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moea_joint_essay 113年 [環工] 環境管理與空污防制、水處理技術

第 二 題

📖 題組：
有關氣狀污染物之排煙脫硝，請回答下列問題：（2 題，共 14 分） (一)分別簡述 Fuel NOX及 Thermal NOX之生成機制。（4 分） (二)假設以 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 化學方程式反應於 1 atm 且 300 ℃ 環境條件下，某工廠以選擇性觸媒還原法(SRC)處理含 NO 之廢氣，去除效率為 75%，已知所需氨水(NH3)使用量為 200 kg/hr，請分別計算 NO 之密度(kg/m3)及排放率(kg/s) (計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入)。（10 分）
📝 此題為申論題，共 2 小題

小題 (二)

假設以 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O 化學方程式反應於 1 atm 且 300 ℃ 環境條件下，某工廠以選擇性觸媒還原法(SRC)處理含 NO 之廢氣，去除效率為 75%，已知所需氨水(NH3)使用量為 200 kg/hr，請分別計算 NO 之密度(kg/m3)及排放率(kg/s) (計算至小數點後第 3 位，以下四捨五入)。（10 分）

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第一步：利用理想氣體方程式 P = ρRT/M 計算 NO (分子量=30) 在 1 atm, 300℃ 的密度。第二步：由化學反應式可知 NH3 與 NO 為 1:1 莫耳比消耗。利用 NH3 的使用量計算去除掉的 NO 量，再透過去除效率反推總進流 NO 量，最後計算未被去除的 NO 排放量。

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  1. 計算 NO 之密度： 依據理想氣體方程式 P = (ρ/M)RT，其中 P = 1 atm，T = 300 + 273.15 = 573.15 K，NO 之分子量 M = 14 + 16 = 30 g/mol，理想氣體常數 R = 0.082 L·atm/(mol·K)。 ρ = PM / RT = (1 × 30) / (0.082 × 573.15) = 30 / 46.9983 ≈ 0.638 g/L

小題 (一)

分別簡述 Fuel NOX及 Thermal NOX之生成機制。（4 分）

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說明燃料型(Fuel)氮氧化物是由燃料本身的氮生成；熱力型(Thermal)氮氧化物是空氣中的氮氣在高溫下被氧化生成。

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  1. 燃料型氮氧化物 (Fuel NOx)：係指燃料中原本含有的氮化合物（如煤或重油中的有機氮），在燃燒過程中與氧氣發生氧化反應所生成的NOx。其生成量主要取決於燃料中的含氮量以及燃燒區域的氧氣濃度。
  2. 熱力型氮氧化物 (Thermal NOx)：係指燃燒用空氣中含有的氮氣(N2)與氧氣(O2)，在超過1000℃之高溫條件下發生游離氧化反應所生成的NOx。其生成量與燃燒溫度及高溫滯留時間成正比，溫度越高生成量越顯著。

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