1、.第四章习题答案一、解释名词术语工艺系统刚度、误差复映规律、积屑瘤、表面强化、磨削烧伤（答案略）二、思考题6、何谓误差复映规律？如何运用这一规律解释：1）为何加工要求高的表面需经多次加工？3）为什么精加工时采用小的进给量？答：1）因为经过多次加工后，加工表面的形位误差会逐渐减小，所以加工要求高的表面要有粗精和光整加工等几道工序。3）精加工时采用小的进给量，切削力小，工艺系统的弹性变形量就小，加工精度高。11、影响切削和磨削加工表面粗糙度的因素有哪些？如何减小切削和磨削加工的表面粗糙度？答：影响切削加工表面粗糙度的原因有：1）切削表面残留面积的高度；2）积屑瘤、鳞刺；3）工艺系统振动；4）刀具几
2、何参数、切削速度、切削液和被加工材料的塑性和硬度等工艺因素。磨削加工的表面粗糙度的影响因素有：1）砂轮粒度、硬度和砂轮的修整的精度；2）磨削用量。切削加工中，减小表面粗糙度值的措施：1） 采用小的进给量和增大刀具主、副偏角或刀尖圆弧半径；2） 采用低速或高速进行精加工，并使用锋利的刀具，避免产生积屑瘤和鳞刺；3） 采取一些措施减小工艺系统的振动；4） 使用合适的切削液；5） 改善材料的切削加工性，例如在加工低碳钢、低碳合金钢等材料时，可预先进行正火处理，降低材料塑性。磨削加工中，减小表面粗糙度的措施：1）选择粒度细的和修整质量高（砂轮表面磨粒等高性好且锋利）的砂轮；2）工件较硬时选软些（硬度较
3、小）的砂轮，而工件较软时，选硬度较大的砂轮。3）提高砂轮转速、降低工件转速、减小径向和轴向进给量。12、何谓表面强化和残余应力？如何控制？答：切削过程中，由于刀具对加工表面的强烈挤压和摩擦，使工件加工表面层的硬度和强度提高了，从而在工件表面形成一个硬化层，这就是表面强化。机械加工方法一般都产生表面强化，塑性变形越小，表面强化越小。工件去掉外力后，存留在工件内部的应力称为内应力或残余应力。内应力总是拉伸应力和压缩应力并存而处于平衡状态，即合力为零。减小铸件内应力的措施：1）设计时应使壁厚均匀；2）还可采用人工时效或自然时效的办法；3）在加工重要表面时，粗加工之后要经过很多道别的工序后才安排精加工
4、。14、何谓磨削烧伤？如何控制和避免？答：磨削时，工件表面层的温度超过金属相变温度，引起表面层金相组织发生变化，强度和硬度降低，使表层氧化呈现不同的氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。一般有回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤。避免磨削烧伤的措施：（1）减少磨削热的产生。减小径向进给量，选取较软的砂轮，减少工件和砂轮的接触面积。（2）加速磨削热散出。适当提高工件速度和轴向进给量，采取有效的冷却方法。15、机械加工表面质量对机器零件的使用性能有何影响？答：1、表面质量对耐磨性的影响：（1）较小的表面粗糙度可提高零件的耐磨性，会延长使用寿命。但是，表面粗糙度并不是越小越好。在一定的摩擦条件下，零件表面总有一
5、个最合适的表面粗糙度值。（2）适当的加工痕迹方向，可使摩擦副的表面提高耐磨性（3）表面强化会提高耐磨性。2、表面质量对疲劳强度的影响：（1）减小塑性材料的表面粗糙度，会有助于提高疲劳极限，不易产生疲劳破坏。（2）表面强化有助于提高零件的疲劳强度。（3）表面层有压缩残余应力时，将提高零件的疲劳强度。而拉伸残余应力将降低零件的疲劳强度。所以，为提高疲劳强度，可人为地在零件表面层造成压缩残余应力。方法是：喷丸加工和滚挤压加工；表面渗碳和淬火；渗氮。3、表面质量对零件抗腐蚀性的影响：（1）表面粗糙度越小，抗腐蚀性越好。（2）表面强化和表面压缩应力有助于提高耐磨性。4、表面质量对零件配合性质的影响：若配
6、合表面粗糙度大，磨损很快，使间隙配合中的间隙增大；使过盈配合中的过盈减小，改变了配合的性质。17、试分析在车床上用两顶尖装夹车削细长光轴时，出现图4-51a、b、c所示三种误差的主要原因，并指出可分别采取什么方法来减小或消除。答：a)产生此种误差的主要原因是工件刚度变化，中间刚度小，两端刚度大，中间部位在切削力作用下变形大，切掉的金属层薄，两端变形小，切掉的金属层厚，所以被加工成腰鼓形。可采用跟刀架来提高工件刚度，减小变形。b)产生此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在垂直面内不平行。可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在垂直面内的平行度误差。可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与
7、导轨面在垂直面内的平行度误差。c)产生此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在平行面内不平行。可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在水平面内的平行度误差。18、在卧式铣床上铣削键槽（图4-52），加工后经测量发现各处深度尺寸都比预先调整的小，并且靠工件两端处深度尺寸大于中间，试说明产生这一现象的原因。答：各处深度尺寸都比预先的小是因为加工过程中工件在切削力作用下相对刀具发生弹性变形，铣削深度有所减小所致。中间深度小是因为工件在此处的刚度最小，发生的弹性变形量最大，致使切掉的金属层厚度较小，所以两端处键槽深度大于中间。第五章习题答案一、解释名词术语封闭环、增环、减环、装配尺寸链、零件尺寸
8、链、工艺尺寸链（答案略）二、思考题1、尺寸链是如何组成的？如何判断尺寸链的增减环？答：尺寸链由一个封闭环和两个或两个以上的组成环组成。常用回路法来判断增减环：在尺寸回路中对每个尺寸画单向箭头，凡是箭头方向与封闭环方向相同的为减环，相反的为增环。5、分组互换装配法有何特点？应用于何种场合？答：（1）优点：零件制造精度不高，但可获得较高的装配精度。（2）缺点:零件加工后需要使用精密仪器进行测量分组，并分组存储，增加了成本。（3）应用：适用于大批大量生产中装配组成环环数少而装配精度要求很高的机器结构中。三、分析计算题1.试分析图5-45a、b、c中尺寸链的增减环。解：图a）中增环：A1、A2、A3、
9、A5，减环：A4、A6图b）为一并联尺寸链，由A尺寸链和B尺寸链组成。在A尺寸链中：A1、A2为增环；A3、A4为减环；在B尺寸链中，B1为增环，A3为减环。图c)为一并联尺寸链，由A尺寸链和B尺寸链组成。在A尺寸链中：A1、A2为增环，A3、A4为减环；在B尺寸链中，B1、B2、B3为增环，B4为减环。2图5-46所示的尺寸链（1）判断增环和减环。（2）用极值法计算封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差。（参考答案：增环：A2、A4、A5，减环：A1、A3；）5图5-49所示为汽车发动机曲轴1第一主轴颈与缸体轴承座3的装配图，设计要求装配间隙A0=0.050.25mm。若两个止推垫片2及4的厚度尺
10、寸A2=A4=mm；缸体轴承座3的宽度尺寸A3=mm。试用极值法计算曲轴1第一轴颈宽度尺寸A1的基本尺寸、公差及极限偏差。（参考答案：）6、图5-50为蜗杆转向器装置局部装配图。设计要求单列圆锥滚子轴承1与左轴承2之间的装配精度为A0，试建立保证该装配精度的装配尺寸链。解：增环：A3、A4、A5 减环：A1、A2、A6、A7、A8 9、图5-53所示为一蜗杆减速器装配图。设计要求需保证装配精度：（1）左端圆锥滚子轴承6外圈端面与端盖5间具有一定的轴向间隙A0。若不考虑相关零件的位置误差，试建立保证装配精度A0的装配尺寸链。解：增环：A3、A4、A11 减环：A2、A5、A6、A7、A8、A9、
11、A1010、图5-54所示为汽车倒档装置图。设计要求倒档齿轮3的轮毂端面与垫片4间保证装配间隙0.51.0mm。设计规定A1=20.6mm；A2=A4=mm（标准件）。欲采用完全互换装配法保证装配精度，试设计确定有关零件的尺寸公差及极限偏差。解：增环A1，减环A2、A3、A4已知A0=mm，A0=A1-A2-A3-A4 A3=A1-A2-A4-A0=18mm组成环平均公差Tav,l=0.125mm，选择A1为协调环。调整TA3=0.11mm（IT11级），而A2=A4=mm，TA2=TA4=0.04mm，TA1=TA0-TA2-TA3-TA4=0.31mm各组成环极限偏差为：A2=A4=mm，
12、A3=mm，ESA0=ESA1-(EIA2+EIA3+EIA4)ESA1=ESA0+(EIA2+EIA3+EIA4)=+0.81mmEIA1=ESA1-TA1=+0.50mmA1=mm（答案不唯一）16、一液压系统回油阀阀芯和阀套孔装配间隙要求为X=0.0060.012mm。阀芯和阀套孔直径为10mm。欲采用分组互换法保证装配精度，并且将阀芯和阀套孔的尺寸制造公差均放大到0.015mm，试：（1）确定分组公差、分组数Z和两零件直径尺寸的极限偏差。（2）用公差带图表示出两零件各相应组的配合关系。解： 据已知条件得 采用基孔制，则铜套孔按制造。 活塞销按制造。各组配合关系见下图所示： 或采用基轴制
13、，则活塞销按制造。EI=ES=+0.0090.015=0.006mm钢套孔按制造。各组配合关系见下图所示：19、图5-58所示为一齿轮装置图。装配精度要求应保证轴向间隙A0=00.25mm。设计规定：A1=mm，A2=mm，A3=mm，A4=mm，A5=mm。欲采用固定调整装配法保证装配精度，调整垫片初定为AF=2mm，制造公差为TAF=0.04mm。试计算确定调整垫片组数z、补偿能力s、调整垫片各组尺寸及极限偏差。解：增环：A1 减环：A2、A3、A4、A5、AF取Z=4组补偿能力S=AF1=A1maxA2minA3minA4minA5min+TAFA0max=2.605mmAF2=AF1（
14、TA0-TAF）=2.395mmAF3=AF2（TA0-TAF）=2.185mmAF4=AF3（TA0-TAF）=1.975mm已知TAF=0.04mm，按向体内原则确定各垫片极限偏差：AF1=，AF3=，AF1=20、如图5-56所示一齿轮箱简图，装配精度要求应保证轴向间隙A0=mm。设计规定：A1=mm，A2=mm，A3=mm，A4=mm，A5=60mm，其制造公差为0.074mm。若采用修配装配法保证装配精度，并确定A5为修配环，当最小修配量为0时，试：(1)画出设计要求的和实际的封闭环公差带位置图。(2)计算修配环预加工尺寸、极限偏差和最大修配量。解：增环：A1 减环：A2、A3、A4
15、、A5，修配环为A5，属于“越修越大”的情况。TA00.2mm 0.1550.0740.0870.1150.0740.505mm 当最小修配量为零时，= 公差带图如下：由题意知，减环A5为修配环，当Fmin0时， 430.155（800.0741000.0871900.115）0.2 60.231mmEIA5A5minA50.231mm ESA5EIA5+TA5=+0.305mm mm21、图5-49所示为汽车发动机曲轴第一主轴颈及轴承座装配图，装配精度要求：主轴颈轴肩与止推垫片间的轴向间隙A0=0.050.15mm。设计规定A1=mm，A2=mm，A3=mm，欲采用修配装配法保证装配精度，确
16、定A4为补偿（修配）环，其制造公差为0.04mm，当规定最小修配量等于零时，试：(1)画出设计要求的和实际的封闭环公差带位置图。(2)计算修配环预加工尺寸、极限偏差和最大修配量。解：增环：A1 减环：A2、A3、A4，修配环为A4，属于“越修越大”的情况。TA00.10mm 0.100.040.070.040.25mm = 公差带图如下：（2分）由题意知，减环A4为修配环，A4=A1A2A3A4A0=43.52.538.50=2.5mm当Fmin0时，（1分）ESA4EIA4+TA4=0.15mm mm第六章习题答案二、思考题1、何谓机械加工工艺规程？它在生产中起何作用？答：机械加工工艺规程是
17、规定零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。工艺规程的作用（1）工艺规程是新产品投产前进行生产准备和技术准备的依据。（2）工艺规程是组织生产和计划管理的重要技术文件。（3）工艺规程是新建或扩建工厂的依据。3、简述粗、精基准选择的原则。答：粗基准的选择原则（1）尽可能选用精度要求高的主要表面做粗基准。（2）用非加工表面做粗基准，可使非加工表面与加工表面间的位置误差最小，同时可以在一次安装下架加工更多表面。（3）选作粗基准的表面，应尽可能光洁、不能有飞边、浇口、冒口或其它缺陷，以便定位准确，夹紧牢固。（4）粗基准在同一尺寸方向上应尽可能避免重复使用，通常只允许用一次。精基准的选择原则（1）应尽可能选
18、用设计基准或工序基准作为定位基准，即遵循“基准重合原则”。（2）应尽可能选用同一组定位基准加工各个表面，即遵循“基准统一原则”。（3）应保证工件的装夹稳定可靠，精基准应选择面积大、尺寸与形状公差较小，表面粗糙度较小的表面。4、图6-21所示各零件加工时，如何选择它们的粗、精基准？并简述其理由。答：c）图：粗基准选择180大端外圆面和右端面，粗加工小端外圆、端面和内孔；再以小端外圆和端面做精基准粗加工大端外圆和端面、半精加工内孔、倒角；后以大端外圆和端面为精基准精加工小端外圆和端面、空刀槽、内孔；接着以小端端面和内孔为精基准，滚切齿面、磨削齿面。d)图：粗基准选择不加工的内腔，因为这样可使不加工
19、的内腔和加工表面之间的位置误差最小。选择100.8的外圆作为精基准加工下底面和94.7的内止口，后再以下底面和94.7的内止口为精基准加工销孔和100.8的外圆及其上的功能槽，这样遵守基准统一原则。7、零件加工时，为什么在一般情况下要划分加工阶段？各加工阶段的主要任务是什么？答：划分加工阶段的原因：（1）可以更好地保证加工质量（2）粗加工阶段中切除较大的加工余量，可以及时发现毛坯缺陷、避免造成浪费（3）可合理使用机床设备粗加工阶段：主要任务是去除各加工表面的大部分余量，并作出精基准。精加工阶段：任务是减小粗加工留下的误差，并完成一些次要表面的加工。半精加工阶段：任务是保证各主要表面达到图样要求
20、。光整加工阶段：任务是进一步减小表面粗糙度和提高精度。8、何谓工序集中与工序分散？各有何主要特点？发展趋势是哪一种？答：工序集中：就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多。优点：（1）减少装夹次数，利于保证各表面之间的位置误差。（2）便于采用高生产率的机床。（3）有利于生产组织和计划工作。缺点：（1）机床设备结构复杂，同时工作的刀具数目多，降低了工作可靠性，增加了机床停机、换刀的时间损失。（2）机床过于复杂，调整和维护都不方便。工序集中是机械零件加工的发展方向。2.工序分散：就是将零件的加工分散在很多道工序中完成，每道工序加工内容少。特点：与工序集中相反。9、机械加工工序的
21、安排有哪些原则？答：（1）先基准后其它：先安排精基准面的加工，然后用精基准定位来加工其它表面。（2）先粗后精：先安排粗加工，再半精加工，最后精加工。（3）先主后次：先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排其它次要表面加工。（4）先面后孔：对于箱体、支架连杆、底座等零件，应先加工平面后加工孔。10、（P222、23）图5-60a所示为某柴油机体零件图及相关设计尺寸。相关表面加工的工艺过程：精铣顶平面P，工序尺寸为A1（图b）；精镗曲轴主轴承座孔和凸轮轴轴承孔，工序尺寸分别为B1、B2（图c）。试（1）建立工艺尺寸链，并指出尺寸链间关系和封闭环。（2）计算工序尺寸A1、B1及B2，公
22、差和极限偏差。解：（1）根据c)图标注的工序尺寸与a)图中的设计尺寸相对照，可知B2=，而a)图中的设计尺寸只能通过直接保证B1、B2来间接保证，所以它是封闭环，设为B0，可建立B尺寸链如下图所示，B1需换算；根据b)图标注的工序尺寸与a)图的设计尺寸相对照，可知直接保证的工序尺寸A1并非设计尺寸，相关的尺寸有设计尺寸4600.1、B2=，设计尺寸460只能被间接保证，它是封闭环，设为A0，可建立A尺寸链如下图，A1尺寸需换算。B2分别参与A、B两个尺寸链，为公共环，A、B尺寸链组成一个并联尺寸链。 增环：B1 减环：B2（） 增环：A1 减环：B2封闭环：B0（）由题意知， 封闭环：A0（4
23、600.1）（2）应先从最后工序c)图开始计算，在B尺寸链中换算B1要减小则 B1=B0+B2=155+205=360mm在A尺寸链中换算A1：（提示：B2要按调整后的尺寸带入）A1=A0+B2=460+205=665mmTA1=TA0TB2=0.2-0.03=0.17mm EIA1=ESA1TA1=+0.070.17=0.10mm11、补充作业题：如下图所示工件，加工时图纸要求保证尺寸160.2mm，因这一尺寸不便直接测量，只好通过直接保证尺寸L来间接保证它，试求工序尺寸L。 解：封闭环：160.20 增环：L、 减环：16L3652 L32mm +0.2ESL0.10(0.15) ESL0
24、.05mm 0.2EIL+00 EIL0.2mm mm第七章习题答案一、解释名词术语零件（结构）工艺性：就是所设计产品、零部件在满足使用要求的前提下，制造、维修的可行性和经济性。二、分析题4、按零件的机械加工工艺性要求，指出图7-39所示各零件在成品成批生产条件想其工艺性存在的问题，并提出改进意见。答：a）存在问题：插齿空刀槽宽度太小，应加大。b）存在问题：加工表面不在等高的平面上，应改为都处于等高的平面上。c）存在问题：键槽所在位置不在同侧母线上；修改意见：改在同侧母线上。d）存在问题：油孔设计为斜孔，钻头不好加工，起钻时易引偏；修改意见：钻孔处设计一个球窝。e）存在问题：内螺纹端面处无倒角
25、，应加上倒角；外圆尺寸公差不等，加工表面面积大，应使两段外圆尺寸改为相同公差，中间适当位置开槽，减小加工表面面积。f）存在问题：.火电厂脱硫的几种方法(1)通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究，目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。其中燃烧后脱硫，又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization，简称FGD),在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：1、以CaCO3(石灰石)为基础的钙法，2、以MgO为基础的镁法，3、以Na2SO3为基础的钠法，4、以NH3为基础的氨法，5、以有机碱为基础的有机碱法。世界
26、上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干(半湿)法。A、湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。B、干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。C、半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状
27、态下再生(如水洗活性炭再生流程)，或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物(如喷雾干燥法)的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。1脱硫的几种工艺(1) 石灰石石膏法烟气脱硫工艺石灰石石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。它的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙
28、以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95% 。(2)旋转喷雾干燥烟气脱硫工艺喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO
29、2被脱除。与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择，一种为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。喷雾干燥法脱硫工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点，脱硫率可达到85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围(8%)。脱硫灰渣可用作制砖、筑路，但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。(3) 磷铵肥法烟气脱硫工艺磷铵肥法烟气脱硫技术属于
30、回收法，以其副产品为磷铵而命名。该工艺过程主要由吸附(活性炭脱硫制酸)、萃取(稀硫酸分解磷矿萃取磷酸)、中和(磷铵中和液制备)、吸收(磷铵液脱硫制肥)、氧化(亚硫酸铵氧化)、浓缩干燥(固体肥料制备)等单元组成。它分为两个系统：烟气脱硫系统烟气经高效除尘器后使含尘量小于200mg/Nm3，用风机将烟压升高到7000Pa，先经文氏管喷水降温调湿，然后进入四塔并列的活性炭脱硫塔组(其中一只塔周期性切换再生)，控制一级脱硫率大于或等于70%，并制得30%左右浓度的硫酸，一级脱硫后的烟气进入二级脱硫塔用磷铵浆液洗涤脱硫，净化后的烟气经分离雾沫后排放。肥料制备系统在常规单槽多浆萃取槽中，同一级脱硫制得的稀
31、硫酸分解磷矿粉(P2O5 含量大于26%)，过滤后获得稀磷酸(其浓度大于10%)，加氨中和后制得磷氨，作为二级脱硫剂，二级脱硫后的料浆经浓缩干燥制成磷铵复合肥料。(4)炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫工艺炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂，石灰石粉由气力喷入炉膛8501150温度区，石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，受到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙
32、进而与烟气中的二氧化硫反应。当钙硫比控制在2.02.5时，系统脱硫率可达到6580%。由于增湿水的加入使烟气温度下降，一般控制出口烟气温度高于露点温度1015，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用，采用这一脱硫技术的最大单机容量已达30万千瓦。(5)烟气循环流化床脱硫工艺烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从吸收塔(即
33、流化床)底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO3 和CaSO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。此工艺所产生的副产物呈干粉状，其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似，主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等。典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当
34、燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70。此工艺在国外目前应用在1020万千瓦等级机组。由于其占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。(6)海水脱硫工艺海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的SO32-被氧化成为稳定的SO42-，并使海水的PH值与COD调整达到排放标准后排放大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩
35、散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂。海水脱硫工艺在挪威比较广泛用于炼铝厂、炼油厂等工业炉窑的烟气脱硫，先后有20多套脱硫装置投入运行。近几年，海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。此种工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论，因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。(7) 电子束法脱硫工艺该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的充入、电子束照射和副产品捕集等工序所组成。锅炉所排出的烟气，经过除尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度(约70)。烟气的露点通常约为50，
36、被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨水、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOx浓度和NOx浓度，经过电子束照射后，SOx和NOx在自由基作用下生成中间生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状微粒(硫酸氨(NH4)2SO4与硝酸氨NH4NO3的混合粉体)。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部，通过输送机排出，其余被副产品除尘器所分离和捕集，经过造粒处理后被送到副产品仓库储藏。净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。(8)氨水洗涤法脱硫工艺该脱硫工艺以氨水为吸收剂
37、，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90100，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔，可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氮肥出售，也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。2燃烧前脱硫燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的
38、硫分脱除掉，燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化、水煤浆技术等。洗选煤是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗，将煤中的硫部分除掉，使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。微生物脱硫技术从本质上讲也是一种化学法，它是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中，细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐，从而达到脱硫的目的;微生物脱硫技术目前常用的脱硫细菌有：属硫杆菌的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、古细菌、热硫化叶菌等。煤的气化，是指用水蒸汽、氧气或空气作氧化剂，在高温下与煤发生化学反应，生成H2、CO、CH4等可燃混合气体(称作煤气)的过程。煤炭液化是将煤转化为清洁的液体燃料(汽油
39、、柴油、航空煤油等)或化工原料的一种先进的洁净煤技术。水煤浆(Coal Water Mixture，简称CWM)是将灰份小于10%，硫份小于0.5%、挥发份高的原料煤，研磨成250300m的细煤粉，按65%70%的煤、30%35%的水和约1%的添加剂的比例配制而成，水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧，燃烧时水煤浆从喷嘴高速喷出，雾化成5070m的雾滴，在预热到600700的炉膛内迅速蒸发，并拌有微爆，煤中挥发分析出而着火，其着火温度比干煤粉还低。燃烧前脱硫技术中物理洗选煤技术已成熟，应用最广泛、最经济，但只能脱无机硫;生物、化学法脱硫不仅能脱无机硫，也能脱除有机硫，但生产成本昂贵，距工业应
40、用尚有较大距离;煤的气化和液化还有待于进一步研究完善;微生物脱硫技术正在开发;水煤浆是一种新型低污染代油燃料，它既保持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品，市场潜力巨大，目前已具备商业化条件。煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题，但其优点是能同时除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的沾污和磨损，减少电厂灰渣处理量，还可回收部分硫资源。3燃烧中脱硫，又称炉内脱硫炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如CaCO3等，使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣排除。其基本原理是：CaCO3CaO+CO2CaO+SO2CaSO3CaSO3+1/2O2CaSO4(1)LIMB炉内
41、喷钙技术早在本世纪60年代末70年代初，炉内喷固硫剂脱硫技术的研究工作已开展，但由于脱硫效率低于10%30%，既不能与湿法FGD相比，也难以满足高达90%的脱除率要求。一度被冷落。但在1981年美国国家环保局EPA研究了炉内喷钙多段燃烧降低氮氧化物的脱硫技术，简称LIMB，并取得了一些经验。Ca/S在2以上时，用石灰石或消石灰作吸收剂，脱硫率分别可达40%和60%。对燃用中、低含硫量的煤的脱硫来说，只要能满足环保要求，不一定非要求用投资费用很高的烟气脱硫技术。炉内喷钙脱硫工艺简单，投资费用低，特别适用于老厂的改造。(2)LIFAC烟气脱硫工艺LIFAC工艺即在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉，
42、并在锅炉空气预热器后增设活化反应器，用以脱除烟气中的SO2。芬兰Tampella和IVO公司开发的这种脱硫工艺，于1986年首先投入商业运行。LIFAC工艺的脱硫效率一般为60%85%。加拿大最先进的燃煤电厂Shand电站采用LIFAC烟气脱硫工艺，8个月的运行结果表明，其脱硫工艺性能良好，脱硫率和设备可用率都达到了一些成熟的SO2控制技术相当的水平。我国下关电厂引进LIFAC脱硫工艺，其工艺投资少、占地面积小、没有废水排放，有利于老电厂改造。4燃烧后脱硫，又称烟气脱硫(Flue gas desulfurization，简称FGD)燃煤的烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。对燃煤电
43、厂而言，在今后一个相当长的时期内，FGD将是控制SO2排放的主要方法。目前国内外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势为：脱硫效率高、装机容量大、技术水平先进、投资省、占地少、运行费用低、自动化程度高、可靠性好等。4.1干式烟气脱硫工艺该工艺用于电厂烟气脱硫始于80年代初，与常规的湿式洗涤工艺相比有以下优点：投资费用较低;脱硫产物呈干态，并和飞灰相混;无需装设除雾器及再热器;设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。其缺点是：吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺;用于高硫煤时经济性差;飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用;对干燥过程控制要求很高。(1)喷雾干式烟气脱硫工艺：喷雾干式烟气脱硫(简称干法FGD)，最
44、先由美国JOY公司和丹麦Niro Atomier公司共同开发的脱硫工艺，70年代中期得到发展，并在电力工业迅速推广应用。该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触，石灰浆液与SO2反应后生成一种干燥的固体反应物，最后连同飞灰一起被除尘器收集。我国曾在四川省白马电厂进行了旋转喷雾干法烟气脱硫的中间试验，取得了一些经验，为在200300MW机组上采用旋转喷雾干法烟气脱硫优化参数的设计提供了依据。(2)粉煤灰干式烟气脱硫技术：日本从1985年起，研究利用粉煤灰作为脱硫剂的干式烟气脱硫技术，到1988年底完成工业实用化试验，1991年初投运了首台粉煤灰干式脱硫设备，处理烟气量644000Nm3/h
45、。其特点：脱硫率高达60%以上，性能稳定，达到了一般湿式法脱硫性能水平;脱硫剂成本低;用水量少，无需排水处理和排烟再加热，设备总费用比湿式法脱硫低1/4;煤灰脱硫剂可以复用;没有浆料，维护容易，设备系统简单可靠。4.2湿法FGD工艺世界各国的湿法烟气脱硫工艺流程、形式和机理大同小异，主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸钠(Na2CO3)等浆液作洗涤剂，在反应塔中对烟气进行洗涤，从而除去烟气中的SO2。这种工艺已有50年的历史，经过不断地改进和完善后，技术比较成熟，而且具有脱硫效率高(90%98%)，机组容量大，煤种适应性强，运行费用较低和副产品易回收等优点。据美国环保局(EPA
46、)的统计资料，全美火电厂采用湿式脱硫装置中，湿式石灰法占39.6%，石灰石法占47.4%，两法共占87%;双碱法占4.1%，碳酸钠法占3.1%。世界各国(如德国、日本等)，在大型火电厂中，90%以上采用湿式石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫工艺流程。石灰或石灰石法主要的化学反应机理为：石灰法：SO2+CaO+1/2H2OCaSO3?1/2H2O石灰石法：SO2+CaCO3+1/2H2OCaSO3?1/2H2O+CO2其主要优点是能广泛地进行商品化开发，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。目前，石灰/石灰石法是世界上应用最多的一种FGD工艺，对高硫煤，脱硫率可在90%以上，对低硫煤，脱硫率可在95%以上。传统的石灰/石灰石工艺有其潜在的缺陷，主要表现为设备的积垢、堵塞、腐蚀与磨损。为了解决这些问题，各设备制造厂商采用了各种不同的方法，开发出第二代、第三代石灰/石灰石脱硫工艺系统。湿法FGD工艺较为成熟的还有：氢氧化镁法;氢氧化钠法;美国Davy Mckee公司Wellman-Lord FGD工艺;氨法等。在湿法工艺中，烟气的再热问题直接影响整个FGD工艺的投资。因为经过湿法工艺脱硫后的烟气一般温度较低(45)，大都在露点以下，若不经过再加热而直接排入烟囱，则容易形成酸雾，腐蚀烟囱，也不利于
