《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。

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。

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。

十七、与常规燃烧方式相比，流化床燃烧有哪些优势？①燃料适应性好：流化床锅炉几乎能烧包括贫煤、煤泥、煤矸石、工业废弃物和城市垃圾等在内的各种劣质燃料。

②良好的环保性能：流化床燃烧技术具有低温燃烧的特点，一般燃烧温度在850~900ºC，可以有效地抑制热力型NO x的生成；而通过分级燃烧又可以方便地控制燃料型NO x 的排放，从而使其NO x 的排放水平只有煤粉炉的1/3~1/4；此外，在该燃烧温度下，通过向炉内添加一定量的石灰石，就可以达到90%左右的脱硫效率。

③ 良好的负荷调节性能：由于炉内大量高温惰性床料的存在，使得流化床锅炉具有良好的负荷调节性能。

十八、在采用石灰石为脱硫剂时，请解释循环流化床锅炉中SO 2的脱除过程。

➢ 流化床燃烧一般是把经过破碎的石灰石或人造脱硫剂随燃煤送入流化床密相区，以实现在燃烧中脱硫的目的。

➢ 石灰石在炉内的脱硫机理可以分为煅烧和固硫两部分。

① 煅烧：碳酸钙先受热分解（煅烧）转变为活性更高的氧化钙。

② 固硫：这就是通常所说的脱硫反应，俗称固硫反应。

3固硫反应的速度，因此用石灰石固硫反应实际上是属于固体CaO 与SO 2与O 2的气固反应。

十九、燃煤烟气净化的主要技术包括哪些？烟气净化技术包括除尘技术、烟气脱硫技术和烟气脱硝技术等➢ 利用烟气中飞灰颗粒与烟气密度及电性质的差异，除尘技术粗分可归纳为机械力作用和静电力作用两大类。

根据利用的除尘机理，除尘技术可分为四大类：● 机械式除尘技术（重力、惯性力和离心力）； ● 静电除尘技术（分为干式静电除尘和湿式静电除尘）；● 过滤除尘技术（包括袋式除尘技术和颗粒层除尘技术）；● 湿式除尘技术。

根据SO 2性质和特点，可将烟气脱硫技术分为湿法和干法两种。

湿法是用石灰石淋洗烟气，SO 2会变成亚硫酸钙或硫酸钙的浆状物而除去。

干法主要有喷雾干燥法、喷干石灰粉法和活性碳吸附法。

烟气脱硝技术主要有选择性非催化还原工艺（SNR ）和选择性催化还原工艺（SCR ）。

选择性非催化还原工艺是在烟气中喷入NH 3等含氮化合物，将NO x 还原成水和N2，脱硝率可达80%以上；选择性催化还原工艺（SCR ）与SNR 工艺基本相同，只是SCR 工艺采用催化剂使反应能在较低温度下进行，脱硝率可大90%，但投资和运行费用大。

二十、袋式除尘器的优缺点是什么？优点：（1）除尘效率高，一般在99%以上；（2）处理能力大，结构简单、造价低，维护操作方便；（3）受粉尘物性的影响较小。

缺点：体积和占地面积较大；（2）本体压力损失较大；（3）对滤袋质量有严格要求，滤袋破损率高、使用寿命短、运行费用较高。

二十三、什么是煤炭气化？气化过程的必备条件是什么？煤的气化过程是一个热化学过程，它以煤或煤焦为原料，以氧气（空气、富氧或纯氧）、蒸气或氢气为气化剂（又称气化介质），在高温的条件下，通过部分氧化反应将原料煤从固体燃料转化为气体燃料（即气化煤气，或简称煤气）的过程。

煤炭气化时必须具备三个条件：气化炉、气化剂、供给热量。

三者缺一不可。

二十四、煤气化的基本原理是什么？从物理化学过程来看，煤的气化共包括以下几个阶段：煤炭干燥脱水、热解脱挥发分、挥发分和残留碳（或半焦）的气化反应。

molKJ CO CaO CaCO /18323-+→原煤颗粒 干燥脱水 干燥颗粒 热解 挥发分残留碳/半焦 气化反应 气化气化煤气➢ 在气化过程中，当煤粒温度升高到350~450ºC 时，开始发生煤的热解反应，有挥发物（焦油、煤气）析出，热解反应如下：➢ 煤的气化反应是指热解生成的挥发分、残留焦炭颗粒与气化剂发生的复杂反应。

由于该反应是在缺氧状态下进行，因此煤气化反应的主要产物是：可燃性CO 、H 2和CH 4，只有小部分的碳被氧化成CO 2，可能还有少量的H 2O 。

该过程的主要化学反应有：除了以上反应外，煤中存在的其它元素如：硫、氮等，也会与气化剂发生反应，在还原气氛下生成H 2S 、N 2、NH 3等物质。

虽然这类物质较少，但将直接影响后续的煤气净化工艺二十五、按气化炉内煤料与气化剂接触方式分，气化方式有哪几种？按气化炉内煤料与气化剂接触方式分，主要有：固定床气化、流化床气化和气流床气化。

二十六、煤气的种类有哪些？（1）发生炉煤气；（2）水煤气；（3）合成气；（4）城市煤气；（5）替代天然气。

三十一、什么是煤的直接液化和间接液化？请画出F-T 合成工艺过程。

煤的直接液化是将固体煤在高温高压下与氢反应，将其降解和加氢从而转化为液体油类的工艺，又称加氢液化。

煤直接液化油可生产洁净优质汽油、柴油和航空煤油等。

煤的间接液化是先通过煤气化生产合成气（CO+H 2），将煤原有的大分子结构完全破坏，然后通过高活性的催化剂作用下合成油产品。

焦炭或半焦焦油煤热解+↑+↑↑↑+↑+↑+↑−−→−O H 、H S H CO H C CH n m 2224)(kmol MJ CO C ：CO kmol MJ CO O C ：kmol MJ CO O ：C /4.1622/7.1152/8.3932222-→++→++→+二氧化碳还原碳不完全燃烧碳完全燃烧kmolMJ O H CH H CO kmol MJ CH H ：C kmol MJ H CO O H CO ：CO kmol MJ H CO O H ：C /3.2503/9.742/0.41//5.1312424222222++→+------+→+++→+-------+→+甲烷生成变换反应水煤气平衡水煤气生成反应。