高等燃烧学考试答案整理

1.煤的热解过程或阶段第一阶段，室温～300℃，干燥脱气阶段，煤的外形基本无变化。

褐煤在200℃以上发生脱羧基反应，约300℃开始热解反应，烟煤和无烟煤一般不发生变化。

第二阶段，300℃～600℃，这一阶段以解聚和分解反应为主，形成半焦。

生成和排出大量挥发物，在450℃左右焦油量排出最大，在450℃～600℃气体析出量最多。

烟煤约350℃开始软化、熔、融、流动和膨胀直到固化，出现一系列特殊现象，形成气、液、固三相共存的胶质体。

在500℃～600℃胶质体分解、缩聚，固化形成半焦。

第三阶段，600℃～1000℃，以缩聚反应为主，半焦变成焦炭。

该阶段析出焦油量极少，挥发分主要是煤气(H2和CH4)，又成为二次脱气阶段。

从半焦到焦炭，一方面析出大量煤气，另一方面焦炭本身密度增加，体积收缩，形成具有一定强度的碎块。

2. 少油（微油）点火技术工作原理是：利用机械雾化和压缩空气的高速射流将燃油挤压、撕裂、破碎，产生超细油滴后由高能点火器引燃，同时巧妙地利用燃烧产生的热量对燃油进行加热，使燃油在极短的时间内蒸发气化。

由于燃油在气化状态下燃烧，可以大大提高燃油火焰温度，并急剧缩短燃烧时间。

气化燃烧后的火焰中心温度高达1800～2000℃。

它作为高温火核在煤粉燃烧器内快速点燃一级煤粉。

同时根据分级燃烧的原理，使煤粉在点火初期就尽可能充分燃烧，达到煤粉锅炉点火启动和低负荷稳燃的目的。

等离子点火技术：直流电流在一定介质气压的条件下引弧，并在强磁场控制下获得稳定功率的定向流动空气等离子体，该等离子体在点火燃烧器中形成T>4000K的梯度极大的局部高温火核，煤粉颗粒通过该等离子“火核”时，迅速释放出挥发物、再造挥发份，并使煤粉颗粒破裂粉碎，从而迅速燃烧，达到点火并加速煤粉燃烧的目的。

等离子体内含有大量的化学活性粒子，如原子（C、H、O）离子（O2-、H+、OH-）和电子等。

它们可加速热化学转换，促进燃料完全燃烧。

这对于点燃煤粉（特别是贫煤）强化燃烧有着特别重要的意义。

等离子发生器由线圈、阴极、阳极组成。

其中阴极和阳极由高导电率、高导热率及抗氧化的特殊材料制成，以承受高温电弧冲击。

线圈在高温情况下具有抗直流高压击穿能力。

电源采用全波整流并具有恒流性能。

其发火原理为：在一定输出电流条件下，当阴极前进同阳极接触后，系统处在短路状态，当阴极缓缓离开阳极时产生电弧，电弧在线圈磁场的作用下被拉出喷管外部。

压缩空气在电弧的作用下，被电离为高温等离子体，进入燃烧器点煤粉。

3. 二氧化碳控制1 整体煤气化联合循环发电IGCC 发电系统是将煤气化, 在合成气进入燃气轮机之前进行脱碳。

系统工艺流程:将空气分离制得的氧气输送至煤气发生炉内生成煤气, 煤气经除尘、脱硫、吸收CO2 后制得纯净煤气。

煤气加压后用于发电燃烧; 对CO2 吸收液进行解析, 获取纯净CO2 。

2 富氧燃烧基本工艺流程为: 空气经分离制得纯氧, 纯氧被输送到锅炉与煤燃烧, 产生的蒸汽用于发电; 烟气经除尘、脱硫脱硝、CO2 压缩等工序后获得纯净CO2。

3 燃烧后脱碳胺吸收法：燃煤烟气经冷却塔降温、初步吸收CO2 后, 进入胺液吸收塔, 在塔内烟气中CO2 被二次吸收后净烟气经烟囱排出; 粗胺液经过解析塔将CO2 分离出来,获得高纯度CO2, 还原的胺液再次循环。

该法生产CO2 是气态的, 需经吸附精馏进一步提纯净化、精馏液化, 才能进行液态储存和运输。

4.PM2.5PM2.5 表示空气动力学等效直径等于和小于2.5 微米的颗粒物。

它的英文名字叫Particulate Matter2.5,简称为PM2.5。

PM2.5 的化学组分主要包括有机碳、碳黑、粉尘、硫酸铵(亚硫酸铵)、硝酸铵等五类物质。

有机碳、碳黑、粉尘，属于原生颗粒物，被称为一次颗粒物。

硫酸铵(亚硫酸铵)、硝酸铵等，是由人类活动排放或自然产生的二氧化硫和二氧化氮等，在大气中经过光化学反应形成的二次污染物，所以被称为二次颗粒物。

一次颗粒物中的碳黑粒子主要来源于汽车尾气排放、锅炉燃烧、废弃物焚烧、露天烧烤、秸秆焚烧和居民柴草燃烧等过程。

粉尘主要来自道路交通、建筑工地和工农业生产过程的扬尘。

在一次颗粒物的各个来源中,PM2.5 所占的比例相差较大,道路扬尘与建筑扬尘以粗颗粒为主,由燃料燃烧产生的颗粒物，则以细颗粒PM2.5 为主。

硫酸铵的前体物是二氧化硫（SO2），主要来源于燃烧高硫煤的锅炉；硝酸铵的前体物是氮氧化物（NOX），主要来源于锅炉与燃油机动车,氨（NH3）主要来源于化肥生产、动物粪便、焦炭生产、冷冻车间和控制NOX 的锅炉(NH3 作为降解剂)。

PM2.5 是能见度的降低的最主要因素。

由于体积小，重量轻，PM2.5 可以在空气中滞留很长的时间，在大气中被大气环流带到很远的地方。

PM2.5 的比表面积，比PM100，PM10 大，可以吸附更多的细菌、病毒和各种对人体健康有害的污染物。

空气中的PM2.5，可以通过呼吸道，进入肺泡，在肺泡内积聚，引发各种疾病。

因此，PM2.5 对健康的危害，特别严重。

对PM2.5 排放的控制途径和措施：（一）煤烟污染控制：改造燃煤炉灶，用天然气或液化石油气替代燃煤（二）开发利用清洁燃料。

开发利用内燃机使用的液化石油气（LPG）、醇类、压缩天然气（CNG）、氢燃料等清洁燃料。

（三）除尘5 超超临界机组不同的是上海锅炉厂采用WR型燃烧器和以集中偏转风（CFS）为特点的LNTFS配风方式，哈尔滨锅炉厂采用PM燃烧器和MACT配风方式。

WR型燃烧器和PM燃烧器都是在垂直方向实现浓淡分离、组织分级燃烧，不同的是WR型燃烧器的浓相煤粉流和稀相煤粉流共处一个喷口，而PM燃烧器的浓相煤粉流和稀相煤粉流有各自独立的喷口。

这两种燃烧器都大量应用于大型电站锅炉，虽然在部分采用这两种燃烧器的锅炉上都因燃用高硫煤发生过高温腐蚀，但通过合理的切圆选择和配风优化，均可以避免高温腐蚀的发生。

这两种燃烧器的低氮氧化物燃烧性能也大致相同。

上海锅炉厂的LNTFS配风方式和哈尔滨锅炉厂的MACT配风方式实际上都是应用于切圆燃烧系统的具有消旋功能的分级送风方式，主要区别在于上海锅炉厂的配风方案使用了集中偏转风设计，在炉内更利于形成“风包粉”流动结构，使贴壁烟气更易形成氧化性气氛，所以该方案对防止神华煤结渣和避免高温腐蚀更具优越性。

在燃烧系统上的另一个不同之处在于：对于1000MW机组，哈尔滨锅炉厂和东方锅炉厂都采用6台中速磨煤机，而上海锅炉厂却采用7台中速磨煤机。

可见上海锅炉厂的设计方案中单支燃烧器的热功率选得较小，虽然多增加一台磨煤机会使机组整体造价提高，但却有利于降低炉内燃烧尖峰负荷，使炉膛温度更均匀，有利于减轻燃烧极为迅速的神华煤的结渣倾向。

烟气挡板调温方式比喷燃烧器摆动调温方式更为有效，运行中再热器可以不投减温水，使机组循环效率不会因喷入减温水而降低。

但对烟气调节挡板的制造工艺和可靠性要求较高。

两家锅炉厂均采用多种调温手段相结合的方式，对自动控制水平要求较高，而且增大了设备造价。

6.宽调节比燃烧器利用煤粉气流通过这个管道弯头转弯时，受离心力的作用，大部分煤粉紧贴着弯头外侧进入煤粉喷嘴，而外置在煤粉喷嘴中间的水平肋片，将煤粉气流顺势分成浓淡两股，上部为高浓度煤粉气流，下部为低浓度煤粉气流，并将其保持到离开喷嘴以后的一段距离，从而提高了煤粉喷嘴出口处上部煤粉气流中的煤粉浓度。

而在煤粉喷嘴出口处装有一个扩流锥，扩流锥有V型和波浪形两种，但多采用波浪形阔流锥。

采用扩流锥可以在喷嘴出口形成一个稳定的回流区，使高温烟气不断稳定回流到煤粉火炬的根部，以维持煤粉气流的稳定着火。

扩流锥装在煤粉管道内，不断有一次风煤粉气流流过，所以不易烧坏。

其波浪形或V型的结构可以吸收扩流锥再高温辐射下的热膨胀；同时可以增加一次风煤粉空气混合物和回流高温烟气的接触面，加快煤粉空气混合物的预热和着火。

扩流锥前端有一细长的阻挡块，当煤粉气流的流动速度发生时，有利于回流区的稳定火焰稳定船式直流燃烧器（清华）、钝体燃烧器（华中理工）、煤粉预燃室（清华等）1 旋流煤粉预燃室2 大速差同轴射流煤粉预燃室旋流燃烧器、富氧型燃烧器、双稳可调煤粉浓淡燃烧器、浓稀相分离燃烧器等7.高效稳燃技术钝体燃烧器：其原理是在一次风喷口出口处装设一个楔形的非流线体即钝体，当煤粉气流从一次风喷口绕楔形钝体射入炉膛时，由于绕流作用在钝体后形成一个较大的负压区，使部分炉膛的高温烟气与煤粉气流回流到燃烧器出口附近，因为回流气体的温度高于一次风温但低于火焰温度，从而起到了加热煤粉气流、稳定着火的目的。

煤粉预燃室稳燃技术：工作原理是：依靠气流的旋转或者经钝体绕流后，在体积较小的前置燃烧室内形成强烈的回流，利用较小的点火能量即可点燃煤粉气流并使火焰稳定。

预燃室的火焰射入主炉膛中即成为点燃主燃烧器或者稳定主燃烧器火焰的热源。

浓淡分离燃烧稳燃技术：指对同一台锅炉而言，在维持确定的一次风量和煤粉量不变的情况下，采用浓淡分离装置，将一次风煤粉气流分成富煤粉气流和贫煤粉气流两股，分别进行燃烧。

8.整体煤气化联合循环技术（IGCC）原理：煤经过气化和净化后, 固体燃料已转化成清洁气体燃料, 用来驱动燃气轮机发电, 再用排出的高温燃气进入锅炉燃烧, 产生蒸汽带动汽轮机发电,形成燃气与蒸汽联合循环发电。

特点：热效率高, 目前已达43% ~46%, 计划在2010年达到50%; 环保性能好, 脱硫率98% ~ 99%, NOx 及CO2 排放减少; 燃料适应性强, 对高硫煤有独特的适应性; 可用于老机组的改造。

增压流化床联合循环：炉膛内为常压, 炉温850~ 1 000 % 。

所谓增压, 是指压力为10~ 16 Pa的燃烧室中, 床温控制在850~ 900 % 范围内, 煤粒与空气进行激烈的燃烧反应, 生成高温高压烟气,即燃气。

燃气先进入燃气轮机发电(出率占总出率20% ~ 25% ) , 排出的烟气进入另一台锅炉, 利用产生的蒸汽再带动汽轮机发电, 形成燃气和蒸汽两部分发电的联合循环,特点：清洁燃烧, 脱硫率可达80% ~ 95%, NOx 排放可减少50%,对燃料适应性强, 可烧劣质煤、煤碱石; 燃烧效率高, 可达95% ~ 99% ; 负荷适应性好,型煤技术:型煤是指使用粉煤或低品位煤制成具有一定强度和形状的煤制品。

型煤可分为民用和工业用两种。

型煤技术因能利用低质煤和燃烧充分而具有较高节能率和经济效益。

型煤加工成型过程中, 可加入各种添加剂, 以助燃烧和减少污染, 如加入适量的固硫剂石灰石, 可减少SO2 的排放, 环境效益亦较高。