题目
燃油锅炉的NOx排放标准为230×10-6(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?
燃油锅炉的NOx排放标准为230×10-6(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?
题目解答
答案
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。
由题意,
,解得x=0.052
因此氮在油中的最大含量为
。
解析
步骤 1：确定燃烧反应的化学方程式
假设1mol的C10H20Nx完全燃烧，生成10mol的CO2和10mol的H2O。根据化学方程式，需要15mol的O2来完全燃烧1mol的C10H20Nx。同时，由于空气过剩50%，引入的N2量为56.4mol。
步骤 2：计算燃烧产物的总体积
空气过剩50%，则总氮气量为56.4×1.5=84.6mol，O2量为7.5mol。燃烧产物包括10mol的CO2，10mol的H2O，7.5mol的O2，84.6mol的N2，以及0.5x mol的NOx（因为燃料中50%的氮转化为NOx）。
步骤 3：根据NOx排放标准计算氮的最大含量
根据题目中的NOx排放标准，NOx的体积分数为230×10^-6。因此，可以建立方程$\dfrac {0.5x}{20+84.6+0.5x+7.5}=230\times {10}^{-6}$，解得x=0.052。因此，氮在油中的最大含量为$\dfrac {0.052\times 14}{0.052\times 14+120+20}\times 100\% =0.52\% $。
假设1mol的C10H20Nx完全燃烧，生成10mol的CO2和10mol的H2O。根据化学方程式，需要15mol的O2来完全燃烧1mol的C10H20Nx。同时，由于空气过剩50%，引入的N2量为56.4mol。
步骤 2：计算燃烧产物的总体积
空气过剩50%，则总氮气量为56.4×1.5=84.6mol，O2量为7.5mol。燃烧产物包括10mol的CO2，10mol的H2O，7.5mol的O2，84.6mol的N2，以及0.5x mol的NOx（因为燃料中50%的氮转化为NOx）。
步骤 3：根据NOx排放标准计算氮的最大含量
根据题目中的NOx排放标准，NOx的体积分数为230×10^-6。因此，可以建立方程$\dfrac {0.5x}{20+84.6+0.5x+7.5}=230\times {10}^{-6}$，解得x=0.052。因此，氮在油中的最大含量为$\dfrac {0.052\times 14}{0.052\times 14+120+20}\times 100\% =0.52\% $。