2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——尾氣的煙氣凈化技術(shù)研究考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種氣體不是典型的燃燒煙氣污染物？（A）A.O2(氧氣)B.SO2(二氧化硫)C.NOx(氮氧化物)D.CO(一氧化碳)2.在煙氣脫硫技術(shù)中，石灰石-石膏法屬于哪種原理的凈化技術(shù)？（B）A.催化轉(zhuǎn)化B.吸收C.燃燒法D.電吸附3.選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)中，通常使用哪種物質(zhì)作為還原劑？（C）A.O2(氧氣)B.SO2(二氧化硫)C.NH3(氨氣)D.CO(一氧化碳)4.對于處理高溫、高濕煙氣，以下哪種除塵技術(shù)相對更適用？（A）A.布袋除塵器B.靜電除塵器C.濕式洗滌器D.旋風(fēng)除塵器5.以下哪種物質(zhì)在煙氣中屬于重金屬污染物？（B）A.SO2(二氧化硫)B.Hg(汞)C.O3(臭氧)D.CO2(二氧化碳)6.影響煙氣中SO2吸收效率的主要因素之一是煙氣溫度，通常吸收在什么溫度范圍內(nèi)效果較好？（B）A.>150°CB.30-90°CC.<20°CD.110-130°C7.濕式洗滌器的主要缺點之一是會產(chǎn)生大量廢水，以下哪種方法不屬于典型的廢水處理措施？（D）A.石灰石中和B.氧化處理C.混凝沉淀D.催化燃燒8.在煙氣凈化技術(shù)中，靜電除塵器主要利用了煙塵顆粒的哪種性質(zhì)？（C）A.溶解度B.密度C.電荷D.磁性9.對于低濃度、寬溫度范圍的NOx排放，以下哪種技術(shù)相對更有效？（B）A.選擇性催化還原（SCR）B.選擇性非催化還原（SNCR）C.催化轉(zhuǎn)化法D.顆粒物吸附法10.現(xiàn)代煙氣凈化系統(tǒng)常常采用多污染物協(xié)同控制技術(shù)，其主要目的是什么？（A）A.提高凈化效率，降低處理成本B.減少設(shè)備投資C.增加操作難度D.滿足單一污染物排放標(biāo)準(zhǔn)二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填在橫線上）1.燃燒煙氣中的主要污染物通常包括酸性氣體（如_______）、氮氧化物、還原性氣體（如_______）、顆粒物和重金屬等。2.吸收法脫硫的基本原理是利用煙氣中的SO2與_______發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成溶解性鹽類而被吸收。3.選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)的核心在于選擇合適的_______，并在特定溫度窗口內(nèi)發(fā)生NOx與還原劑的催化反應(yīng)。4.影響靜電除塵器效率的關(guān)鍵因素包括煙塵的_______、氣流速度、電場強(qiáng)度和粉塵比電阻等。5.活性炭吸附法特別適用于去除煙氣中的_______等揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）和重金屬污染物。6.為了減少煙氣凈化系統(tǒng)的能耗和二次污染，脫硫脫硝一體化技術(shù)（如_______法）得到了廣泛應(yīng)用。7.濕式洗滌器根據(jù)噴淋方式不同，可分為逆流式、_______式等多種類型。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1.煙氣脫硫（FlueGasDesulfurization,FGD）2.選擇性催化還原（SelectiveCatalyticReduction,SCR）3.顆粒物（ParticulateMatter,PM）4.多污染物協(xié)同控制（Multi-PollutantSynergisticControl）四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述濕式洗滌器脫硫的基本原理及其主要優(yōu)缺點。2.比較選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）脫硝技術(shù)的原理、優(yōu)缺點及適用條件。3.簡述電除塵器的工作原理，并說明其影響除塵效率的主要因素。4.在煙氣凈化技術(shù)的實際應(yīng)用中，需要考慮哪些主要因素？五、論述題（每題10分，共20分）1.論述煙氣中NOx的形成機(jī)理，并分析當(dāng)前主要的煙氣脫硝技術(shù)及其發(fā)展趨勢。2.結(jié)合能源化學(xué)專業(yè)知識，論述開發(fā)高效、低耗、環(huán)保的煙氣凈化技術(shù)的重要性，并舉例說明可以如何從材料、催化劑或工藝設(shè)計等方面進(jìn)行創(chuàng)新。結(jié)束試卷答案一、選擇題1.A2.B3.C4.A5.B6.B7.D8.C9.B10.A二、填空題1.SO2(二氧化硫),CO(一氧化碳)2.吸收劑/溶液(如石灰漿、氨水)3.催化劑4.物理性質(zhì)(如粒徑、形狀、比表面積)/電阻率5.揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)6.石灰石-石膏法/循環(huán)流化床法(或其他常用組合工藝名稱)7.并流式/順流式三、名詞解釋1.煙氣脫硫（FlueGasDesulfurization,FGD）：指從燃燒產(chǎn)生的煙氣中去除二氧化硫（SO2）污染物的技術(shù)過程。常用方法包括濕法、干法、半干法等，通過吸收、吸附或化學(xué)轉(zhuǎn)化等原理將SO2轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)物質(zhì)，如石膏、硫酸等，實現(xiàn)脫除。2.選擇性催化還原（SelectiveCatalyticReduction,SCR）：指在催化劑存在和特定溫度條件下，利用還原劑（通常為氨氣NH3）選擇性地將煙氣中的氮氧化物（NOx）還原成氮氣（N2）和水（H2O）的脫硝技術(shù)。其核心在于催化劑的選擇性和反應(yīng)溫度的控制。3.顆粒物（ParticulateMatter,PM）：指燃燒或不燃燒過程產(chǎn)生的懸浮在空氣中的固體和液體顆粒的集合體。根據(jù)粒徑大小可分為PM10、PM2.5等，對大氣環(huán)境和人體健康有顯著影響。煙氣凈化中的除塵技術(shù)主要針對此類顆粒物。4.多污染物協(xié)同控制（Multi-PollutantSynergisticControl）：指在同一個煙氣凈化系統(tǒng)中，同時去除多種污染物（如SO2、NOx、粉塵、汞、VOCs等）的技術(shù)策略。其目的是通過優(yōu)化工藝和選用合適的凈化技術(shù)，實現(xiàn)污染物排放的協(xié)同削減，提高凈化效率，降低設(shè)備投資和運(yùn)行成本。四、簡答題1.濕式洗滌器脫硫的基本原理及其主要優(yōu)缺點：原理：利用液體吸收劑或洗滌劑與煙氣接觸，通過物理吸收或化學(xué)反應(yīng)將煙氣中的二氧化硫（SO2）溶解或轉(zhuǎn)化為其他形態(tài)的物質(zhì)。常見的化學(xué)反應(yīng)是SO2與堿性吸收劑（如石灰漿Ca(OH)2、氨水NH3·H2O）反應(yīng)，生成亞硫酸鈣（CaSO3）、硫酸鈣（CaSO4，即石膏）等鹽類，隨洗滌液排出。優(yōu)點：脫硫效率高（可達(dá)95%以上），能同時去除部分粉塵和NOx，對酸性氣體有較好的脫除效果，可回收有價值的產(chǎn)品（如石膏）。缺點：設(shè)備體積大，投資運(yùn)行成本較高，會產(chǎn)生廢水需要處理，對煙氣溫度和濕度敏感，可能堵塞噴嘴或換熱面，易產(chǎn)生“酸霧”問題。2.比較選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）脫硝技術(shù)的原理、優(yōu)缺點及適用條件：原理：SCR：在催化劑作用下，使用還原劑（通常是氨NH3或尿素）將煙氣中的NOx還原為N2和H2O。反應(yīng)通常在較低溫度（約300-400°C）進(jìn)行，催化劑是反應(yīng)的關(guān)鍵。SNCR：直接將還原劑（通常是尿素或氨水）噴入高溫?zé)煔猓s800-1200°C）中，利用高溫促進(jìn)NOx與還原劑發(fā)生熱力化學(xué)反應(yīng)生成N2和H2O，無需催化劑。優(yōu)缺點及適用條件：SCR：優(yōu)點是脫硝效率高（可達(dá)70-90%甚至更高），可以在較低溫度下進(jìn)行，對鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性較好。缺點是設(shè)備投資高，需要催化劑且催化劑有壽命和中毒風(fēng)險，可能產(chǎn)生氨逃逸。適用于大型燃煤電廠、垃圾焚燒廠等，對脫硝效率要求高的場合。SNCR：優(yōu)點是設(shè)備簡單，無催化劑，投資運(yùn)行成本低，適用于高溫區(qū)域。缺點是脫硝效率相對較低（通常40-60%），對鍋爐負(fù)荷變化敏感（低負(fù)荷時效率下降），可能產(chǎn)生氰化物等副產(chǎn)物。適用于燃煤鍋爐煙氣溫度較高的區(qū)域，或作為SCR的補(bǔ)充。3.電除塵器的工作原理，并說明其影響除塵效率的主要因素：原理：利用高壓電場使煙氣中的粉塵顆粒荷電，然后在電場力的作用下，荷電粉塵顆粒被收集到帶有相反電荷的集塵極（放電極）上，最終落入灰斗。主要包含粉塵荷電、粉塵遷移（電場力驅(qū)動）和粉塵收集三個過程。影響除塵效率的主要因素：煙塵的物理性質(zhì)（粒徑、形狀、密度、電阻率）、氣體性質(zhì)（溫度、濕度、粘度、電導(dǎo)率）、電場強(qiáng)度、氣流速度（特別是通過電場的速度）、集塵極和放電極的結(jié)構(gòu)（間距、形狀、表面積）、清灰方式等。其中，煙塵的電阻率、粒徑分布和電場強(qiáng)度是關(guān)鍵因素。4.在煙氣凈化技術(shù)的實際應(yīng)用中，需要考慮哪些主要因素？實際應(yīng)用中需要綜合考慮：①污染物種類和濃度：決定所需凈化技術(shù)的類型和組合。②煙氣流量和參數(shù)：如溫度、壓力、濕度、成分等，影響設(shè)備選型和設(shè)計。③排放標(biāo)準(zhǔn)：指導(dǎo)凈化系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)和效率要求。④技術(shù)經(jīng)濟(jì)性：包括設(shè)備投資、運(yùn)行成本（能耗、藥劑消耗、維護(hù)）、占地面積等。⑤運(yùn)行可靠性和維護(hù)：系統(tǒng)的穩(wěn)定性、故障率、維護(hù)便利性。⑥環(huán)境影響：如二次污染（廢水、廢渣、噪聲、氨逃逸等）的產(chǎn)生和控制。⑦場地條件：安裝空間、空間高度、環(huán)境溫度等。⑧環(huán)保法規(guī)要求：需要遵守的國家和地方環(huán)保法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。五、論述題1.論述煙氣中NOx的形成機(jī)理，并分析當(dāng)前主要的煙氣脫硝技術(shù)及其發(fā)展趨勢。NOx是氮氧化物（主要為一氧化氮NO和二氧化氮NO2）的總稱，是煙氣中的主要污染物之一。形成機(jī)理：煙氣中NOx的生成主要分為兩種途徑：①熱力型NOx（熱力NOx）：在高溫燃燒過程中，空氣中的氮氣（N2）和氧氣（O2）在極高溫度（>1300°C）下發(fā)生反應(yīng)生成NO。反應(yīng)式為：N2+O2→2NO。這是燃燒過程中NOx的主要來源，通常占總NOx的60%-90%。②燃料型NOx（燃料NOx）：來源于燃料中含有的氮元素（通常以氮化合物形式存在，如CN-,NH3等）。在燃燒過程中，這些含氮燃料被氧化生成NOx。其生成量與燃料類型和燃燒溫度有關(guān)。③快速型NOx（快速NOx）：在較低溫度下（約300-600°C），氮氧化物與燃料中的氫或羥基反應(yīng)生成NO的過程。當(dāng)前主要的煙氣脫硝技術(shù)：①選擇性催化還原（SCR）：應(yīng)用最廣泛，效率高，通過催化劑選擇性還原NOx。②選擇性非催化還原（SNCR）：在高溫區(qū)直接用還原劑脫硝，投資較低，效率相對較低。③催化轉(zhuǎn)化法：利用催化劑將NO和CO等還原劑在較低溫度下轉(zhuǎn)化。④物理吸收法：如低溫等離子體、濕式氧化法等，利用物理或化學(xué)手段去除NOx。⑤吸附法：利用固體吸附劑（如活性炭）吸附NOx。發(fā)展趨勢：未來煙氣脫硝技術(shù)將朝著高效、低耗、低排放、智能化、綠色化方向發(fā)展。重點包括：開發(fā)更高效、壽命更長、抗毒性更好的催化劑；研究更經(jīng)濟(jì)、低排放的還原劑制備和應(yīng)用技術(shù)；發(fā)展高效低能耗的吸附和再生技術(shù)；實現(xiàn)多污染物（SO2,NOx,CO,VOCs,PM,Hg等）協(xié)同控制；利用新型技術(shù)如生物法、膜分離等；結(jié)合碳捕集技術(shù)（CCS）；以及開發(fā)智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)精確控制和優(yōu)化運(yùn)行。2.結(jié)合能源化學(xué)專業(yè)知識，論述開發(fā)高效、低耗、環(huán)保的煙氣凈化技術(shù)的重要性，并舉例說明可以如何從材料、催化劑或工藝設(shè)計等方面進(jìn)行創(chuàng)新。開發(fā)高效、低耗、環(huán)保的煙氣凈化技術(shù)對于能源化學(xué)領(lǐng)域至關(guān)重要，具有多重意義：①滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)：全球各國對大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，開發(fā)先進(jìn)凈化技術(shù)是滿足合規(guī)性、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要條件。②提高能源利用效率：許多凈化過程（如濕法脫硫）會帶來顯著的溫降，導(dǎo)致能量損失。開發(fā)低能耗或節(jié)能型凈化技術(shù)（如干法/半干法、余熱回收利用）有助于提高整體能源利用效率，降低運(yùn)行成本。③促進(jìn)清潔能源發(fā)展和應(yīng)用：清潔能源（如可再生能源、核能）的發(fā)電和利用過程中也可能產(chǎn)生煙氣或需要處理特定廢氣，先進(jìn)的凈化技術(shù)為其大規(guī)模應(yīng)用提供了保障。④實現(xiàn)資源回收和循環(huán)利用：某些凈化過程（如石灰石-石膏法脫硫）能產(chǎn)生有價值的副產(chǎn)物（如石膏可用于生產(chǎn)水泥），開發(fā)這類技術(shù)有助于實現(xiàn)資源化和循環(huán)經(jīng)濟(jì)。⑤提升企業(yè)形象和社會責(zé)任感：采用先進(jìn)的環(huán)保技術(shù)是企業(yè)履行社會責(zé)任、提升市場競爭力的體現(xiàn)。結(jié)合能源化學(xué)專業(yè)知識，可以從以下幾個方面進(jìn)行創(chuàng)新：材料創(chuàng)新：*設(shè)計新型高比表面積、高熱穩(wěn)定性、高選擇性和抗中毒性的催化劑材料（如金屬氧化物、硫化物、鹽類、非貴金屬催化劑等），以提高SCR、SNCR等技術(shù)的效率并降低成本。*開發(fā)新型高效吸附材料（如活性炭纖維、分子篩、生物炭、金屬有機(jī)框架MOFs等），用于吸附VOCs、汞等污染物。*研究新型耐磨、耐腐蝕、易清潔的集塵極材料（如耐磨陶瓷、特殊合金涂層）和換熱材料（如新型合金、陶瓷膜），以提高電除塵器和換熱效率。催化劑創(chuàng)新：*通過理論計算和實驗篩選，發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異性能的脫硝催化劑新組分和新配方。*采用納米技術(shù)、表面改性等手段，調(diào)控催化劑的微觀結(jié)構(gòu)（如孔徑分布、表面活性位點）和電子結(jié)構(gòu)，優(yōu)化其催化性能。*