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0.531(SO2)
H
32
8
16(H2O)
O
23
1.438
-0.719
H2O
90
5
5(H2O)
所以,理论需氧量为:
(54.75+0.531+8-0.719)=62.562mol/kg(燃煤)
理论空气量为:
(1+3.78)×
62.562=299.05mol/kg(燃煤)=6.70mN3/kg(燃煤)
理论烟气量为:
(54.75+0.531+16+5)+3.78×
62.562=312.8mol/kg(燃煤)
=7.01mN3/kg(燃煤)
SO2在烟气中的浓度为:
0.531/312.8=1698×
10-6
②1kg燃煤含灰分181g,排放因子80%,则烟气中灰分质量为:
181×
80%=144.8g。
灰分浓度为:
144800mg/7.01mN3=2.07×
104mg/mN3
③1t煤含S531mol,需Ca量:
1.7×
531=902.7mol
m=902.7×
40.08=3.62×
104g
所需石灰石:
3.62×
104g/35%=1.03×
105g=103kg
2.4某锅炉燃用煤气成分体积比为:
H2S0.2%、CO25%、O20.2%、CO28.5%、H213.0%、CH40.7%、N252.4%。
空气含湿量为12g/m3(标态),α=1.2时,试求实际所需空气量和燃烧时产生的实际烟气量。
以1kmol煤气计,则
H2S
2
3
2+2=4
CO2
50
O2
2.0
-2
CO
285
142.5
H2
130
65
CH4
7
14
14+7=21
N2
524
1)由上表可知理论需氧量为:
3-2+142.5+65+14=222.5mol/kmol煤气
=222.5L/(m3N煤气)
理论干空气量:
222.5×
(1+3.78)
=1063.6L/(m3N煤气)
实际需要的干空气量:
1063.6×
1.2=1276L/(m3N煤气)
转化为湿空气
ⅰ湿空气中水蒸气的体积比为
(12g/18g·
mol-1)×
22.4×
10-3m3N/m3N=0.0149
ⅱ所需湿空气的体积为
1276/(1-0.0149)=1296L/(m3煤气)
2)燃烧后产生的烟气量为
(1296-222.5)+(4+50+285+130+21+524)=2.09m3/m3煤气
2.4
以1kmol煤气为基准,列出各组分的需氧量、产生烟气量如下:
4(2H2O+2SO2)
50(CO2)
285(CO2)
35
130(H2O)
CH4
210(14H2O+7CO2)
524(N2)
(3-2+142.5+35+14)=222.5mol/kmol(煤气)
实际需要的干空气量为:
222.5(1+3.78)×
1.2=1276.3mol/kmol(煤气)
=1.276mN3/mN3(煤气)
湿空气中水蒸气的体积百分数为:
=1.493%
实际需要湿空气量为:
1276/(1-0.01493)=1.296mN3/mN3(煤气)
实际产生的烟气量为:
各组分产生烟气量+进入的湿空气量+燃烧消耗氧量
=(4+50+285+130+21+524)+1296-222.5=2087mol/kmol(煤气)
=2087mN3/mN3(煤气)
2.6
以1kg燃煤为基准,列出各组分的需氧量、产生烟气量如下:
12.5
25(H2O)
758
63.17
63.17(CO2)
N
15
1.071
0.536(N2)
16
0.5
0.5(SO2)
74
4.625
-2.313
灰分
87
——
(12.5+63.17+0.5-2.313)=73.86mol/kg(燃煤)
理论干空气量为:
73.86=353.0mol/kg(燃煤)
实际空气量为:
353.0×
1.2×
(1+0.0116)=428.6mol/kg(燃煤)
产生的烟气量为:
(25+63.17+0.536+0.5)+428.6-73.86=443.9mol/kg(燃煤)
烟气组成—CO2:
63.17/443.9=14.23%;
SO2:
0.5/443.9=0.11%;
H2O:
=6.74%;
N2:
(0.536+73.86×
3.78×
1.2)/443.9=75.59%
2.7
假定SO2向SO3的转化率为3%,而SO3全部转化为H2SO4
则H2SO4含量为:
0.11%×
3%=3.3×
10-5
LgPH2SO4=-4.48
查表2-7,可得烟气的酸露点为140℃
拟在平坦开阔大气稳定度为中性状态地方再建一硫酸厂,生产尾气排放SO2量为60kg/h,经2m内径的排烟筒排放尾气量为226000m3/h。
尾气温度为40℃,环境温度20℃。
试问厂区附近达二级标准时烟囱应为多高?
解:
第一步查附表三,二级标准时SO2的日均浓度限值是0.15mg/m3
第二步确定B值,按国家标准法
按(4—27)
第三步确定扩散参数
中性条件下,大气稳定度为D级,向不稳定方向提半级后按表4-8查算。
下风向任意位置处,
,取距烟囱2km的位置。
第四步按(4—65),设本底浓度为0.06mg/m3
危险风速为:
1、计算不同粒径的三种飞灰球形颗粒在空气中的沉降速度,及在30s内的沉降高度。
已知颗粒dp分别为0.4、40μm,空气温度为387.5K,压力为101325Pa,飞灰真密度为2310kg/m3。
查表得:
空气ρ=0.912kg/m3μ=2.3×
10-5Pa·
s
=532.2m/s
=9.5×
10-8m
1对于粒径为0.4μm的颗粒,需进行坎宁汉修正。
=0.475C=1+Kn[1.257+0.400exp(-
)]=1.616
假定颗粒处于Stokes区域,其末端沉降速度为:
=1.41×
10-5m/s
验证:
Rep=
=2.2×
10-7。
故假设成立。
由于颗粒的起始速度为0,故需计算从初速度到末端速度所用的时间和所走的距离。
由受力平衡关系:
F=FG-FD=ma
积分得:
us(t)=τgC[1-exp(-
)]
由于
=6.9×
105极大,颗粒极快就可达末端速度,故加速到末端速度前的加速过程可忽略。
30s内沉降高度h=1.41×
10-5m/s×
30s=4.23×
10-3m
2对于粒径为40μm的颗粒,C可忽略。
=8.75×
10-2m/s
=0.139。
仍可忽略加速加速过程造成的误差。
30s内沉降高度h=8.75×
10-2m/s×
30s=2.63m
2、试确定某水泥粉尘排放源下风向无水水泥沉降的最小距离。
水泥粉尘是从离地面4.5m高处的旋风除尘器出口垂直排出的。
水泥粒径范围为25~500μm,真密度1960kg/m3,风速1.4m/s,空气温度为293K,压力为101325Pa。
对于粒径为25μm的颗粒,假定颗粒处于Stokes区域,其末端沉降速度为:
=0.0368m/s
=0.048<
1。
假定粉尘出口速度为20m/s。
计算速度减小为0时所需的时间和所走的距离。
F=-(FG+FD)=ma
积分得:
⑴
代入u=0,
=3.8×
10-3
t=0.024s
由⑴式得:
代入
,积分得x=
-
∴x=0.076m
下降4.576m所需时间:
4.576/0.0368=124.34s
t=124.34+0.024=124.6s
飘移距离:
124.6×
1.4=174m.
对于粒径为500μm的颗粒,假定颗粒处于Allen区域,其末端沉降速度为:
=3.07m/s
=102<
500且>
假定颗粒上升过程中无流体阻力。
u2-u1=gtt=2s
上升高度h=u1t-1/2gt2h=20m
下降24.5m所需时间:
24.5/3.07=8s
10×
1.4=14m.
3、某电除尘器进、出口粒径分布如下表,若ηT=98%,计算该除尘器的分级效率。
粒径间隔
<
0.6
0.6~
0.7
0.7~
0.8
0.8~
1.0
1.0~
2~3
3~4
4~5
5~6
6~8
8~10
10~
20
20~
30
质量
频率%
进口g1
0.4
3.5
6.0
24.0
13.0
3.0
11
8.0
出口g2
7.0
29
2.5
8.5
分级效率ηi
93.0
95.0
90.0
91.4
92.0
94.7
97.6
99.1
98.0
98.3
98.5
P=1-ηT=2%
例如:
η<
0.6=1-0.02×
=0.93
5.10
空气ρ=1.205kg/m3μ=1.81×
如果以气流为参照系,颗粒恰好被吹起时,等同于颗粒在气流中以末端速度进行重力沉降,这个末端速度刚好等于吹起颗粒的气流速度。
假定颗粒处于牛顿区,则
验证假设:
Rep=
=40.2<
500。
故假设不成立。
再假设颗粒处于过渡区。
=1.03m/s
=13.71>
1且<
所以,恰好能吹起颗粒的气流速度等于1.03m/s,此条件下的雷诺数为13.71。
此时的阻力系数:
5、比重为2的球形粒子,粒径为1μm,以10m/s的速度射入293K,1atm的空气中,计算粒子在停止前通过的距离。
坎宁汉修正系数:
C=1+0.165/1=1.165
驰豫时间:
停止距离:
水以液气比1.2L/m3的速率进入文丘里管,喉管气速116m/s,气体粘度为1.845×
10-5Pa·
S,颗粒密度ρp=1.78g/cm3,平均粒径dP=1.2µ
m,f取0.22。
求文丘里管的压力损失和穿透率。
由式6-53
△P=-1.03×
10-3vT2(Ql/Qg)
=-1.03×
10-3(11600)2×
=-166.3cmH2O
Cc=1+0.165/dP=1.14
由6-55式得:
=0.015
设计一带有旋风分离器的文丘里管洗涤器,用来处理锅炉在106Pa和510.8K的条件下排出的烟气,其流量为71m3/s,液气比为1.2L/m3,要求压降为14935Pa以达到要求的处理率。
估算喉管的尺寸。
10-3vT2(Ql/Qg)=-14935/98.067=-152.3cmH2O
vT=
=
=111.0×
102cm/s=111.0m/s
设喉管为圆形,直径为DT,则
Q=vT·
AT
=0.9m
袋式除尘器处理常温含石灰石的气体量为36000m3/h,初始含尘浓度9g/m3,捕集效率99%,清洁滤布的阻力损失为120Pa,粉尘层的比阻力系数为1.0Pa﹒min﹒m﹒g-1,气体性质近似为空气,滤袋压力损失不超过1600Pa,滤袋尺寸为长2.5m,直径20cm采用脉冲喷吹清灰,试确定:
(1)过滤速度,
(2)最大清灰周期,(3)过滤面积,(4)滤袋条数n,(5)粉尘负荷。
(1)因为采用脉冲清灰,vF取3m/min
∵△P≤1600Pa又△Pf=120Pa
∴△Pp=1600-120
=1480Pa
由式
t=
=
=18min
(2)vF取最小值时存在最大清灰周期即
vF=2m/min
=41min
(3)过滤面积:
A=Q/vF=36000/(60×
3)
=200m2
(4)滤袋条数:
单只袋子面积为:
A=
=2.86m2
滤袋条数:
n=
(5)粉尘负荷
/A
=36000/60×
18×
0.009×
99%/200
=0.33kg/m2
应用一管式电除尘器捕集气体流量为0.075m3/s的烟气中的粉尘,若该除尘器的圆筒形集尘板直径D=0.3m,筒长L=3.66m,粉尘粒子的驱进速度为12.2cm/s,试确定当烟气气体均匀分布时的除尘效率。
A=πDL
=3.14×
0.3×
3.66
=3.45m2
η=1-exp(-Aω/Q)
=1-exp(-3.45×
12.2×
10-2/0.075)
=99.6%
有一处理油漆溶剂的活性炭吸附罐,装填厚度为0.8m,活性炭对溶剂的净活性为13%,填充密度为436kg/m3,吸附罐的死层为0.16m,气体流速为0.2m/s;
气体含溶剂浓度为700mg/m3,试问该吸附器的保护作用时间为多长?
设1m3气体质量为xkg
单位时间内通过单位截面积的气体量Gs=0.2W(kg﹒m-2﹒s-1)
单位时间内通过单位截面积的油漆溶剂量为:
则
吸附床的穿透时间:
=4.05×
105×
=3.23×
105s
τo=Kh=4.05×
0.16=0.65×
τ=KL-τo=(3.23-0.65)×
105
=2.58×
=71.7h
1、设该电厂发电功率为1000MW,则电厂的煤炭消耗量为:
取SO2的排放系数取0.85,则实际SO2排放量为:
37.7×
3%×
0.85×
(64/32)=1.93kg/s
根据国家2019年1月1日实施的《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223—1996)的SO2排放标准,该电厂的SO2最高允许浓度应小于1200mg/m3(干烟气,标态)。
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