山东建筑大学--循环流化床锅炉习题解答

1、第一章1.循环流化床燃烧技术的特点。（包括8优点和4缺点）优点（8个）（1）燃烧效率高：由于炉内固体可燃物的份额不超过全部床料的2%3%，其余为大量的高温惰性物料（灰、石灰石或沙子等）；再加上燃料在炉内的停留时间长、湍流混合强烈，在氧气足够的情况下，仍能保证在850-900的低温条件下稳定和高效的燃烧任何燃料。（2）燃料适应性强：可以燃用一切种类的煤，包括高灰分高水分的褐煤、低挥发分的无烟煤、煤矸石等等，还有城市垃圾、油污泥、农林业生物质废料等，各种气体和液体燃料。（原因同上）（3）低的污染物排放：低温燃烧可有效抑制热力型NOx的生成，分级送风可控制燃料型NOx的排放，因而，流化床锅炉的NOx

2、生成量仅为煤粉炉的1/41/3;同时由于850-900的燃烧温度正是石灰（CaO）和二氧化硫（SO2）反应的最佳脱硫温度，因此根据煤中的含硫量，向炉内投入适量的石灰石，可达到90%左右的脱硫效率。（4）燃烧强度大：流化床锅炉燃烧过程中湍流混合强烈，且燃烧在整个炉膛空间内完成，则大大提高了燃烧强度和单位炉膛体积的出力，减小了炉膛的截面积和体积，从而炉膛体积可比常规锅炉小。 （5）床内传热能力强：可节省炉内受热面的金属消耗量。鼓泡流化床，床内气固混合物对埋管的传热系数可达233326W/（K）；循环流化床，床内气固混合物对水冷壁的传热系数可达250100W/（K）；（6）负荷调节性能好：由于炉内大

3、量热床料的储备，在低达25%额定负荷下也能保持稳定燃烧。 （7）易于操作和维护：燃烧温度低，灰渣不会软化和粘结，炉内不结渣，不需布置吹灰器；炉内受热面热流率较低，减少了发生传热危机而爆管的机会；燃烧的腐蚀作用也较层燃炉和煤粉炉小。（8）灰渣便于综合利用：低温燃烧所产生的灰渣具有较好的活性，且含碳量低，可用作制作水泥的掺合料或其他建筑材料的原料。缺点（4个）（1）气固分离和床料循环系统比较复杂，布风板及系统的阻力增加，锅炉自身电耗大，导致运行维修费用增加。（2）燃烧效率受燃烧温度的限制，要略低于煤粉炉。（3）炉膛内存在还原性气氛区域，受热面的磨损与腐蚀问题仍要十分重视。（4）炉内脱硫效率低于湿法

4、烟气脱硫。2.临界风速、空隙率、空塔速度（表观速度）的意义。当u=时，固体颗粒开始被吹起，称为临界风速：使床层阻力由增加到保持不变转折点处的气流速度。床层的空隙率：表示流化床内气固两相流中气相所占的容积百分数，则（1-）就是固相所占的容积百分数。空塔速度（或表观速度）：在流化床的设计和计算时所采用的气流速度，一般是指假设床中无固体床料，在正常运行床温下按床截面积计算的气流速度，因此流化速度又称空塔速度或表观速度。3.床高（或空隙率）和压降随气流速度变化特点：绘制变化曲线并解释特点。图为料层高度h与料层阻力p随气流速度u变化的关系。当气流速度uumf时，随着u的增加，床层高度hg不变，hg称为固

5、定床床高；p增加，如图中O-T段。当u=umf时，固体颗粒开始被吹起，称为临界风速：使床层阻力由增加到保持不变转折点处的气流速度。当umfuut时，随着u的增加，床层高度增加；p保持不变，如图中T-S段。当uut时，气固两相流动由流化床进入气力输送状态。ut称为飞出速度或输运速度。4.简述内循环（概念及其特点）。内循环：粒子团不断聚集、下沉、吹散、上升又再聚集所形成的物理过程。内循环使循环流化床内发生强烈的热量和质量交换。内循环量一般比通过分离器所形成的外循环量高一个数量级，显著地提高了焦炭颗粒和CaO颗粒在燃烧室中的停留时间，为燃烧效率和脱硫效率的提高提供了良好的条件。强烈的内循环大大强化了

6、炉内的传热和传质过程，使得整个炉内具有十分均匀的温度分布。在炉温为850的情况下，可使刚进入炉内的新鲜燃料和脱硫剂在瞬间即被加热到850，不但燃烧效率要比鼓泡流化床高，还可使石灰石在最佳的反应温度下进行脱硫反应。5.饱和携带量的概念。饱和携带量：以一定速度上升的气流，单位重量的气体只能携带一定极限重量的固体颗粒，称为饱和携带量。6.循环床同鼓泡床相比所具有的优点。（1） 由于气固两相混合物的热容量比单相烟气大几十倍甚至几百倍，循环流化床锅炉中燃料的着火、燃烧非常稳定。（2） 固体床料通过分离器形成的外循环和高一个数量级的内循环，大大延长了燃料和脱硫剂的停留和反应时间。（3） 床内沿炉膛高度所进

7、行的燃烧和传热过程，基本是在十分均匀的炉膛温度下进行。从而可达到98-99%的燃烧效率，当钙硫摩尔比Ca/S=1.5-2.5时，可达到90%以上的脱硫效率。（4） 低温燃烧，分级配风（燃烧过程在整个炉膛高度进行）。可有效抑制NOx的生成和排放。（5） 炉内气固两相流对受热面的传热是在整个炉膛内进行，不需布置埋管受热面，避免了埋管的磨损问题。（6） 高效分离器可将大部分固体颗粒从烟气中分离出来，和鼓泡床相比，减少了尾部受热面的磨损。 7.目前典型的分离器有哪几种，其特点是什么？（1）高温绝热旋风分离器 优点：技术比较成熟，分离性能较高，应用最多。缺点：旋风筒体积庞大，钢耗较高，锅炉造价高，占地较

8、大；旋风筒内衬厚，耐火材料及砌筑要求高、用量大、费用高；启动时间长，运行中易出现故障；密封和膨胀系统复杂；尤其是在燃用挥发分较低或活性较差的强后燃性煤种时，旋风筒内的燃烧导致分离下的物料温度上升。（2）中温分离技术（Circofluid公司）：在炉膛上部布置大量的受热面以降低炉膛出口烟温。优点：旋风筒入口烟温和体积降低，旋风筒的体积和重量有所减少，相当程度上克服了绝热旋风筒技术的缺陷，提高了运行可靠性。缺点：需采用塔式布置，炉膛较高，钢耗量大，锅炉造价提高。（3）水（汽）冷旋风分离器（Foster Wheeler公司）：优点：分离器内物料温度不会上升（回料系统结焦），较好地解决了旋风筒内侧防磨

9、问题。缺点：生产工艺复杂，制造成本较高。8.循环流化床燃烧技术的发展方向是什么？（2）循环流化床锅炉的大型化（1）大容量亚临界循环流化床自然循环锅炉的进一步完善是一个发展方向。（2）提高蒸汽参数以提高供电效率是大型化的主要方向。超临界循环流化床锅炉成为国际上的研究热点问题之一。 第二章1.临界流化速度的三个定义；如何通过实验确定临界流化速度（画图）？临界风速：使床层阻力由增加到保持不变转折点处的气流速度。临界流化速度：流体对颗粒的曳力等于颗粒的重力时所对应的气流速度。临界流化速度：当床层压降等于床层颗粒重量时所对应的流体速度。实验测定：降低流速u，使床层自流化床缓慢的复原至固定床，同时记下相应

10、的气体流速u和床层压降p，在双对数坐标纸上标绘得到如图2-3（课本27页）内的曲线，通过固定床数据区和流化床数据区的点各自划线（撇开中间区数据），两条曲线的交点即是临界流态化点，其横坐标值就是。2.散式流化床及鼓泡流化床的主要特点。3. 颗粒终端速度的意义。颗粒在降落过程中，当流体对颗粒的阻力等于颗粒的浮重（重力与浮力之差）时，颗粒即以等速度降落，这个速度称为颗粒的终端速度或自由沉降速度。如果供给床层一定量的颗粒，当气速大于颗粒终端速度时，流化床内中能维持一定厚度的浓稠颗粒床层。4. 颗粒种类分为哪几种？煤颗粒属于哪一种？有何特点？四类大致的颗粒群 即A、B、C、D四类 某种固体颗粒属于哪一种

11、，主要取决于颗粒的尺寸和密度，同时也取决于流化介质的性质，因而与它的温度和压力有关。（1）A类和B类最常见。A类颗粒粒径一般为20-100m；气固密度差小于1400kg/m3；裂化催化剂是典型的A类或B类颗粒。这类颗粒在停止送气后有缓慢排气的趋势，由此可鉴别A类颗粒。（2）B类主要是砂粒和玻璃球，粒径主要在40-500m；气固密度差为14004000kg/m3；B类颗粒床易于鼓泡，气速一旦超过umf，床内立刻出现两相：气泡相和乳化相。（3）C类颗粒难于流化，粒径一般小于20m；具有粘结性，易受静电效应和颗粒间作用力的影响，难以达到正常流化状态，常通过搅拌和振动方式使之正常流化。（4）D类颗粒较

12、大，通常1mm，虽会鼓泡，但固体颗粒的混合相对较差，更易产生喷射流。 煤颗粒粒度分布较宽，同时具有A颗粒和B颗粒的属性。气速较低时，充分表现B类颗粒的鼓泡特征；气速高时，A颗粒特征占主导地位；也可以是下部为鼓泡流态化，上部为湍流或快速流态化。5. 简述两相理论模型（给出公式并解释各项意义）。气泡相和乳化相多于临界流化的气体量都以气泡的形式窜过床层，即式中：气体量 ：临界流化速度 u：颗粒速度 A：床面积（1）的实测值通常小于式（2-10）的计算值。式（2-10）与气栓流的实测值比较接近，但在布风板上方附近和高速情况下，其实测值与u-umf的差别特别大。（2）存在无法实测的两相之间气体流通分量。

13、对气泡相，气体能够通过气泡边界；对乳化相，气体从颗粒间隙流入气泡。6. 解释颗粒的扬析和夹带的意义。扬析：表示从混合物中分离和带走细粉的现象。夹带：一般指在单一颗粒或多组分系统中，气流从床层中带走固体颗粒的现象。 当自由空域高度低于输送分离高度TDH时，自由空域内固体的粒度分布随位置而变；当自由空域高度接近输送分离高度时，夹带减少；当气流在输送分离高度以上离开容器时，颗粒分布和夹带速率都变成常数，其大小由气流在气力输送条件下的饱和夹带能力来确定。 而扬析不论高于或低于TDH时都存在。7. 什么是自由空域高度？什么是输送空域高度（TDH）？自由空域高度：密相表面以上至容器出口之间的空间称为自由空

14、域，其高度称为自由空域高度。输送分离高度（输送空域高度-TDH）：当自由空域高度达到某一值之后，夹带量为常数，此高度称为输送分离高度。8. 循环流化床主循环回路的组成部分及其作用。主循环回路主要由四部分组成：下部床层：颗粒密集区，可以是鼓泡床、湍流床或快速床，它起稳定燃烧和组织物料循环的作用。煤受热分解，释放出挥发分，同时部分挥发分和固定碳燃烧；石灰石发生煅烧反应，分解为CaO和其他物质。也是主要燃烧区域之一。床层以上为过渡段和稀相区：一部分挥发分和固定碳在此燃烧，具有组织燃烧、传热和输送循环物料的功能。分离部分：分离器将烟气和热循环物料分离开，分离过程中，可燃气体和氧气充分混合，还起进一步混

15、合烟气，使之反应的作用。物料回送部分：由料腿和回料阀组成，阻断床层与分离部分的气路连通并有效地回送循环物料。9. 循环流化床压力平衡公式，各项意义。式中: pb炉膛压降，随炉膛中的固体物料浓度而变化，烟气流量和循环量对它产生直接影响，其大小可根据炉膛内的平均密度按静压计算。 ps1炉膛出口到分离器进口的压力损失，当分离器型式一定时，尽管烟气量变化对它有一定影响，但同其它部分相比很小。ps2由两部分组成。一部分是含尘气流沿旋风筒旋转流动产生的阻力损失，由于这种流动比较复杂且不同于湍流，目前尚无研究结果可以应用；另一部分为流体密度和位差造成的压降，对颗粒循环产生推动作用。 pt料腿压降，是颗粒循环

16、的主要推动力。由于颗粒是以充气或移动床运动，它的大小根据料腿物料高度按静压分析。 pv回料阀阻力，与料腿压降一起形成料封，防止烟气从返料回路反窜。10. 最小循环量和料封能力的概念。最小循环量：对应于初始快速流态化速度时的最小加料率。料封能力：当移动床中气体的净流率为零时，单位长度移动床料柱所能承受的负压差为移动床的料封能力11. 什么是负压差移动床的理想料封能力、临界料封能力和极限料封能力。 负压差移动床的理想料封状态下，此时料柱承受的负压差梯度成为该移动床的理想料封能力。负压差移动床停止下料的料封能力称为极限料封能力。当负压差移动床的颗粒流率开始急剧下降时的料封能力称为临界料封能力。12.

17、 离心效应的概念及表达式（包括各项意义）。离心效应：离心力同重力的比值。表示颗粒离心惯性力同颗粒重力相比的倍数。式中 ：粒径 ：密度 ：切向速度 r：涡室半径 g：重力加速度13. 颗粒捕集分离的基本模型有哪几种？分别给出其分离效率表达式。（1）塞流模型如图所示，颗粒完全不返混，颗粒向捕集面移动的轨迹可表示为（如图） 临界原始hci：该处的颗粒沿气流方向移动的距离恰好等于L就被分离。即 设在入口处，颗粒在H高度上是均匀分布，则颗粒的分离效率为 （2）横混模型 假设颗粒在捕集分离空间的横截面上是混合均匀的，沿轴向上近似于颗粒浓度递减的塞流。dt，dl，widt，ni，该截面上颗粒的浓度发生如下变

18、化：设进入捕集分离空间的原始浓度为n0，离开的浓度为nL，则该颗粒的分离效率为 （3）全返混模型 假设颗粒在捕集分离空间的全体积内是均匀混合的，即在同一时刻内空间各点的浓度都一样，经过一定时间后，由于颗粒不断向捕集面移动，浓度就会变小，如图所示：单位宽度，单位时间，捕集面捕集的颗粒量为Lwini（db）；而被气流带走的颗粒量为Lupini（db），则颗粒的分离效率为14. 切割粒径、临界粒径和分级分离效率的意义。切割粒径：把对应于分级分离效率的粒径定义为切割粒径。临界粒径：把对应于分级分离效率的粒径定义为临界粒径（有时为）。为了表示粒径的分离程度，通常使用分级分离效率曲线。15. 旋风分离器的

19、分离模型有哪几种?（1）转圈理论 如图2-30，某个当量直径dp的颗粒一面旋转向下做螺旋运动，一面在离心效应下向外浮游，当达到器壁时就算被完全分离下来，=100%。颗粒越靠外，浮游到达器壁所需的时间越短，越易被分离。设颗粒在分离器内共转N圈，需要时间tN。定义凡位于排气管外壁（r=re）处的颗粒若能经时间tN恰好浮游到分离器器壁处，则称此颗粒的直径为临界粒径d100。所以，凡大于d100的颗粒，均能100%的被分离出来。 这种理论实际上是一种塞流模型。（2）平衡轨道理论 设在分离器空间某处的颗粒无径向位移，固定在半径为rB的圆形轨道上回转，则rB称为平衡轨道半径。此时，若位于rB外侧下行流中，

20、该颗粒就可100%被分离；若位于内侧上行流中，就有一定的可能性被带入排气管。(3) 边界层分离理论 横向掺混模型假定，在分离器的任一截面上，颗粒浓度的分布是均匀的，但在近壁处的边界层内，是层流流动，只要颗粒在离心效应下浮游进入此边界层内，就可以被捕集分离下来，这就是边界层分离理论。第三章1. 什么样的物料和分离器才能满足高浓度物料的形成？（1）它相应的分离效率很高，且从排渣门不能大量排出；在对应的流化风速下又有足够高的夹带率，这种物料才能在床内累积形成大的物料循环。（2）反过来讲，较大的循环物料量需要分离器具有这样的特性：它在某个粒径时（越小越好），应有接近100%的效率。国内外实践证明，目前

21、循环流化床锅炉选用5m/s左右的空塔速度时，该粒径应在100-200m范围内。2. 给出燃烧室传热系数的两个计算模型（公式），并解释各项意义？（1） 式中，为平均物料浓度，kg/m3；a，b为常数。（2）式中， 为烟气对流系数，J/（m3K）；uf为烟气速度，m/s； 为颗粒对流系数，W/（m2K4）；l、Cc、n2均为常数。3. 简要回答影响传热系数的主要因素及原因？（1）物料浓度：最大影响因素，传热系数随着物料浓度的增大而增大；（2）燃烧室的平均温度：另一个重要影响因素。床温的升高增加了烟气辐射换热并提高了烟气的导热系数，从而有效地提高了总换热系数；（3）近壁区贴壁下降流的温度比中心区温度

22、低的趋势，使边壁下降流减少了辐射换热系数；（4）水平截面方向上的横向搅混形成良好的近壁区物料与中心区物料的质交换，同时近壁区与中心区的对流和辐射的热交换使截面方向的温度趋于一致，综合结果是近壁区物料向壁面的辐射加强，总辐射换热系数明显提高；（5）粒径的减小会提高颗粒对受热面的对流换热系数。但循环流化床燃烧室内的物料颗粒粒径变化较小，换热系数变化不大，可以忽略。（6）受热面的结构尺寸，如鳍片的净宽度、厚度等对平均换热系数的影响也是非常明显的。鳍片宽度对物料颗粒的团聚产生影响，也与扩展受热面的利用系数有关。4. 燃烧室传热热阻由几部分组成？写出其表达式并解释各项意义。传热热阻包括床侧热阻、工质侧热

23、阻、受热面本身热阻和附加热阻四部分，并与结构有关，按照扩展受热面传热系数的形式，可写作 式中， 为床向壁面总表面的名义换热系数，W/（m2K）； 为工质侧换热系数，W/（m2K），可按有关标准求取；Hf为工质侧总面积，m2；1为管壁厚度，m；为受热面金属导热系数，见式（3-18）； 为附加热阻，包括壁面污染和附加耐火层热阻。 5. 床与壁面的换热包括哪两个过程？床与壁面的换热由床中心上升流动的烟气及其夹带的物料向壁区物料的热交换、物质交换以及近壁区气固两相流向壁面对流和辐射两步完成。6. 循环流化床中燃料挥发分的释放和燃烧在哪个区进行？挥发分的释放主要在密相区，而燃烧仅在密相区进行一部分，对于

24、挥发分含量较高的燃料，燃烧是在整个燃烧室甚至分离器中完成的。7. 循环流化床锅炉能量平衡的主要问题是什么？燃料燃烧热量释放规律问题。8. 循环流化床密相区的燃烧份额比鼓泡床密相区低的原因？（2）（1）从炭在床内的分布分析：循环床流速较高，床料粒度细，扬析到稀相区的物料量增多，稀相区炭颗粒所占比例增加，燃烧份额上升。 （2）从循环床密相区的燃烧情况分析：鼓泡床密相区燃烧表现为氧化状态，而循环床表现为一个很特殊的欠氧状态。虽然床中有大量的氧气存在，但CO浓度仍维持在很高的水平。原因是：由于气固两相流的行为，循环床密相区中存在气泡相和乳化相，气体主要以气泡的方式通过床层，而固体颗粒主要存在于乳化相中

25、。同鼓泡床相比，循环床气泡流速较高，颗粒粒度较细，气泡相和乳化相之间的传质阻力对燃烧的影响显得更为突出。一方面氧气不能充分进入乳化相，限制了炭颗粒的燃烧，并且不完全燃烧产物CO和挥发分也得不到充足的氧气供应；另一方面乳化相中的CO和挥发分不能很快传到气泡相，不能进一步反应完全。9. 试述影响燃烧份额分布的因素（或试述燃烧份额分布的规律）。（6） ( 1 ) 床内烟气流速。流速越高，密相区的燃烧份额越低，但在稀相区一定高度以后，累积燃烧份额比流速低时的燃烧份额高，而且稀相区的燃烧份额比流速低时的燃烧份额高。（2）一二次风配比。一次风比例增加，氧气供应量增加，密相区燃烧份额会有所上升，但是受气泡相

26、和乳化相之间传质阻力的限制，燃烧份额并未按同等比例增加。具体影响程度与燃料性质有关。（3）床温。密相区床温越高，炭颗粒反应速率会加快，气体扩散速率也有所增加，有利于气固混合。而且挥发分的释放速度和反应速率会加快，因此在密相区上部和过渡区中燃烧份额会有明显增加。（4）过量空气系数。在稀相区，过量空气系数大，氧气浓度就高，但碳含量相对较低，两工况的燃烧份额相差较小；在密相区，过量空气系数大，含碳量要低，但氧气浓度更高，一定程度上氧气到达炭颗粒表面的机会要大，因此燃烧份额略有上升。（5）挥发分。影响最为明显。焦炭在密相区中的燃烧份额明显高于相近实验条件的烟煤，表明煤中的挥发分很大一部分被带到了稀相区

27、进行燃烧。（6）分离效率。分离器分离效率提高后，密相区物料粒度明显变细，因而循环量明显增加。图3-22，分离效率提高后，密相区燃烧份额有所下降。试述燃烧份额分布的规律 循环床与鼓泡床的燃烧份额分布有很大不同，其密相区燃烧份额远低于鼓泡床。循环床密相区的燃烧表现为特殊的欠氧燃烧状态，即存在相当量的O2的同时，会有大量的CO产生，这些CO会同部分挥发分被带到稀相区燃烧，从而将部分热量转移到燃烧室上部。 增加一次风比例，密相区燃烧份额会有所上升，但受密相区气泡相和乳化相之间的传质阻力的限制，燃烧份额的增加远低于一次风增加的比例。 床温升高会使密相区燃烧份额有所增加，但幅度不大。然而床温越高，加快了过

28、渡区中挥发分的析出和炭颗粒的燃烧速率，过渡区的燃烧份额增加较多，整个燃烧室内燃烧量增加，燃烧效率有所提高。 煤中挥发分含量对燃烧份额分布影响比较大。挥发分含量增加，稀相区燃烧份额将增加，这是由于大量挥发分在稀相区燃烧的结果。 一二次风比固定，在一定范围内增加过量空气系数，密相区燃烧份额有所增加，床内物料的含碳量降低，燃烧效率提高。 分离器分离效率直接影响燃烧份额的分布。降低分离器效率，密相区的燃烧份额会增加，但若过低，无法形成大的循环量，此时循环床的运行类似于鼓泡床。第四章1. 简述循环流化床锅炉脱硫效率高的主要原因。（3）（1）由于石灰石与SO2反应生成的CaSO4的体积大约是CaO的两倍多

29、，因此石灰石煅烧时在颗粒上留下的微孔会被生成的CaSO4所堵塞，使石灰石的钙利用率较低；另外还有一部分石灰石颗粒被烟气带走，所以鼓泡床要达到90%的脱硫效率，钙硫比高达3以上，需要大量的石灰石。（2）而循环流化床由于外循环（高效分离器），可增加石灰石颗粒在炉内的停留时间，减少损失量；内循环，使石灰石相互碰撞，露出新表面，提高利用率；流化床床温在850-900，是石灰石脱硫的最佳温度，改善了脱硫的客观条件，从而提高了钙的利用率。所以当钙硫比在2左右时，脱硫效率就可高达85-90%。2. 简述石灰石脱硫机理。（包括两个反应方程式：煅烧过程和脱硫过程）（1）煅烧过程：CaCO3CaO（s）+ CO2

30、（g） （4-4）（2）脱（固）硫过程：CaO（s）+ SO2（g）+1/2O2（g）CaSO4（s） （4-5）3. 什么是CaO的利用率（或转化率）？CaO的利用率：是指CaO与SO2反应的部分占总CaO量的份额，也称CaO的转化率。4. 试分析反应产物和温度对脱硫反应的影响。（1）煅烧反应是一个分解反应，当反应过程中CaCO3颗粒转变为CaO时，释放出了44%的CO2气体，产生了许多微孔，这有利于SO2和O2气体向它内部的扩散，使脱硫反应能顺利进行。不过，反应中生成的CaSO4的摩尔体积则会增大180%左右，因此在反应一开始就会在CaO的表面生成一层致密的CaSO4薄层，这一薄层上的孔隙

31、比SO2和O2分子的尺寸还小，会阻碍SO2和O2通过这一薄层而进一步扩散到CaO颗粒的内层进行反应。所以一般反应进行到一定程度后，就很难进一步进行下去。因此在燃烧过程中用石灰石脱硫时，CaO的利用率非常低，一般低于15%-20%。（2）脱硫反应的最佳反应温度是850左右，若温度高于900，硫酸钙晶体就会有一部分被烧结，使孔结构减少甚至消失。温度越高，烧结越严重。温度超过1000后这一现象更为严重。 因此石灰石脱硫的温度不能超过1000，否则脱硫效果就变得极低，石灰石的利用率极低，很不经济。5. 各种因素对石灰石脱硫效果的影响。（判断题）。 孔结构对石灰石脱硫的影响 石灰石固硫反应是非催化气固反

32、应，除温度、反应物浓度、反应时间等因素对它有影响外，气体扩散对反应的影响也不可忽视。SO2和O2要与CaO反应，必须克服颗粒外围气体边界层的扩散阻力，才能达到其表面；然后进一步进入CaO颗粒的微孔里，接触其表面进行反应。其后进入CaO的微孔问题是由石灰石本身的结构特性决定的。 反应气体SO2和O2在多孔的CaO颗粒中的扩散，受孔的结构和温度的影响。 孔的结构是指孔的形状、数量和分布。目前都用压汞的办法来测量孔的分布。常用比孔容积（每克多孔物质具有的总的孔容积）、比孔面积（每克多孔物质具有的总的孔表面积）来作为分析孔结构的重要参数。 决定气体是否容易扩散到孔中是孔的直径、深度和数量。石灰石的反应

33、特性由反应气体在直径不同的孔中的扩散情况来决定的。 图4-2所示为在不同的SO2浓度下，CaO转化率随时间变化的情况。SO2浓度高时（如曲线3），转化率经过短时间的快速增长后，很快就 变得平缓。原因是由于SO2浓度高，加快了整个表面反应的速率。但在加快表面反应的同时也加快了孔口的堵塞，因而转化率的变化逐渐降低，说明大部分孔已经封闭，只有少量大孔还能继续发生化学变化；SO2浓度低时（如曲线1），前40min内转化率一直是比较均匀地增高， 表明多数孔尚未被封闭。但随着反应的进行，转化率的递增才逐渐减弱。 温度对石灰石脱硫效果的影响 实际锅炉测试表明，循环流化床密相区在80%的时间内是还原性气氛。

34、在不同的气氛下，最稳定的物质形态是不同的。 氧化性气氛下， CaSO4最稳定； 很强的还原性气氛下， CaS最稳定； 中间过渡区， CaO最稳定，且随着温度的升高，其稳定区间迅速增大。 因此，在还原性气氛下，既可能发生CaSO4的分解，又可能发生CaS的生成。前者主要会降低脱硫效率，后者则可能提高脱硫效率。总之，还原性气氛对脱硫效率的影响是多方面的。6. 煤燃烧过程中产生的主要氮氧化物？生成NOx的途径有哪三种？（1）煤燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和NO2（二者统称为NOx），此外还有少量的N2O。（2）燃烧过程中，生成NOx的途径有3个： 热力型NOx：空气中的氮气在高温下氧化而生成。

35、燃料型NOx：燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着被氧化而生成。快速型NOx：燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子团如CH等反应生成HCN和N，再进一步与氧作用，以极快的反应速率生成。7. 循环流化床锅炉燃烧中氮氧化物的生成与控制的重点？燃烧温度低于1500时几乎观测不到热力型NOx的生成反应；快速型NOx一般发生于内燃机（富燃料燃烧）。因此，循环流化床锅炉燃烧中氮氧化物的生成与控制的重点是：考虑燃料型NOx及N2O生成的控制。8. 什么是燃料型NOx？什么是NOx的还原或破坏？燃料型NOx：燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热分解而又接着被氧化而生成。NOx的还原或破坏：在氧化气氛中生

36、成的NOx遇到还原性气氛（富燃料燃烧或还原状态）时，会还原成氮分子。9. 影响N2O生成和破坏的因素（6）。（1） 温度的影响 因为控制N2O生成的主要反应NCO与NO生成N2O的反应是放热反应，温度升高，将使反应向反方向（分解方向）进行。研究表明，温度升高使N2O分解的速度加快，生成的速度降低，从而排放量减少。（2）煤种的影响 煤种不同，N2O的排放也会有较大不同。因为煤中各种成分含量、挥发分和固定碳含量以及N在挥发分和焦炭中的分配，都对N2O的排放有影响。 挥发分中H含量（HV）与N含量（NV）的比值HV / NV对N2O的生成浓度影响很大。比值越大，挥发分中主要成分是NH3；比值越小，H

37、CN是主要成分。而HCN转化成的N2O比NH3转化的N2O要多的多，所以比值越小，N2O的生成浓度越大。（3）烟气中过量氧的影响 研究表明，烟气中过量氧增大，N2O的生成率升高。因为氧量增大时，无论N2O的均相反应，还是多相反应，N的转化率都增加。（4） 流化速度的影响 流化速度增加会使氮的转化率增加。可能由于气体停留时间变短而使N2O的还原量减少。另外，流化速度增加，床层过氧量增加，使氮转化率增大。（5）脱硫的影响 研究表明，随Ca/S比增大，N2O浓度与SO2浓度均有较大的降低。但该影响主要发生在床层中，且随着Ca/S比增大，NOx浓度有所上升。（6） 颗粒直径的影响 对0.18mm和0.

38、09mm两种粒径的实验研究表明，在较低温度下（800），小粒径煤比大粒径煤生成的N2O量大；较高温度下（高于800），差别就不明显了。可能由于较低温度时，小粒径煤更易析出挥发分，较高温度时，这种差别就不明显了。第五章1. 给出循环流化床锅炉的热平衡方程式并解释各项意义。热平衡方程式： 煤粉炉：, kJ/kg 循环流化床锅炉： kJ/kg 式中，锅炉输入热量，kJ/kg 锅炉的有效利用热，kJ/kg 排烟热损失，kJ/kg 可燃气体未完全燃烧热损失，kJ/kg 固体未完全燃烧热损失，kJ/kg 散热损失，J/kg 灰渣物理热损失，kJ/kg 脱硫剂煅烧吸热的热损失，kJ/kg 硫盐化放出的热量，

39、kJ/kg 2. 炉膛的主要热力参数是如何确定的？ （1）炉膛平均温度的确定一般按最佳脱硫温度和有利于抑制NOx生成的温度850来选定。对高硫分、高灰分燃料，为提高燃烧效率可适当提高炉温，但不宜超过900高循环倍率和中、低循环倍率循环流化床锅炉炉膛密相区，温度均在850-900范围内选用；中、低循环倍率循环流化床锅炉炉膛出口温度，根据其悬浮段中布置受热面的多少而定，Circofluid型循环流化床锅炉炉膛出口温度为400。（2）燃料、脱硫剂等的颗粒粒径确定高灰燃料宜采用粒径尺寸较小的颗粒。石灰石等脱硫剂的颗粒尺寸一般应小于1-2mm。（3）炉膛运行风速和断面热负荷的确定 其他情况相同时，炉膛运

40、行风速高，横断面尺寸减少，断面热负荷增高，因而二者的确定相关联。 运行风速过小，会影响循环流化床的正常流化运行，不利于燃烧和传热过程的进行，且使锅炉尺寸增大； 运行风速过大，虽然炉膛横断面尺寸减小，但为了布置足够的炉膛受热面确保炉温，就需增加炉膛高度，使锅炉造价增大，此外会使风机能耗增大和炉膛内受热面磨损增加。 因此必须根据燃料特性及颗粒粒径分布选用适宜的运行风速。一般在5m/s左右，断面热负荷为3-4MW/m2。（4）循环倍率的确定循环倍率的大小与炉膛中烟气所带固体颗粒浓度、炉内传热系数等一系列问题有关。是循环流化床锅炉的设计和运行时的一个重要参数。循环倍率型：Pyroflow型锅炉，循环倍

41、率一般为25-40；Lurgi型锅炉，循环倍率为40左右。中循环倍率型：Circofluid型锅炉，对热值高、灰分水分少的煤，循环倍率一般为10-15；对多灰多水分、低热值的煤，循环倍率可低于6；介于上述两者之间的煤，其循环倍率可取6-10；对于质地很差的劣质煤，循环倍率可在2-4中选用。对于我国目前所用宽筛分煤（0-10mm），文献推荐：采用炉膛外循环时可选用循环倍率为3-40；对低灰优质煤、石油焦用石灰石进行炉膛外循环的循环倍率宜选用20以上。（5）过量空气系数的确定 过高，排烟热损失增大，热效率降低；过低，燃烧效率和脱硫效率降低。一般在1.1-1.2范围内选用。（6）一次风与二次风的比例

42、确定一般燃用劣质燃料时，采用的一次风比例较高；高挥发分燃料，可选用较低的一次风比例。各锅炉厂根据锅炉炉型、设计制造经验选用不同的比例。一次风的比例一般为总风量的40-60%，燃用劣质煤时，可高达70-80%。二次风风速一般为30-50m/s，应保证其在炉膛深度或宽度方向上的穿透深度。3. 循环流化床燃烧室有哪两类基本形状？哪种更有利于低负荷运行？4. 炉膛高度的确定应满足那些要求？或（设计时如何确定炉膛高度？）（1）满足脱硫所需炉高的计算（2）满足最佳炉温及受热面布置要求所需炉高计算具体计算炉膛高度是否满足炉膛受热面布置要求时，可先算出相应于锅炉参数的单位时间的工质总蒸发吸热量值（可根据蒸发量

43、、蒸汽表进行计算）BQzf，其中对采用非沸腾式省煤器的，还应包括省煤器出水的欠热热量。（3）满足小于临界粒径煤粒一次通过炉膛时燃尽所需炉高计算（4）满足循环物料流动所需压头及水循环要求所需炉高计算5. 炉膛开孔主要有哪些，其作用是什么？（1）燃料入口一般位于炉膛下部铺有耐火材料的还原区，力求离二次风入口远些，以便使细煤粒在被高速气流带走前能增加停留时间。（2）脱硫剂入口 由于脱硫剂量少、粒度细，可用气力输送喷入炉膛，也可在燃料入口或循环物料入口加入。（3）一次风和二次风入口 一次风通常由布风板底部送入，阻力较大，需用高压风机。二次风入口在炉膛下部铺设耐火材料部分的上方，可单层送入，也可多层送入

44、，阻力较小，风机压头也相对较低。（4）炉膛出口 炉膛上部，可采用直角转弯型，这样可增加转弯对颗粒的分离作用，使炉内固体颗粒浓度增加，颗粒在炉内停留时间长。（5）循环物料进口 为了增加循环物料中的碳和未反应脱硫剂在炉内的停留时间，一般将循环物料进口布置在二次风口以下的炉膛下部区域。具体位置与进口尺寸见本章回料装置及其设计一节。（6）炉膛排渣口 用于在床层底部排放床料。这样一面可保持床内固体物料存量，另一方面可保持固体颗粒尺寸分布，不使过大的颗粒聚集在床层底部。6. 外置式换热器的工作原理和特点。原理：外置式换热器实质上是一个布置有埋管受热面的鼓泡流化床换热器。外置式换热器中布置有蒸发受热面、再热器与过热器三种受热面，各受热面间根据温度不同用隔墙隔开以达到最佳传热效果。流化风自布风板下送入，风速不大使物料沸腾。热物料自分离器落入外置式换热器后即与受热面进行换热，加热工质并被冷却后回入炉膛。特点：（1）一般布置在旋风分离器下部。（2）在外置式换热器中可布置过热器、再热器或蒸发受热面，（3）外置式换热器除了便于调节负荷或调节炉温，无需变动循环倍率等因素外，还具有使锅炉扩大燃料适应范围的优点。7. 多级组合式分离器的总分