2025年氨气脱硝试题及答案

2025年氨气脱硝试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.以下关于选择性催化还原（SCR）氨气脱硝反应的主要化学反应式，正确的是（）。A.4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂OB.2NH₃+NO+NO₂→2N₂+3H₂OC.8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂OD.以上均正确2.SCR脱硝系统中，催化剂的最佳活性温度范围通常为（）。A.150~200℃B.280~420℃C.450~550℃D.550~650℃3.为防止氨气泄漏引发安全事故，液氨储罐的设计压力应至少高于液氨在50℃时的饱和蒸气压（约2.0MPa），通常设计压力为（）。A.1.5MPaB.2.0MPaC.2.5MPaD.3.0MPa4.某电厂SCR脱硝系统入口NOx浓度为350mg/Nm³，出口浓度为50mg/Nm³，脱硝效率为（）。A.71.4%B.80.0%C.85.7%D.90.0%5.以下不属于SCR脱硝系统关键设备的是（）。A.喷氨格栅（AIG）B.空气预热器（APH）C.催化剂模块D.氨/空气混合器6.氨逃逸浓度过高会导致（）。A.脱硝效率提升B.空预器硫酸氢铵堵塞C.催化剂活性增强D.烟气温度升高7.SCR脱硝系统中，氨氮摩尔比（NH₃/NOx）的最佳控制范围是（）。A.0.5~0.7B.0.8~1.0C.1.0~1.2D.1.2~1.58.催化剂失活的主要原因不包括（）。A.碱金属中毒（如K、Na）B.高温烧结C.飞灰磨损D.氧气浓度过低9.超低排放要求下，火电厂SCR脱硝系统出口NOx浓度应控制在（）以下。A.50mg/Nm³B.100mg/Nm³C.150mg/Nm³D.200mg/Nm³10.液氨蒸发器运行中，若蒸汽流量不足，可能导致（）。A.液氨蒸发不完全，进入SCR反应器B.氨气压力过高C.催化剂温度升高D.喷氨量自动增大二、填空题（每空2分，共20分）1.SCR脱硝反应的核心是在催化剂作用下，氨气将NOx还原为______和______。2.催化剂的主要成分通常为______（活性组分）、______（载体）和少量助剂（如WO₃、MoO₃）。3.为保证氨与烟气均匀混合，喷氨格栅需通过______试验优化喷嘴角度和流量分配。4.氨逃逸浓度一般控制在______ppm（干基，6%O₂）以下，以避免对下游设备的腐蚀和堵塞。5.脱硝系统运行中，若入口烟气温度低于催化剂最低活性温度（如280℃），应采取______措施（如投运省煤器旁路）。6.液氨储罐的安全附件包括______、______和液位计等，需定期校验。7.催化剂的寿命通常为______个化学当量周期（或约24000~30000小时），失活后需再生或更换。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述SCR脱硝系统的工艺流程。2.分析温度对SCR脱硝效率的影响机制。3.列举3种氨逃逸的检测方法，并说明其原理。4.催化剂再生的主要技术手段有哪些？各适用于何种失活类型？5.超低排放背景下，SCR脱硝系统面临的主要挑战及应对措施有哪些？四、计算题（每题10分，共20分）1.某300MW机组烟气量为1200000Nm³/h，入口NOx浓度为400mg/Nm³（以NO₂计），出口浓度要求≤50mg/Nm³，氨氮摩尔比控制为1.05，计算每小时需消耗的纯氨量（NH₃分子量17，NO₂分子量46）。2.某SCR反应器催化剂层为3层（2用1备），单模块尺寸为1.5m×1.5m×1.0m（长×宽×高），催化剂孔密度为200孔/in²（1in=2.54cm），烟气空速（SV）要求≤5000h⁻¹，计算该反应器的最大处理烟气量（保留两位小数）。五、综合分析题（20分）某电厂SCR脱硝系统运行中出现以下现象：-入口NOx浓度380mg/Nm³，出口NOx浓度120mg/Nm³（设计值≤50mg/Nm³）；-氨逃逸在线监测值8ppm（标准≤3ppm）；-空预器压差较上月升高30%；-催化剂层压降增加15%。结合以上信息，分析可能的故障原因，并提出针对性的解决措施。答案一、单项选择题1.D2.B3.D4.C（(350-50)/350×100%≈85.7%）5.B6.B7.B8.D9.A10.A二、填空题1.氮气（N₂）、水（H₂O）；2.TiO₂（二氧化钛）、V₂O₅（五氧化二钒）；3.流场模拟（或冷态调试）；4.3；5.升温（或旁路烟气）；6.安全阀、压力表；7.2~3三、简答题1.工艺流程：①液氨从储罐经蒸发器汽化为氨气；②氨气与稀释空气在混合器中按比例混合（氨浓度≤5%）；③混合气体通过喷氨格栅（AIG）喷入SCR反应器前的烟道；④含氨烟气在催化剂层发生还原反应，NOx转化为N₂和H₂O；⑤净化后烟气进入后续除尘、脱硫系统。2.温度影响机制：①低温（＜280℃）：催化剂活性不足，反应速率慢，脱硝效率低；②最佳温度（280~420℃）：催化剂活性位点充分激活，反应速率与平衡转化率匹配，效率最高；③高温（＞450℃）：催化剂易发生烧结（活性组分团聚），同时可能引发副反应（如NH₃被氧化为NOx），效率下降。3.氨逃逸检测方法：①激光原位法（TDLAS）：利用氨气对特定波长（如1530nm）激光的吸收特性，直接测量烟道内氨浓度；②抽取式化学法（靛酚蓝分光光度法）：抽取烟气经吸收液（稀硫酸）吸收，通过显色反应比色定量；③在线气相色谱法：烟气经预处理后进入色谱柱分离，检测器（TCD或FID）定量分析氨含量。4.催化剂再生技术：①物理再生：高压水冲洗（去除飞灰堵塞），适用于机械堵塞失活；②化学再生：酸/碱溶液清洗（去除碱金属、钙等中毒物质），适用于化学中毒失活；③活性组分补充：浸渍V₂O₅溶液（恢复活性位点），适用于活性组分流失失活；④热再生：高温焙烧（分解硫酸盐等沉积物质），适用于硫中毒失活。5.挑战及措施：挑战：①入口NOx浓度波动大（如低负荷运行）；②催化剂抗中毒能力要求提高；③氨逃逸控制更严格（≤3ppm）；④系统能耗（如蒸汽加热）增加。措施：①增设备用催化剂层或采用宽温催化剂（如V-W-Ti系）；②优化喷氨格栅（AIG）与流场分布（通过CFD模拟）；③引入智能喷氨控制（基于NOx分布的分区调节）；④加强催化剂在线监测（如活性实时评估）。四、计算题1.解：NOx摩尔流量=烟气量×入口浓度/（NO₂分子量×10⁶）=1200000×400/（46×10⁶）=10.4348kmol/h需氨量=NOx摩尔流量×氨氮比=10.4348×1.05=10.9565kmol/h纯氨质量=10.9565×17=186.26kg/h答：每小时需消耗纯氨约186.26kg。2.解：单模块截面积=1.5×1.5=2.25m²单孔截面积=(2.54cm/200孔/in²)^2=(0.0127m/√200)^2≈8.06×10⁻⁷m²/孔（注：孔密度为每平方英寸孔数，单孔边长=1in/√200≈0.0707in≈0.1796cm）单模块总孔数=2.25m²/(0.1796cm×0.1796cm)×10⁴cm²/m²≈2.25×10⁴/(0.03226)≈697500孔单模块流通截面积=总孔数×单孔截面积≈697500×8.06×10⁻⁷≈0.562m²3层催化剂总流通截面积=0.562×3=1.686m²最大烟气量=空速×催化剂体积=5000h⁻¹×(1.5×1.5×1.0×3)m³=5000×6.75=33750m³/h（注：空速SV=烟气量/催化剂体积，故烟气量=SV×催化剂体积）或按流通截面积计算：烟气量=空速×截面积×催化剂高度（需确认空速定义，本题按SV=烟气量/催化剂体积计算更合理）答：最大处理烟气量约为33750m³/h（若按流通截面积计算需调整，此处以体积法为准）。五、综合分析题故障原因分析：1.脱硝效率低：可能原因为催化剂活性下降（如中毒、磨损或老化）、喷氨不均匀（AIG堵塞或流量分配失衡）、烟气温度偏离最佳范围（如低负荷导致温度＜280℃）。2.氨逃逸高：可能是氨氮比控制过高（过量喷氨）、催化剂活性下降导致未反应氨增加、流场分布不均（局部氨过量）。3.空预器压差升高：氨逃逸过高与烟气中SO₃反应生成硫酸氢铵（NH4HSO4），在空预器低温段（150~200℃）凝结，吸附飞灰导致堵塞。4.催化剂层压降增加：可能是飞灰在催化剂孔道内堆积（流速过低或吹灰器失效）、催化剂烧结导致孔道收缩。解决措施：1.催化剂性能检测：通过取芯分析催化剂活性、成分（如V₂O₅含量、碱金属/碱土金属中毒程度），判断是否需要再生或更换。2.喷氨系统优化：进行AIG流量平衡测试（如通过烟气采样网格法测量NOx分布），调整喷嘴开度或更换堵塞喷嘴；校验氨流量计量装置，确保氨氮比准确（控制在0.8~1.0）。