炼焦工艺考试题目与精准答案阐释

炼焦工艺考试题目与精准答案阐释考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、填空题1.炼焦煤按国际煤岩学分类，主要分为__________、__________和__________三种宏观煤岩组分。2.焦炉炉体通常采用__________结构，其主要作用是__________和__________。3.焦炉炭化室顶部设置的隔断装置称为__________，其作用是__________。4.焦炉煤气中主要可燃成分是__________和__________，其低热值通常在__________千卡/标米³左右。5.煤在炼焦过程中，发生热解、熔融、粘结、固化等一系列复杂变化，最终形成__________和__________。6.评价焦炭质量的主要指标包括__________、__________、__________和__________。7.焦炉煤气净化通常采用__________法脱除硫化氢，采用__________法脱除氨，采用__________法回收苯族化合物。8.为保证焦炉炉墙安全，需要严格控制炭化室顶部的__________，并定期进行__________。9.煤气发生炉生产水煤气的主要反应是__________，该反应是__________过程。10.焦炉炉顶机械装煤具有__________、__________等优点。二、选择题1.下列哪种煤岩组分对焦炭的强度影响最大？A.镜质组B.粒化组C.丝质组D.惰性组2.焦炉立式炉顶结构的主要优点是？A.传热效率高B.结构复杂C.造价低廉D.操作方便3.下列哪种设备不属于焦炉煤气净化系统？A.脱硫塔B.脱氨塔C.粗苯蒸馏塔D.冷却塔4.提高焦炉炉墙温度的主要目的是？A.加速干燥带煤料B.促进成熟带反应C.防止炉墙冻裂D.节约煤气热量5.下列哪种操作会导致焦炉煤气中H₂和CO含量偏低？A.氧化层过厚B.水煤气变换反应充分C.燃料层操作正常D.炉栅管理良好6.焦炭中的挥发分含量过高，通常会导致？A.焦炭强度增加B.焦炭反应活性降低C.焦炭灰分增加D.焦炭外观呈玻璃状7.煤气发生炉采用空气-水蒸气混合物进行气化时，水蒸气的作用是？A.提供热量B.增加氧含量C.促进水煤气变换反应D.加速干燥过程8.焦炉煤气的低热值是指？A.1标米³煤气完全燃烧后放出的总热量B.1标米³煤气燃烧后生成水蒸气冷凝放出的热量C.1标米³煤气燃烧后放出的热量，扣除水蒸气冷凝热D.1标米³煤气中可燃成分燃烧放出的热量9.下列哪种情况会导致焦炉发生炉煤气压力过低？A.燃料层厚度不足B.燃料层操作正常C.煤气管道堵塞D.炉顶盖板密封良好10.焦炉煤气回收过程中，脱氨后的煤气称为？A.蒸汽煤气B.半水煤气C.粗煤气D.去氨煤气三、判断题1.镜质组是煤中最成熟的煤岩组分，其反射率越高，煤化程度越低。（）2.焦炉炭化室的高度和宽度是固定不变的。（）3.焦炉煤气中的硫化氢主要产生于燃烧过程。（）4.焦炭的耐磨性是评价其质量的重要指标之一。（）5.煤气发生炉的气化强度越高，煤气产量就越大。（）6.焦炉煤气中的CO含量越高，其热值就越高。（）7.焦炉装煤过程中，为保证操作安全，应尽量减少烟尘产生。（）8.焦炉熄焦是指将炽热的焦炭冷却至适合装车的温度。（）9.煤气发生炉的水煤气变换反应是一个可逆放热反应。（）10.焦炉炉顶压力的稳定对于保证焦炉的正常运行至关重要。（）四、简答题1.简述煤在炼焦过程中发生的主要物理化学变化阶段及其特点。2.简述焦炉煤气中H₂和CO含量对后续利用有何影响。3.简述影响焦炭强度的因素有哪些，并说明其作用机理。4.简述焦炉煤气发生炉水煤气变换反应的原理及其工艺意义。五、计算题1.某焦炉炭化室有效容积为40立方米，装煤量为35吨，煤料水分含量为8%，试计算进入炭化室煤料的干煤量是多少吨？(假设煤的收到基低位热值Hcar为24MJ/kg)2.某焦炉煤气分析结果为：H₂含量为55%，CO含量为27%，N₂含量为6%，O₂含量为1%，水蒸气含量为12%（均为体积百分数），已知该煤气的收到基低位热值为19.5MJ/m³，试计算其高位热值是多少MJ/m³？(水的汽化潜热按2257kJ/kg计算)六、综合题1.分析影响焦炉炉墙温度分布的主要因素，并提出保证炉墙温度均匀性的措施。2.简述焦炉煤气发生炉操作中，如何控制H₂和CO含量，并说明可能存在的问题及调整方法。试卷答案一、填空题1.镜质组；半镜质组；惰性组2.立式；承受高温；适应热胀冷缩3.熔剂；隔绝两侧炭化室，防止串烟串火4.H₂；CO；8500-95005.焦炭；焦油6.灰分；硫分；挥发分；强度7.酸性水洗；氨水喷洒；洗油8.温度；查漏堵漏9.C+H₂O<=>CO+H₂；可逆放热10.自动化程度高；粉尘污染小二、选择题1.B2.A3.D4.B5.A6.D7.C8.C9.C10.D三、判断题1.×2.×3.×4.√5.√6.√7.√8.√9.√10.√四、简答题1.解析思路：按照炼焦过程的主要阶段进行阐述，包括干燥、热解、熔融、粘结、固化、冷却。每个阶段说明其主要发生的物理化学变化和特点。*干燥阶段：煤料失去表面水分，温度升高。*热解阶段：煤料发生热分解，产生挥发分（焦油、煤气），剩余固体为半焦。*熔融阶段：半焦加热熔融，形成粘稠的胶质体。*粘结阶段：胶质体发生流动，充满炭化室，并将生焦粘结在一起。*固化阶段：胶质体冷却收缩，形成致密的焦炭基质。*冷却阶段：焦炭从炭化室推出，继续冷却至适合装车的温度。2.解析思路：从煤气成分对后续利用的影响进行分析。H₂和CO是重要的化工原料（合成氨、甲醇等），也是高热值燃料。含量高则价值高。*H₂：是合成氨、甲醇等的重要原料，也可用作燃料。*CO：是合成甲醇、合成气的重要组分，也可用作燃料。*H₂和CO含量高，意味着煤气可以作为高价值化工原料利用的比例高，或者燃烧热值高，利用效率高。3.解析思路：列举影响焦炭强度的因素，并解释其作用机理。主要因素包括煤质、操作条件和焦炭冷却方式。*煤质因素：*挥发分：适量挥发分有利于形成良好的液相粘结物。挥发分过低，液相不足；过高，易形成玻璃体，强度降低。*灰分：灰分过高，形成高温玻璃体，增加脆性，降低强度。碱金属（Na₂O,K₂O）易在高温下形成低熔点共晶物，破坏结构，降低强度。*煤岩组分：镜质组含量高，形成的焦炭结构致密，强度好；惰性组含量高，形成的焦炭结构疏松，强度差。*操作条件因素：*炭化室温度：温度高有利于液相生成和流动，但过高易导致过成熟焦，强度下降。*炉顶压力：压力过高可能导致气路短路，影响传热和反应；压力过低则不利于操作。*焦炭冷却方式：快速冷却（如水冷）易导致热应力破坏，强度降低；缓慢冷却强度较高。4.解析思路：阐述水煤气变换反应的化学方程式和原理，并说明其在煤气净化和化工利用中的意义。*反应原理：CO与水蒸气在催化剂作用下发生反应生成CO₂和H₂。化学方程式为：CO+H₂O<=>CO₂+H₂。*工艺意义：*提高煤气热值：CO是低热值组分，转化为H₂（高热值组分）后，提高了煤气的整体热值。*满足化工利用要求：合成氨、甲醇等化工工艺需要高浓度的H₂和CO₂，变换反应是生产这些产品的关键步骤之一。*减少硫氧化物排放：变换反应能脱除煤气中的部分硫化氢（H₂S），有助于后续脱硫。五、计算题1.解析思路：利用煤料湿基和水分含量计算干煤量。干煤量=湿煤量×(1-水分含量/100)。*干煤量=35吨×(1-8%/100)=35吨×0.92=32.2吨。取整为32吨。2.解析思路：首先计算煤气中水蒸气的冷凝热，然后从低位热值中扣除这部分热量，得到高位热值。高位热值=低位热值+水蒸气冷凝热。*水蒸气冷凝热=煤气体积流量×水蒸气体积百分数×水的汽化潜热。*水蒸气冷凝热=1m³×12%×2257kJ/kg/1000kg/m³=0.27m³×2.257MJ/m³=0.60939MJ/m³≈0.61MJ/m³。*高位热值=19.5MJ/m³+0.61MJ/m³=20.11MJ/m³。可近似为20.1MJ/m³。六、综合题1.解析思路：分析影响炉墙温度分布的因素，如煤气行程、隔断装置状况、炉墙材质和结构、操作温度等。提出保证温度均匀性的措施，如合理设计煤气行程、保证隔断装置完好、加强炉墙维护、优化操作等。*影响因素：*煤气行程：不同煤气行程（如斜道、立道）的吸热情况不同，导致各部位温度差异。*隔断装置（熔剂槽、斜道隔断）：若堵塞或损坏，会导致两侧温度差异大或串烟。*炉墙材质和结构：炉墙材料的热导率、厚度，炉顶结构（立式/桥式）都会影响热量传递和温度分布。*操作温度：装煤、加热、熄焦等不同阶段，各部位操作温度不同。*保证措施：*合理设计：优化煤气行程布置，尽量使吸热量分布均匀。*隔断完好：定期检查和维护隔断装置，确保其密封性和畅通。*炉墙维护：加强炉墙检查，及时修补裂缝，防止热量损失。*优化操作：根据煤质和设备状况，合理调整加热制度和操作参数，控制各部位温度。2.解析思路：从煤气发生炉操作角度分析如何控制H₂和CO含量。正常操作下，H₂主要由水煤气反应提供，CO在变换炉中大部分转化为CO₂。分析可能导致H₂和CO含量偏离正常值的因素及调整方法。*控制H₂含量：*水煤气反应：通过控制气化剂（空气/水蒸气）的配比来调节。增加水蒸气比例，可以提高H₂含量；增加空气比例（富氧燃烧），可以提高H₂和CO含量，但也会增加NOx排放。*影响因素及调整：*氧化层过厚：导致水煤气反应区域温度低，反应不完全。应适当减薄氧化层。*燃料层操作不当：压差过大或过小，影响气化均匀性。应调整燃料层厚度和均匀性。*调整方法：优化水碳比、调整气化剂配比、控制燃料层操作。*控制CO含量：*变换反应：CO在变换炉中与水蒸气反应生成CO₂和H₂。CO含量主要取决于变换反应的效率。*影响因素及调整：*变换炉温度：温度过低