2025年大學《大氣科學》專業(yè)題庫——大氣環(huán)境中NOx排放控制技術考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請將正確選項的代表字母填在題干后的括號內）1.下列哪種氣體屬于大氣中的主要氮氧化物？A.N2OB.NH3C.NO2D.N22.在大氣環(huán)境中，NOx通過光化學反應能夠直接生成的主要污染物是？A.硝酸B.一氧化碳C.光化學煙霧成分PANsD.酸雨前體3.選擇性催化還原（SCR）技術控制NOx的主要反應物通常是？A.O2和H2OB.NH3和SO2C.NH3和O2D.CO和H24.SNCR（選擇性非催化還原）技術相比SCR技術的主要優(yōu)勢在于？A.脫硝效率更高B.可在較低溫度下有效脫硝C.不需要催化劑D.運行成本更低5.煙氣循環(huán)SCR技術中，循環(huán)煙氣的主要目的是？A.降低出口NOx濃度B.提高反應溫度C.增加入口NOx濃度，提高脫硝效率D.減少氨氣排放6.低溫燃燒技術主要用于減少NOx生成的策略是？A.降低燃燒溫度B.增加空氣過量系數C.使用還原性氣氛D.催化分解NO7.對于固定源NOx排放控制，活性炭吸附法主要適用于？A.低濃度NOx廢氣B.高溫NOx廢氣C.含硫較高的廢氣D.大氣中NOx的去除8.下列哪項不是影響SCR脫硝效率的關鍵因素？A.催化劑活性B.NOx與NH3的摩爾比C.煙氣溫度D.煙氣濕度（相對濕度）9.生物法處理NOx廢氣的優(yōu)勢在于？A.脫硝效率高且穩(wěn)定B.技術成熟，運行成本低C.可處理高濃度NOxD.適用于所有類型的工業(yè)廢氣10.為減少NOx排放，汽車尾氣催化轉化器通常采用的多層結構設計目的是？A.增大反應接觸面積B.提高煙氣溫度C.減少催化劑用量D.分離不同污染物二、填空題（每空2分，共20分。請將正確答案填在橫線上）1.大氣中的NOx主要由__________和__________轉化而來。2.NOx是形成__________和__________的重要前體物。3.選擇性催化還原（SCR）技術中，催化劑通常以__________或__________形式存在。4.SNCR技術的適宜反應溫度一般控制在__________左右。5.在NOx控制技術中，煙氣循環(huán)SCR屬于__________控制技術。6.吸附法控制NOx常使用活性炭或分子篩作為__________。7.選擇合適的NOx控制技術需要綜合考慮排放源的__________、__________、以及控制要求等因素。8.氨逃逸是SCR脫硝系統(tǒng)運行中需要嚴格控制的問題，過高的氨逃逸會帶來__________和__________等問題。9.降低大氣NOx污染，除了技術控制，__________措施也至關重要。10.未來的NOx控制技術發(fā)展將更加注重__________、__________和__________。三、簡答題（每小題5分，共20分）1.簡述NOx在大氣環(huán)境中主要的二次轉化產物及其環(huán)境影響。2.簡要比較選擇性催化還原（SCR）和選擇性非催化還原（SNCR）兩種技術的原理、優(yōu)缺點及適用條件。3.簡述影響煙氣循環(huán)SCR（SCRS）脫硝效率的主要因素。4.簡述生物法處理NOx廢氣的基本原理及其特點。四、論述題（每題10分，共20分）1.論述當前大氣環(huán)境中NOx污染的主要來源及其危害。2.結合實際，論述在選擇和應用NOx控制技術時應考慮哪些關鍵因素，并舉例說明。五、案例分析題（10分）某燃煤電廠鍋爐排放煙氣中NOx濃度為1500mg/m3（標態(tài)），煙氣溫度約300℃。若計劃采用SCR技術進行脫硝，請簡述選擇該技術的基本依據，并說明在設計和運行SCR系統(tǒng)時需要考慮的主要技術問題有哪些？試卷答案一、選擇題1.C2.C3.C4.C5.C6.A7.A8.D9.B10.A二、填空題1.燃燒過程燃料燃燒前的熱解過程2.光化學煙霧酸雨3.陶瓷蜂窩狀鋁硅酸鹽4.850-9505.末端6.催化劑7.特點（濃度、溫度、成分、流量等）要求（脫硝效率、排放標準等）8.光化學煙霧二次污染9.政策法規(guī)10.高效低成本環(huán)保三、簡答題1.答：NOx在大氣中經光化學反應可轉化為多種二次污染物。主要產物包括：NO2，它是光化學煙霧的主要成分，也是酸雨的前體物，對呼吸系統(tǒng)有刺激作用；PANs（過氧乙酰硝酸酯），強烈的眼睛刺激物，也能影響呼吸系統(tǒng)；以及硝酸（HNO3），是酸雨的主要成因之一，降落會酸化土壤和水體，危害生態(tài)系統(tǒng)和人類健康。2.答：SCR（選擇性催化還原）原理：在催化劑存在下，利用還原劑（通常是NH3）在適宜溫度（通常>300°C）下將NOx還原為N2和H2O。優(yōu)點：脫硝效率高（可達90%以上），可適應寬溫度范圍，催化劑壽命長。缺點：需要催化劑，有氨逃逸風險，系統(tǒng)較復雜。SNCR（選擇性非催化還原）原理：直接在高溫煙氣（通常900-1100°C）中，利用還原劑（如NH3、尿素）將NOx還原為N2和H2O。優(yōu)點：不需要催化劑，結構簡單，成本較低。缺點：脫硝效率相對較低（通常60%-80%），對溫度窗口要求嚴格，可能產生N2O等副產物。適用條件：SCR適用于較寬的濃度范圍和溫度區(qū)間，特別是需要高脫硝效率的場景；SNCR主要適用于溫度較高的鍋爐煙氣。3.答：影響SCRS脫硝效率的主要因素包括：①反應溫度：必須在催化劑的最佳活性溫度窗口內；②NOx與NH3的摩爾比：摩爾比過高或過低都會導致效率下降，存在一個最佳摩爾比；③催化劑性能：包括活性、選擇性、壽命等；④氣流分布：確保煙氣均勻通過催化劑床層；⑤SO2氧化為SO3的比例：過高的SO3會與NH3生成硫酸氫銨和硫酸銨，覆蓋催化劑活性位點；⑥煙氣濕度：過高或過低都會影響反應和催化劑性能。4.答：生物法處理NOx廢氣的基本原理是利用特定微生物（如亞硝酸鹽還原菌、硝酸鹽還原菌）在適宜的條件下，將氣相或溶解態(tài)的NOx（主要指NO2-N和NO3-N）作為氮源進行代謝，最終轉化為N2或其他對環(huán)境無害的含氮化合物。特點：過程環(huán)境友好，能耗低，操作條件溫和，可處理低濃度NOx，但脫硝效率相對較低，反應速度較慢，受運行條件（溫度、pH、營養(yǎng)物質等）影響較大，通常需要與其他技術聯(lián)用。四、論述題1.答：當前大氣環(huán)境中NOx污染的主要來源包括：①燃燒源：化石燃料（煤、石油、天然氣）在工業(yè)鍋爐、發(fā)電廠、內燃機、燃機等設備中的燃燒過程是主要的NOx排放源；②非燃燒源：如硝酸工業(yè)、化肥生產、垃圾焚燒等工業(yè)過程排放；③交通源：汽車、卡車、船舶、飛機等尾氣排放是城市地區(qū)NOx的重要來源；④其他來源：如閃電、土壤微生物活動等也貢獻一部分NOx。NOx污染的危害主要體現在：①形成光化學煙霧：NOx與揮發(fā)性有機物（VOCs）在陽光作用下發(fā)生光化學反應，生成臭氧（O3）等刺激性氣體，導致空氣質量惡化，危害人體呼吸系統(tǒng)健康，損傷植被；②形成酸雨：NOx中的NO2會轉化為硝酸，隨降水落入地面，降低降水pH值，酸化土壤和水體，危害生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕建筑物和材料；③產生細顆粒物（PM2.5）：NOx在轉化過程中可能與其他前體物反應，或在云中液滴中轉化為硝酸鹽，成為PM2.5的重要組成部分，對人體健康和能見度造成嚴重影響；④形成氮沉降：過量的NOx沉降到地表，會改變土壤和生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)平衡，導致生態(tài)退化。2.答：選擇和應用NOx控制技術時需要考慮的關鍵因素包括：①排放源特性：這是最重要的因素，包括排放濃度、流量、溫度、成分（如CO、H2O、SO2濃度）、氣流穩(wěn)定性、壓力等。不同源的特性和要求差異很大，直接影響技術的選擇。例如，高溫、中低濃度的煙氣適合SCR，而高溫、高濃度的煙氣可能更適合SNCR或聯(lián)合應用。②控制要求：主要是指最終的排放標準，不同地區(qū)、不同類型源的排放限值不同，決定了所需脫硝效率的高低。③技術經濟性：包括初始投資成本、運行維護成本（能耗、藥劑消耗、催化劑更換等）、占地面積、技術成熟度和可靠性等。需要在滿足環(huán)保要求的前提下，選擇最具成本效益的技術方案。④環(huán)境協(xié)同效應與風險：考慮技術對其他污染物（如SO2、CO、粉塵、汞等）的影響，以及可能產生的二次污染（如SCR的氨逃逸、SNCR可能產生的N2O、吸附劑的再生問題等）。⑤場地條件：安裝空間、場地限制、公用工程配套（如氨供應系統(tǒng)）等。⑥政策法規(guī)要求：必須符合國家和地方的環(huán)境保護法規(guī)和標準。例如，許多地區(qū)強制要求燃煤電廠安裝高效SCR脫硝設施。結合實際，以燃煤電廠為例，選擇SCR技術通常是因為其脫硝效率高，能穩(wěn)定滿足嚴格的排放標準，雖然投資和運行成本較高，但在環(huán)保壓力下是必要的選擇。同時需要考慮與鍋爐系統(tǒng)的匹配，確保催化劑安裝空間和煙氣條件適宜，并設計完善的氨逃逸監(jiān)測和控制系統(tǒng)。五、案例分析題答：選擇SCR技術的基本依據：①該電廠燃煤鍋爐排放溫度（300°C）處于SCR催化劑的適宜活性溫度窗口（通常>300°C）；②計劃脫硝效率較高（需達到NOx濃度從1500mg/m3降至較低水平，具體限值未知，但SCR可實現>80%甚至更高的效率），SCR技術能滿足此要求；③SCR技術是當前工業(yè)鍋爐煙氣脫硝的主流技術，技術成熟，脫硝效果穩(wěn)定可靠，能夠有效滿足日益嚴格的排放標準。設計和運行SCR系統(tǒng)時需要考慮的主要技術問題有：①催化劑的選擇：根據煙氣特性（溫度、成分、SO2濃度等）選擇合適的催化劑材料（如V2O5-WO3/TiO2）、形式（蜂窩狀、板狀）和規(guī)格（尺寸、比表面積）。②反應器的設計：確定催化劑的填充高度、體積，保證足夠的接觸時間；設計合理的入口和出口結構，確保氣流均勻分布，避免短路和死區(qū)。③氨供應系統(tǒng)的設計：計算精確的氨氣投加量（基于NOx濃度、摩爾比要求、逃逸控制），選擇合適的氨制備、儲存、輸送和分配方式（如氨水、液氨，噴氨格柵AMG），確保氨氣均勻混入煙氣。④溫度控制：監(jiān)測反