《潔凈煤燃燒技術》課程復習習題

1、潔凈煤燃燒技術課程復習題目錄潔凈煤燃燒技術課程復習題1第一章 超臨界與超超臨界燃煤發(fā)電技術31.1、超臨界鍋爐的工作原理31.2、超臨界鍋爐水冷壁安全工作存在的不利條件及其原因31.3、為什么采用螺旋管圈后水冷壁管間的吸熱偏差較??？超臨界鍋爐消除熱偏差有哪些方法31.4、垂直管低質(zhì)量流速技術中的正流量補償特性原理4第二章 超超臨界機組結構特點及應用42.1、結合系統(tǒng)簡圖說明HG-1000MW超超臨界鍋爐帶再循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)流程，并說明啟動初期盡量減小工質(zhì)熱損失的措施42.2、常見低氮燃燒技術原理（雙調(diào)風旋流燃燒技術、PM燃燒技術及MACT燃燒技術）52.3、超臨界機組高溫氧化原理及改善措施62

2、.4、超超臨界機組常采用二次再熱技術的優(yōu)勢6第三章 循環(huán)流化床鍋爐63.1、CFB鍋爐本體結構及工作原理63.2、為什么說CFB鍋爐是一種潔凈煤燃燒設備73.3、超臨界鍋爐可以采用CFB燃燒技術的優(yōu)勢73.4、結合簡圖說明富氧CFB鍋爐燃燒過程7第四章 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)84.1、IGCC原理框圖84.2、氣化爐氣化反應模型94.3、兩種煤氣冷卻工藝流程的組成及特點94.4、常溫濕法凈化技術原理與高溫干法凈化技術原理的比較10第五章 煙氣凈化105.1、濕式石灰石石膏法脫硫的化學反應機理及工藝流程105.2、濕式石灰石煙氣脫硫吸收塔的四個工作區(qū)域及作用115.3、濕式石灰石石膏法脫硫工藝系統(tǒng)中

3、漿液的PH值為什么維持在1356之間115.4、濕式石灰石石膏法脫硫工藝系統(tǒng)存在的問題及改進措施115.5、煙塔合一的條件及優(yōu)點115.6、循環(huán)流化床煙氣脫硫的運行控制125.7、SCR反應原理及主要影響因素125.8、SCR工藝流程135.9、煙氣雜質(zhì)對SCR催化劑性能的影響135.10、燃煤電廠控制汞排放的方法13第一章 超臨界與超超臨界燃煤發(fā)電技術1.1、超臨界鍋爐的工作原理超臨界鍋爐采用工質(zhì)直流流動方式，工質(zhì)一次性通過各受熱面，完成預熱、蒸發(fā)和過熱三個過程，屬于直流鍋爐類型。這時的水流動像活塞一樣，在鍋爐的受熱面推出蒸汽。蒸發(fā)量D等于給水流量G，故可認為其循環(huán)倍率k等于G/D=1。直流

4、鍋爐管內(nèi)工質(zhì)的狀態(tài)和參數(shù)變化如圖，由于要克服流動阻力，工質(zhì)壓力沿受熱面長度不斷降低；工質(zhì)的焓值及比體積上升；工質(zhì)的溫度在預熱段和過熱段不斷上升，但在蒸發(fā)段因壓力下降，工質(zhì)溫度相應略有降低。1.2、超臨界鍋爐水冷壁安全工作存在的不利條件及其原因發(fā)生模態(tài)沸騰和管內(nèi)結垢原因：直流鍋爐中水冷壁出口往往是接近飽和或微過熱蒸汽的狀態(tài)，因而很容易造成膜態(tài)沸騰和管內(nèi)積垢現(xiàn)象。強迫流動的特性。即直流鍋爐循環(huán)沒有自然鍋爐的流量自補償特性和自補償調(diào)節(jié)能力。原因：自然循環(huán)中蒸發(fā)面吸熱量較多的管道蒸發(fā)量也較大，從而循環(huán)推動力和循環(huán)質(zhì)量流量也較大，即自然循環(huán)具有自補償特性，因而可以調(diào)節(jié)其流量，保證了安全。但在直流循環(huán)中，

5、工質(zhì)流動的推力來自于給水泵，當質(zhì)量流速較高時，如果并列的某根管子吸熱量較多，則管內(nèi)工質(zhì)的平均比體積和流動阻力就較大，管內(nèi)工質(zhì)流量反而減小，這就是直流鍋爐的強迫流動特性，對水冷壁的安全是很不利的。1.3、為什么采用螺旋管圈后水冷壁管間的吸熱偏差較??？超臨界鍋爐消除熱偏差有哪些方法原因：由于同一管以相同方式從下到上繞過爐膛的角隅部分和中間部分，吸熱均勻，因此管間熱偏差減小。第一，采用小功率旋流式燃燒器對沖燃燒方式。為了進一步消除超臨界鍋爐蒸汽側(cè)和煙氣側(cè)的熱偏差，還采取以下措施：采用小容量的旋流式燃燒器，沿爐膛寬度均勻、對稱的布置，再通過燃燒調(diào)整實現(xiàn)單只燃燒器的風粉均勻分配，使爐膛出口煙氣流量和溫度

6、偏差都較小。過熱器和再熱汽聯(lián)箱間的連接采用大口徑管道左右交叉。保持各受熱面管排具有相同的橫向節(jié)距。合理選擇各聯(lián)箱內(nèi)徑。在進出口連箱設計節(jié)流孔。第二，對流與輻射互補抵消熱偏差的雙切圓燃燒方式。即采用兩個相對獨立的反向切圓燃燒方式，將對流熱偏差與整體單一火焰輻射系統(tǒng)的輻射熱偏差相互補償或抵消，使熱偏差盡可能小。1.4、垂直管低質(zhì)量流速技術中的正流量補償特性原理正流量補償特性：直流鍋爐中類似汽包鍋爐水冷壁中的流量分配的特性。原理：在低質(zhì)量流速下，垂直管由重位壓降決定流量分配，受熱偏高的管子工質(zhì)密度減小，重位壓頭也減小，從而受熱偏高的管子與受熱偏低的管子之間形成自然循環(huán)，導致受熱偏高的管子就會流過較高

7、的流量。因此，在總流量不變的情況下，由于吸熱偏多而引起的出口溫度偏高的現(xiàn)象大部分會得到補償，這就是正流量補償原理。第二章 超超臨界機組結構特點及應用2.1、結合系統(tǒng)簡圖說明HG-1000MW超超臨界鍋爐帶再循環(huán)泵的啟動系統(tǒng)流程，并說明啟動初期盡量減小工質(zhì)熱損失的措施流程：啟動時，鍋爐小于最低直流負荷，此時啟動系統(tǒng)為濕態(tài)運行。分離器起汽水分離作用，分離出來的過熱蒸汽進入低溫過熱器，水則通過水連通管進入分離器儲水箱，通過再循環(huán)系統(tǒng)進入鍋爐的再循環(huán)。分離器儲水箱中的水由WDC閥（分離器疏水調(diào)節(jié)閥）排入爐水回收箱，再根據(jù)水質(zhì)情況排至廢水系統(tǒng)或回收到汽機冷凝器系統(tǒng)。當鍋爐負荷大于最低直流負荷時，鍋爐運行

8、方式由再循環(huán)模式轉(zhuǎn)入直流運行模式，啟動分離器也由濕態(tài)轉(zhuǎn)為干態(tài)，即分離器內(nèi)部已經(jīng)全部是蒸汽，此時它相當于一個中間集箱。此時關閉再循環(huán)泵和WDC閥，再循環(huán)系統(tǒng)和爐水回收系統(tǒng)停止運行。措施：a）在啟動初期（包括冷態(tài)清洗、汽水膨脹和熱態(tài)清洗期間）只要水質(zhì)合格，就將這些疏水擴容后全部送往冷凝器回收;b）若水質(zhì)不合格，則排向廢水及水槽，不予回收。2.2、常見低氮燃燒技術原理（雙調(diào)風旋流燃燒技術、PM燃燒技術及MACT燃燒技術）雙調(diào)風旋流燃燒器：雙調(diào)風旋流燃燒器是將二次風分成內(nèi)二次風和外二次風兩股氣流，通過調(diào)風器和旋流葉片分別控制各自的風量和旋流強度，以調(diào)節(jié)一、二次風的混合，使其在燃燒器出口附近的火焰根部形

9、成缺氧富燃料區(qū)，使燃燒推遲，火焰溫度降低，NOX的生成量減少，在下游形成富氧的燃盡區(qū)，保證燃料的完全燃燒。PM燃燒技術：PM燃燒器其原理是利用燃燒入口彎頭的離心分離作用，將煤粉氣流分成上下濃淡兩股分別進入爐膛，濃相煤粉濃度高所需著火熱少，利于著火和穩(wěn)燃；淡相補充后期所需的空氣，利于煤粉的燃盡，同時濃淡燃燒均偏離了化學當量燃燒，大大降低了NOx 的生成量。MACT燃燒技術：在燃燒器上方布置兩層OFA噴口，同時最上層濃相煤粉噴嘴上方7206處布置四組AA噴口。MACT分層燃燒技術可使NOx生成量減少約25%。2.3、超臨界機組高溫氧化原理及改善措施原理：在較高的溫度下，鐵/水系統(tǒng)的反應主要是化學反

10、應，其反成式為 3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2Ø 在無氧條件下，由于鐵與蒸汽直接反應，生成四氧化三鐵并放出氫氣分子。Ø 在該反應過程中，水蒸汽分子通過物理碰撞和化學吸附提供與鐵離子反應所需的氧離子，由于鐵離子向外擴散，氧離子向里擴散，整個氧化層同時向鋼原始表面兩側(cè)生長。Ø 水蒸氣與鐵直接反應生成致密的氧化膜，隨著時間的推移Fe3O4氧化膜的厚度逐漸增加，當其厚度增加到一定厚度時會發(fā)生脫落現(xiàn)象。改善措施：2.4、超超臨界機組常采用二次再熱技術的優(yōu)勢提高蒸汽參數(shù)，提高發(fā)電機組效率。通過增加再熱次數(shù)，可以給水溫度、給水壓力等參數(shù)，從而提升循環(huán)效率；降低汽輪機末級蒸

11、汽濕度，避免超過設計規(guī)范從而帶來腐蝕破壞和安全隱患；在超超臨界參數(shù)條件下，采用二次再熱式機組熱經(jīng)濟性得到提高，從而降低電廠的運行費用。第三章 循環(huán)流化床鍋爐3.1、CFB鍋爐本體結構及工作原理本體結構：CFB鍋爐本體由爐膛、布風裝置、分離器、回料閥、尾部煙道及外置換熱器組成。其中爐膛由膜式水冷壁構成，底部為布風板。爐膛下部錐段用耐磨耐火材料覆蓋，并依燃燒工藝要求開設二次封口、循環(huán)灰回灰口、排渣口及點火啟動燃燒器等孔口。上部直段爐膛四周為水冷壁受熱面。爐膛出口與循環(huán)灰分離器入口相連，分離器出口與布置過熱器、省煤器和空氣預熱器等對流受熱面的尾部煙道相連接。工作原理：CFB鍋爐燃用的固體燃料和石灰石

12、脫硫劑在爐膛內(nèi)以一種特殊的氣固流動方式（流態(tài)化）運動，離開爐膛的顆粒被分離并送回爐膛循環(huán)燃燒，爐膛內(nèi)固體顆粒的濃度高，燃燒、傳質(zhì)、傳熱、劇烈，溫度分布均勻。3.2、為什么說CFB鍋爐是一種潔凈煤燃燒設備燃料適應性廣?？梢匀紵鞣N煤、煤矸石、焦碳、油頁巖、垃圾等（劣質(zhì)燃料）。清潔燃燒。1）高效、廉價脫硫。脫硫率達90%。2）減少NOx排放。低溫、分級燃燒，有效減少燃料型和熱力型NOx的排放。負荷調(diào)節(jié)性能好。低負荷下仍可保持燃燒穩(wěn)定，負荷調(diào)節(jié)比達4：1?；以C合利用性能好。低溫燃燒后的灰渣沒有經(jīng)歷燒結過程，活性好，非常適合做水泥填料。3.3、超臨界鍋爐可以采用CFB燃燒技術的優(yōu)勢超臨界CFB鍋爐同

13、時兼?zhèn)淞薈FB鍋爐燃燒技術和超臨界壓力鍋爐的優(yōu)點，具體如下：低熱流。循環(huán)流化床爐膛中的熱流率要比煤粉爐中的低得多。清潔的爐墻。與煤粉爐相比，循環(huán)流化床鍋爐爐墻上的沉積物非常少。爐墻非常清潔，水冷壁發(fā)生傳熱惡化佳的情況大幅減少。熱流分布。循環(huán)流化床鍋爐爐膛中，最高熱流出現(xiàn)在底部并隨著爐高增加而逐漸減小，而工質(zhì)溫度恰恰相反。因此，最冷的工質(zhì)恰好在最高熱流處，這種特性使水冷壁面不至于超溫，在循環(huán)流化床鍋爐中發(fā)生傳熱惡化的幾率比煤粉爐小得多。3.4、結合簡圖說明富氧CFB鍋爐燃燒過程煤或高碳燃料在燃燒室中與預熱了的混合氣體中的氧反應，氧來自于低溫制氧設備。底渣通過流化床冷渣器排放，控制系統(tǒng)的床料量和回

14、收底渣余熱。煙氣離開燃燒室經(jīng)旋風分離器后，分離器收集的一部分灰顆粒直接送回燃燒室循環(huán)燃燒，另一部分通過外置床到一定溫度后返回燃燒室再循環(huán)燃燒。離開旋風分離器的煙氣經(jīng)尾部煙道的對流受熱面和氧加熱器進一步冷卻。離開氧加熱器的煙氣經(jīng)除塵器和脫硫裝置除去其中的粒塵和SO2。干凈的煙氣經(jīng)給水加熱器冷卻之后，再經(jīng)過一混合式煙氣水冷卻器冷卻到盡可能低的溫度。離開引風機的煙氣分為兩部分，大部分進入后部的CO2分離、純化、壓縮和液化系統(tǒng)，回收的CO2可用來注入油田增加油的回收；小部分進入燃燒系統(tǒng)作為流化氣體。第四章 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)4.1、IGCC原理框圖氣化島：氣化爐、空分、煤氣凈化設備動力島：燃氣輪機、蒸

15、汽輪機、余熱鍋爐4.2、氣化爐氣化反應模型4.3、兩種煤氣冷卻工藝流程的組成及特點激冷流程。組成：激冷流程一般由激冷室（罐）、文丘里管、洗滌塔組成。特點：a)系統(tǒng)比較簡單，投資較少。b)氣體的熱量被水氣化吸收，灰渣混于水中，氣象包含有大量的水蒸氣，可以滿足變換工藝的需要。c）此工藝流程適用于化工領域及多聯(lián)產(chǎn)。廢鍋流程。組成：廢鍋流程一般由一級或多級廢熱鍋爐、干洗和水洗除塵裝置組成。特點：a)氣體的熱量用于產(chǎn)生高壓和中壓蒸汽，灰渣混于水中，氣相中包含有少量的水蒸氣。 b)粗煤氣中15%-20%的熱能被回收為中壓或高壓蒸汽，氣化工藝總體的熱效率可以達到98%。c)此工藝過程比較適合于IGCC項目。

16、4.4、常溫濕法凈化技術原理與高溫干法凈化技術原理的比較常溫濕法凈化技術原理高溫干法凈化技術原理除塵：初級除塵：旋風分離器或者中溫陶瓷過濾器。精除塵：文丘里管洗滌器洗除堿金屬化合物、鹵化物以及NH3和HCN除塵：高溫除塵器除去煤氣中5 m以上的微小顆粒。脫硫：脫除H2S、COS、CS2及CO2等。脫硫方法：基于物理吸收法的Selexol方法；基于化學吸收法的MDEA方法吸收塔：高溫干法脫硫方法有氧化鐵法、氧化鋅法等，脫硫劑為Fe-Zn系和Zn-Ti系金屬氧化物：氣體調(diào)節(jié)：注入蒸汽：降低火焰溫度以減小NOx。N2回注: 控制NOx；增加燃氣流量以增加輸出功率再生裝置：吸收了H2S和COS的脫硫劑

17、進入再生裝置再生，再生后的脫硫劑再返回脫硫設備循環(huán)使用。第五章 煙氣凈化5.1、濕式石灰石石膏法脫硫的化學反應機理及工藝流程反應機理：石灰石法：石灰法：氧化反應：工藝流程：a)洗滌漿液連續(xù)從吸收塔頂部（或底部）噴入；b)在吸收塔內(nèi)，SO2與漿液中的CaCO3以及鼓入的氧化空氣進行化學反應，生成亞硫酸鈣(CaSO3)和硫酸鈣(CaSO4)結晶物； c)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)脫水裝置脫水后回收。 d)脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器去水、換熱器加熱升溫后進入煙囪排向大氣。 5.2、濕式石灰石煙氣脫硫吸收塔的四個工作區(qū)域及作用急速冷卻區(qū)。作用：位于吸收塔煙氣進口區(qū)域，布置在進口上方的急速冷卻噴嘴噴出的漿液使煙氣

18、迅速冷卻并達到飽和狀態(tài)，為進一步吸收反應創(chuàng)造條件。SO2吸收區(qū)。作用：在吸收塔的上部空間區(qū)域，煙氣處于飽和狀態(tài)，在吸收漿液的噴淋作用下發(fā)生SO2的吸收過程。液滴分離區(qū)。作用：防止煙氣流出時攜帶的漿液在下游沉積結垢和造成腐蝕。漿池。作用：脫硫吸收漿液在漿池內(nèi)收集下來，經(jīng)循環(huán)漿液泵多次循環(huán)使用，脫硫后的反應生成物也均在漿池中生成。5.3、濕式石灰石石膏法脫硫工藝系統(tǒng)中漿液的PH值為什么維持在56之間pH太高：如果pH設定值太高，石灰石耗量大，循環(huán)漿液中過剩CaCO3偏高，池中產(chǎn)生的CaSO3·1/2H2O增多，石膏品質(zhì)下降，石灰石不再溶解并且盡管pH值很高，二氧化硫吸收很難進行；pH太低

19、：pH設定值過低可降低堵塞和結垢的風險，但是長時間在低pH值運行系統(tǒng)腐蝕會加劇，維護費用較大。5.4、濕式石灰石石膏法脫硫工藝系統(tǒng)存在的問題及改進措施設備結垢?？刂拼胧海?）抑制氧化，加入抑制氧化的物質(zhì)；（2）強制氧化，向漿液鼓入足夠空氣。 GGH的結垢與腐蝕。控制措施：不裝設煙氣換熱器，即吸收塔處理后的煙氣不經(jīng)過再熱，直接排放至大氣。5.5、煙塔合一的條件及優(yōu)點應用條件：煙氣品質(zhì)較高：煙塵30mg/m3；SO2 200mg/m3；NOx 200mg/m3。特點（優(yōu)點）： 降低廠用電； 提高電廠效率； 有利于環(huán)境保護。5.6、循環(huán)流化床煙氣脫硫的運行控制根據(jù)反應器進口煙氣流量及煙氣中原始SO

20、2濃度控制脫硫劑的給料量，而煙囪中的SO2排放值則用來作為校核和精確地調(diào)節(jié)脫硫劑的給料量地輔助調(diào)控參數(shù)。根據(jù)反應器出口處的煙氣溫度T直接控制反應器底部的噴水量，采用離心式回流調(diào)節(jié)噴嘴，通過調(diào)節(jié)回流水壓來調(diào)節(jié)噴水量。CFB反應器內(nèi)的固體顆粒濃度是保證其良好運行的重要參數(shù)，其調(diào)節(jié)方法是通過調(diào)節(jié)分離器和除塵器下所收集的飛灰排灰量，以控制送回反應器的再循環(huán)干灰量，從而保證了流化床內(nèi)必須的固氣比。5.7、SCR反應原理及主要影響因素反應原理：SCR是氨、烴等還原劑噴入煙氣中，在一定溫度下利用催化劑將煙氣中的NOX轉(zhuǎn)化為氮氣和水。反應機理為:NO+NH3(+O2)N2+H2ONO2+NH3(+O2)N2+H2O影響因素：1）催化劑的影響。催化劑是SCR工藝的核心，催化劑對脫除率的影響與催化劑的活性、類型、結構、表面積等特性有關。其中催化劑的活性是對NOx的脫除率產(chǎn)生影響的最重要因素。2）反應溫度的影響。其最佳的操作溫度為250420。通常最低連續(xù)運行煙溫為310，最高連續(xù)運行煙溫為405。 3）空間速度。過大停留時間過短，對催化劑沖刷增大。4）n