第一章 绪论
1 洁净煤技术的概念及主要内容。
概念: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、洁净燃烧和洁净煤发电为核心的技术体系,其根本目标就是要较少环境污染和提高煤炭利用效率。
主要内容: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技术领域。
2洁净煤技术的分类及各类包含的主要内容。
①煤炭燃烧前净化技术:选煤、型煤、水煤浆②煤炭燃烧中净化技术:低污染燃烧、燃烧中固硫、流化床燃烧、涡流燃烧③燃烧后净化技术:烟气净化、灰渣处理、粉煤灰利用④煤炭转化:烟气联合循环发电、煤气化、煤的地下气化、煤的直接液化、煤的间接液化、燃料电池、磁流体发电⑤煤系共伴生资源利用:煤层气资源开发利用、煤系有益矿产的利用、煤层伴生水(矿井水)利用。
第二章 煤的结构与性质
1 煤的化学结构模型和物理结构模型各有哪几种? 化学结构模型:Given模型、Wiser模型、Shinn模型 物理结构模型:Hirsch模型、主—客模型(两相模型) 2 如何计算煤的孔隙率。
孔隙率=(真相对密度-视相对密度)/真相对密度×100% 3 煤的热解过程反应类型总的讲包括哪两类。 裂解和缩聚。
4 煤热解反应中的裂解反应可分为哪四类。 ①桥键断裂生成自由基 ②脂肪侧链裂解 ③含氧官能团裂解
④煤中低分子化合物的裂解
第三章 型煤技术
1 型煤的定义及优点。
定义:型煤是指按照一定粒度要求,将一种或几种煤粉在有或无粘结剂存在的条件下,经一定压力作用,加工制成具有一定的外形和物理化学性质的煤炭制品。
优点:①可以提高炉窑效率5%~13%,从而节约煤炭7%~15%②可以减少粉尘排放量30%~60%,从而降低大气中粉尘颗粒物浓度使用固硫添加剂的型煤,可以降低SO2排放20%~50%,从而在一定程度上遏制酸雨的危害④使燃煤的其他有害物排放降低。
2 粉煤成型的主要影响因素。
粉煤成型的主要影响因素有①成型压力:随着成型压力增大,型煤的跌落强度随之提高。但是,当压力增大到一定程度后,型煤跌落强度的增加将减缓②煤粉粒度:随着原料颗粒粒级变小,样品的可压缩性逐渐增大,膨胀量逐渐减少,压缩密度逐渐增高,颗粒之间的作用效果逐渐增强③成型水分:对于亲水性粘结剂,水分越高,粘结剂在煤粉中的分散越有利,粘结剂无需过多,就可以起到较好效果;如果水分不足,粘结剂只能在局部发挥作用,型煤的强度就会受到影响。但是,当原料的水分较高时,容易引起脱模困难,不仅不会制得质量较好的型煤,而且还可能损毁成型机。所以,成型原料的水分必须适当。 3 煤炭无黏结剂成型机理有哪几种?
①沥青质假说②腐植酸假说③毛细孔假说④胶体假说⑤分子粘合假说
第四章 煤炭分选技术及超纯煤
1 选煤的作用。
选煤是一项经济有效的清洁煤生产技术,是洁净煤技术的源头技术,具有重大的社会经济意义,它已成为煤炭工业现代化水平的重要标志之一。 2 跳汰选煤的过程及原理。
被选物料给到跳汰机的筛板上,形成一个密集的物料层,这个密集的物料层称为床层。在给料的同时,从跳汰机下部透过筛板周期地给入上下交变水流,物料在水流的作用下进行分选。
首先,在上升水流的作用下,床层逐渐松散悬浮,这时床层中的矿粒按照其本身的特性(密度、粒度和形状)做相对运动,进行分层。上升水流结束后,在休止期(停止给入压缩空气)以及下降水流期间,床层逐渐紧密,并继续进行分层。待全部煤粒都沉降到筛面上以后,床层又恢复了紧密状态,这时大部分矿粒彼此间已丧失了相对运动的可能性,分层作用几乎全部停止。只有那些极细矿粒,尚可以穿过床层的缝隙继续向下运动并继续分层。下降水流结束后,分层暂告终止,至此完成了一个跳汰周期的分层过程。 3 常用的跳汰机分为哪两种?
空气脉动跳汰机(又分为筛侧空气室跳汰机和筛下空气室跳汰机)和动筛跳汰机。 4重介质选煤的定义。
重介质选煤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力选煤方法。
5 重介质选煤按分选力可分为哪两类? 重力重介质选煤和离心力重介质选煤。 6 重介质分选机的分选原理。 阿基米得浮力定律 7 浮游选煤的浮选原理。
浮选是利用煤和矸石表面物理化学性质(特别是表面润湿性)差异在固-液-气三相界面进行的一种选别技术。将煤泥在搅拌桶内配制成一定浓度的煤浆,加入药剂后充分搅拌,搅拌后的煤浆进入浮选机,在浮选机的搅拌充气作用下,矿粒与气泡相互碰撞,由于煤粒的表面润湿性差,碰撞时粘附到气泡上,被气泡带到水面的矿化泡沫层形成浮选精煤,而矸石是润湿性好,碰撞时不与气泡附着,仍留在矿浆中成为浮选尾煤。 8 浮选药剂可分为哪几类?
①捕收剂:能选择性地作用于矿物表面并使其疏水的有机物
②起泡剂:为表面活性物质,主要富集在水-气界面,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,保证矿化气泡上浮后形成泡沫层刮出
③调整剂:改善捕收剂和起泡剂的作用效应的添加剂,具有增溶、分散和乳化作用
9 超纯煤有哪些用途? ①燃油锅炉代油燃料
②化工厂重油造气的替换原料 ③高温燃气轮机发电技术
④高级活性炭和煤制炭黑的原料 ⑤制作石墨电极、碳素制品等
第五章 水煤浆技术
1 水煤浆技术的定义。
水煤浆技术是将煤炭粉碎到足够的细度后和流动介质水混合搅拌制成浆体燃料以代替石油等液体燃料的一种新型煤基洁净流体燃料制备技术。 2 水煤浆的特点。
水煤浆作为固液两相流态燃料,在特性上既不同于固态的粉煤,也不同于作为流体的石油。主要特点:流变性、触变性、雾化性、燃烧特性、环境特性。 3 水煤浆中分散剂的作用。
分散剂是促进分散相在分散介质中均匀分散的化学药剂。分散剂分子在煤炭颗粒表面吸附后,形成一层分散剂分子层和水化膜,可以大大降低颗粒表面和水之间的界面张力。分散剂的作用使得煤炭颗粒彼此相互分离,良好分散,加上水化膜的作用,使得水煤浆受到剪切作用时不产生新的界面,可以大大降低颗粒之间的摩擦力。因此,水煤浆的分散作用主要是为了降低其粘度,增加流动性。 4 水煤浆制浆工艺包括哪几个环节?
选煤、破碎与磨矿、捏混与搅拌以及虑浆等环节。
第六章 煤炭的热解技术
1 热解的定义。
热解是将有机物在缺氧或惰性气氛状态下加热,发生一系列的物理变化和化学反应,使之分解形成气体、液体和固体的热分解反应, 2 热解按照不同的温度范围分为哪几个阶段?
第一阶段为干燥阶段,热解温度在300℃以下,原料煤在此阶段外形没有变化,主要发生表面的吸附水蒸发,放出原料中的吸附气体,并有少量CO2、CH4、H2S及水蒸气产生。这个过程为吸热过程,主要发生脱羧基反应。
第二阶段为热解阶段,热解温度为300℃~600℃,原料煤中有机质开始发生变化,放出CO、CO2及水蒸气,生成热解水,产生焦油,原料煤变软并发生剧烈分解,放出大量挥发产物,绝大部分焦油产生,形成半焦。这个过程主要发生解聚和分解反应。
第三阶段为热解后期,热解温度为600℃~1000℃,在这个阶段绝大部分焦油已经生成完毕,是焦炭的形成阶段。从半焦到焦炭,析出大量的煤气,使固体产物的挥发分降低,密度增加,体积收缩,形成碎块。700℃以下煤气的主要成分是CO、CO2和H2,当温度大于700℃时,煤气的主要成分是氢气。这个过程以缩聚反应为主。
3 热解反应总的可分为哪两类? 裂解和缩聚。
第七章 煤炭清洁燃烧技术
1 煤的燃烧过程可分为哪几个阶段?
煤的燃烧过程是指煤中的可燃物成分与空气中的氧发生强烈的氧化反应并伴随着发热、发光的过程。①煤的燃烧过程首先从加热干燥开始,然后挥发分开始分解析出②如果炉内温度足够高,并有氧气存在,则挥发分着火燃烧,形成明亮的火焰。这时氧气消耗于挥发分的燃烧,不能到达煤焦的表面,因此煤焦还是暗的,煤焦的温度也不很高。③随着挥发分的逐渐燃尽,火焰逐渐缩短,煤焦的温度也逐渐升高,当挥发分基本燃尽后,焦炭开始燃烧,直到完全燃尽。(①加热过程中首先析出水分和挥发分的热解过程②挥发分着火和燃烧③固定碳或半焦着火和燃烧)
2 加强煤粉高效燃烧的措施。
①强化煤颗粒和高温烟气的对流换热②强化煤粉的高浓度集聚③强化燃烧过程的初始阶段
3 鼓泡流化床和快速流化床的概念。
(固体颗粒在自下而上的气流作用下具有流体性质的过程称为流化。) 颗粒尺度较大而操作气速较小时在床下部形成鼓泡流化床,即其连续相是气固乳化团,其分散相是以气为主的气泡。
颗粒尺度较小、操作气速较高,加以使用分离器使溢出物料不断返回时,形成快速流化床,其分散相为气固乳化团,连续相为含少量颗粒的气体。 4 流化床燃烧的优点。
①燃料适应性强②易于实现炉内高效脱硫③NOx排放量低④燃烧效率高⑤灰渣便于综合利用 5 动力配煤的概念。
动力配煤就是根据用户对煤质的要求,将若干种不同种类、不同性质的煤按照一定比例掺配加工而成的混合煤。
第八章 燃煤烟气净化技术
1 燃煤烟气中主要有害物质的种类及其危害。
①烟尘:烟尘按粒径大小分为降尘和飘尘。降尘对人体的影响不大,但对室内外的环境卫生有很大影响,若积存过多会使土壤变质,造成对植物生存的影响,存在于水中对动物影响也很大。飘尘对人体危害较大,主要是通过呼吸道进入人体内部,危害程度取决于粒径的大小及其化学成分,粒径越小,危害越大。烟尘中的炭黑、多环芳烃、苯并芘等可以致癌,还含有汞、铝、铍、钒等对人体有害的痕量物质。
②硫氧化物:主要有SO2、SO3、硫酸雾和酸性尘等。烟气中的SO3与烟气中水结合生成H2SO4。当温度降低时,硫酸气体将形成硫酸雾,硫酸雾凝结于金属表面,对金属有强烈的腐蚀作用。排入大气中的SO2气体在金属飘尘的触媒作用下,