发布时间 : 星期四 文章《高等燃烧学》复习题参考答案集更新完毕开始阅读f461c0a0112de2bd960590c69ec3d5bbfd0adaf0
处扩散时，与氧相遇即发生燃烧，形成火焰锋面。只有与一氧化碳燃烧后剩余的氧才能继续扩散到碳球表面与碳发生反应。由于环境温度不够高，反应生成的二氧化碳仍不能与碳球发生气化反应，其在向外扩散过程中，汇合了一氧化碳空间燃烧生成的二氧化碳，一并向远处扩散。
（3）当温度大于1200~1300℃时，碳球表面上的反应随温度升高而加速，即使介质中的氧能扩散到碳球表面，一次反应的产物基本上只是一氧化碳。一氧化碳在火焰锋面处就将从远处向碳球表面扩散来的氧完全消耗掉，并生成二氧化碳。与一氧化碳不同，二氧化碳同时向远处及向碳球表面扩散。向表面扩散的二氧化碳到达碳球表面后就和碳发生气化反应。
C+CO2=2CO
反应生成的一氧化碳又由碳球表面扩散到火焰锋面，并与自远处扩散而来的氧发生燃烧反应。二氧化碳由火焰锋面扩散到碳球表面就起了运输化合状态氧的作用而使碳气化。
4、什么是煤粉气流的着火热？试分析影响煤粉气流着火的主要因素。
答：煤粉着火过程中，首先必须具备一定的着火热。将煤粉气流加热到着火温度所需要的热量称为着火热。它主要用于加热煤粉和空气以及使煤中水分蒸发和过热。影响煤粉气流着火的主要因素如以下几点：
（1）燃料性质。煤的可燃基挥发分如果很低，它的着火温度很高，煤粉气流就必须加热到很高温度才能正常地着火。煤的灰分显著增加时，煤粉气流的着火点也会推迟。煤的水分增加时，着火热增加；煤中的灰分增高，推迟煤粉气流着火。
（2）一次风量和一次风速。一次风量和一次风速提高都要使着火点推迟。一次风量增加时，着火热增大，因此着火要推迟。一次风速过高将降低煤粉气流的加热速度，使着火距离加长。但一次风速又过低，燃烧器喷口会被烧坏。
（3）煤粉气流初温。提高煤粉与一次风气流的初温，可以降低着火热，使着火提前。另外，燃烧器的结构特性及锅炉负荷的变化也影响煤粉气流的着火。
第八章 燃料燃烧引起的污染及其防治
1、炭黑的形成机理是什么？炭黑的种类分为哪些？
答：碳黑是碳氢化合物在高温缺氧条件下热解产生的碳烟颗粒。碳黑的生成机理非常复杂，其结构属于无定形碳，粒径分布较宽，从不足1μm到100μm。
碳氢燃料燃烧生成粒径为10nm以上的微粒的过程分为两个阶段。第一阶段，低分子量不饱和烃由化学反应形成微粒核的高分子化阶段，产生碳烟核；第二阶段，碳烟核经过聚合、生长形成碳黑微粒。碳黑一旦形成则难以燃尽，往往以黑色碳烟的形式污染大气。燃料与空气混合不充分时，燃烧产生的火焰是发光火焰，能够发出可见光和红外线，光谱分析表明火焰内存在游离碳。从火焰中产生的碳烟就是这些游离碳或者碳的自由基高分子化后形成的。
这个过程与燃烧形态和火焰的发光燃烧有重要关系。即使是预混火焰，燃料过剩也会产生碳烟。燃料的碳氢比较高时，更容易产生碳烟。火焰温度较高时，根据化学平衡原理，碳原子难以聚集成碳烟，火焰的光辐射强度较高，但是碳烟在排出火焰前将被氧化。
碳氢类燃料燃烧时生成的碳黑，按其生成机理及其特殊形式，有气相析出型碳黑、剩余型碳黑、雪片型碳黑以及积碳等几种形式。
2、烟气除尘技术有哪些？
答：烟气除尘技术是应用最广的烟尘控制技术。烟气除尘的方法和设备很多，基本原理是利用不同的力对烟尘颗粒发生作用，使颗粒与气体分离，然后集中收集烟尘。
（1）机械除尘器。机械除尘器主要有重力沉降式、惯性式、旋风式等型式。前两种除尘器一般能除去直径大于20μm以上的粗颗粒，效率不高，阻力较小，常作为初级除尘器。
（2）湿式除尘器。湿式除尘器的基本原理是通过颗粒与水滴或其它液体的惯性碰撞而将其截获，并随水滴流走。为了保证烟气与水滴充分接触，必须使水雾化为较小的液滴，并且具有较合理的空间分布。湿式除尘器还能除掉烟气中部分SO2和NOx等物质，在处理烟气温度高、湿度大或常规性的粉尘方面应用较多，但能耗和水耗大，容易腐蚀设备，且需对水和废液作再处理。
（3）静电除尘器。静电除尘器利用高电压产生的库仑力清除烟尘。它的结构主要包括电晕极和集尘极两部分，当在两极加上高达20~60kV的直流电压后，电晕极产生电晕放电，产生大量负离子。含尘烟气通过时，颗粒与负离子碰撞而带上负电，并在电场力的作用下流向集尘极。带电颗粒在集尘极释放出负电荷后沉积，完成粉尘与气体的分离。
（4）袋式除尘器。袋式除尘器是利用过滤原理除尘。含尘烟气通过用棉、麻、人造纤维等编制物制成的布袋时，粉尘受到阻挡而留在布袋表面，而气体则穿过纤维孔隙排出。
3、 流化床燃烧控制N2O的方法有哪些？
答：流化床燃烧控制N2O的方法如下：
（1）提高流化床运行温度。提高燃烧温度，特别是流化床运行温度，N2O发生分解反应，显然会迅速减少N2O的排放，但是，提高温度可能会同时导致NOx排放升高及炉内脱硫效果降低。因此，提高流化床温度控制N2O排放时，通常应同时采用分级燃烧等方法降低NOx排放及采用高温脱硫剂，以达到脱硫、脱氮及高燃烧效率的统一。
（2）低氧燃烧。降低过量空气系数，可以减少N2O排放，特别是在接近理论空气量时效果更佳。同时采用低过量空气系数和空气分级燃烧，在理论上可同时减少N2O和NOx，但是，降低过量空气系数必须有较好的运行控制手段，防止飞灰含碳量显著增加。
（3）再燃烧法。再燃烧法是在流化床炉膛之后补充天然气等燃料燃烧，提高烟气温度，N2O在高温下分解，降低N2O排放。
（4）催化反应降低N2O。流化床中的固态物质均对N2O的热分解有一定的催化作用，实际上一些催化剂对N2O具有强烈分解作用。
4、炉内喷钙脱硫技术的工作原理是什么？
答：炉内喷钙脱硫技术（FSI）的反应机理仍然是钙基脱硫。炉内直接喷钙脱硫技术是将脱硫剂直接喷入炉内温度为1050~1150℃的区域，利用炉内高温实现钙基脱硫剂的煅烧和脱硫反应。石灰石首先在高于750℃的条件下快速焙烧形成氧化钙，然后氧化钙在800~1200℃的温度范围内与SO2进行反应。脱硫剂在炉内的分解温度是影响炉内喷钙脱硫的主要因素之一。CaCO3的炉内分解温度与烟气中的CO2浓度有关，燃煤锅炉烟气中的CO2浓度约为14%，对应的CaCO3的分解温度约为765℃。低于此温度，CaO会吸收CO2生成CaCO3。CaCO3煅烧分解生成的CaO与烟气中的SO2反应生成CaSO3或CaSO4。CaO固硫反应的有效温度为950~1100℃。烟气温度大于1100℃时，反应逆向进行，发生分解反应。因此，炉内直接喷钙的脱硫效率较低。此外，脱硫剂的喷射位置若选在炉内温度过高的部位，会造成焙烧温度过高，CaO的微孔结构被破坏，产生氧化钙结晶，使孔隙堵塞，降低SO2在微孔内的扩散速率，脱硫率下降。脱硫剂喷射位置的温度太低，则不能焙烧获得比表面积较大的CaO，使脱硫效率降低。
5、流化床燃烧脱硫技术的影响因素有哪些？
答：1）温度的影响。在各种流化床燃烧装置中都发现了脱硫的最佳燃烧温度。流化床脱硫效率较高的炉内温度为800~870℃。炉内温度高于或低于这一温度范围，脱硫效率都将降低。温度低于800℃，石灰石分解为氧化钙的速度减慢，减少可供反应的氧化钙，使脱硫效率降低。温度低于750℃，石灰石的分解反应几乎不再进行。
2）煤种的影响。影响SO2排放量最重要的煤质参数是煤中含硫量。为了达到要求的SO2排放水平，使用硫分多的煤需采用高的Ca/S比。Ca/S比相同，使用低硫煤，脱硫剂给入速度低，更容易实现SO2达标排放，有更高的脱硫效率。另外煤灰中铁氧化物可能对CaO与SO2之间的反应起催化作用。
3）脱硫剂种类的影响。脱硫剂的多孔组织对脱硫效率有重要的影响。无定形石灰石的表面孔隙率高，其脱硫效率高于晶状结构的石灰石。地质年代短的石灰石比地质年代久的石灰石对脱硫更有效，而且石灰石（如隐晶质多孔性CaCO3）比大理石（晶质的密实CaCO3）更有效。
4）脱硫剂尺寸的影响。脱硫剂尺寸增大使脱硫效率下降。石灰石颗粒的粒径对炉内脱硫反应有重要的甚至是决定性的影响。颗粒太细，不能被分离器捕捉送回炉内，则不能充分利用；颗粒太粗，颗粒外表面积小，其表面上形成的致密的CaSO4层将阻止烟气中的SO2与颗粒内部的CaO进一步反应。
5）过量空气系数和分级燃烧的影响。过量空气系数在1.2~1.5范围内，脱硫效率没有明显的变化。采用分级燃烧，脱硫效率则有一定程度的降低。流化床的一次风与总风量的比率及二次风送入位置对脱硫效率有重要影响。较低的一次风比率及较高的二次风喷入位置可有效减少NOx排放，但脱硫效率明显降低。分级燃烧对脱硫效率和NOx排放的相反影响使得优
化空气分级很重要。
6）流化风速的影响。流化气体速度增加导致脱硫效率降低。因为气体速度增加，流化床中气体和固体停留时间减小，脱硫效率会稍有降低。
7）颗粒循环倍率的影响。脱硫剂细颗粒通过高温分离器循环利用，显著提高炉内脱硫剂的浓度，大大提高脱硫效率。细颗粒循环还增加了停留时间，而且悬浮段细颗粒浓度更高，因此可以使脱硫剂利用率大幅提高。
8）燃烧器型式的影响。循环流化床的脱硫效率比鼓泡流化床更高。原因是循环流化床气固混合更好，且颗粒停留时间更长。