/m3。
3%硫含量的煤烟气中SO2体积分数取0.3%。
3?64?103?8571mg/m3； 22.48571?100?100%?98.8%。 因此脱硫效率为
8571则每立方米烟气中含SO2
8.4 一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO2。尾气中含SO2为7.8%、O2为10.8%、N2为81.4%（体积）。如果第一级的SO2回收效率为98%，总的回收效率为99.7%。计算： 1）第二级工艺的回收效率为多少？
。
2）如果第二级催化床操作温度为420C，催化转化反应的平衡常数K=300，反应平衡时SO2的转化率为多少？其中，K?8.4 解：
1）由?T?1?(1??1)(1??2)，99.7%?1?(1?98%)(1??2)，解得?2?85%。 2）设总体积为100，则SO27.8体积，O210.8体积，N281.4体积。经第一级催化转化后余SO20.156体积，O26.978体积，N281.4体积。设有x体积SO2转化，则总体积为(88.5?ySO3ySO2?(yO2)0.5。
x)。 2xx/(88.5?)－2因此，300?，由此解得x=1.6×103；
0.156?x6.978?x/20.5?[]88.5?x/288.5?x/21.6?10?3?99% 故转化率为1?0.1568.8 石灰石（CaCO3）法洗涤脱硫采用喷雾塔设计，如果喷嘴产生雾滴的平均直径为3mm，假定操作按表8－5的典型工况进行，试计算：
1）液滴相对与塔壁的沉降速度是多少？
。。
2）如果气体进口温度为180C，离开塔顶时下降到55C，计算雾滴的水分蒸发率？假定雾滴可近似视为水滴。
3）脱硫液每经过一次喷雾塔，有多少分率的CaCO3发生了反应？ 8.8 解：
1）取平均温度为T?180?55?117.5。C，此时气体密度??0.94g/l（分子量取30）。 2显然雾滴处于牛顿区，us?1.74[3?10?3?9.8?1000/0.94]1/2?9.73m/s，因气体流速为3m/s，则液滴相对塔壁的沉降速度为6.73m/s。
2）工况条件：液气比9.0L/m3，Ca/S=1.2，并假设SO2吸收率为90%。
。
在117.5C下，水汽化热2212.1kJ/kg，空气比热1.025kJ/（kg.K）
由（180－55）×1.025×0.94=2212.1m，解得m=0.054kg，因此水分蒸发率
0.054?100%?0.6%。 9.00.9?100%?75%。 3）CaCO3反应分率为1.2
第九章 固定源氮氧化物污染控制
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25662 kJ/kg的煤为燃料；2）以热值为42000kJ/kg 10000kcal/kg的重油为燃料； 3）以热值为37380kJ/kg 8900kcal/m3的天然气为燃料。 9.1 解：
1）设每天需燃煤Mt，则有M×25662×103×103×38%=1000×106×24×3600 解得M=8.8576×103t。取NOx平均排放系数12kg/t煤，则每日排放NOx量约为
8.8576?103?12?106.29t；
1032）同理M×42000×103×103×38%=1000×106×24×3600，M=5413.1t。
取重油密度为0.8×103kg/m3，折合体积约为6766.4m3，去排放系数12.5kg/m3，则每日排放NOx约为
6766.4?12.5?84.58t
1033）37380×103×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.07×106m3。
6.07?106?6.25?37.94t。 每日排放NOx量约为3310?10
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。 9.4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。
0.2?9/14?3.1?10?4（体积分数）
418.40.5?9/14?7.7?10?4（体积分数） 2）N2转化率50%，则NO浓度为
418.41）N2转化率20%，则NO浓度为
－
9.10 燃油锅炉的NOx排放标准为230×106（体积分数），假定油的化学组成C10H20Nx，当空气过剩50%时发生完全燃烧。当燃料中50%的氮转化为NOx，忽略热力型NOx时，为满足排放标准，氮在油中的最大含量为多少？ 9.10解：
燃烧1mol C10H20Nx，产生10molCO2，10molH2O，需O215mol，引入N2量56.4mol。 空气过剩50%，则总氮气量为56.4×1.5=84.6mol，O2量为7.5mol。
0.5x?230?10?6，解得x=0.052
20?84.6?0.5x?7.50.052?14?100%?0.52%。 因此氮在油中的最大含量为
0.052?14?120?20由题意，
9.11 欲从燃烧烟气中用氨去除NOx，假定实际的反应为反应（9－17）和（9－18），烟气中NO占NOx总量的90%，其余的为NO2。按习题9－1的三种情况，若去除90%以上的NOx，
－6
每天各需要多少吨氨？假定氨的残留量为5×10（体积分数）。 9.11解：
1）以热值为6110kcal/kg的煤为燃料，每日排放NOx量约107t，其中NO210.7t，NO96.3t。反应方程式为：
4NH3?4NO?O2?4N2?6H2O 8NH3?6NO2?7N2?12H2O
44?3086?46?? x0.9?96.3?103y0.9?10.7?103解得x=2889kmol，y=279kmol 生成N2(2889?7612?279)?3133kmol，H2O(?2889??279)?4752kmol 848－
因此残留氨量为（3133+4752）×5×106=0.04kmol，可忽略。
故每天消耗氨的量为（2889+279）×17/103=53.9t。
2）以热值为10000kcal/kg的重油为燃料，每日排放NOx量约85t，其中NO28.5t，NO76.5t。反应方程式为：
4NH3?4NO?O2?4N2?6H2O 8NH3?6NO2?7N2?12H2O
44?3086?46?? x0.9?76.5?103y0.9?8.5?103