2025年氨氣脫硝試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.以下關(guān)于選擇性催化還原（SCR）氨氣脫硝反應(yīng)的主要化學(xué)反應(yīng)式，正確的是（）。A.4NH?+4NO+O?→4N?+6H?OB.2NH?+NO+NO?→2N?+3H?OC.8NH?+6NO?→7N?+12H?OD.以上均正確2.SCR脫硝系統(tǒng)中，催化劑的最佳活性溫度范圍通常為（）。A.150~200℃B.280~420℃C.450~550℃D.550~650℃3.為防止氨氣泄漏引發(fā)安全事故，液氨儲罐的設(shè)計壓力應(yīng)至少高于液氨在50℃時的飽和蒸氣壓（約2.0MPa），通常設(shè)計壓力為（）。A.1.5MPaB.2.0MPaC.2.5MPaD.3.0MPa4.某電廠SCR脫硝系統(tǒng)入口NOx濃度為350mg/Nm3，出口濃度為50mg/Nm3，脫硝效率為（）。A.71.4%B.80.0%C.85.7%D.90.0%5.以下不屬于SCR脫硝系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的是（）。A.噴氨格柵（AIG）B.空氣預(yù)熱器（APH）C.催化劑模塊D.氨/空氣混合器6.氨逃逸濃度過高會導(dǎo)致（）。A.脫硝效率提升B.空預(yù)器硫酸氫銨堵塞C.催化劑活性增強D.煙氣溫度升高7.SCR脫硝系統(tǒng)中，氨氮摩爾比（NH?/NOx）的最佳控制范圍是（）。A.0.5~0.7B.0.8~1.0C.1.0~1.2D.1.2~1.58.催化劑失活的主要原因不包括（）。A.堿金屬中毒（如K、Na）B.高溫?zé)Y(jié)C.飛灰磨損D.氧氣濃度過低9.超低排放要求下，火電廠SCR脫硝系統(tǒng)出口NOx濃度應(yīng)控制在（）以下。A.50mg/Nm3B.100mg/Nm3C.150mg/Nm3D.200mg/Nm310.液氨蒸發(fā)器運行中，若蒸汽流量不足，可能導(dǎo)致（）。A.液氨蒸發(fā)不完全，進入SCR反應(yīng)器B.氨氣壓力過高C.催化劑溫度升高D.噴氨量自動增大二、填空題（每空2分，共20分）1.SCR脫硝反應(yīng)的核心是在催化劑作用下，氨氣將NOx還原為______和______。2.催化劑的主要成分通常為______（活性組分）、______（載體）和少量助劑（如WO?、MoO?）。3.為保證氨與煙氣均勻混合，噴氨格柵需通過______試驗優(yōu)化噴嘴角度和流量分配。4.氨逃逸濃度一般控制在______ppm（干基，6%O?）以下，以避免對下游設(shè)備的腐蝕和堵塞。5.脫硝系統(tǒng)運行中，若入口煙氣溫度低于催化劑最低活性溫度（如280℃），應(yīng)采取______措施（如投運省煤器旁路）。6.液氨儲罐的安全附件包括______、______和液位計等，需定期校驗。7.催化劑的壽命通常為______個化學(xué)當(dāng)量周期（或約24000~30000小時），失活后需再生或更換。三、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述SCR脫硝系統(tǒng)的工藝流程。2.分析溫度對SCR脫硝效率的影響機制。3.列舉3種氨逃逸的檢測方法，并說明其原理。4.催化劑再生的主要技術(shù)手段有哪些？各適用于何種失活類型？5.超低排放背景下，SCR脫硝系統(tǒng)面臨的主要挑戰(zhàn)及應(yīng)對措施有哪些？四、計算題（每題10分，共20分）1.某300MW機組煙氣量為1200000Nm3/h，入口NOx濃度為400mg/Nm3（以NO?計），出口濃度要求≤50mg/Nm3，氨氮摩爾比控制為1.05，計算每小時需消耗的純氨量（NH?分子量17，NO?分子量46）。2.某SCR反應(yīng)器催化劑層為3層（2用1備），單模塊尺寸為1.5m×1.5m×1.0m（長×寬×高），催化劑孔密度為200孔/in2（1in=2.54cm），煙氣空速（SV）要求≤5000h?1，計算該反應(yīng)器的最大處理煙氣量（保留兩位小數(shù)）。五、綜合分析題（20分）某電廠SCR脫硝系統(tǒng)運行中出現(xiàn)以下現(xiàn)象：-入口NOx濃度380mg/Nm3，出口NOx濃度120mg/Nm3（設(shè)計值≤50mg/Nm3）；-氨逃逸在線監(jiān)測值8ppm（標(biāo)準(zhǔn)≤3ppm）；-空預(yù)器壓差較上月升高30%；-催化劑層壓降增加15%。結(jié)合以上信息，分析可能的故障原因，并提出針對性的解決措施。答案一、單項選擇題1.D2.B3.D4.C（(350-50)/350×100%≈85.7%）5.B6.B7.B8.D9.A10.A二、填空題1.氮氣（N?）、水（H?O）；2.TiO?（二氧化鈦）、V?O?（五氧化二釩）；3.流場模擬（或冷態(tài)調(diào)試）；4.3；5.升溫（或旁路煙氣）；6.安全閥、壓力表；7.2~3三、簡答題1.工藝流程：①液氨從儲罐經(jīng)蒸發(fā)器汽化為氨氣；②氨氣與稀釋空氣在混合器中按比例混合（氨濃度≤5%）；③混合氣體通過噴氨格柵（AIG）噴入SCR反應(yīng)器前的煙道；④含氨煙氣在催化劑層發(fā)生還原反應(yīng)，NOx轉(zhuǎn)化為N?和H?O；⑤凈化后煙氣進入后續(xù)除塵、脫硫系統(tǒng)。2.溫度影響機制：①低溫（＜280℃）：催化劑活性不足，反應(yīng)速率慢，脫硝效率低；②最佳溫度（280~420℃）：催化劑活性位點充分激活，反應(yīng)速率與平衡轉(zhuǎn)化率匹配，效率最高；③高溫（＞450℃）：催化劑易發(fā)生燒結(jié)（活性組分團聚），同時可能引發(fā)副反應(yīng)（如NH?被氧化為NOx），效率下降。3.氨逃逸檢測方法：①激光原位法（TDLAS）：利用氨氣對特定波長（如1530nm）激光的吸收特性，直接測量煙道內(nèi)氨濃度；②抽取式化學(xué)法（靛酚藍分光光度法）：抽取煙氣經(jīng)吸收液（稀硫酸）吸收，通過顯色反應(yīng)比色定量；③在線氣相色譜法：煙氣經(jīng)預(yù)處理后進入色譜柱分離，檢測器（TCD或FID）定量分析氨含量。4.催化劑再生技術(shù)：①物理再生：高壓水沖洗（去除飛灰堵塞），適用于機械堵塞失活；②化學(xué)再生：酸/堿溶液清洗（去除堿金屬、鈣等中毒物質(zhì)），適用于化學(xué)中毒失活；③活性組分補充：浸漬V?O?溶液（恢復(fù)活性位點），適用于活性組分流失失活；④熱再生：高溫焙燒（分解硫酸鹽等沉積物質(zhì)），適用于硫中毒失活。5.挑戰(zhàn)及措施：挑戰(zhàn)：①入口NOx濃度波動大（如低負(fù)荷運行）；②催化劑抗中毒能力要求提高；③氨逃逸控制更嚴(yán)格（≤3ppm）；④系統(tǒng)能耗（如蒸汽加熱）增加。措施：①增設(shè)備用催化劑層或采用寬溫催化劑（如V-W-Ti系）；②優(yōu)化噴氨格柵（AIG）與流場分布（通過CFD模擬）；③引入智能噴氨控制（基于NOx分布的分區(qū)調(diào)節(jié)）；④加強催化劑在線監(jiān)測（如活性實時評估）。四、計算題1.解：NOx摩爾流量=煙氣量×入口濃度/（NO?分子量×10?）=1200000×400/（46×10?）=10.4348kmol/h需氨量=NOx摩爾流量×氨氮比=10.4348×1.05=10.9565kmol/h純氨質(zhì)量=10.9565×17=186.26kg/h答：每小時需消耗純氨約186.26kg。2.解：單模塊截面積=1.5×1.5=2.25m2單孔截面積=(2.54cm/200孔/in2)^2=(0.0127m/√200)^2≈8.06×10??m2/孔（注：孔密度為每平方英寸孔數(shù)，單孔邊長=1in/√200≈0.0707in≈0.1796cm）單模塊總孔數(shù)=2.25m2/(0.1796cm×0.1796cm)×10?cm2/m2≈2.25×10?/(0.03226)≈697500孔單模塊流通截面積=總孔數(shù)×單孔截面積≈697500×8.06×10??≈0.562m23層催化劑總流通截面積=0.562×3=1.686m2最大煙氣量=空速×催化劑體積=5000h?1×(1.5×1.5×1.0×3)m3=5000×6.75=33750m3/h（注：空速SV=煙氣量/催化劑體積，故煙氣量=SV×催化劑體積）或按流通截面積計算：煙氣量=空速×截面積×催化劑高度（需確認(rèn)空速定義，本題按SV=煙氣量/催化劑體積計算更合理）答：最大處理煙氣量約為33750m3/h（若按流通截面積計算需調(diào)整，此處以體積法為準(zhǔn)）。五、綜合分析題故障原因分析：1.脫硝效率低：可能原因為催化劑活性下降（如中毒、磨損或老化）、噴氨不均勻（AIG堵塞或流量分配失衡）、煙氣溫度偏離最佳范圍（如低負(fù)荷導(dǎo)致溫度＜280℃）。2.氨逃逸高：可能是氨氮比控制過高（過量噴氨）、催化劑活性下降導(dǎo)致未反應(yīng)氨增加、流場分布不均（局部氨過量）。3.空預(yù)器壓差升高：氨逃逸過高與煙氣中SO?反應(yīng)生成硫酸氫銨（NH4HSO4），在空預(yù)器低溫段（150~200℃）凝結(jié)，吸附飛灰導(dǎo)致堵塞。4.催化劑層壓降增加：可能是飛灰在催化劑孔道內(nèi)堆積（流速過低或吹灰器失效）、催化劑燒結(jié)導(dǎo)致孔道收縮。解決措施：1.催化劑性能檢測：通過取芯分析催化劑活性、成分（如V?O?含量、堿金屬/堿土金屬中毒程度），判斷是否需要再生或更換。2.噴氨系統(tǒng)優(yōu)化：進行AIG流量平衡測試（如通過煙氣采樣網(wǎng)格法測量NOx分布），調(diào)整噴嘴開度或更換堵塞噴嘴；校驗氨流量計量裝置，確保氨氮比準(zhǔn)確（控制在0.8~1.0）。