2023年全省职业院校技能大赛高职学生组-大气环境监测与治理技术赛项样卷二

2023年全省职业院校技能大赛高职组“大气环境监测与治理技术”赛项竞赛样卷（二）

年全省职业院校技能大赛高职组“大气环境监测与治理技术”赛项竞赛样卷试题一二三四五六七总分得分裁判复核监督任务一、烟气处理系统工艺设计根据任务书要求和提供的资料完成竞赛平台和专业知识点的考核，包括烟气处理系统工艺设计等。（一）专业知识点1.单选题（1）下面不是影响烟气抬升高度的因素是（）A.烟气温度B.周围大气温度C.云量D.烟气释热率（2）《大气污染物综合排放标准》规定，若某排气筒的高度处于标准列出的两个值之间，其执行的最高允许排放速率以（）计算。A.求和法B.加权法C.内插法D.指数法（3）旋风除尘器筒体直径越小，粉尘受到的离心力越大，除尘效率越高；但直径越小处理风量越小，还会引起（）。A.粉尘扩散B.离心力增强C.效率提高D.粉尘堵塞（4）采用湿式（）的脱硫工艺，也可以同时去除烟气中的大部分氮氧化物。A.石灰/石灰石法B.双碱法C.氯酸钾法D.氧化镁法（5）以下属于大气中二次污染物的是（）。A.二氧化硫B.硫酸盐C.一氧化碳D.二氧化碳（6）机械式除尘器是利用重力、惯性力、离心力分离捕集粉尘的装置。包括：重力沉降室、惯性除尘器以及（）等。A.压力沉降室B.旋风除尘器C.喷淋除尘器D.袋式除尘器（7）我国PM2.5标准（GB3095－2012）日平均值（）μg/m3，而日美为35μg/m3，世界卫生组织(WHO)为25μg/m3。A.50B.55C.75D.80（8）氮氧化物测定时，吸收液能与（）发生反应，生成玫瑰红色偶氮染料。A.NOB.NO2C.NO2-D.NO3-（9）工业废气中含有的污染物是各种各样的，按其存在的状态可分为两大类：（）A.一类是气溶胶，另一类是颗粒物。B.一类是气体物质，另一类是存在于气体中而形成气溶胶的颗粒物。C.一类是无害气体胶，另一类是颗粒物。D.一类是有害气体胶，另一类既含有气态污染物，又含有颗粒物。（10）干法脱硫技术具有以下优点：操作简便，运行费用低；无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻；烟气在净化过程中无明显降温，净化后烟温高，利于烟囱排气扩散；以及（）。A.原料充足B.二次污染少C.技术简便D.维护费用低2.多选题（1）下面关于袋式除尘器主要特点的叙述正确的是（）。A.袋式除尘器的除尘效率高，对微细粉尘可达到99%以上B.规格多样，应用灵活，且能够回收干物料C.有滤袋笼骨，且一定要有滤袋清灰装置D.工作温度受滤料材质限制（2）不适合高效处理高温、高湿、易燃易爆含尘气体的除尘器是（）。A．重力沉降室B．袋式除尘器C．旋风除尘器D．湿式除尘器（3）西门子S7-200smartPLC中，定时器的分辨率有（）。A.1msB.10msC.100msD.1s（4）在“THEMDQ-1型大气环境监测与治理技术综合实训平台”中，使用的PLC扩展模块型号包括（）。A.EMDT08B.EMAM06C.EMAE04D.EMAQ02（5）在评价大气空气质量时常用到可吸入颗粒物PM10，下面对于PM10的定义错误的是（）。A.大气能见度等级为10B.大气中空气动力学当量直径≤10μm的悬浮颗粒物C.大气中悬浮颗粒物浓度为10mg/m3D.大气中悬浮颗粒物毒性等级为103.填空题（1）石灰石颗粒大小对及石灰石的均有影响，粒度小，比表面积大，与SO2起反应的效率，石灰石利用率，一般控制石灰石的粒度在目之间。（2）《锅炉大气污染物排放标准》规定，每个新建燃煤锅炉房只能设烟囱，烟囱高度根据锅炉房装机确定。烟囱还应该高出周围米范围最高建筑物3米以上。（3）机械振打袋式除尘器的过滤风速一般取m/min，压力损失为。（二）CAD辅助设计在计算机D盘中打开名为“ST02.DWG”的文件，结合THEMDQ-1型大气环境监测与治理技术综合实训平台，按照污染源→机械除尘→过滤除尘的工艺流程，连接器件和设备，完成系统流程图。功能要求：（1）用线段连接需要用到的器件和设备，完善系统流程图。并把所有连线归到粗实线图层。（2）建新图层，命名为“虚线”，设置图层内线型样式：颜色：黄色；线型：HIDDEN2；线宽：0.13mm。连接流程中不需用到的超越管线，将其归到虚线图层，并将其线型比例设为1.5。（3）按照编号，填写图框右下角的统计表格（只填“名称”与“数量”），并设置多行文字格式：样式：标题栏；字体：宋体；文字高度：4。将所填文字皆归于文字图层。（4）用细实线连接图上的差压传感器，分别检测旋风除尘器和布袋除尘器的压降，并把连线归到细实线图层。（5）将完成的图纸保存在“场次+工位号”的文件夹内，命名为：系统流程图。（三）控制程序设计1.根据控制程序表1，用STEP7-Micro/WINSMART软件按要求完成程序编写，并将程序保存在“场次+工位号”的文件夹内，程序命名为：喷淋急停控制系统。表1控制程序表输入信号输出信号数据寄存器I0.0启动按钮（SB1)Q0.0药水搅拌机VD0pH值I0.1停止按钮（SB2)Q0.1报警器I0.2报警复位（SB3)控制要求：（1）按下启动按钮后，药水搅拌机启动。（2）药水搅拌机启动后延时10s后，检测pH值小于等于7.5时，报警器动作。（3）当加入药物pH值大于等于8.0后，按下报警复位按钮，报警器停止动作。（4）按下停止按钮后，药水搅拌机和报警器都停止。任务二、烟气处理系统部件、管道、传感器安装连接在“THEMDQ-1型大气环境监测与治理技术综合实训平台”平台上，参赛选手根据系统工艺流程图（附图1），输送螺旋器装配图（附图2），水泵出口管道安装示意图（附图3），碱液喷淋管管道安装图（附图4），皮托管安装示意图（附图5），采样枪安装示意图（附图6）和赛场提供的零部件，完成相应系统的连接与安装。1.水泵出口管道安装及气管管路连接（1）根据附图3和附图1，完成水泵出口管道的安装和辅助气管的连接。（2）流量计要求贴面安装，并与平台上流量计支架立档平行。（3）管道横平竖直，简洁美观，且三根管道安装方式一致。（4）生料带缠绕要整齐干净，且接头无漏水现象（5）用Φ16的PU管完成二氧化硫稀释风管路和碱液池氧化风管路的连接。要求正确连接构件的进出口，气路顺畅，工艺美观。2.利用附图4，补齐吸收塔喷淋系统的管道，完成碱液喷淋管管道的安装。功能要求：（1）流量计要求贴面安装，并与平台上流量计支架立档平行。（2）管道横平竖直，简洁美观，与冲洗管道安装方式一致。（3）生料带缠绕要整齐干净，且接头无渗漏现象。3.根据附图1、5、6所提供的工艺流程图、安装图及流程图上标识的传感器安装位置，完成传感器和相应管路的安装连接。功能要求：（1）将皮托管装于点0907处；采样枪装于点0908处；温湿度1装于点0702处；温湿度2装于点0703处；风速传感器1装于点0401处；风速传感器2装于点0404处；二氧化硫传感器1装于点1001处。同时，用正确封盖堵好剩余采样口。（2）皮托管要求安装正确、牢固、密封性好，皮托管套管中心的管口对着流体流动的方向，套管的壳程开口平行于流体流动的方向，其偏差不大于5°，皮托管的插入深度为50mm±5mm。皮托管安装具体见附图5。（3）差压传感器1检测布袋除尘器压降；差压传感器2检测点0608的相对静压；差压传感器3接皮托管，检测点0907动压。要求选用的硅胶管要合适，正确连接差压传感器的高压与低压接口，气路顺畅，工艺美观。（4）采样枪要求安装正确、牢固、密封性好，采样枪的接口朝向要正确，采样期间采样枪的测口要正对着气流（可通过导向杆判断枪口的朝向，其中导向杆要求与枪口朝向一致），其偏差不大于5°，采样枪插入深度为50mm±5mm。滤膜要用镊子装入滤筒，滤膜不能破裂。（5）参照附图6，安装压力传感器，并用Φ9硅胶管完成采样系统连接。（6）风速传感器的测量点的开口要正对着气流方向，其偏差不大于5°。（7）传感器要求安装位置正确、牢固，无漏气现象，工艺美观，接线正确。（8）用Φ10的PU管完成二氧化硫输入系统的连接。要求正确连接质量流量控制器的进出口，气路顺畅，工艺美观。任务三、烟气处理系统电源线路设计与连接根据任务书要求，对各烟气处理设备、相关器件配置的电路系统进行线路连接，确认无误后进行电控柜电源通电检测。（注意：以下1-5项必须在电控柜断电的情况下完成，如通电连接，造成触电和器件损坏，由参赛者承担。）1.阅读现场提供的PLC程序(计算机D:\考试程序\PLC控制程序)，并依据此程序完善PLC端口定义表（见表2）。表2PLC端口定义表数字量输入定义数字量输出定义I0.0无定义Q0.0I0.1无定义Q0.1I0.2无定义Q0.2I0.3无定义Q0.3I0.4无定义Q0.4I0.5无定义Q0.5I0.6无定义Q0.6I0.7无定义Q0.71L2L3L4L模拟量输入定义模拟量输出定义AI1+AO1+AI1-AO1-AI2+AO2+AI2-AO2-AI3+AI3-AI4+AI4-AI5+AI5-AI6+AI6-AI7+AI7-AI8+无定义AI8-无定义2.根据已完成PLC端口定义表及赛场提供的保护线，完成电气控制柜的线路连接。要求导线颜色与插座颜色一致，选取长度适中的导线进行连接。具体要求：出现插座的颜色不同时，上下接线时以上边插座颜色为准，左右接线时以左边的颜色插座为准；长度适中。3.从提供的熔断芯中找出型号为RT14-20/10A，且能正常工作的熔断芯，装于熔断器中，保证控制柜正常工作。功能要求：型号正确，起到应有作用。4.电控柜断电的情况下，参照附图7来完成PH在线监测仪和疏松电机的接线。功能要求：连线正确无误。5.电控柜断电的情况下，利用提供的通讯线进行设备通讯连接。功能要求：连线正确无误。6.打开电源，用万用表完成电源输入检测和对地电压检测。并将操作过程记入表3。功能要求：（1）操作前举手示意裁判，由裁判检查可否通电，并监督其完成操作，签字确认。（2）确保三相电的正确接入，避免缺相。表3技能操作过程记录表项目实测数据参赛选手签字裁判确认签字得分熔断芯检测交流220V检测直流24V检测接地检测任务四、烟气处理系统调试参赛选手根据现场竞赛设备和任务书要求，利用提供的器件与工具，完成烟气处理系统部件调试及程序设计。具体要求如下：1.系统程序完善。完善赛场提供的PLC程序，完善后的程序保存在计算机D:\工位号下。并将保存后的程序下载到PLC中。在MAIN程序中网络13处补充程序，程序要求：打开补气泵，并延时5s。注意定时器和中间变量的选择。备注：如参赛选手无法完善，举手示意裁判放弃该任务并在表4中签字，由裁判确认后提供完整程序。表4任务四第1题放弃操作记录表序号任务四1.签字得分1放弃选手签字：2裁判确认：2.手动调试。（1）按照污染源→机械除尘→过滤除尘→洗涤脱硫→吸附脱硫→烟囱的流程，正确地开关阀门。（2）在系统调试界面完成设备的单机调试：设置电动调节阀的开度为80%，并检查器件的运行状况（注意风机转向和水泵气蚀）。（3）调节稀释风量为3.0m3/h；调节氧化风量为0m3/h；调节喷淋泵1#和2#的喷淋量为4.0L/min。任务五、烟气处理系统整体运行参赛选手根据现场竞赛设备和任务书要求，利用提供的器件与工具，完成部分传感器的标定和参数设置、碱液和气源的配制、整机自动运行等。1.根据要求完成在线pH仪的参数设置和标定。（1）将在线pH仪通电预热30min，预热前和结束后，举手示意裁判，记录开始和结束时间并签字。（2）配制pH值分别为6.86和9.18的标准缓冲液：将相应pH缓冲剂粉末倒入250ml容量瓶中，配制成标准溶液，待用。（3）将在线pH仪的运行参数按表5设置。表5在线pH仪的运行参数设置表编号项目需设的参数1测量模式（Mode）酸碱度（PH）2测温方式（Tempature）自动测温（ATC）3报警设置Relay-1打开功能（AUTO），低位报警（LO）,限值为7，迟滞值为0.14Relay-2关闭功能（OFF）5电流输出（Current）打开功能（AUTO），4mA对应0PH,20mA对应14PH（4）在线pH仪标定：1）将电极用蒸馏水清洗干净并用滤纸吸干，然后将电极插入标准缓冲液pH6.86中进行零点标定。待BUFFER1界面的电压数稳定，举手示意裁判，进行记录签字后，存入仪表。2）将电极从标准缓冲液pH6.86中取出，清洗干净并用滤纸吸干，然后将电极插入标准缓冲液pH9.18中进行斜率标定。待BUFFER2界面的电压数稳定，举手示意裁判，进行记录签字后，存入仪表。3）将电极用蒸馏水清洗干净并用滤纸吸干，然后将电极插入标准缓冲液pH6.86中进行回测，确认性能正常。4）将电极悬挂于水箱角落，使得电极测量头浸入液体中。（尾部出线处切不可浸入液体中）5）在线pH仪标定技能操作过程记入表6。表6在线pH仪标定操作过程记录表仪表名称预热开始时间裁判签字预热结束时间裁判签字零点标定电压值斜率标定电压值回测pH值裁判签字在线PH仪2.模拟污染源的控制。往粉尘罐中加入两漏斗的滑石粉，开启各个调速电机，依照监控中心上系统总图界面里显示的电机转速，来调节各个调速器，使两者达到一致。3.脱硫碱液的配制。（1）观察在线物位计的数值，并记录在表7中。（2）通过给定的药品试剂和水样数据，在碱液箱内配制0.05%的NaOH溶液。（3）用在线PH测定仪测定水质中PH值，并记录在相应的表7中。表7水样原始数据记录表序号项目数值1碱液箱内部底面尺寸（mm）长：540宽：4002水样深度（mm）3水样体积（L）4药剂量（g）5水样PH值6确认签字参赛者：裁判员：4.仪器参数设置。（1）参照设置菜单（见表8），完成调速电机的运行参数设置。表8调速电机参数设置表序号参数码修改值备注疏松器调速发尘器调速1F-01222F-026050倍率值可参照减速箱上的标签3F-03334F-05125F-0622（2）系统运行前，对照表9各个传感器的数值，调节其零点，使之读数归零并举手示意裁判确认签字（零点漂移允许在-0.2～0.8之间），见表9。表9传感器调零确认表序号传感器名称零点设置裁判确认11#差压传感器22#差压传感器33#差压传感器4质量流量控制器5.整机运行。通过监控中心的系统调试界面开启自动运行模式，完成整套系统的自动控制运行。任务六、烟气处理系统污染因子监测根据任务书要求，对各烟气处理设备系统运行过程中污染因子进行监测并记录。1.管道中粉尘浓度监测及数据计算。（1）对粉尘进行取样，测定粉尘浓度。1）利用温湿度1测定采样点温度ts。2）利用差压传感器3，检测皮托管静压侧与大气的压差，来得到采样点的相对静压Ps。3）利用差压传感器3，检测皮托管静压侧与全压侧的压差，来得到采样点的动压Pdi，并根据公式：计算采样点风速Vsi（注：毕托管修正系数Kp取1）。4）利用压力传感器测得的流量计前压力Pr和双金属温度计测得的流量计前温度tr，采用公式计算采样流速。（2）系统监测数据记录。根据计算结果进行采样，采样时间为20min。功能要求：粉尘采样器的操作步骤要正确，保证采样器的气密性，注意采样器的高度，水平等。采样数据记录于表10中。表10粉尘采样器数据记录表当地气压（Pa）气体含湿量（%）采样点温度（℃）采样点静压（Pa）采样点动压（Pa）采样点风速（m/s）流量计前温度（℃）流量计前压力（Pa）采样流量（L/min）2.设备自动运行结束后，立即打开存盘数据界面，记录相关数据于表11中（注意：存盘数据只记录打开该界面前20min的数据）。表11系统运行数据记录表排放源工位号：监测日期：基准氧含量：项目最大值最小值平均值有效样本数日排放总量颗粒物排放浓度（mg/m3）折算浓度（mg/m3）时排放量（g/h）SO2排放浓度（mg/m3）折算浓度（mg/m3）时排放量（g/h）NOx排放浓度（mg/m3）折算浓度（mg/m3）时排放量（g/h）标干流量（Nm3/h）附图1：烟气系统工艺流程图附图2：螺旋输送器一安装结构图附图3：水泵出口管道安装示意图附图4：碱液喷淋管管道安装图附图5：皮托管安装示意图附图6：采样枪安装示意图附图7：仪器接线图附录8、计算公式（一）温度温度的测定，在一般情况下可只测定中心点温度。本系统配置的测温仪器为铂热电阻和温湿度传感器。（二）压力本系统提供的压力检测方式有两种，一种是藉由压力传感器直接测量，另一种是用连接微差压传感器的皮托管进行测量。（三）压差两点之间的压力降采用微差压传感器来测量。使用前，应先用小一字螺丝刀校正一下零点，保证在无压差环境下仪表数值为0Pa。（四）湿度（含湿量）烟气湿度的测定可采用干湿球法或冷凝法。其中干湿球法所用仪器为干湿球温度测量装置（注意：本系统配置的温湿度传感器所测湿度为相对湿度，与含湿量不同）。烟气含湿量的体积百分比按式（8-1）计算（8-1）式中：Xsw—烟气含湿量，%；Pbv—温度为tb时饱和水蒸气压力，Pa；tc—干球温度，℃；tb—湿球温度，℃；Pb—通过湿球表面时的烟气表压力，Pa；Ps—测定点烟气静压，Pa；C—系数，当流过湿球表面的气流速度大于2.5m/s时，等于0.00066；Ba—大气压力，Pa。（五）烟尘浓度1.等速采样的流量计算：（8-2）式中：—等速采样流量的转子流量计读数，L/min；d—采样嘴直径，mm；Vs—测点气体流速，m/s；Ba—大气压力，Pa；Ps—排气静压，Pa；Pr—转子流量计前气体压力，Pa；ts—排气温度，℃；tr—转子流量计前气体温度，℃；Msd—干排气的分子量，kg/kmol；Xsw—烟气含湿量，%。当干排气成分和空气近似时，等速采样流量按式（8-3）计算：（8-3）当用普通型采样管采样器测定常温下管道颗粒物浓度时，气体的含湿量和气体成分可忽略不测，等速采样流量按下式简化公式计算：（8-4）2.将工况流量换算成标况流量，其计算公式为：（8-5）式中：Qr—等速采样流量的标况流量，L/min；—等速采样流量的转子流量计读数，L/min；d—采样嘴直径，mm；Vs—测点气体流速，m/s；Ba—大气压力，Pa；Ps—排气静压，Pa；Pr—转子流量计前气体压力，Pa；ts—排气温度，℃；tr—转子流量计前气体温度，℃；Xsw—烟气含湿量，%。3.采样滤筒的增重m=g2-g1（mg），则烟尘浓度为：（8-6）式中：C—实测烟尘浓度，mg/m3；g2—滤筒采样后重量，mgg1—滤筒采样前重量，mg；τ—采样时间，min；Qr—等速采样流量的标况流量，L/min。（六）烟气成分测定1.各烟气成分的含量采用在线式气体传感器测定。由于部分传感器测定的数值为气体体积浓度（ppm），需转化为质量浓度（mg/m3），按公式（8-7）计算（8-7）式中：X—污染物的质量浓度，mg/m3；M—污染物的分子量；C—污染物的体积浓度，ppm；Ba—大气压力，Pa；T—排气温度，℃。2.烟气过量空气系数的简化计算式为：（8-8）式中：α—过量空气系数；Vo2—氧气在烟气中所占的体积百分数。3.标准状态下湿烟气密度的计算：（8-9）式中：ρN——标准状态下湿烟气密度，kg/Nm3；Mo2、Mco、Mco2、MN2、MH2O——相应气体的分子量；Vo2、Vco、Vco2、VN2——相应气体的体积百分数，%。4.测量状态下湿烟气的密度计算：（8-10）式中：ρs——测量状态下湿烟气的密度，kg/m3；ΡN——标准状态下湿烟气密度，kg/Nm3湿烟气，一般情况下ΡN可取1.34kg/Nm3湿烟气；Ba——测量状态下，烟气所承受的大气压力，Pa；Ps——测量断面内烟气静压，Pa；ts——测点处的烟温，℃；Bs——测量断面内烟气绝对压力，Pa；Ts——测点处的绝对温度，K。（七）大气污染物基准含氧量排放浓度折算实测的锅炉烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、汞及其化合物的排放浓度，应执行GB13271-2014规定，按公式（8-11）折算为基准氧含量排放浓度。