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大气污染课后答案章

第八章 硫氧化物的污染控制 88

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SO 2排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率?

解:

火电厂排放标准700mg/m 3。

3%硫含量的煤烟气中SO 2体积分数取0.3%。

则每立方米烟气中含SO 2

mg 857110644.2233=??; 因此脱硫效率为%8.91%10085717008571=?- 8.2 某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫,脱硫效率为90%。电厂燃煤含硫为3.6%,含灰为7.7%。试计算:

1)如果按化学剂量比反应,脱除每kgSO 2需要多少kg 的CaCO 3;

2)如果实际应用时CaCO 3过量30%,每燃烧一吨煤需要消耗多少CaCO 3;

3)脱硫污泥中含有60%的水分和40%CaSO 4.2H 2O ,如果灰渣与脱硫污泥一起排放,每吨燃煤会排放多少污泥?

解:

1)↑+?→++22322322CO O H CaSO O H SO CaCO

kg

m 164100= m=1.5625kg 2)每燃烧1t 煤产生SO 2约

kg t 722100

6.3=?,约去除72×0.9=64.8kg 。 因此消耗CaCO 3 kg m 13264

8.641003.1=??=。 3)CaSO 4.2H 2O 生成量 kg 174172648.64=?;则燃烧1t 煤脱硫污泥排放量为t 4354.0174=,同时排放灰渣77kg 。

8.3 一冶炼厂尾气采用二级催化转化制酸工艺回收SO 2。尾气中含SO 2为7.8%、O 2为10.8%、N 2为81.4%(体积)。如果第一级的SO 2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420。C ,催化转化反应的平衡常数K=300,反应平衡时SO 2的转化率为多少?其中,5.0)(223O SO SO y y y K ?=

。 解:

1)由)1)(1(121ηηη---=T ,)1%)(981(1%7.992η---=,解得%852=η。

2)设总体积为100,则SO 27.8体积,O 210.8体积,N 281.4体积。经第一级催化转化后余SO 20.156体积,O 26.978体积,N 281.4体积。设有x 体积SO 2转化,则总体积为)2

5.88(x -。

因此,5.0]2

/5.882/978.6[2/5.88156.0)

25.88/(300x x x x x x --?---=,由此解得x=1.6×10-3; 故转化率为%99156

.0106.113

=?-- 8.4 通常电厂每千瓦机组容量运行时会排放0.00156m 3/s 的烟气(180。

C ,1atm )。石灰石烟气脱硫系统的压降约为2600Pa 。试问:电厂所发电中有多少比例用于克服烟气脱硫系统的阻力损失?假定动力消耗=烟气流率×压降/风机效率,风机效率设为0.8。

解: 动力消耗W W K 07.58

.0260000156.0=?=,即约0.51%用于克服阻力损失 8.5 石灰石(CaCO 3)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180。C ,离开塔顶时下降到55。C ,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CaCO 3发生了反应?

解:

1)取平均温度为C T 。5.1172

55180=+=,此时气体密度l g /94.0=ρ(分子量取30)。 显然雾滴处于牛顿区,s m u s /73.9]94.0/10008.9103[74.12/13=???=-,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/m 3,Ca/S=1.2,并假设SO 2吸收率为90%。

在117.5。C 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

%6.0%1000

.9054.0=?。 3)CaCO 3反应分率为%75%1002

.19.0=?。 8.6 在双碱法烟气脱硫工艺中,SO 2被Na 2SO 3溶液吸收。溶液中的总体反应为:

Na 2SO 3+H 2O+SO 2+CO 2->Na ++H ++OH -+HSO 3-+SO 32-+HCO 3-+CO 32-

在333K 时,CO 2溶解和离解反应的平衡常数为:

atm M K P O H CO hc CO /0163.0][222==?,M K O H CO H HCO c 35.6122310]

[][][-+-==?? 溶液中钠全部以Na +形式存在,即[Na]=[Na +];

溶液中含硫组分包括,[S]=[SO 2.H 2O]+[HSO 3-]+[SO 32-]。

如果烟气的SO 2体积分数为2000×10-6,CO 2的浓度为16%,试计算脱硫反应的最佳pH 。

解:

在373K 时,K hs =0.41,K s1=6.6×10-3,K s2=3.8×10-8。

[Na]-[S]=[Na +]-[SO 2.H 2O]-[HSO 3-]-[SO 32-]

=[OH -]-[H +]+[SO 32-]+2[CO 32-]+[HCO 3-

]-[SO 2.H 2O] 22123223

][][][][++--==H P K K K H HSO K SO so hs s s s ,22123223][][][][++--==H P K K K H HSO K CO co hc c c s , ]

[][213+-=H P K K HCO co hc c 。 代入得

代入不同的[H +]浓度,可得pH 在4~5时[Na]-[S]接近于0。因此脱硫最佳pH 值4~5。

8.7 根据表8-5中所列的石灰石湿法烟气脱硫的典型操作条件,试计算:

1)脱硫液每循环经过一次洗涤塔,单位体积脱硫液中溶解了多少摩尔的SO 2;

2)如果脱硫液进入洗涤塔时的pH 为5,则其流出洗涤塔时的pH 为多少。假定浆滴在洗涤塔中的停留时间较短(通常为3~4s ),CaCO 3尚未发生反应。

解:

工况条件:液气比9.0L/m 3,Ca/S=1.2,并假设SO 2吸收率为90%。因此,单位体积(1.0L )通过烟气1/9m 3,可吸收SO 2mol 018.0%90100.44

.221000913=????-。 取温度T=373K ,则K hs =0.147,K s1=0.0035,K s2=2.4×10-8。

进水P SO2=4.0×10-4atm ,[SO 2.H 2O]=P SO2.K hs =5.88×10-5,

[HSO 3-]=K s1[SO 2.H 2O]/[H +]=0.0206,[SO 3

2-]=5321094.4][][-+-?=H HSO K s ; 则反应后[S]’=[SO 2.H 2O]+[HSO 3-]+[SO 32-]+0.018=0.0387

此时P SO2’=4.0×10-3atm ,[SO 2.H 2O]’=5.88×10-4且

物料守恒得 [SO 2.H 2O]’+[HSO 3-]’+[SO 32-]’ =0.0387

由上述方程可解得[H +]=5.4×10-5,pH=4.27