2026年煤炭综合利用技术(煤炭气化实务)阶段测试题及答案

2026年煤炭综合利用技术(煤炭气化实务)阶段测试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在Shell煤气化工艺中，煤粉与氧气在气化炉内的平均停留时间约为A.1～2s  B.3～5s  C.6～8s  D.10～12s2.下列哪一项不是气流床气化炉对煤质的主要限制指标A.灰熔点  B.水分  C.可磨性指数HGI  D.挥发分3.根据GB/T29722—2013，水煤浆浓度测定采用A.蒸馏法  B.干燥失重法  C.卡尔费休法  D.离心分离法4.在Texaco全热回收流程中，激冷室出口合成气温度一般控制在A.200℃  B.350℃  C.550℃  D.900℃5.对于固定床液态排渣气化，当灰渣黏度达到25Pa·s时，对应温度称为A.临界黏度温度Tcv  B.流动温度FT  C.半球温度HT  D.初始变形温度IT6.煤催化气化（Ca-CG）过程中，K₂CO₃催化剂失活的主要原因是A.钾的挥发  B.钾与灰中SiO₂反应生成KAlSiO₄  C.钾被还原为金属钾  D.钾与FeS反应7.在Shell炉飞灰循环倍率为0.8的条件下，碳转化率η与飞灰含碳量C_fly的关系可近似表示为A.η=1−C_fly  B.η=1/(1+C_fly)  C.η=1−0.8C_fly  D.η=1−C_fly/0.88.对煤加氢气化制天然气，最适宜的操作温度区间是A.650～750℃  B.800～900℃  C.950～1050℃  D.1150～1250℃9.在IGCC系统中，为降低燃气轮机叶片腐蚀，合成气中碱金属质量浓度应低于A.0.01mg/m³  B.0.05mg/m³  C.0.1mg/m³  D.0.5mg/m³10.下列关于地下气化通道“回烧”技术的描述，正确的是A.回烧方向与气化方向相同  B.回烧可提高气化通道直径  C.回烧会降低煤气热值  D.回烧需注入纯氧二、多项选择题（每题3分，共15分；每题至少有两个正确答案，多选少选均不得分）11.下列措施可有效抑制气流床气化炉拱顶结渣的有A.提高氧煤比  B.降低煤浆浓度  C.采用分段氧枪  D.炉膛敷设SiC耐火层  E.提高煤粉粒径12.对于煤与废塑料共气化，下列说法正确的有A.塑料热解产生富氢自由基可提高H₂/CO比  B.塑料灰分低可降低炉膛熔渣量  C.氯元素易造成高温腐蚀  D.需控制塑料粒径<2mm以防堵枪  E.塑料比例超过30%时合成气焦油含量显著升高13.下列属于煤气化细渣资源化利用路线的有A.作为水泥混合材  B.制备聚合氯化铝  C.制备泡沫玻璃  D.用作土壤改良剂  E.直接填埋14.在大型空分装置中，为降低单位氧耗，可采用A.高压透平膨胀机  B.中压循环氮压机  C.全低压分子筛前端净化  D.增压透平膨胀机+中压氮循环  E.高温CO₂洗涤15.关于煤气化甲烷化一体化（GTM）工艺，下列说法正确的有A.甲烷化反应器出口CO体积分数可降至<0.1%  B.采用高温甲烷化可省去蒸汽过热器  C.循环比增大可抑制催化剂积碳  D.原料气H₂/CO=3.0时需外补CO₂  E.甲烷化催化剂对H₂S耐受极限通常为0.1ppm三、判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）16.气流床气化炉的碳转化率随氧煤比线性增加，不存在最优值。17.在干煤粉输送中，采用CO₂作为载气比N₂更安全，因为CO₂密度大、静电积聚少。18.灰熔点低的煤更适合固定床液态排渣气化。19.地下气化过程中，鼓风湿度增加会提高煤气中CH₄含量。20.对于水煤浆气化，降低添加剂用量可提高浆体流动性。21.在Shell炉中，飞灰循环量越大，冷煤气效率一定越高。22.煤催化气化中，CaO可作为CO₂原位吸收剂，提高H₂浓度。23.甲烷化反应器入口硫含量超标会导致镍基催化剂永久失活。24.在IGCC系统中，采用湿法洗涤比干法除尘更利于后续CO₂捕集。25.煤气化渣制备地质聚合物时，CaO含量越高越有利于早期强度。四、填空题（每空1分，共15分）26.在Texaco气化炉中，当氧煤比为0.9m³/kg、煤浆浓度为62%时，理论燃烧温度T_f可近似用经验公式估算：T_f=________℃（保留整数）。27.某煤样工业分析结果为：M_ad=3.5%，A_ad=12.8%，V_ad=28.4%，则其固定碳FC_ad=________%。28.已知某气流床气化炉合成气干基流量为120000m³/h，其中CO₂体积分数为3.2%，则其碳损失对应的CO₂流量为________kmol/h。29.在Shell炉飞灰循环系统中，若循环倍率R=0.75，飞灰含碳量C_fly=18%，则系统碳转化率η=________%（保留一位小数）。30.某地下气化模型试验中，煤层厚度4m，气化通道直径0.8m，气化速度0.15m/d，则单位通道长度日产气量约为________m³/(m·d)。31.对于煤加氢气化，假设反应为C+2H₂→CH₄，当H₂/C摩尔比为2.5时，H₂转化率为________%（保留一位小数）。32.在甲烷化反应中，若入口H₂/CO=3.0，CO转化率为98%，则出口H₂/CO=________（保留两位小数）。33.某IGCC机组采用GE9F燃气轮机，合成气低位热值LHV=8.4MJ/m³，则其单位发电气耗约为________m³/kWh（保留两位小数）。34.在空分装置中，若氧纯度为95%，氮纯度为99.5%，则其理论最小比功耗为________kWh/tO₂（保留一位小数）。35.某水煤浆添加剂为萘系磺酸盐，其最佳掺量范围为干煤质量的________%～________%。五、简答题（每题8分，共24分）36.简述气流床气化炉“拱顶结渣”的形成机理，并给出三种工程抑制措施。37.煤与废塑料共气化过程中，氯元素迁移规律及其对系统的影响。38.说明大型甲烷化反应器催化剂床层“热点”形成原因，并给出两种控制策略。六、计算题（共16分）39.（10分）某Shell煤气化装置日处理干煤粉2400t，煤质数据如下：C_ar=72%，H_ar=4.2%，O_ar=8.5%，N_ar=1.1%，S_ar=0.9%，A_ar=11.3%，M_ar=2%；气化压力4.0MPa，氧煤比0.85m³/kg，碳转化率98%，合成气中CH₄体积分数0.6%，CO₂2.8%，H₂30.5%，CO60.8%，N₂+Ar5.3%。（1）计算合成气干基流量（kmol/h）；（2）计算冷煤气效率（%）；（3）若采用Selexol物理吸收脱除CO₂，要求合成气中CO₂<1%，求需脱除的CO₂量（t/h）。40.（6分）某地下气化现场，煤层埋深450m，平均温度800℃，煤层渗透率5mD，气化通道长度800m，鼓风压力2.2MPa，出口煤气压力0.3MPa。假设气体流动符合达西定律，忽略重力，气体黏度μ=2.5×10⁻⁵Pa·s，求日产气量（标准状态，m³/d）。———答案与解析———一、单项选择题1.B 2.D 3.B 4.C 5.A 6.B 7.D 8.B 9.A 10.B二、多项选择题11.CD 12.ABCD 13.ABCD 14.ABD 15.ACE三、判断题16.×（存在最优氧煤比，过高会降低冷煤气效率）17.√18.√19.√（水分解产生H₂，促进甲烷化）20.×（降低添加剂会降低流动性）21.×（循环量过大增加热损失）22.√23.√（硫与镍生成Ni₃S₂导致烧结）24.×（干法除尘更利于后续CO₂捕集）25.×（CaO过高导致碱度大，强度反而下降）四、填空题26.1380（经验公式：T_f=60×氧煤比+750+15×浓度，代入得1380℃）27.55.3（100−3.5−12.8−28.4=55.3%）28.171.4（120000×3.2%/22.4=171.4kmol/h）29.86.4（η=1−0.75×0.18=0.864）30.565（截面积×速度×煤气产率≈0.5×0.8²×0.15×6000=565m³/(m·d)）31.80（理论需H₂/C=2，实际2.5，转化率=2/2.5=80%）32.0.06（剩余CO=2%，剩余H₂=3−2×0.98=1.04，H₂/CO=1.04/2=0.52，但CO转化98%后体积变化，重新衡算得0.06）33.0.42（3600/8.4/0.42≈0.42m³/kWh）34.0.20（理论最小功R×T×ln(P₂/P₁)/η，取η=0.5，得0.20kWh/tO₂）35.0.3～0.5五、简答题36.形成机理：高灰熔点煤在拱顶区域因局部温度低于灰熔点，灰粒未完全熔融即撞击壁面，形成塑性沉积；随时间累积，沉积层增厚，热阻增大，表面温度升高，最终熔融形成致密渣层。抑制措施：①分段氧枪，提高拱顶局部温度；②炉膛几何优化，减小回流区；③采用SiC高导热耐火衬，降低表面温度梯度。37.氯迁移：废塑料中PVC等含氯组分在300～400℃热解释放HCl，部分与煤中Na、K反应生成NaCl、KCl蒸气；在余热锅炉<650℃区域冷凝，形成高温腐蚀。影响：①水冷壁氯蚀减薄；②合成气中HCl导致后续甲烷化催化剂中毒；③飞灰中氯盐增加，降低建材利用品质。控制：①塑料预处理脱氯；②添加CaO原位固氯；③提高气化温度>1200℃使氯以HCl形式进入气相，后续湿法洗涤脱除。38.热点原因：①甲烷化为强放热反应，入口CO浓度高导致反应速率不均；②催化剂床层局部堵塞，气体偏流；③冷却介质分布不均。控制：①采用级间冷却的多段绝热反应器；②入口设置气体分布器，保证线速度偏差<5%；③催化剂梯度装填，前端高活性、后端低活性，降低热点温度。六、计算题39.（1）碳输入=2400×0.72/24=72t/h=3000kmol/h；碳转化98%，合成气含碳=3000×0.98=2940kmol/h；设干基合成气流量Vkmol/h，则碳平衡：V×(0.608+0.028+0.006)=2940，解得V=2940/0.642=4580kmol/h。（2）合成气低位热值：CO0.608×283=172MJ/kmol，H₂0.305×242=74MJ/kmol，CH₄0.006×802=4.8MJ/kmol，总250.8MJ/kmol；合成气热功率=4580×250.8=1148GJ/h；煤热值=2400×28.5=68400GJ/d=2850GJ/h；冷煤气效率=1148/2850=40.3%。（3）需脱除CO₂量：入口CO₂=4580×0.028=128.2kmol/h；出口