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洁净煤技术(周安宁版)考试重点

1.洁净煤的定义及内容洁净煤技术是以煤炭分选为源头、以煤炭气化为先导、以煤炭高效、洁净燃烧与发电为核心的技术体系,其根本目标是减少环境污染和提高煤炭利用效率。

主要包括煤炭分选、加工、转化、先进发电技术、烟气净化、矿区环境治理与综合利用等煤炭加工(选煤、型煤、水煤浆等);煤炭燃烧(流化床锅炉、高效低污染粉煤燃烧、燃烧联合循环发电等);煤炭转化(气化、液化、燃料电池等);污染排放控制与废弃物处理(烟气净化、粉煤灰综合利用、矿区污染控制:包括煤矸石、煤层气、矿井水与煤泥水的治理等)d2.发展洁净煤的意义煤炭一向被称为“肮脏”的能源,它是造成环境污染的一个重要因素,发展洁净技术将是使煤炭成为高效、洁净、安全、可靠的能源。

可有效减少原料煤的含灰量和含硫量,实现燃烧前脱硫降灰同时还可以减少煤炭的无效运输;采用先进的煤炭燃烧技术,可以有效提高燃烧效率实现燃烧中脱硫;发展洁净煤技术,在充分利用我国煤炭资源的前提下,不仅可以解决环境污染问题,也可以将煤炭转化为油气和化学品,这样可以缓解我国石油和天然气供应不足的问题保障国家的能源安全;对于改善终端能源结构,形成循环经济的产业链,实现能源、经济、环境的协调发展起到促进作用3、什么是型煤技术?有何优势?型煤是按照一定的粒度要求,将一种或几种煤粉在有或无黏结剂存在的条件下,经一定的压力作用,加工制成的具有一定外形和物理化学性质的煤制品。

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。

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。

黏结剂:有机,无机,复合。

工艺:冷压、热压。

2、煤炭分选:是根据煤中不同组分的性质差异而将其分选成不同质量产品的加工过程。

3、煤炭分选的意义:通过对原煤进行分选加工,能够脱除其中大部分的无机矿物质,降低煤的灰分和硫分,从而改善煤炭产品的质量,优化煤炭产品的结构。

4、煤炭分选的分类:重选:跳汰选,重介质选,斜槽选,溜槽选,摇床选,滚筒选。

5、重介质选:是一种采用密度介于煤与矸石之间的液体作为分选介质的高效重选选煤方法。

6、浮选:是利用煤和矸石便面物理化学性质的差异在固液气三相界面进行的一种选矿技术。

7、捕收剂:能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物质(煤油,轻柴油)8、起泡剂:促使空气在矿浆中弥散成小气泡,防止气泡兼并,并提高气泡在矿化和上浮过程中的稳定性。

(醇类)水煤浆是由60—70%的煤与39%-29%的水及少量的添加剂经过磨碎和强力搅拌而成两相流浆体。

水煤浆的特点流变性、触变性、雾化性、燃烧特性、环境特性质量要求水煤浆的黏度、水煤浆中煤炭颗粒粒度和粒度分布、水煤浆的水分、水煤浆的稳定性、水煤浆的密度、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;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。

分散剂:降低其黏度,增加流动性。

级配技术:理想的粒度分布应能使大小不同的煤炭颗粒在浆体中相互合理填充,在保证煤炭颗粒间有足够的相对流动性的前提下,尽可能减少颗粒间空隙,提高堆积效率,这种提高煤炭堆积效率的技术为水煤浆的级配技术。

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11、什么是流化床燃烧技术?工业应用中有几种类型的流化床燃烧方式?流化床燃烧系指小颗粒煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下或高速气流与所携带的处于稠密悬浮煤料颗粒充分接触进行燃烧。

它分为鼓泡床和循环床两种类型,燃料在炉内既不象层燃炉那样固定不动,也不象煤粉炉那样随气流飘动燃烧,而是在一定范围内上下翻动,呈现流态化,循环运动燃烧。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

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 焦炭或半焦焦油煤热解+↑+↑↑↑+↑+↑+↑−−→−O H 、H S H CO H C CH n m 2224)(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17、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:移动床气化、流化床气化和气流床气化。

18、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。

19、为何称为固定床或移动床气化?常压移动床气化炉内按气化温度分为哪几个区域?移动床气化法又称固定床气化法,从流态化角度来讲,气体相对于固体床层的速度未达到流化速度,气固系统处于固定床状态。

但与层燃炉有所区别的是,在气化炉内,固体原料并不是像层燃炉那样静止在炉蓖上,而是从炉顶加入,在向下移动过程中与从炉底通入的气化剂逆流接触,进行充分的热交换并发生气化反应,故称移动床。

在移动床气化过程中,由于原料煤和气化剂的逆流接触,使得沿床层高度方向上有一个明显变化的温度分布,在不同的区域内所进行的物理化学过程也不一样。

对于常压移动床来讲,一般自上而下可分为预热干燥层、干馏层、气化层/还原层、燃烧层/氧化层和灰渣层。

二十八、叙述常压移动床煤气发生炉气化过程第一步:自下而上,气化剂通过气化炉的布风装置均匀送入炉内,首先进入灰渣层,与灰渣进行热交换被预热,灰渣则被冷却后经由旋转炉蓖离开气化炉。

由于灰渣层温度较低,且残留的碳较少,因此灰渣层基本不发生化学反应。

第二步:预热后的气化剂在氧化层与炽热的焦炭发生剧烈的氧化反应,主要生成CO2和CO ,并放出大量的热,因此氧化层是炉内温度最高的区域,并为其他气化反应提供热源,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km olMJ O H CH H CO km ol MJ CH H :C km ol MJ H CO O H CO :CO km ol 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第三步:在第二步的氧化层中,残留的极少量未燃尽碳和不可燃的灰分进入灰渣层冷却,高温的未反应的气化剂以及生成的气体产物则继续上升,遇到上方区域的焦炭。

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