《洁净煤技术》复习思考题

《洁净煤技术》复习思考题名词解释：洁净煤技术、流态化、流化床燃烧、循环流化床、湿法脱硫、煤炭气化、干馏、煤的反应性、煤的结渣性、气化强度、发生炉煤气、气化效率/冷煤气效率、热煤气效率、移动床气化法、燃料电池问答题：一、根据煤炭的生产和利用过程，洁净煤技术分为哪几类？洁净煤技术按其生产和利用的过程可分为三类：✓第一类是在燃烧前的煤炭加工和利用技术。

包括煤炭的洗选和加工转化技术，如煤的物理与化学净化、配煤、型煤和水煤浆技术，煤炭的转化包括煤炭的液化和气化技术。

✓第二类是煤炭燃烧技术。

主要包括低NO x燃烧技术、循环流化床燃烧技术、增压流化床燃烧和洁净煤发电技术等。

✓第三类是燃烧后的烟气净化技术。

主要包括：颗粒物的除尘、氮氧化物和二氧化硫等烟气的净化处理。

三、发电用煤的质量要求有哪些？发电用煤质量指标有：①挥发分。

是判明煤炭着火特性的首要指标。

挥发分含量越高，着火越容易。

根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。

供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。

②灰分：灰分含量会使火焰传播速度下降，着火时间推迟，燃烧不稳定，炉温下降。

③水分：水分是燃烧过程中的有害物质之一，它在燃烧过程中吸收大量的热，对燃烧的影响比灰分大得多。

④发热量：为的发热量是锅炉设计的一个重要依据。

由于电厂煤粉对煤种适应性较强，因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。

⑤灰熔点。

由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500℃以上，在这样高温下，煤灰大多呈软化或流体状态，所以要根据锅炉的排渣方式决定采用不同灰熔点的原料煤。

⑥煤的硫分：硫是煤中有害杂质，虽对燃烧本身没有影响，但它的含量太高，对设备的腐蚀和环境的污染都相当严重。

因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%。

四、气化用煤的粒度要求有哪些？煤气化时所得的气体产物可作为工业和民用燃料，以及化工合成原料。

不同类型的气化炉，对原料煤的粒度要求是不同的。

不同气化工艺对所用原料煤的粒度要求不同。

固定床气化要求使用13~100mm的块煤，且煤的粒度尽可能均匀；流化床气化要求使用0~8mm的粉煤，且按煤料中的最大颗粒确定气体在气化炉内的流速；气流床和熔浴床气化分别要求使用<0.1mm和<6mm的煤粉和细粒煤，且根据煤料中的最大颗粒确定煤料在气化炉内的停留时间。

五、煤的净化技术包括哪些？各自的工业应用和前景如何？煤炭的净化是一个总称，又叫煤炭处理或煤炭精选。

煤的净化技术也称为煤的燃前净化技术，其方法包括物理方法、物理化学方法、化学方法和微生物方法。

其中物理净化是根据煤和杂质的物理性质（如粒度、密度、硬度、磁性及电性等）的差异进行分选的，主要包括重力分选和电磁选。

物理化学方法是根据煤的表面物理化学性质的差异进行的分选方法，目前主要是浮选技术。

化学净化是借助于化学反应使煤中的有用成分富集，除去杂质和有害物质的工艺过程。

目前主要用于煤的化学脱硫，包括碱处理、氧化法和溶剂萃取法等。

微生物净化是用某些自氧性和异氧性微生物，直接或间接地利用其代谢产物从煤中溶浸硫，达到脱硫的目的。

应用前景：物理净化和物理化学净化方法是最成熟和最经济的煤炭燃前净化方法，而化学净化和微生物净化目前主要是用于煤炭的脱硫，但都尚处于实验室研究阶段。

六、目前我国煤炭洗选存在的主要问题有哪些？（1）原煤入选比例低，不到35%，动力煤入洗比例更低，入洗比例不到20%。

（2）炼焦精煤和商品动力煤灰分分别为9.5%左右和20%以上，远高于美国等国家。

（3）厂型小，生产工效率低、效益差。

（4）大型设备及自动化检测仪表的可靠性有待提高，选煤自动化水平低。

（3）采用重介质选煤工艺比重低，适用于干旱缺水地区、年轻变质煤及易泥化煤的干法及节水型分选技术有待进一步开发完善。

（4）大量未经洗选的原煤直接消费，降低了资源利用效率，加大了环境污染，也浪费了有限的运输能力。

七、什么是动力配煤？动力配煤的作用和意义是什么？概念：从炼焦配煤的概念得到启发，对动力用煤也可用几种不同性质的煤进行混合而得到一定特性的燃料煤，这种根据工业锅炉对煤质的特定要求，将几种不同性质的单煤种，按一定比例进行配合而得到一种对锅炉燃烧最有利的燃料煤，就称为动力配煤。

动力配煤的作用和意义：①在满足燃煤设备对煤质要求的前提下，采用动力配煤技术可最大限度利用低值煤，或充分利用当地煤炭资源；②保证燃煤特性与用煤设备设计参数相匹配，提高设备热效率，节约煤炭；③通过“均质化”来保证燃煤质量的稳定，保证用煤设备正常、高效运行；④按不同地区对大气环境、水质要求，将不同品质煤相互配合，最大限度满足环保要求。

八、锅炉燃烧方式主要有哪几种？各有何特点？锅炉燃烧方式主要分为室式悬浮燃烧、沸腾燃烧和层状燃烧三大类。

（1）室式悬浮燃烧是指燃料在无炉排的火室内悬浮燃烧方式，这种燃烧方式只能燃用煤粉或液体和气体燃料，燃烧时，燃料以空气为载体，从喷嘴喷入火室内燃烧，如煤粉炉、油炉、气炉等都属于这种方式。

这类锅炉需煤量大，炉型设计针对性强，燃煤多是定点供应，一般不需采用动力配煤。

（2）沸腾燃烧是将燃料布置在布风板（即流化床）上，由强风吹到沸腾状态下的燃烧方式。

特点1：这种燃烧方式主要用于燃用低质煤，它可以单独烧用高灰煤、低挥发分、低热值和水分较高的劣质煤和煤矸石；特点2：由于这种燃烧方式可在燃煤中加入脱硫剂（如石灰石等），使煤中硫固定在灰渣中起到脱硫效果，故高硫煤也可使用；特点3：该燃烧方式所用的煤多为低质煤，但要破碎到8mm以下才能使用，一般也不需要配煤。

（3）层状燃烧是指燃料在炉排上以固定不动或沿炉排表面移动，但不离开炉排，空气通过炉排与燃料接触进行燃烧的方式。

特点1：这种燃烧方式只能燃用固体燃料如：煤、煤矸石等；使用层状燃烧的有手烧炉、链条炉、往复炉等。

特点2：动力配煤主要是针对这种燃烧方式的锅炉。

九、什么是动力煤分级配煤技术？动力煤分级配煤技术是将分级与配煤相结合，首先将原料煤按粒度分级，分成粉煤和粒煤，然后根据配煤理论，将各粉煤按比例混合配制成粉煤配煤燃料，将各粒煤配制成粒煤配煤燃料，不仅能配制出热值、挥发分、硫分、灰分、灰熔融温度等煤质指标稳定的符合锅炉燃烧要求的燃料，而且生产出了适合于不同类型锅炉燃烧的粉煤和粒煤燃料。

十、什么是型煤技术？有何优势？型煤是用一定比例的黏结剂、固硫剂等添加剂，采用特定的机械加工工艺，将粉煤和低品位煤制成具有一定强度和形状的煤制品。

型煤具有以下优势：①在块煤燃烧或气化领域，型煤燃烧可以提高煤炭的利用率，节约能源。

②在制备过程中添加固硫剂，可以有效地控制粉尘和SO2的排放。

③通过制备过程中的配料和成型可以改善热稳定性差或难燃煤（贫煤、无烟煤、煤泥等）的燃烧特性，扩大资源利用率。

④该技术投资少、见效快，是很好的洁净煤技术。

十一、工业型煤的种类包括哪些？造气型煤：目前广泛采用的是石灰碳化煤球作为化肥制气的原料。

锅炉型煤：分为集中成型和炉前成型两种，后者成型工艺简单，通常无需粘结剂，不用烘干，生产成本低。

型焦及炼焦配用型煤：通常按成型时煤料状态分为冷压和热压两大类，目前钢铁公司使用的型焦生产都属于冷压工艺，多采用焦油沥青粘结剂，可以充分利用当地弱粘结和不粘结煤资源。

十二、影响水煤浆制备因素有哪些？①煤质、煤种的选择及其成浆性；②颗粒级配技术。

水煤浆中的煤炭不仅有粒度大小的限制，还要求有良好的粒度分布，即希望用不同粒径的煤相互填充，减小煤粒之间的空隙，达到较好的堆积效率。

堆积效率越高，越容易制备出高浓度水煤浆；③制浆工艺流程。

制浆工艺是指对煤炭颗粒、水和添加剂等原料进行细选、破碎、磨矿、搅拌、混合、过滤、调浆等工艺来制备水煤浆的过程。

通过优化制浆工艺流程，可以实现水煤浆中颗粒的较高的堆积效率，满足使用特性要求，同时减少能耗；④添加剂。

要使水煤浆达到高浓度、高稳定性以及良好的流变性，必须添加化学药剂。

一般分为分散剂和稳定剂两类。

十三、燃煤锅炉排放的NOx来源有哪几种类型？并简述每种类型的生成机理。

根据NO x中的N的来源及生成途径，燃煤锅炉中NO x的生成机理可以分为三类：热力型、燃料型和快速型，其中燃料型占主导作用。

（1）热力型NOx是参与燃烧的空气中的N在高温下氧化产生的，热力型NOx产生的反应速度要比燃烧时反应速度慢，而且温度对其生成起着决定性作用，因此，在锅炉燃烧时可以通过降低火焰温度、控制氧气浓度以及缩短煤在高温区的停留时间来抑制热力型NO x的生成。

（2）快速型的NO x中N的来源也是空气中的氮，煤炭挥发分中的碳氢化合物在高温条件下发生热分解，生成活性很强的碳化氢自由基（CH、CH2）这些活化的CHi与空气中的N2反应形成中间产物HCN、NH和N等，再进一步氧化而形成的NO，实验表明这个过程只需60ms，故称快速型NOx。

（3）由燃料中的N氧化而生成的NO x称为燃料型NO x；燃料型NO x是煤粉燃烧过程中NO x的主要来源，占总量的60%~80%；煤中绝大多数的N都是以有机N的形式存在，在燃烧过程中，一部分含氮的有机化合物挥发并受热裂解生成N、CN、HCN 和NHi等中间产物，随后再被氧化生成NO x；另一部分焦炭中剩余氮在焦炭燃烧过程中被氧化成NO x，因此燃料型NO x又分为挥发分NO x和焦炭NO x。

十四、燃煤锅炉的低NO x空气分级燃烧燃技术的原理是什么？它通过调整燃烧器及其附近区域或是整个炉膛区域内空气和燃料的混合状态，在保证总体过量空气系数不变的基础上，使燃料经历“富燃料燃烧”和“富氧燃尽”两个阶段，以实现总体NO x排放量大幅下降的燃烧控制技术。

在缺氧富燃料燃烧阶段，由于氧气浓度较低，燃料的燃烧速度和温度都比正常过氧燃烧要低，从而抑制了燃料型和热力型NO x的生成，同时由于不能完全燃烧，部分中间产物如HCN和NH3等会将部分已生成的NO x还原成N2，从而使燃料型NO x的排放量也有所降低。

然后在富氧燃烧阶段，燃料燃尽，但由于此区域的温度已经降低，新生成的NO x 十分有限。

因此总体上NO x的排放量明显减少。

十五、燃料分级燃烧技术的原理是什么？在空气分级燃烧技术中，煤粉先进行的是富燃料燃烧，不利于点燃和稳定燃烧，为此燃料再分级燃烧技术采用的是另外一种思路，即煤粉先经过完全燃烧，生成NO x，然后再利用燃料中的还原性物质将其还原，从而减少NO x排放。

其原理就是在燃烧器内将燃料分级供入，使一次风和煤粉入口的着火区在富氧条件下燃烧，提高了着火的稳定性，然后再与上方喷口进入的再燃燃料混合，进行再燃。

燃料再燃法将整个炉膛分成了主燃区、再燃区和燃尽区三个部分。

在主燃区，约80%的燃料在富氧条件下点燃并完全燃烧，此处的过氧空气系数保持大于1，生成一定的NO x；其余燃料在再燃区送入，与主燃区生成的烟气和未燃尽的煤粒混合，形成还原性气氛，此处的过氧空气系数小于1，燃料中的C、CO、烃以及部分还原性氮，将NO x还原成分子氮。