2026年《洁净煤技术的试题及答案》(含解析)

2026年《洁净煤技术的试题及答案》(含解析)一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在洁净煤技术体系中，对高硫煤进行燃烧前脱硫最经济可行的主流工艺是A.石灰石-石膏湿法脱硫  B.选择性催化还原脱硝C.物理跳汰分选  D.微波辅助氧化脱硫答案：C解析：燃烧前脱硫指入炉前降低煤本身硫分，跳汰分选属物理选煤，投资与运行成本最低；A为燃烧后脱硫，B为脱硝，D尚处中试阶段。2.某电厂循环流化床（CFB）锅炉燃用收到基硫分3.5%的煤，钙硫摩尔比2.2时炉内脱硫效率可达A.75%  B.85%  C.92%  D.98%答案：C解析：CFB炉内喷钙脱硫效率η与Ca/S近似满足η=1−e^(−k·Ca/S)，k取0.8，代入得η≈1−e^(−1.76)=0.92。3.煤气化联合循环（IGCC）系统中，对合成气进行水汽变换（WGS）的主要目的是A.提高H₂/CO比  B.降低合成气温度C.脱除HCl  D.提高甲烷含量答案：A解析：WGS反应CO+H₂O→CO₂+H₂，目的是富氢，满足后续化工合成或燃料电池需求。4.关于整体煤气化燃料电池（IGFC）的陈述，错误的是A.燃料侧CO可直接在阳极反应  B.工作温度600–800℃C.系统理论发电效率可达60%以上  D.阳极尾气需完全回注燃烧室答案：D解析：阳极尾气含未反应燃料，可部分回注，但完全回注将稀释氧化剂，降低燃料电池效率。5.煤直接液化（DCL）过程中，溶剂/煤质量比通常控制在A.0.5–0.8  B.1.0–1.2  C.1.5–2.0  D.2.5–3.0答案：C解析：高比例溶剂可稳定自由基、抑制缩聚，但过高降低空速，1.5–2.0为工业经验区间。6.下列哪种吸附剂对CO₂/CH₄分离选择性最高A.13X分子筛  B.活性炭  C.Cu-BTCMOF  D.硅胶答案：C解析：Cu-BTC具有开放金属位，对CO₂四极矩作用强，选择性可达20以上，远高于传统吸附剂。7.某超超临界机组主汽参数35MPa/700℃，其汽轮机高压缸排汽干度通常不低于A.0.88  B.0.92  C.0.96  D.0.99答案：D解析：700℃级材料允许微量水分，但为减少固体颗粒侵蚀，干度≥0.99。8.低阶煤提质（LFC）工艺中，轻度热解温度一般选A.350–450℃  B.550–650℃  C.750–850℃  D.950–1050℃答案：B解析：LFC目标脱除20–30%挥发分并保留半焦反应性，550–650℃为最佳。9.关于化学链燃烧（CLC）的氧载体，下列金属氧化物氧化还原电位顺序正确的是A.CuO>Mn₂O₃>Fe₂O₃>NiO  B.NiO>CuO>Fe₂O₃>Mn₂O₃C.NiO>Fe₂O₃>CuO>Mn₂O₃  D.CuO>NiO>Fe₂O₃>Mn₂O₃答案：B解析：NiO/Ni还原电位最高，CuO次之，Fe₂O₃与Mn₂O₃较低，顺序B正确。10.在煤粉锅炉低NOx燃烧中，采用“火上风”（OFA）技术主要抑制A.热力型NOx  B.快速型NOx  C.燃料型NOx  D.N₂O型NOx答案：C解析：OFA将燃尽风延迟送入，使主燃区呈还原性，将燃料N转化为N₂，减少燃料型NOx。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.以下哪些措施可同时降低燃煤PM₂.5与SO₃排放A.低低温电除尘（LLT-ESP）  B.湿式电除尘（WESP）C.炉内喷氨  D.烟气调质（SO₃喷射）答案：A、B解析：LLT-ESP降低比电阻，减少细颗粒穿透；WESP可捕集SO₃酸雾；C为脱硝，D反而增加SO₃。12.煤基多联产系统性能评价指标应包含A.㶲效率  B.比投资成本  C.CO₂排放强度  D.系统启动时间答案：A、B、C、D解析：多联产需兼顾能效、经济、环保与灵活性，四项均为核心。13.下列属于富氧燃烧（Oxy-combustion）技术特点的有A.烟气再循环  B.空分制氧功耗高  C.炉膛辐射换热增强  D.NOx生成必然增加答案：A、B、C解析：富氧燃烧采用RFG，炉内H₂O/CO₂高，辐射增强；NOx因绝热温度下降及无N₂稀释，实际降低。14.关于CO₂地质封存，盖层必须满足A.渗透率<0.1mD  B.突破压力>储层压力1.2倍  C.厚度>5m  D.脆性指数>60答案：A、B、C解析：脆性高易形成裂缝，反而有害，D错误。15.在煤热解-气化一体化反应器中，提高焦油裂解率可采用A.半焦催化  B.提高气化段温度  C.延长气相停留时间  D.降低系统压力答案：A、B、C解析：压力降低减少二次反应，D错误。三、判断题（每题1分，共10分，正确写“T”，错误写“F”）16.煤的哈氏可磨性指数（HGI）越高，越不利于超细粉碎。答案：F解析：HGI高表示煤易磨，利于粉碎。17.在相同Ca/S下，石灰石粒径从100μm降至30μm，CFB炉内脱硫效率一定提高。答案：F解析：粒径过细导致未反应CaO被夹带飞出，效率反而下降。18.IGCC系统中，水冷壁气化炉比耐火砖衬气化炉更适合高灰熔点煤。答案：T解析：水冷壁可形成渣膜，降低壁面温度，适合高灰熔点。19.超临界CO₂布雷顿循环回热器㶲损失占比高于燃气轮机回热器。答案：T解析：sCO₂密度高，比热大，回热器温差小，㶲损占比高。20.低阶煤微波干燥过程易出现“热点”自燃，需控制功率密度。答案：T解析：微波选择性加热导致局部过热，控制<1kW·kg⁻¹可抑燃。21.燃煤烟气中汞主要以Hg⁰形式存在，湿法脱硫浆液对其脱除效率极低。答案：T解析：Hg⁰不溶于水，需氧化或吸附脱除。22.化学链气化（CLG）与CLC使用相同氧载体，但操作温度窗口不同。答案：T解析：CLG需保留部分CH₄，温度通常低50–100℃。23.煤直接液化残渣（DCLR）因富含沥青烯，可用作道路沥青改性剂。答案：T解析：DCLR软化点高，与基质沥青相容性好。24.富氧燃烧烟气压缩纯化单元（CPU）中，CO₂液化率随压力升高而单调增加。答案：F解析：存在最优压力，过高导致CH₄、O₂共凝，降低纯度。25.采用氨法脱硫时，排烟透明度受NH₄HSO₄气溶胶影响显著。答案：T解析：NH₄HSO₄粒径0.1–1μm，可见光散射强，形成蓝烟。四、填空题（每空2分，共20分）26.某烟煤干燥无灰基(daf)元素质量分数：C83.5%，H5.2%，N1.3%，S0.9%，O9.1%。其理论空气量（标准状态）为______Nm³·kg⁻¹。答案：8.34解析：理论空气量V₀=0.0889C+0.265H+0.0333(S−O)=0.0889×83.5+0.265×5.2+0.0333×(0.9−9.1)=8.34Nm³·kg⁻¹。27.煤气化反应C+H₂O→CO+H₂的标准焓变ΔH°298=______kJ·mol⁻¹。答案：131.3解析：查表得ΔH°f(CO)=−110.5，ΔH°f(H₂O,g)=−241.8，ΔH°=−110.5−(−241.8)=131.3kJ·mol⁻¹。28.某超临界机组采用八级回热，给水温度最终升至295℃，对应凝汽器背压4.9kPa，则循环热效率约______%。答案：46.2解析：由焓熵图，主汽35MPa/600℃，h₁=3450kJ·kg⁻¹，排汽h₂=1980kJ·kg⁻¹，给水h₃=1300kJ·kg⁻¹，η=(h₁−h₂)/(h₁−h₃)=46.2%。29.富氧燃烧烟气中CO₂摩尔分数为85%，经压缩至3.0MPa后，采用闪蒸分离，若要求CO₂回收率90%，则闪蒸温度需控制在______℃（±1）。答案：−26解析：用PR方程迭代，气液平衡时CO₂逸度相等，得T≈247K。30.某煤热解实验在惰性气氛下以10K·min⁻¹升温至900℃，最大失重速率对应温度Tmax=485℃，则其活化能E可用Kissinger法估算为______kJ·mol⁻¹。答案：215解析：Kissinger方程：E=R·d[ln(β/Tmax²)]/d(1/Tmax)，取β₁=5，β₂=10，β₃=20K·min⁻¹，三实验Tmax分别为470、485、500℃，斜率得E≈215kJ·mol⁻¹。31.化学链燃烧氧载体NiO/Al₂O3还原阶段平衡氧分压pO₂=2.1×10⁻⁵bar，则对应ΔG°=______kJ·mol⁻¹（900℃）。答案：−178解析：ΔG°=RTlnpO₂=8.314×1173×ln(2.1×10⁻⁵)=−178kJ·mol⁻¹。32.某电厂年耗煤300万吨，收到基硫分2.5%，采用石灰石-石膏湿法脱硫，效率98%，年副产石膏（CaSO₄·2H₂O）约______万吨。答案：51.8解析：S→CaSO₄·2H₂O，分子量比172/32=5.375，年石膏=300×0.025×0.98×5.375=51.8万吨。33.煤粉锅炉采用低NOx燃烧后，飞灰含碳量从3%升至5%，则锅炉效率约下降______个百分点。答案：0.22解析：q₄=(5−3)×32866/21800=0.22%，其中32866为碳热值，21800为煤低位热值。34.某IGCC气化炉冷煤气效率79%，合成气低位热值10.5MJ·Nm⁻³，则每kg煤（25MJ·kg⁻¹）产合成气______Nm³。答案：1.88解析：η=合成气热值/煤热值，V=25×0.79/10.5=1.88Nm³·kg⁻¹。35.超超临界机组用P92钢，其100000h蠕变断裂强度为______MPa（600℃）。答案：92解析：ASME标准P92在600℃、100000h持久强度为92MPa。五、计算题（共25分）36.（12分）某660MW超超临界机组，主汽参数30MPa/600℃，再热汽温620℃，背压5kPa，八级回热，给水温度290℃。已知汽轮机内效率88%，锅炉效率93%，管道效率99%，厂用电率4%。求：(1)汽轮机热耗率kJ·kWh⁻¹；(2)供电煤耗gce·kWh⁻¹（标煤热值29.3MJ·kg⁻¹）。解：(1)查焓熵图：h₁=3450kJ·kg⁻¹（主汽），h₂=2150kJ·kg⁻¹（低压缸排汽理想），h₃=290kJ·kg⁻¹（给水）。理想焓降Δh₀=3450−2150=1300kJ·kg⁻¹实际焓降Δh=1300×0.88=1144kJ·kg⁻¹汽轮机出口实际焓h₂'=3450−1144=2306kJ·kg⁻¹再热器吸热q_rh=3600−3450=150kJ·kg⁻¹（再热汽焓3600）回热系统加热量q_r=290−130=160kJ·kg⁻¹（低压给水130）单位发电功w=1144−(150+160)=834kJ·kg⁻¹汽轮机热耗率q=w/η_b/η_p=834/(0.93×0.99)=906kJ·kg⁻¹换算：906/834×3600=3910kJ·kWh⁻¹(2)供电煤耗=3910/(0.96×29.3)=139gce·kWh⁻¹答案：(1)3910kJ·kWh⁻¹；(2)139gce·kWh⁻¹。37.（13分）某富氧燃烧锅炉烟气量1.2×10⁶Nm³·h⁻¹（干基），CO₂体积分数80%，H₂O15%，其余为O₂、N₂、Ar。现采用MEA化学吸收，要求CO₂捕集率90%，贫液负荷0.25molCO₂·mol⁻¹MEA，富液负荷0.45。MEA浓度30%（wt），再生能耗3.5GJ·t⁻¹CO₂。求：(1)每小时捕集CO₂质量；(2)所需MEA循环量m³·h⁻¹（溶液密度1020kg·m⁻³）；(3)再沸器热负荷GJ·h⁻¹。解：(1)干烟气CO₂=1.2×0.8=0.96×10⁶Nm³·h⁻¹捕集量=0.96×0.9=0.864×10⁶Nm³·h⁻¹=864000/22.4=38571kmol·h⁻¹=1697t·h⁻¹(2)Δ负荷=0.45−0.25=0.2需MEA=38571/0.2=192857kmol·h⁻¹=192857×61=11.76×10⁶kg·h⁻¹30%溶液=11.76/0.3=39.2×10³kg·h⁻¹体积=39.2×10³/1020=38.4m³·h⁻¹(3)再沸器=1697×3.5=5940GJ·h⁻¹答案：(1)1697t·h⁻¹；(2)38.4m³·h⁻¹；(3)5940GJ·h⁻¹。六、综合论述题（共10分）38.结合我国“双碳”目标，阐述“燃煤+CCUS”与“可再生能源+储能”在电力系统中的作用边界与协同路径，要求从技术成熟度、经济性、系统灵活性、资源约束四方面对比，并提出政策建议（不少于600字）。答案与解析：（以下正文约900字，满足字数要求）技术成熟度：燃煤+CCUS中，富氧燃烧与MEA吸收已分别完成百万吨级工业示范，技术就绪度达7–8级，但大规模封存安全性验证不足；可再生能源+储能中，风光技术就绪度9级，锂电储能7级，液流、压缩空气储能6级，整体成熟度略高。经济性：当前燃煤+CCUS度电增量成本0.25–0.35元，主要源于捕集与压缩；风光+锂电储能平准化度电成本0.35–0.45元（2025预测），二者已接近平价交汇点。但CCUS成本下降受限于溶剂损耗、再生能耗与CAPEX，学习曲线斜率低于储能。系统灵活性：燃煤+CCUS最小技术出力约30–35%，爬坡速率2–3%·min⁻¹，调峰能力受限；风光+储能可实现毫秒级响应，100%出力调节，但持续放电时间受储能容量约束，长时储能（>10h）仍昂贵。资源约束：我国煤电装机基数大，剩余寿命超10年机组约5.5亿kW，利用存量可快速形成1.5–2亿kWCCUS容量，避免资产搁置；风光资源与负荷逆向分布，需新增输电走廊与土地，三北地区风光开发强度已