能源转化复习题Word文档格式.docx

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燃烧是在氧气充足的条件下，煤将发生的完全氧化反应，其所有的化学能最终都转化为热能。

煤气化过程实质上就是通过控制供氧量，使煤通过部分氧化反应，转化成具有一定潜在化学能的气体燃料的过程。

8．煤气化与煤液化有何区别？

P46

气化和液化在工艺和化学反应角度都不同。

液化目的是获取液体燃料或液体化学制品，其实质是通过将煤中大分子裂解成为小分子并同时调整煤中的C/H比以获取液体产物，常用方法是对高温溶剂中的煤颗粒加氢进行液化，或者说是直接对气化成的H2和CO进行合成。

9．煤气化与煤干馏有何区别？

（1）干馏是煤炭在隔绝空气的条件下，在一定的温度范围内发生热解，生成固体焦炭、液体焦油和少量煤气的过程，是一个热解过程。

气化不仅具有高温热解过程，还有通过与气化剂的部分氧化过程将煤中碳转化为气体产物。

（2）转化程度，干馏技术将煤本身不到10%的碳转化为气体产物，而气化可以将碳完全转化。

10．煤气化过程的主要反应有哪些？

P47

碳完全燃烧：

C+

C

+393.8MJ/Kmol

碳不完全燃烧：

CO+115.7MI/Kmol

二氧化碳还原：

+C

2CO—162.4MJ/Kmol

水煤气生成反应：

CO+

—131.5MJ/Kmol

水煤气平衡/CO变换反应：

+

+41.0MJ/Kmol

甲烷生成：

C+2

74.9MJ/Kmol

CO+3

+250.3MJ/Kmol

11．按煤气化的供热方式分类有哪几种？

P48-49

（1）子供热气化方式

（2）间接供热气化方式

（3）加氢气化方式

（4）热载体供热方式

12．按气化炉内原料煤和气化剂的混合方式和运动方式分成哪三种典型的气化方法，它们对适用煤种、粒度有何要求。

它们的代表炉型有哪些（各举三种炉型）？

P50

（1）移动床气化法，适用于非黏结性煤，原料煤粒度为3~30mm，代表炉型：

Π型炉、W-G炉、UGI间歇式水煤气炉；

（2）流化床气化法，适用于黏结性较低的煤，原料煤粒度为1~5mm，代表炉型：

Winkler炉、KRW/U-Gas炉、HTW炉；

（3）气化床气化法，煤种无限制，原料煤粒度小于0.1mm，代表炉型：

Texaco/E-Gas、Shell/Prenflo/GSP.

13．衡量煤气化效果的指标有哪些？

气化强度；

碳的转化率；

冷煤气效率和热煤气效率。

14．煤炭反应活性和煤灰熔点对煤气化有何影响？

P51

（1）反应活性。

煤的反应活性对煤气化效果有着直接的关系。

首先反应活性越好，其起始气化温度也就越低，而低温条件对生成CH4有利，也能减少氧化。

其次与同样灰熔点的低反应活性煤相比，使用较少的水蒸气就可以控制反应温度不超过灰熔点，减少了水蒸气的消耗量。

（2）灰熔点。

不同的气化设备对灰熔点的选择不同，如液态排渣的气化炉要求灰的熔点越低越好，而固态排渣的气化炉则需要通过控制温度以免出现结渣。

15．常压移动床煤气化炉内自下而上分成哪几层？

P54

灰渣层，燃烧层/氧化层，气化层/还原层，干馏层，预热干燥层。

16．加压移动床煤气化技术有哪些优缺点？

P62

优点：

①煤种适应性好②耗氧量低③气化强度提高，生产能力增大④便于输送，同时也有利于煤气净化、变换和精制等后续加工过程。

缺点：

由于在干馏层压力较低且气流中含有大量的氢气，因此干馏热解产物很少裂解，因此粗煤气中含有较多的焦油和轻油蒸汽，处理工艺复杂。

同时，因为提升压力需要一定的电耗，通常用纯氧代替空气作为气化剂以减少升压能耗，但由于需要的空分装置而增加了工艺投资。

17．液态排渣气化炉与固态排渣有哪些主要区别？

P63-64

（1）水蒸气和氧气的比，在干法排灰中该比例一般为（4：

1）~（5：

1），而在液态排渣中则为（0.5：

1）。

（2）在结构上，由于液态排渣炉的灰渣处于熔融状态，固态排渣炉中的旋转炉起不到应有的作用，被熔渣池所取代。

（3）液态排渣炉通过提高炉温来加快气化反应的速率，使得气化程度和生产能力有了显著的提高，约为干法排灰式的三倍。

（4）同干法排灰相比，粗煤气中CH4含量下降，CO和H2组分之和提高，CO/H2比上升，CO2含量下降。

18．流化床气化工艺有何主要特点？

试说出三种流化床气化炉。

P65-66

（1）与移动床相比，氧化反应进行的缓慢，而且只能用于气化反应性较好的煤种。

（2）与固定床相比，还原层温度较高，且一直可以延伸到整个床层。

温度沿床层高度的变化也比固定床稳定，床内温度分布均匀，粗煤气出口温度较高。

（3）流化床传质传热性能好，干燥和热解过程在反应区同时进行，挥发分的分解完全，热解产物含量较少，几乎不含焦油。

典型的流化床气化炉：

Winkler炉、KRW/U-Gas炉、HTW炉

19．气流床煤气化工艺有哪些主要特点？

试说出三种气流床气化炉，P70

（1）煤种适应性强

（2）常用纯氧和水蒸气作为气化剂

（3）气化煤气的主要组分中CO含量高

（4）煤粉干馏产物全部分解，其主要杂质为H2S和少量COS，利于简化后续净化系统，对环境污染少。

（5）需采用合适的余热回收设备，提高效率。

典型的气流床气化炉：

K-T常压气化炉，Sheel气化炉，Prenflo气化炉。

20．简述Shell煤气化法和Shell煤气化炉运行特点。

P73

气化法：

采用干法供粉，高压N2输送。

气化炉运行特点：

①煤种适应性广②碳转化高③单台生产能力大

21．何为熔融床气化炉？

其最大的特点是什么？

按熔融物质不同可分为哪几种气化法？

P77

煤在熔融物质中直接接触气化剂而气化。

能够改善气固接触状况，并具有一定催化作用，使得煤种适应性较广。

熔渣床、熔铁床、熔盐床气化法。

22．常用煤气湿式脱硫工艺有哪些？

P82

物理吸收法、化学吸收法（中和法，氧化法）、物理化学法

23．试述煤气化技术的重要性？

P87

它彻底打破了煤炭复杂的分子结构，将其转变成为结构和组分都十分简单的化学品，从而让人们对煤炭资源的价值进行了再认识。

24．何谓煤的直接液化、间接液化？

P89

直接液化：

煤的大分子结构在一定温度和氢压下裂解成小分子液体产物的反应过程，其包含着煤的热解和加氢裂解两个最基本的过程。

间接液化：

以煤气化生成的合成气为原料，在一定的工作条件下，利用催化剂的作用将合成气合成为液体油。

25．煤的直接液化工艺一般可分成哪二大类？

P91

单段液化SSL和两段液化

26．煤二段液化工艺有哪些优点？

既可以显著的减少煤液化反应中逆反应过程，还在用煤适应性、液化产物的选择性和质量上有明显的优点。

27．简述煤加氢液化和加氢精制一体化联合工艺（IGOR）法。

P94

大致可分为煤浆制备、液化反应、两段催化剂加氢、液化产物分离和常减压蒸馏等工艺过程。

制得的煤浆与氢气混合后，经预热器进入液化反应器。

反应器顶端排除的液化产物进入到高温分离器，在此将轻质油气、难挥发的重质油以及固体残渣等分离开来。

据分离器下部的真空闪蒸塔，重质产物再次分离成残渣和闪蒸油。

加氢的产物进入中温分离器，从底部排出的重质油作为循环溶剂使用，从顶部出来的馏分油气送入第二固定床反应器再次加氢处理，由此得到的加氢产物送往汽液低温分离器，从中分离的轻质油气送入气体洗涤塔，回收其中的轻质油，而洗涤塔塔顶排除的富氢气体则循环使用。

28．煤加氢液化和加氢精制一体化联合工艺（IGOR）法有何特点？

P95

1.煤液化反应和液化有机质加工在同一个高压系统内进行，即缩短和简化了工艺过程，也可得到质量优良的精制燃料油。

2.固液分离--闪蒸塔代替离心分离装置，生产能力大，效率高。

同时，煤液化反应器的空速也较以往有较大的增加，从而也提高了生产能力。

3.加氢后的质油作为循环溶剂，使得溶剂具有更高的供氢性能，有利于提高煤液化过程的转换率和液化油产率。

29．H-Coal煤液化工艺有何特点？

1.操作灵活性大，表现在对原料煤的适应性和对液化产物品种的可调性好。

2.流化床内的传热传质效果好，有助于提高煤的液化率。

3.将煤的催化液化反应、循环溶剂加氢反应和液化产物精制过程综合在一个反应器内进行，可有效缩短工艺流程。

30．煤直接液化技术的关键影响因素有哪些？

P101-102

原料煤、供氢溶剂、催化剂、操作条件

31．为什么煤的直接液化必须有溶剂存在？

P102

答1.将煤与溶剂制成浆液的形式便于工艺过程的输送。

同时溶剂可以有效地分散煤粒子、催化剂和液化反应生成的热产物，有利于改善多相催化液化反应体系的动力学过程。

2.依靠溶剂能力使煤颗粒发生溶胀和软化，使其有机质中的键发生断裂。

3.溶解部分氢气，作为反应体系中活性氢的传递介质；

或者通过供氢溶剂的脱氢反应过程，可以提供煤液化需要的活性氢原子。

4.在有催化剂时，促使催化剂分散和萃取出在催化剂表面上强吸附的毒物。

32．煤直接液化产物有何特点？

P104

煤直接液化只是一个催化加氢的过程，因此其产物液化油也主要是由芳烃和环烷烃构成，与石油产品相比，其特点为富含芳环和脂环，碳含量较高，氢含量较低，并含有一定的氮，氧和硫等杂原子。

33．何谓费托（FT）合成？

P107

煤的间接液化技术的核心是费托合成，是在铁催化剂的作用下，一氧化碳和氢可以反应生成烃类液体产品，这个过程即费托合成。

34．费托合成工艺由哪几部分组成？

P108

由五部分组成：

煤的气化，合成气净化，FT合成，产物分离和产品精制，排污控制。

35．间接液化工艺的合成反应器发展经历了哪几个阶段？

P109

间接液化工艺的核心设备是FT合成反应器，从Sasol煤液化厂的发展也可看出，其合成反应器技术经历了固定床技术阶段（1950-1980年）、循环流化床阶段（1970-1990年）、固定硫化床阶段（1990年-）和浆态床阶段（1993年-）。

36．目前常用的低压甲醇合成工艺有哪些？

P119

主要有ICI和Lurgi低压合成工艺和三相流化床合成工艺。

37．简述甲醇转化成汽油的步骤。

P120

步骤为：

首先甲醇发生发热反应，生成二甲醚和水，然后二甲醚和水又转化为轻烯烃，然后至重烯烃。

38．目前工业上应用的二甲醚生产工艺有哪些?

P122

工业上应用的主要是甲醇气相催化脱水工艺和合成气直接合成二甲醚工艺。

39．为什么大容量超超临界发电技术越来越受到电力工业界重视？

试述超超临界发电的主蒸汽的压力？

P125

先进的大容量超超临界机组不仅效率高，采用烟气净化装置后可大大降低了污染物排放，而且还具有良好的运行灵活性和负荷适应性。

同时实际的运行表明，超临界机组甚至超超临界机组的运行可靠性已经不低于亚临界机组，有的甚至更高些。

另外，相对于其他洁净煤发电技术，超临界发电技术具有良好的技术继承性和经济性，因此，越来越得到各国电力工业界的重视。

通常把超过29.5MPa（300个大气压）的主蒸汽压力称为超超临界压力，相应的参数的机组为超超临界机组或高效超临界机组。

40．何谓燃气—蒸汽联合循环？

为什么该联合循环可提高循环效率？

P128-129

燃气—蒸汽联合循环实质把燃气轮机循环与蒸汽轮机循环以一定的方式组合成为一个整体的热力循环的统称。

联合循环的思路是避开单一动力循环效率提高的种种限制，利用燃气轮机循环和蒸汽动力循环在工作温度上的互补性，将两者有机地结合起来以获得更大的循环效率。

在联合循环中，燃气轮机循环又称顶循环，蒸汽动力循环又称底循环，底循环的工质从顶循环的高温排气中回收热量，从饱和给水变为水蒸气，然后进入蒸汽轮机做功，既可增加系统总的输出功率，又充分利用两循环的各自优点，使循环热效率得到很大的提高。

41．理想的布雷顿循环由哪几步组成？

与其对应燃气轮机的实际过程是哪几步？

P129

理想的布雷顿循环是有绝热压缩，定压吸热，绝热膨胀和定压放热四个可逆过程。

其对应的实际过程是可燃气体经压气机压缩到一定压力，然后进入燃烧室与燃料混合点燃，产生的高温燃气进入燃气轮机膨胀做功，最后向外排气的过程。

42．理想的朗肯循环由哪几过程组成？

与实际的锅炉蒸汽轮机发电过程中的哪几步对应？

理想的郎肯也包括绝热压缩，定压吸热，绝热膨胀和定压放热四个可过程。

但郎肯循环的工质为水蒸气。

在实际过程中，饱和水在给水泵中被绝热压缩提高压力后进入锅炉水循环侧，从未饱和水加热到过热蒸汽，然后进入蒸汽轮机中绝热膨胀并对外做功，膨胀终了的湿蒸汽在冷凝器中放热并凝结成饱和水，完成循环。

43．湿空气透平联合循环发电技术有何特点？

P133

其主要特点是把燃气轮机的高温排气经余热锅炉产生的蒸汽不用于蒸汽轮机，而是与燃气轮机循环的高压空气混合形成湿空气，然后经加热升温后进入燃烧室中与燃料混合燃烧，再进入湿空气轮机中膨胀做功。

如此一来，就可以省去常规联合循环中的蒸汽轮机及其辅助设备，既简化了装置，减少了能耗，也避免了郎肯循环的局限性。

44．何谓煤气化联合循环（IGCC）技术？

该技术有何优点？

P134

是一种将煤气化技术，洁净煤技术与高效的联合循环发电技术相结合的先进动力系统，它在获得高循环发电效率的同时又解决了燃煤污染排放控制的问题，是极具潜力的洁净煤发电技术。

45．简述煤气化联合循环过程？

向气化炉中喷入煤粉（或水煤浆），水蒸气和来自空气分离器的富氧气化剂，在高压（2-3Mpa）的条件下产生中低热值的合成粗煤气（CO+H2）；

然后经净化系统将粗煤气中的灰分和含硫杂质（主要是COS和H2S）除去；

净化煤气作为燃料在燃烧室点燃，生成的高温高压燃气进入燃气轮机中膨胀做功，发电并驱动压气机。

压气机输出的压缩空气一部分进入燃气轮机燃烧室作为燃烧所需的空气，一部分经空气分离器制得富氧气体。

燃气轮机的排气进入低循环，在余热锅炉中将给水加热成蒸汽，并送入蒸汽轮机内做功发电。

46．试述煤气化联合循环（IGCC）技术的主要特点？

P138

1极佳的清洁性2高效率3耗水量少4能综合利用煤炭资源5燃煤后的废物处理量最少，且可综合利用脱硫后生成的的元素硫或硫酸可以出售，有利于降低发电成本

47．试述多联产系统的意义？

P163

多联产的实质是多种产品生产过程的优化耦合。

优化耦合后的产品生产流程比各自单独生产的流程可以简化，从而减少初始投资和运行费用，降低各个产品的价格。

同时在生产过程中，还可根据实际需要，灵活的调整生产比例，比如根据用电需求的峰谷差，调整煤化工生产的比例，使得各流程优化运行。

另外，在污染控制方面，通过集中控制，也可以有效的节约成本。

48．在生产燃料用油的石油炼制流程中，主要有哪几类装置？

P179

四类蒸馏，裂化，焦化和精制装置。

49．炼油厂主要有哪几种类型裂化？

P181

1、热裂化完全依靠加热进行裂化2、催化裂化在裂化时不仅加热而且加催化剂3、加氢裂化在加入氢气的情况下进行催化裂化

50．石油催化裂化技术有哪几种形式？

P187

4种固定床流化床移动床提升管式

51．石油催化裂化生产装置一般由哪几个单元组成？

催化裂化生产装置一般由四个单元组成，反应-再生系统，分馏系统，吸收-稳定系统和再生烟气能量回收系统。

52．何谓石油的热加工过程？

P191

石油的热加工过程是指在没有催化剂的条件下，仅仅是依靠高温使石油馏分发生裂化反应和缩合反应的过程，这两种反应是同时发生的，裂化反应是吸热反应，缩合反应是放热反应，热加工过程的反应温度一般在400~550℃。

这里所说的热加工主要是延迟焦化工艺和减黏裂化工艺。

53．石油加工中，何谓减粘裂化？

P199

减黏裂化是一种以渣油为原料的浅度热裂化过程，减黏过程的主要目的是将重质高黏度渣油通过浅度热裂化转化为黏度较低和有较低倾点的燃料油，是生产燃料油的主要生产装置。

54．石油加工中的催化加氢过程主要有哪二类？

并简单叙述。

P202

加氢精制和加氢裂化。

加氢精制是在压力比较缓和的状态下（一般压力不超过6.5MPa），主要用于油品的精制，其目的是为了脱出油品中的硫、氮、金属杂质以及不稳定的杂环化合物等。

加氢裂化是在较高的压力下（一般压力大于10MPa），烃分子与氢气在催化剂表面进行裂解和加氢反应生成分子量较低、饱和度较高的烃类转化过程。

55．为什么天然气联合循环发电可提高热效率？

P222

天然气联合循环发电系统主要由燃气轮机，蒸汽轮机和发电机等设备组成。

天然气燃烧生成的高温烟气在燃气轮机做功并发点后，排除的烟气在余热锅炉中发生蒸汽，后者进入蒸汽轮机在做功并发出电力。

实质上，这是将热力工程上的燃气轮机Brayton循环和蒸汽轮机Rankine循环相结合，从而提高了热机的效率。

56．试述天然气联合循环发电的主要优点。

P224

a）天然气联合循环发电比燃煤蒸汽循环发电效率高。

b）天然气联合循环发电电站的投资比较低，约为500-700美元/kW；

c）天然气联合循环发电电站的建设周期短，约为2-3年，燃煤蒸汽电站则为2-5年。

d）天然气联合循环发电的操作成本比燃煤蒸汽电站低，但天然气的价格是决定发电成本的关键因素。

e）天然气联合循环发电的CO2排放量少，对环境的污染小。

57．试述新能源和可再生能源的主要特点。

P236

新能源和再生能源共同的特点，主要有：

①能量密度较低并且高度分散；

②资源丰富，可以再生；

③清洁干净，使用中几乎没有损害生态环境的污染物排放；

④太阳能、风能、潮汐能等资源具有间歇性和随机性；

⑤开发利用的技术难度大。

58．试述新能源和可再生能源的的基本含义。

以新技术和新材料为基础，是传统的可再生能源得到现代化的开发利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源来不断取代资源有限、对环境有污染的化石能源；

它不同于常规化石能源，可以持续发展，几乎是用之不竭，对环境无多大损害，有利于生态良好循环；

重点是开发利用太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能等。

59．生物质能的主要利用途径有哪几种？

P236-237

生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。

60．太阳能利用的基本方式主要有哪几大类？

P248-249

（1）光热利用

（2）太阳能发电

（3）光化利用

（4）光生物利用

61．试述太阳能作为一种能源与常规能源比有哪些优缺点。

（1）普遍；

（2）无害；

（3）长久；

（4）巨大

（1）分散性；

（2）随机性；

（3）间歇性

P237

62．试述开发利用新能源和可再生能源的意义。

P239-242

（1）新能源和可再生能源是人类社会未来能源的基石，是大量燃用的化石能源的替代能源；

（2）新能源和可再生能源清洁干净，只有很少的污染物排放，是与人类赖以生存的地球的生态环境相协调的清洁能源

（3）新能源和可再生能源是不发达国家约20亿无电人口和特殊用途解决供电，用能问题的现实能源

63．太阳能利用基本方式可以分成哪几类？

64．试述太阳能热发电系统的组成。

P251

（1）集热子系统

（2）热传输子系统

（3）蓄热与热交换子系统

（4）发电子系统

65．太阳能电池按其半导体材料结构可分为哪几类？

P262

（1）同质结太阳能电池

（2）异质结太阳能电池

（3）肖特基太阳能电池

66．试述太阳能电池的基本原理。

P263

太阳能电池工作原理的基础是半导体p-n结的光生伏打效应，就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的效应。

当太阳光或其他光照射半导体p-n结时，就会在p-n结的两边出现电压，叫做光生电压，使p-n结短路，就会产生电流。

67．生物质的化学组成主要有哪些？

P276

可分为主要成分和少量成分。

主要成分：

纤维素，半纤维素和木质素

少量成分：

（1）天然树脂，色素，淀粉，果胶，蛋白质

（1）另外还有少量无机矿物元素，如钙，钾，镁，铁等

68．何谓生物质热化学转换？

P287

生物质热化学转换技术是指在加热条件下，用化学手段将生物质转换成燃料物质的技术。

69．生物质热化学转换技术分为哪几种？

分为直接燃烧、气化、热裂解和加压液化四种技术

70．何谓生物质气化？

P290

生物质气化是在一定的热力学条件下，只提供有限氧的情况下使生物质发生不完全燃烧

71．生物质固定床气化器有哪几种类型？

P292

上吸式固定床气化器，下吸式固定床气化器，平吸式固定床气化器

72.生物质流化床气化器有哪几种类型？

鼓泡床气化器，循环流化床气化器，双流化床气化器，携带床气化器

73.生物质流化床气化与固定床气化相比有何优缺点？

P302-303

①流化床温度均匀，气固混合改善，热量与质量传质加速，燃料适用范围广。

②流化床实用燃料颗粒细小，传热面积大，故传热效率高。

③流化床燃尽颗粒损失少，气化效率高。

④流化床气化的产气能力可在较大范围内波动，且气化效率不会明显下降。

⑤使结渣的可能性减弱，防止NO的上生成，有利于环保。

⑥改变中间产物，更好地控制产出气体成分。

⑦适用于连续运转的场合。

①对于鼓泡床，没有飞灰装置，效率会降低；

若增加飞灰装置，系统变得复杂。

②由于气流速度大，流化床璧易于磨损；

燃料颗粒小，故产出气体中带出物较多。

③均与但较低的床层温度，焦油裂解受到抑制，产出气体中焦油含量高，如用于发电则需要复杂的净化系统。

④产出气体显热损失大，用于自身净化的显热热量很少。

⑤流化床要求床内燃料均匀分布，温度均匀，运行控制检测装置复杂，设备投资大。

74.根据工艺操作条件，生物质热裂解工艺可分为哪几类？

P304

慢速热裂解快速热裂解反应性热裂解

75.水电能开发有哪些优点？

P310

①可周而复始供人类持续利用。

②是成本低廉的绿色能源。

③调节性能好，启动快，在电网中担任调峰作用，确保用电安全。

④兼有一次能源与二次能源建设的双重功能；

费用少，降低了能源成本。

⑤改变了局部地区生态环境，有利于防洪，旅游，航运。

76.水电能开发的基本方式有哪些？

P312

筑坝式开发引水式开发混合式开发梯级