洁净煤燃烧技术总复习题(重庆大学)

2017年洁净煤燃烧技术总复习题第一章超临界与超超临界燃煤发电技术1、超临界锅炉的工作原理。答：应选用直流锅炉。直流锅炉是由许多管子并联，然后再用联箱串联而成，它可以适用于任何压力，通常在工质压力大于18MPa的情况，且是超临界参数锅炉位移可采用的工质流动方式。原理：工质依靠给水泵的压头一次通过预热、蒸发、过热各受热面而加热成为过热蒸汽。给水流量G＝蒸发量D。2、超临界锅炉水冷壁安全工作存在的不利条件及其原因。答：不利条件：(1)局部出现膜态沸腾或出现蒸干，使得管内换热减弱，在蒸发受热面管段某一处会出现壁温的峰值，甚至使管子烧坏。(2)无正流量补偿特性。原因：(1)对于蒸汽参数为25MPa的超临界锅炉，水冷壁中工质压力约为30MPa，比热变化剧烈的温度点为400℃左右。在320℃~440℃的变化范围内，导热系数降低了80%左右，发生传热恶化的机会大大增加。(2)超临界锅炉水冷壁为强制流动，工质流量自调节性与自然循环汽包锅炉相反，即受热越强的管子中流量越小。超临界锅炉水冷壁中吸热量增加，工质温度上升，引起工质比容增大，流速提高，阻力增加，当工质流动阻力增加到管组两端的压差相同时，受热强的管中工质流量自动减少。3、为什么采用螺旋管圈后水冷壁管间的吸热偏差较小？超临界锅炉消除热偏差有哪些方法？答：由于同一管以相同方式从下到上绕过炉膛的角隅部分和中间部分，吸热均匀，因此管间热偏差小。消除热偏差：1)采用小功率旋流式燃烧嚣对冲燃烧方式（1）采用小容量的旋流式燃烧器+单只燃烧器的风粉均匀分配；（2）过热器和再热器联箱间的连接采用大口径管道左右交叉。（3）保持各受热面管排相同的横向节距。（4）合理选择各联箱内径，在进口联箱设计节流孔。2)对流与辐射互补抵消热偏差的双切回燃烧方式4、垂直管低质量流速技术中的正流量补偿特性原理。答：吸热较多的管子中工质流量自动增加，以此部分抵消热偏差对管子壁温的影响。第二章超超临界机组结构特点及应用1、结合系统简图说明HG-1000MW超超临界锅炉带再循环泵的启动系统流程，并说明启动初期尽量减小工质热损失的措施。（P32）答：2、常见低氮燃烧技术原理（双调风旋流燃烧技术、PM燃烧技术及MACT燃烧技术）。答：双调风旋流燃烧技术：该双调风旋流燃烧器将二次风分成内二次风和外二次风两股气流，通过调风器和旋流叶片分别控各自的风量和旋流强度，以调节一、二次风的混合，使其在燃烧器出口附近的火焰根部形成缺氧富燃料区，使燃烧推迟，火焰温度降低，NOx的生成量减少，在下游形成富氧的燃尽区，保证燃料的完全燃烧。PM燃烧技术：PM燃烧器其原理是利用燃烧入口弯头的离心分离作用，将煤粉气流分成上下浓淡两股分别进入炉膛，浓相煤粉浓度高所需着火热少，利于着火和稳燃；淡相补充后期所需的空气，利于煤粉的燃尽，同时浓淡燃烧均偏离了化学当量燃烧，大大降低NOx的生成量。MACT燃烧技术原理：在燃烧器上方布置两层OFA喷口，同时最上层浓相煤粉喷嘴上方7206ｍｍ处布置四组AA喷口。MACT分层燃烧技术可使NOx生成量减少约25%。3、超临界机组高温氧化原理及改善措施。答：原理：在较高的温度下，铁/水系统的反应主要是化学反应，其反成式为3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2水蒸气与铁直接反应生成致密的氧化膜，随着时间的推移Fe3O4氧化膜的厚度逐渐增加，当其厚度增加到一定厚度时会发生脱落现象。措施：（1）使用组织均匀性的细晶粒不锈钢；（2）超超临界锅炉的对流受热面高温区选用HR3C。4、超超临界机组常采用二次再热技术的优势。答：提高发电机组效率；防止汽轮机末级湿度过大；改善机组相对热耗率。第三章循环流化床锅炉1、CFB锅炉本体结构及工作原理。答：锅炉本体设备（1）汽水系统：汽包、下降管、水冷壁、过热器、再热器、省煤器、联箱。（2）燃烧系统：燃烧室（炉膛）、分离器、回料系统、空气预热器（3）炉墙和构架工作原理：一次风（流化风）经过风室由炉膛底部穿过开孔的布风板送入炉膛，布风板上安装有风帽。炉膛内粒度为0-8mm的固体颗粒被流化风流化呈流体的特性并充满整个炉膛，较细的颗粒被气流夹带飞除炉膛并由旋风分离器分离收集，通过分离器下面的立管与回料器送回炉膛循环系统，烟气和未被分离器捕集的细小颗粒胚乳尾部烟道，尾部烟道和除尘器等与常规煤粉锅炉相似。2、为什么说CFB锅炉是一种洁净煤燃烧设备？答：（1）高效、廉价脱硫，脱硫率达90%（2）炉膛温度为最佳脱硫反应温度850oC（3）低温燃烧，减少热力型NOx生成（4）分级燃烧，减少燃料型NOx生成3、超临界锅炉可以采用CFB燃烧技术的优势。答：（1）可获得较高的发电效率；脱硫成本大大降低；炉内热流密度较低；（2）炉墙较清洁，水冷壁发生传热恶化佳的情况大幅减少；)热流分布：（3）循环流化床锅炉炉膛中，最高热流出现在底部并随着炉高增加而逐渐减小，而工质温度恰恰相反。因此，最冷的工质恰好在最高热流处。这种特性使水冷壁面不至于超温，在循环流化床锅炉中发生传热恶化的几率比煤粉炉小得多。4、结合简图说明富氧CFB锅炉燃烧过程。答：①煤或高碳燃料在燃烧室中与预热了的混合气体中的氧反应，氧来自于低温制氧设备。底渣通过流化床冷渣器排放，控制系统的床料量和回收底渣余热。②烟气离开燃烧室经旋风分离器后，分离器收集的一部分灰颗粒直接送回燃烧室循环燃烧，另一部分通过外置床到一定温度后返回燃烧室再循环燃烧。③离开旋风分离器的烟气经尾部烟道的对流受热面和氧加热器进一步冷却。④离开氧加热器的烟气经除尘器和脱硫装置除去其中的粒尘和SO2。干净的烟气经给水加热器冷却之后，再经过一混合式烟气水冷却器冷却到尽可能低的温度。⑤离开引风机的烟气分为两部分，大部分进入后部的CO2分离、纯化、压缩和液化系统，回收的CO2可用来注入油田增加油的回收；小部分进入燃烧系统作为流化气体。第四章整体煤气化联合循环1、IGCC原理框图。（整体煤气化联合循环）2、气化炉气化反应模型。答：3、两种煤气冷却工艺流程的组成及特点?答：激冷流程：一般由激冷室、文丘里管、洗涤塔组成。在激冷流程中，用激冷水将煤气直接冷却至300℃以下，此方式系统较为简单，投资少，气体的热量被水汽化吸收，灰渣混于水中，气相中包含有大量水蒸气，可满足变换工艺的需要。废锅流程：一般由一级或多级废热锅炉、干洗和水洗除尘装置组成。气体的热量用于产生高压和中压蒸汽，灰渣混于水中，气相中包含有少量水蒸气。气体工艺总热效率可达98%。4、常温湿法净化技术原理与高温干法净化技术原理的比较。（P106）答：（1）常温湿法净化技术在净化前，先要将高温煤气冷却降温，虽然可回收部分煤气显热，但是会影响到IGCC整体效率。除尘：初级除尘：旋风分离器或者中温陶瓷过滤器脱硫：脱除H2S、COS、CS2及CO2等。气体调节：注入蒸汽：降低火焰温度以减小NOx（2）高温干法净化技术：除尘：高温脱硫前，先用高温除尘器除去煤气中5μm微小颗粒。吸收塔：高温干法脱硫方法有氧化铁法、氧化锌法等，脱硫剂为Fe-Zn系和Zn-Ti系金属氧化物。再生装置：吸收了H2S和COS的脱硫剂进入再生装置再生，再生后的脱硫剂再返回脱硫设备循环使用。第五章烟气净化1、湿式石灰石－石膏法脱硫的化学反应机理及工艺流程。答：石灰石法3223221/21/2()CaCOSOHOCaSOHOCO固石灰法22321/21/2SOCaOHOCaSOHO氧化反应32224221/2322()CaSOHOSOHOCaSOHO固工艺流程：1)洗涤浆液连续从吸收塔顶部（或底部）喷入；2)在吸收塔内，SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的氧化空气进行化学反应，生成亚硫酸钙(CaSO3)和硫酸钙(CaSO4)结晶物；3)吸收塔排出的石膏浆液经脱水装置脱水后回收；4)脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温后进入烟囱排向大气。2、湿式石灰石烟气脱硫吸收塔的四个工作区域及作用。1）急速冷却区：使烟气迅速冷却并达到饱和状态，为进一步的吸收反应创造条件；2）S02吸收区：喷淋法吸收SO2；3）液滴分离区：防止烟气流出时携带的浆液在下游沉积结垢和造成腐蚀；4）浆池：收集脱硫吸收浆液，经循环浆液泵多次循环使用。3、湿式石灰石－石膏法脱硫工艺系统中浆液的PH值为什么维持在5~6之间？答：一般控制为5～6。如果pH设定值太高，石灰石耗量大，循环浆液中过剩CaCO3偏高，池中产生的CaSO3·1/2H2O增多，石膏品质下降，石灰石不再溶解并且尽管pH值很高，二氧化硫吸收很难进行；而pH设定值过低可降低堵塞和结垢的风险，但是长时间在低pH值运行系统腐蚀会加剧，维护费用较大。4、湿式石灰石－石膏法脱硫工艺系统存在的问题及改进措施？答：设备结垢：（1）抑制氧化，加入抑制氧化的物质；（2）强制氧化，向浆液鼓入足够空气。GGH的结垢与腐蚀：分析多方面因素，例如当地水资源状况，考虑是否去除GGH。5、烟塔合一的条件及优点。答：应用条件：烟气品质较高：烟尘≤30mg/m3；SO2≤200mg/m3；NOx≤200mg/m3；特点：降低厂用电；提高电厂效率；有利于环境保护6、循环流化床烟气脱硫的运行控制。（P134）答：1)根据反应器进口烟气流量及烟气中原始SO2浓度控制脱硫剂的给料量；2)根据反应器出口处的烟气温度T直接控制反应器底部的喷水量，以保证反应器内的温度处于尽可能接近露点的最佳反应温度范围内；3)CFB反应器内的固体颗粒浓度是保证其良好运行的重要参数。7、SCR反应原理及主要影响因素。答：32224NO+4NH+O4N+6HO(1)23226NO+8NH7N+12HO(2)2322NO+NO+2NH2N+3HO(3)影响因素：1)催化剂的影响2)反应温度的影响3)空间速度4)n(NH3)/n(NOx)对NOx脱除率的影响5)氨与烟气的混合程度8、SCR工艺流程。答：高粉尘布置形式的SCR脱硝技术主要工艺。燃煤烟气从省煤器出口流出，进入SCR反应器，在反应器前段喷入还原剂NH3，烟气与NH3混合充分后进入催化剂层，在催化剂表面发生烟气中NOx与NH3的氧化还原反应，最后生成无毒的氮气和水。9、烟气杂质对SCR催化剂性能的影响。（1）催化剂的磨蚀飞灰撞击催化剂表面（2）催化剂的堵塞铵盐及飞灰小颗粒沉积在催化剂小孔（3）砷中毒烟气中的As2O3沉积并堵塞催化剂的中孔，即孔径在0.1μm到1μm之间的孔。（4）碱金属（Ca、Na、K）中毒碱金属可以直接与催化剂的活性位反应导致活性位丧失，主要是造成催化剂中V—OH的氢键被替换，催化剂的酸性下降，从而使催化剂失活。10、燃煤电厂控制汞排放的方法。答：1．洗选煤技术2．现有污染物控制装置的除汞性能布袋除尘器(FF)喷雾干燥脱硫系统(SDA)3．飞灰再注入4．喷入活性炭