2025年西安交通大學(xué)課程考試《大氣污染控制工程》作業(yè)考核試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共10分）1.下列污染物中屬于二次污染物的是（）。A.SO?B.NO?C.PM10D.CO答案：B（解析：二次污染物是由一次污染物在大氣中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)提供的新污染物，NO?可由NO與O?反應(yīng)提供，其余為直接排放的一次污染物。）2.袋式除塵器中，影響濾料使用壽命的關(guān)鍵因素是（）。A.過(guò)濾風(fēng)速B.入口含塵濃度C.清灰頻率D.氣體溫度答案：D（解析：濾料材質(zhì)對(duì)溫度敏感，高溫會(huì)導(dǎo)致纖維老化或熔化，直接影響壽命；其他因素主要影響效率或運(yùn)行成本。）3.工業(yè)鍋爐燃燒過(guò)程中，占主導(dǎo)地位的NOx提供類型是（）。A.熱力型B.燃料型C.快速型D.瞬時(shí)型答案：B（解析：燃料型NOx來(lái)自燃料中氮的氧化，工業(yè)鍋爐使用的煤、生物質(zhì)等含氮燃料占比高，是主要來(lái)源。）4.評(píng)價(jià)旋風(fēng)除塵器性能的關(guān)鍵指標(biāo)是（）。A.處理風(fēng)量B.壓力損失C.分割粒徑D.入口流速答案：C（解析：分割粒徑（d50）表示除塵器對(duì)該粒徑顆粒的捕集效率為50%，直接反映除塵效果的優(yōu)劣。）5.下列VOCs控制技術(shù)中，屬于破壞性技術(shù)的是（）。A.活性炭吸附B.冷凝回收C.催化燃燒D.膜分離答案：C（解析：催化燃燒通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將VOCs轉(zhuǎn)化為CO?和H?O，屬于破壞性技術(shù)；其余為回收技術(shù)。）6.大氣穩(wěn)定度等級(jí)中，最不利于污染物擴(kuò)散的是（）。A.A類（極不穩(wěn)定）B.D類（中性）C.F類（穩(wěn)定）D.B類（不穩(wěn)定）答案：C（解析：穩(wěn)定層結(jié)（如逆溫）抑制垂直湍流，污染物不易擴(kuò)散，F(xiàn)類穩(wěn)定度對(duì)應(yīng)強(qiáng)逆溫。）7.石灰石-石膏濕法脫硫工藝中，關(guān)鍵反應(yīng)步驟是（）。A.SO?吸收提供HSO??B.氧化提供CaSO?·2H?OC.石灰石溶解D.石膏結(jié)晶答案：A（解析：SO?與吸收劑（CaCO?）反應(yīng)提供亞硫酸氫根是脫硫的核心步驟，直接決定脫硫效率。）8.電除塵器中，影響電暈放電的主要因素是（）。A.極板間距B.粉塵比電阻C.煙氣濕度D.電源電壓答案：D（解析：電暈放電依賴高壓電場(chǎng)，電壓不足會(huì)導(dǎo)致電暈電流過(guò)小，影響荷電效果。）9.下列屬于無(wú)組織排放控制措施的是（）。A.安裝布袋除塵器B.密閉物料儲(chǔ)存?zhèn)}C.建設(shè)煙囪高于周圍建筑D.監(jiān)測(cè)排放口濃度答案：B（解析：無(wú)組織排放指無(wú)固定排放口的逸散，密閉儲(chǔ)存可減少物料泄漏，屬于源頭控制。）10.我國(guó)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）中，“最高允許排放濃度”是指（）。A.任何1小時(shí)濃度平均值B.日平均濃度C.月平均濃度D.年平均濃度答案：A（解析：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最高允許排放濃度為任何1小時(shí)濃度平均值，防止短時(shí)間高濃度排放。）二、填空題（每題1分，共10分）1.大氣中PM2.5是指空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于______μm的顆粒物。答案：2.52.袋式除塵器的過(guò)濾效率公式η=1-exp(-αμvM)中，α代表______。答案：粉塵層的平均比阻力系數(shù)3.燃燒過(guò)程中，熱力型NOx的提供速率與溫度的______次方呈指數(shù)關(guān)系。答案：34.大氣擴(kuò)散模式中，Pasquill-Gifford模式假設(shè)污染物在______方向呈正態(tài)分布。答案：垂直和水平5.活性炭吸附VOCs時(shí)，穿透曲線的“穿透點(diǎn)”是指出口濃度達(dá)到進(jìn)口濃度的______%時(shí)的時(shí)間。答案：5（或10，具體因標(biāo)準(zhǔn)而異，此處取常見值）6.電除塵器的除塵效率可由多依奇公式表示為η=1-exp(-______)。答案：ωA/Q（ω為驅(qū)進(jìn)速度，A為集塵極面積，Q為處理風(fēng)量）7.選擇性非催化還原（SNCR）脫硝的最佳反應(yīng)溫度窗口是______℃。答案：850-11008.揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）的定義是20℃時(shí)蒸汽壓大于______Pa或在特定條件下具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物。答案：109.工業(yè)爐窯煙氣脫硫中，氨法脫硫的副產(chǎn)物是______。答案：硫酸銨（或(NH?)?SO?）10.大氣污染控制的“三同時(shí)”制度是指環(huán)保設(shè)施與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)______。答案：投產(chǎn)使用三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述電除塵器的工作原理及影響除塵效率的主要因素。答案：電除塵器工作原理：通過(guò)高壓電場(chǎng)使氣體電離產(chǎn)生電暈放電，粉塵顆粒荷電后在電場(chǎng)力作用下向集塵極移動(dòng)并沉積，最后通過(guò)振打清除。影響效率的主要因素包括：（1）粉塵比電阻（過(guò)高或過(guò)低均導(dǎo)致反電暈或二次揚(yáng)塵）；（2）煙氣溫度與濕度（影響電暈特性和粉塵電阻率）；（3）電場(chǎng)風(fēng)速（風(fēng)速過(guò)高導(dǎo)致粉塵未充分荷電即被帶出）；（4）極板間距與電壓（決定電場(chǎng)強(qiáng)度和電暈電流）；（5）清灰方式（振打頻率影響極板積灰厚度）。2.選擇性催化還原（SCR）脫硝的反應(yīng)機(jī)理是什么？催化劑的作用有哪些？答案：SCR脫硝機(jī)理：在催化劑作用下，還原劑（如NH?）與煙氣中的NOx（主要為NO和NO?）發(fā)生還原反應(yīng)，提供N?和H?O。主要反應(yīng)式為：4NH?+4NO+O?→4N?+6H?O（NO為主時(shí)）；8NH?+6NO?→7N?+12H?O（NO?為主時(shí)）。催化劑的作用：（1）降低反應(yīng)活化能，使反應(yīng)在較低溫度（200-400℃）下高效進(jìn)行；（2）提高反應(yīng)選擇性，抑制NH?與O?的氧化副反應(yīng)；（3）提供反應(yīng)活性位點(diǎn)，加速NOx與NH?的接觸反應(yīng)。3.列舉VOCs的主要控制技術(shù)，并說(shuō)明其適用場(chǎng)景。答案：VOCs控制技術(shù)分為回收技術(shù)和破壞性技術(shù)：（1）回收技術(shù)：①吸附（活性炭/分子篩），適用于低濃度（<5g/m3）、常溫、大風(fēng)量場(chǎng)景；②冷凝（深冷/淺冷），適用于高濃度（>10g/m3）、高沸點(diǎn)（如苯系物）VOCs；③膜分離，適用于中高濃度、需回收高價(jià)值組分的場(chǎng)景。（2）破壞性技術(shù)：①催化燃燒（200-400℃），適用于中低濃度（1-10g/m3）、無(wú)鹵素等催化劑毒物的VOCs；②熱力燃燒（800-1200℃），適用于高濃度（>10g/m3）、難降解VOCs；③生物處理（生物濾池/滴濾塔），適用于低濃度（<1g/m3）、可生物降解（如醇類、酯類）的VOCs。4.大氣擴(kuò)散模式中，Pasquill-Gifford（P-G）模式的假設(shè)條件和應(yīng)用限制是什么？答案：假設(shè)條件：（1）污染物在水平和垂直方向的濃度分布符合正態(tài)分布；（2）連續(xù)點(diǎn)源，源強(qiáng)恒定；（3）大氣湍流穩(wěn)定，平均風(fēng)速均勻且大于1.5m/s；（4）地面為全反射（不吸收污染物）；（5）忽略污染物的轉(zhuǎn)化、沉降和干/濕沉積。應(yīng)用限制：（1）不適用于復(fù)雜地形（如山區(qū)、城市峽谷）或非連續(xù)排放（如事故排放）；（2）穩(wěn)定度分級(jí)（Pasquill法）依賴經(jīng)驗(yàn)判斷，存在主觀性；（3）近源（<1km）或遠(yuǎn)源（>50km）時(shí)，正態(tài)分布假設(shè)不成立；（4）高濃度排放時(shí)，需考慮化學(xué)反應(yīng)（如光化學(xué)煙霧）對(duì)濃度的影響。5.比較工業(yè)鍋爐煙氣脫硫中濕法和干法工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：濕法工藝（如石灰石-石膏法）：優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率高（>95%），技術(shù)成熟，副產(chǎn)物（石膏）可綜合利用；缺點(diǎn)：設(shè)備易腐蝕結(jié)垢，需處理廢水（含重金屬、Cl?），能耗高（需循環(huán)泵、氧化風(fēng)機(jī)）。干法工藝（如循環(huán)流化床半干法）：優(yōu)點(diǎn)：無(wú)廢水排放，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資和運(yùn)行成本較低；缺點(diǎn)：脫硫效率較低（80-90%），副產(chǎn)物（脫硫灰）處理難度大（含未反應(yīng)CaO，易吸潮），對(duì)煙氣溫度和濕度敏感（需控制在露點(diǎn)以上）。四、計(jì)算題（每題15分，共30分）1.某袋式除塵器處理風(fēng)量為12000m3/h，過(guò)濾面積為500m2，濾料初始阻力系數(shù)α0=2×10?m?1，粉塵層平均比阻力α=8×101?m/kg，氣體粘度μ=1.8×10??Pa·s，過(guò)濾速度v=0.4m/min，運(yùn)行1小時(shí)后單位面積粉塵負(fù)荷M=0.3kg/m2。計(jì)算此時(shí)除塵器的總壓力損失（ΔP=ΔP0+ΔPd，其中ΔP0為清潔濾料阻力，ΔPd為粉塵層阻力）。解：（1）計(jì)算過(guò)濾速度v（單位轉(zhuǎn)換為m/s）：v=0.4m/min=0.4/60≈0.00667m/s（2）清潔濾料阻力ΔP0=α0·μ·v·H（H為濾料厚度，但通常α0已包含H，簡(jiǎn)化為ΔP0=α0·μ·v）ΔP0=2×10?m?1×1.8×10??Pa·s×0.00667m/s≈2×10?×1.8×10??×6.67×10?3≈2×1.8×6.67×10?≈24Pa（3）粉塵層阻力ΔPd=α·μ·v·MΔPd=8×101?m/kg×1.8×10??Pa·s×0.00667m/s×0.3kg/m2≈8×1.8×6.67×0.3×102≈8×1.8×2.001×102≈28.8×102=2880Pa（4）總壓力損失ΔP=24+2880=2904Pa答案：2904Pa（注：實(shí)際工程中α0可能已整合濾料厚度，此處按簡(jiǎn)化公式計(jì)算）2.某燃煤鍋爐煙氣流量為200000m3/h（標(biāo)態(tài)，干基），含硫量0.8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），鍋爐熱效率85%，煤的低位發(fā)熱量25000kJ/kg，空氣過(guò)剩系數(shù)1.2。計(jì)算：（1）SO?的理論提供量（kg/h）；（2）若脫硫效率為90%，實(shí)際排放濃度（mg/m3，標(biāo)態(tài)）。（已知：煤中硫的轉(zhuǎn)化率為90%，SO?分子量64，O?分子量32）解：（1）理論SO?提供量：煤耗量B=Q/(η·Qnet)=（假設(shè)鍋爐負(fù)荷Q=？但題目未給，需通過(guò)硫含量計(jì)算。另一種方法：1kg煤含硫0.008kg，轉(zhuǎn)化為SO?的量=0.008kg×90%×(64/32)=0.008×0.9×2=0.0144kg/kg煤。需計(jì)算煤耗量：題目未給鍋爐出力，假設(shè)以硫含量直接計(jì)算，可能題目隱含條件為“單位時(shí)間燃煤量”。但更合理的方法是：SO?提供量=燃煤量×硫含量×轉(zhuǎn)化率×2（S→SO?分子量比為64/32=2）。假設(shè)燃煤量為mkg/h，硫含量0.8%=0.008，轉(zhuǎn)化率90%=0.9，則SO?提供量=m×0.008×0.9×2=0.0144mkg/h。但題目未給m，需通過(guò)煙氣量反推。標(biāo)態(tài)干煙氣量V=200000m3/h，空氣過(guò)剩系數(shù)α=1.2，理論空氣量V0=？對(duì)于燃煤，理論空氣量V0≈0.0889C+0.265H-0.0333S（kg/kg煤，C、H、S為質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。假設(shè)煤的工業(yè)分析為C=60%，H=3%，S=0.8%，則V0=0.0889×60+0.265×3-0.0333×0.8≈5.334+0.795-0.0266≈6.1024m3/kg（標(biāo)態(tài)）。實(shí)際煙氣量V=V0×(α+1.61×(H/2))（近似公式），但更簡(jiǎn)單的方法是：干煙氣量V=1.866C/12+0.79V0(α-1)（m3/kg煤）。假設(shè)C=60%，則1.866×60/12=9.33m3/kg煤；V0=6.1024m3/kg煤，α=1.2，則V=9.33+0.79×6.1024×(1.2-1)=9.33+0.79×6.1024×0.2≈9.33+0.966≈10.296m3/kg煤。燃煤量m=V總/V=200000/10.296≈19425kg/h。則SO?提供量=19425×0.008×0.9×2≈19425×0.0144≈279.72kg/h（理論提供量，未脫硫）。（2）實(shí)際排放量=279.72×(1-90%)=27.972kg/h=27972000mg/h。排放濃度=27972000mg/h/200000m3/h=139.86mg/m3≈140mg/m3。答案：（1）約280kg/h；（2）約140mg/m3（注：假設(shè)煤的工業(yè)分析為簡(jiǎn)化值，實(shí)際需根據(jù)具體煤質(zhì)調(diào)整）五、論述題（10分）結(jié)合我國(guó)“雙碳”目標(biāo)，論述工業(yè)源大氣污染控制與碳排放協(xié)同治理的路徑。答案：我國(guó)“雙碳”目標(biāo)（2030碳達(dá)峰、2060碳中和）要求工業(yè)領(lǐng)域在降低大氣污染物（如SO?、NOx、PM、VOCs）的同時(shí)減少CO?排放，協(xié)同治理是關(guān)鍵路徑，具體包括：1.源頭控制：清潔能源替代與工藝優(yōu)化推廣工業(yè)窯爐、鍋爐使用天然氣、氫能、生物質(zhì)能等低碳燃料，替代煤炭；發(fā)展短流程工藝（如鋼鐵行業(yè)電爐煉鋼替代高爐-轉(zhuǎn)爐），減少化石能源消耗，同步降低CO?和污染物（如煤燃燒產(chǎn)生的SO?、PM）。2.過(guò)程控制：多污染物協(xié)同脫除技術(shù)開發(fā)集成化治理裝備，如燃煤電廠“超低排放”技術(shù)（協(xié)同脫除SO?、NOx、PM），同時(shí)通過(guò)碳捕集（CCUS）技術(shù)將CO?分離，實(shí)現(xiàn)“減污降碳”一體化。例如，在濕法脫硫塔后增設(shè)膜分離或化學(xué)吸收裝置捕集CO?，減少額外能耗。3.末端治理：資源化與低碳化結(jié)合將大氣污染物治理副產(chǎn)物資源化利用，減少碳排放。如脫硫石膏用于建材（替代水泥生產(chǎn)中的天然石膏，降低水泥窯CO?排放）；VOCs催化燃燒產(chǎn)生的CO?可捕集用于工業(yè)（如食品級(jí)CO?）或封存，避