第九章 固定源氮氧化物污染控制

第九章 固定源氮氧化物污染控制

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

8.9 103 12

107t； 3

10

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

6800 12.5

85.0t 3

10

3）8900×103×4.18×38%V=1000×106×24×3600，解得V=6.1×106m3。

6.1 106 6.25

38.2t。 每日排放NOx量约为33

10 10

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

0.7914

76.4 287.4mol。燃烧本身过程中产生N2(12 8)/28 0.3mol。 0.2130

0.21x

0.06，由此解得x=152mol。

379.1 x

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，则故NOx浓度为

0.267

5.0 10 4（体积分数）。

379.1 152

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：

第九章 固定源氮氧化物污染控制

(2x)2

1）1200K下，Kp=2.8×10。设有xN2转化为NO，则 2.8 10 7

(75 x)(5 x)

－7

解得x=0.00512；故NO平衡浓度为

2 0.00512

1.02 10 4（体积分数）

100

(2x)2

2）1500K时，同理 1.1 10 5 解得x=0.032，故NO平衡浓度为

(75 x)(5 x)

0.032 2

6.4 10 4（体积分数）

100

(2x)2

3）2000K时， 4.0 10 4 解得x=0.190，故NO平衡浓度为0.0038。

(75 x)(5 x)

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。

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

418.4

1）N2转化率20%，则NO浓度为

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) 将M=70，C=0.5代入 当t=0.01s时 (1 Y)(1 Y)当t=0.04s时 (1 Y)(1 Y)当t=0.1s时 (1 Y)(1 Y)由M 5.7 10TP

15

1

1/2

C 1

(1 Y)C 1 exp( Mt)

1.5 0.5

e 0.7，解得Y=0.313； e 2.8，解得Y=0.811；

1.5 0.5

1.5 0.5

e 7，解得Y=0.988。

58400

)，取P=1atm，将M=70代入得T=2409K。 T

exp(

9.6 对于M=50和M=30重复上面的计算。]

第九章 固定源氮氧化物污染控制

解：

t 0.01s,(1 Y)1.5(1 Y) 0.5 e 0.5,Y 0.232

M=50 t 0.04s,(1 Y)1.5(1 Y) 0.5 e 2.0,Y 0.686

t 0.1s,(1 Y)1.5(1 Y) 0.5 e 5,Y 0.955

t 0.01s,(1 Y)1.5(1 Y) 0.5 e 0.3,Y 0.144

M=30 t 0.04s,(1 Y)1.5(1 Y) 0.5 e 1.2,Y 0.487

t 0.1s,(1 Y)1.5(1 Y) 0.5 e 3,Y 0.824

9.7 对于反应N2+O2－>2NO，平衡常数可表示为：K [NO]2/[N2][O2] kf/kb。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：

9 101443400K exp( ) （R=1.987cal/mol.K）。将所给温度代入公式计算K值，列表

RT4.1 1013

如下：

9.8 计算组成为95%N2和5%O2的烟气达到平衡时，原子态O的浓度。假定平衡时的温度为1）2000K；2）2200K；3）2400K。 解：

假设O浓度很小，平衡时O2的浓度仍可近似认为5％。利用O2分解的平衡反应式O2 2O及《大气污染控制工程》P360（9－11）式求解：[Oe]

/2

[O2]1eKP,O

(RT)

1/2

。因反应前后分子个

数不同，平衡常数有量纲，公式中浓度单位为mol/m3，即

1）2000K时，Kp,o=6.63×104，平衡时[O2]e

－

0.05

0.305mol/m3

0.0224 2000/273

故[Oe]

/2

[O2]1eKP,O

(RT)1/2

.305 6.63 10 4

.314 2000

2.84 10－6mol/m3

－

2）2200K时，Kp,o=2.68×103，平衡时[O2]e

0.05

0.277mol/m3

0.0224 2200/273

故[Oe]

/2

[O2]1eKP,O

(RT)1/2

.277 2.68 10 3

8.314 2200

1.04 10－5mol/m3

第九章 固定源氮氧化物污染控制

3）2400K时，Kp,o=8.60×103，，平衡时[O2]e

－

0.05

0.254mol/m3

0.024 2400/273

故[Oe]

/2

[O2]1eKP,O

(RT)1/2

0.254 8.60 10 3

.314 2400

3.07 10－5mol/m3

9.9 典型的大型燃煤工业锅炉氮氧化物排放系数为8kg/t。假定煤的组成与习题9－4相同，烟气中氧浓度为6%，试计算烟气中NOx的浓度。 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C759g，H37g，N9g，S9g，O47g。充分燃烧后，生成CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol。需O22333－47=2286g，约71.4mol。 引入N2

0.7914

71.4 268.8mol。燃烧本身过程中产生N2(9 8)/28 0.19mol。 0.2130

即在O2恰好耗尽时烟气含CO263.25mol，H2O18.5mol，SO20.28mol，NO0.267mol，N2269.0mol。 由题意，空气过剩 …… 此处隐藏：4455字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……