2025年大学《能源化学》专业题库- 燃煤污染物的减排与资源化利用

2025年大学《能源化学》专业题库——燃煤污染物的减排与资源化利用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种物质不是燃煤燃烧过程中产生的主要大气污染物？A.二氧化硫(SO₂)B.氮氧化物(NOx)C.一氧化碳(CO)D.油脂(Fats)2.燃煤过程中，硫酸盐型NOx的主要生成阶段是？A.燃料中的氮转化B.燃烧过程中的热力分解C.烟气与空气混合过程中的快速氧化D.烟气冷却过程中的二次转化3.下列哪种脱硫技术属于燃烧后脱硫？A.石灰石-石膏湿法脱硫B.循环流化床脱硫C.喷雾干燥脱硫D.低氮燃烧4.选择性催化还原（SCR）脱硝技术中，常用的催化剂活性组分是？A.氧化铁(Fe₂O₃)B.氧化铝(Al₂O₃)C.钒催化剂(V₂O₅/WO₃/TiO₂)D.氧化锌(ZnO)5.对于燃煤烟气中粉尘的去除，以下哪种设备主要利用粉尘颗粒与气体之间的惯性碰撞和重力沉降？A.布袋除尘器B.电除尘器C.湿式除尘器D.惯性除尘器6.以下哪种方法不属于煤矸石资源化利用的途径？A.制备水泥B.作为燃料燃烧C.用于土地复垦D.提取稀有金属7.脱硫石膏的主要成分是？A.氢氧化钙(Ca(OH)₂)B.二氧化硅(SiO₂)C.三水石膏(CaSO₄·2H₂O)D.氧化铝(Al₂O₃)8.下列哪项不是烟气脱硝技术（针对NOx）？A.SNCRB.SCRC.RCO（旋转式热力燃烧）D.低氮燃烧9.燃煤过程中汞的排放主要存在于？A.煤矸石中B.脱硫石膏中C.燃烧产生的烟气中（以气态Hg和颗粒态Hg等形式）D.燃料中的硫分中10.将燃煤产生的脱硫石膏用于生产水泥，其主要利用的是脱硫石膏中的？A.水分B.氧化钙(CaO)C.三水石膏(CaSO₄·2H₂O)D.硫酸钙(CaSO₄)二、填空题（每空1分，共15分）1.燃煤产生的污染物主要包括二氧化硫、______、烟尘、以及汞等重金属。2.燃料型NOx是在高温燃烧过程中，燃料中的氮元素与______反应生成的。3.石灰石-石膏湿法脱硫的化学反应主要涉及SO₂与CaCO₃（或CaSO₃）之间的转化，最终生成______。4.选择性催化还原（SCR）脱硝技术中，还原剂通常是______或氨水。5.电除尘器利用高压电场使烟气中的粉尘颗粒______，然后在电场力作用下到达集尘极而被收集。6.粉煤灰的主要成分是______，其在建材等领域有广泛的应用。7.为了减少NOx的生成，可以采用______技术，通过优化燃烧过程来降低燃烧温度和空气过量系数。8.燃煤烟气中的SO₂溶于水会形成______，是形成酸雨的主要原因之一。9.汞在大气中具有______的特点，不易被地面吸附，可以长距离迁移。10.燃煤污染物资源化利用是实践______和______的重要体现。三、名词解释（每题3分，共12分）1.热力型NOx2.低氮燃烧技术3.超低排放4.粉煤灰四、简答题（每题5分，共20分）1.简述硫酸型NOx和硝酸盐型NOx的形成机理的区别。2.比较石灰石-石膏湿法脱硫和循环流化床脱硫在脱硫效率、运行成本和适应煤种方面的主要异同点。3.简述选择性催化还原（SCR）脱硝技术的反应原理及其关键影响因素。4.阐述粉煤灰在混凝土中应用的主要优势。五、论述题（每题10分，共20分）1.结合燃煤污染物的主要危害，论述实施燃煤污染物减排的必要性和重要性。2.分析当前燃煤污染物资源化利用面临的主要挑战，并探讨未来发展的方向。试卷答案一、选择题1.D2.D3.C4.C5.D6.B7.C8.C9.C10.C二、填空题1.氮氧化物(NOx)2.氧气(O₂)或氧3.二水石膏(CaSO₄·2H₂O)4.氨(NH₃)5.电离或电荷荷质分离6.硅酸钙铝(主要成分为SiO₂,Al₂O₃)7.低氮燃烧8.亚硫酸氢酸(H₂SO₃)或硫酸(H₂SO₄)(溶于水形成酸雨主要是硫酸和硝酸)9.长距离迁移能力或大气持久性10.可持续发展/资源循环利用(两者择一或全写)三、名词解释1.热力型NOx：指燃料中的氮元素在高温燃烧过程中（>1300°C），与氧气反应生成的NOx，主要反应为N₂+O₂→2NO。其生成量与燃烧温度和氧气浓度正相关。2.低氮燃烧技术：指通过优化燃烧过程（如降低燃烧温度、控制空气分级、燃料分级燃烧等）来减少NOx生成的技术，旨在在不使用或少使用额外脱硝装置的情况下，降低燃煤烟气中的NOx排放浓度。3.超低排放：指燃煤电厂在现有标准基础上，通过实施更严格的排放控制措施（如高效脱硫、脱硝、除尘技术组合，如SCR+SNCR+高效电除尘/布袋除尘），使主要污染物（SO₂、NOx、粉尘）的排放浓度达到极低的水平，通常要求SO₂和NOx低于35mg/m³（特定条件下），粉尘低于10mg/m³。4.粉煤灰：指煤炭燃烧过程中从烟气中收集到的细小颗粒物，其主要成分是未燃尽的碳和硅铝酸盐等矿物质。四、简答题1.解析思路：首先要分别解释硫酸型NOx（热力型NOx）和硝酸盐型NOx（快速型NOx）的形成条件和反应。硫酸型NOx是在非常高的温度下（>1300°C），空气中的N₂和O₂直接反应生成。硝酸盐型NOx则是在相对较低的温度下（约300-600°C），燃料中本身含有的氮（燃料氮）或空气中的N₂在催化剂（如V₂O₅）存在下，与氧气通过快速反应生成。重点在于区分两者的反应温度、反应物来源和催化剂依赖性。2.解析思路：比较两种脱硫技术的原理、效率、产物、对煤种适应性、设备投资和运行成本。石灰石-石膏法是主流湿法脱硫，效率高（>95%），脱硫剂来源广，适应性强，但运行成本较高，产生大量脱硫石膏需要处理。循环流化床脱硫（CFBC-DS）通常与CFBC锅炉结合，脱硫效率也较高，可利用炉渣或飞灰作为脱硫剂，运行成本可能较低，但系统复杂，对煤种要求较高（适合低硫煤或燃料适应性要求高的场景）。3.解析思路：解释SCR脱硝的化学反应本质，即还原剂（通常是氨NH₃）在催化剂作用下，选择性地将烟气中的NOx还原为无害的N₂和H₂O。反应式为4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O（在V₂O₅/WO₃/TiO₂等催化剂上）。影响因素包括：催化剂性能（活性、寿命、类型）、反应温度（通常在300-400°C）、NH₃与NOx的摩尔比（需精确配比）、SO₂浓度（可能抑制催化剂活性或中毒）、粉尘浓度（可能覆盖催化剂）。4.解析思路：阐述粉煤灰在混凝土中的作用机理和优点。主要利用其多孔玻璃体结构。优点包括：微集料效应（填充毛细孔隙，提高密实度）、火山灰效应（与水泥水化产生的氢氧化钙反应生成水化硅酸钙，增强后期强度）、提高流动性（改善和易性）、降低水化热（减少温度裂缝）、节约水泥（降低成本）、减少碱骨料反应风险（含碱量低）。重点说明这些优势如何改善混凝土的性能（强度、耐久性、工作性）和经济性。五、论述题1.解析思路：从环境污染（酸雨、雾霾、光化学烟雾、重金属污染、气候变化CO₂排放）和人体健康（呼吸系统疾病、心血管疾病等）的危害入手，论证燃煤污染物排放的严重性。然后说明减排是满足环保法规要求、改善环境质量、保障公众健康的必然选择。同时，从能源效率提升、技术进步和可持续发展战略的角度，强调减排对于能源行业转型和国家长远发展的重要性。2.解析思路：分析当前面临的挑战：资源化产品附加值不高、市场竞争力不足、处理规模与市场需求不匹配、部分产品标准不完善、二次污