炼焦学课后试题及答案解读

炼焦学课后试题及答案解读考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题1.评价烟煤粘结性的主要工艺指标是（）。A.水分B.灰分C.粘结指数（G值）D.发热量2.炼焦过程中，煤料受热后形成的半焦，在高温下经过（）过程转变为焦炭。A.气化B.碳化C.石墨化D.还原3.现代大型焦炉炭化室的高度与宽度之比（高宽比）一般控制在（）以内，以防止结渣和保证加热均匀。A.1.0B.1.5C.2.2-2.5D.3.04.焦炭的耐磨强度通常用（）来表示。A.块度B.抗碎强度C.耐磨强度D.反应后强度5.焦炉加热系统热效率通常在（）左右。A.50%B.65%C.75%-80%D.95%6.焦炉燃烧室的主要作用是（）。A.散热B.加热煤料C.储存煤气D.分离焦炭与煤气7.焦炉炉顶空间的温度一般控制在（）℃左右。A.600-800B.800-1000C.1000-1100D.1200以上8.煤岩组分中，对炼焦粘结性起主要作用的组分是（）。A.镜质组B.惰质组C.壳质组D.矿物质9.焦炉煤气中含量最高的可燃组分是（）。A.氢气B.甲烷C.一氧化碳D.乙烯10.在炼焦生产中，为了提高焦炉热工效率，通常采用的“双高”工艺指的是（）。A.高水分、高硫分B.高水分、高灰分C.高挥发分、高结焦性D.高压力、高温度二、多项选择题1.现代炼焦生产中，炼焦的主要产品包括（）。A.冶金焦炭B.焦炉煤气C.煤焦油D.粗苯E.煤气水2.影响煤料粘结性的因素主要有（）。A.煤岩组分B.煤的变质程度C.煤中矿物质含量D.加热速度E.煤的粒度3.下列关于焦炉结构的描述，正确的有（）。A.炭化室与燃烧室是上下交错布置B.蓄热室通常位于燃烧室下方C.炉顶空间是煤料干馏和荒煤气导出的空间D.炉门框用于固定炉门，保持炉体严密E.燃烧室两侧设有立火道4.焦炉煤气的主要成分是（）。A.氢气B.甲烷C.氮气D.二氧化碳E.氧气5.炼焦过程中，煤料经历的阶段包括（）。A.水分蒸发B.胶质体生成与固化C.半焦收缩D.焦炭石墨化E.煤气燃烧6.现代焦炉为了提高加热效率，通常采用（）供热方式。A.下喷式B.侧入式C.混合式D.顶入式E.底部加热7.评价焦炭质量的主要指标有（）。A.抗碎强度（M10或CSR）B.耐磨强度（M40）C.灰分D.硫分E.反应性（CRI）8.炼焦配煤的主要原则包括（）。A.质量互补B.适量配入瘦煤C.严格控制配煤比D.忽视煤源差异E.考虑焦炭质量指标9.蓄热室在焦炉中的作用是（）。A.预热入炉空气和煤气B.回收废气中的显热C.储存焦饼热量D.分隔炭化室与燃烧室E.冷却焦饼10.现代焦炉节能降耗的措施包括（）。A.入炉煤预先干燥B.干法熄焦（CDQ）C.煤气脱硫脱硝D.降低结焦时间E.提高焦炉热效率三、填空题1.现代焦化生产追求的“双高”工艺是指低水分、低硫分和________。2.炼焦过程中，煤料受热软化形成的流动状态物质称为________。3.焦炉炭化室两侧的立火道通过________与燃烧室连通，通过炉柱支撑在基础炉箱上。4.焦炉炉顶空间温度过高会导致煤气中的________析出，造成炉顶石墨沉积。5.焦炉燃烧室通常分为________段，以便于调节温度。6.炼焦化学产品中，回收焦炉煤气中的________和________是焦化厂的主要利润来源之一。7.焦炉在加热过程中，为了保持炭化室压力略高于两侧相邻燃烧室的压力，需要调节________。8.煤的胶质层最大厚度（Y值）越大，说明煤的________越好，结焦性越强。9.现代焦炉多采用________加热系统，即空气和煤气都从蓄热室下部进入。10.焦炭在炼焦过程中收缩产生的内应力，如果超过煤料的强度极限，就会产生________裂纹。四、简答题1.简述炼焦过程中煤料经历的主要物理化学变化阶段。2.简述蓄热室在焦炉热工系统中的主要作用。3.什么是焦炉的“三高”操作制度？简要说明其含义。4.简述配煤的基本原则。5.焦炉煤气的主要化学成分及其燃烧产物是什么？五、计算题1.某焦炉的加热系统热效率为75%，焦炉标准耗热量为2500kJ/kg（干煤）。已知焦炉煤气热值为18000kJ/m³。求每炼制1吨干煤需要消耗的焦炉煤气量是多少立方米？（保留两位小数）2.某炼焦配煤中，弱粘结煤占30%，焦煤占50%，瘦煤占20%。已知弱粘结煤的收缩度为80%，焦煤的收缩度为40%，瘦煤的收缩度为10%。求该配煤的收缩度是多少？（按加权平均计算）六、论述题1.论述现代炼焦工艺中“干法熄焦（CDQ）”技术的优点及其对焦炭质量的影响。2.结合炼焦学原理，分析为什么焦炉在生产过程中必须保持炭化室压力高于两侧相邻燃烧室压力？如果压力制度失控会出现什么后果？试卷答案一、单项选择题1.C【解析】粘结指数（G值）是评价烟煤粘结性的主要工艺指标，也是炼焦配煤的重要参数。2.C【解析】炼焦过程中，煤料在高温下经过脱水、解聚、缩聚形成半焦，半焦在更高温度下进一步发生碳原子重排和石墨化作用转变为焦炭。3.C【解析】现代大型焦炉炭化室的高宽比一般控制在2.2-2.5之间，以保证炉体强度和加热均匀性，防止结渣。4.C【解析】焦炭的耐磨强度通常用耐磨指数（M10或CSR）来表示，反映了焦炭抵抗摩擦和破碎的能力。5.C【解析】焦炉加热系统的热效率通常在75%到80%左右，这是衡量焦炉热工性能的关键指标。6.B【解析】燃烧室的主要作用是为炭化室内的煤料提供热源，进行加热。7.C【解析】焦炉炉顶空间的温度一般控制在1000℃-1100℃左右，过高会导致煤焦油分解和石墨沉积。8.A【解析】煤岩组分中，镜质组是煤中粘结性最好的组分，对炼焦起决定性作用；惰质组通常无粘结性。9.A【解析】焦炉煤气的主要成分是氢气（约55%-60%），其次是甲烷、一氧化碳等。10.C【解析】现代炼焦工艺“双高”通常指低水分、低硫分、高挥发分、高结焦性，旨在提高焦炭质量和资源利用率。二、多项选择题1.ABCD【解析】炼焦的主要产品包括冶金焦炭、焦炉煤气、煤焦油和粗苯等化学产品。2.ABCDE【解析】煤岩组分、变质程度、矿物质含量、加热速度和粒度都会显著影响煤料的粘结性。3.ABCDE【解析】这些描述涵盖了焦炉的主要结构特征：炭化室与燃烧室交错、蓄热室在下、炉顶空间、炉门框和立火道。4.ABCD【解析】焦炉煤气的主要可燃成分包括氢气、甲烷、一氧化碳和乙烯等，不可燃成分包括氮气、二氧化碳等。5.ABCD【解析】煤料自身的物理化学变化阶段包括干燥预热、软化熔融、固化和收缩；燃烧是燃烧室中气体燃烧的过程，不属于煤料变化阶段。6.AB【解析】现代焦炉主要有下喷式（空气煤气均下喷）和侧入式两种供热方式。7.ABCDE【解析】焦炭质量指标包括抗碎强度（M10）、耐磨强度（M40）、反应后强度（CSR）、灰分、硫分和反应性（CRI）。8.ABCE【解析】配煤原则包括质量互补、适量配入瘦煤、严格控制配煤比以及以焦炭质量指标为导向。9.AB【解析】蓄热室的主要作用是回收废气的显热来预热入炉的空气和煤气，以提高热效率。10.ABCDE【解析】现代焦炉节能措施包括入炉煤干燥、干法熄焦、煤气净化、提高热效率以及优化结焦时间。三、填空题1.高焦比【解析】炼焦工艺中“双高”工艺指的是低水分、低硫分和高焦比。2.胶质体【解析】煤料受热软化后形成的具有一定流动性的粘稠物质称为胶质体。3.立火道【解析】炭化室通过炉顶的立火道与燃烧室连通，同时通过炉柱支撑在基础炉箱上。4.煤焦油（或萘）【解析】炉顶空间温度过高会导致煤气中的煤焦油和萘等轻组分分解和析出，造成炉顶石墨沉积。5.段【解析】为了便于调节温度，现代焦炉燃烧室通常分为三段或四段。6.氨、粗苯【解析】焦炉煤气中的氨和粗苯是焦化厂主要的化学产品回收目标。7.调节旋塞（或交换旋塞）【解析】通过调节燃烧室两侧立火道的交换旋塞和调节旋塞，可以控制炭化室压力略高于燃烧室压力。8.粘结性【解析】煤的胶质层最大厚度（Y值）越大，说明煤的粘结性越好，结焦性越强。9.下喷式【解析】现代焦炉多采用下喷式加热系统，即空气和煤气都从蓄热室下部喷入立火道。10.内生【解析】焦炭在收缩过程中产生的裂纹称为内生裂纹，主要由煤料收缩不均引起。四、简答题1.简述炼焦过程中煤料经历的主要物理化学变化阶段。【解析】炼焦过程分为以下四个阶段：（1）干燥和加热阶段：煤料温度升至100℃左右，水分蒸发，随后继续升温至胶质体生成温度（约350-450℃）。（2）胶质体生成和固化阶段：煤料软化形成胶质体，随后胶质体固化形成半焦。（3）半焦收缩阶段：半焦在更高温度下继续收缩，产生裂纹。（4）焦炭形成阶段：半焦在高温下进一步脱气、碳化，最终转变为焦炭。2.简述蓄热室在焦炉热工系统中的主要作用。【解析】蓄热室的主要作用是回收废气中的显热，预热入炉的空气和煤气。在焦炉中，冷空气和煤气通过蓄热室与高温废气进行热交换，从而提高入炉煤气和空气的温度，减少加热煤气的消耗，提高焦炉的热效率。3.什么是焦炉的“三高”操作制度？简要说明其含义。【解析】焦炉的“三高”操作制度是指：（1）高炉温：保证炭化室底部和中部有足够的热量，缩短结焦时间。（2）高煤温：提高入炉煤的预热温度，增加煤料的热稳定性。（3）高压力：保持炭化室压力略高于两侧燃烧室压力，防止荒煤气外逸。该制度旨在提高焦炉生产效率和焦炭质量。4.简述配煤的基本原则。【解析】配煤的基本原则包括：（1）质量互补：利用不同煤种在粘结性和收缩性上的差异进行互补，获得性能稳定的焦炭。（2）适量配入瘦煤：利用瘦煤的骨架作用，抑制焦炭裂纹的产生。（3）严格控制配煤比：根据焦炭质量要求，精确计算各煤种配比。（4）以焦炭质量指标为导向：确保配煤后生产的焦炭满足高炉冶炼要求。5.焦炉煤气的主要化学成分及其燃烧产物是什么？【解析】焦炉煤气的主要化学成分包括氢气（H₂）、甲烷（CH₄）、一氧化碳（CO）、乙烯（C₂H₄）等可燃气体，以及氮气（N₂）、二氧化碳（CO₂）等不可燃气体。焦炉煤气完全燃烧的主要产物是二氧化碳（CO₂）和水蒸气（H₂O）。五、计算题1.某焦炉的加热系统热效率为75%，焦炉标准耗热量为2500kJ/kg（干煤）。已知焦炉煤气热值为18000kJ/m³。求每炼制1吨干煤需要消耗的焦炉煤气量是多少立方米？（保留两位小数）【解析】（1）根据热平衡原理，总热量消耗=有效耗热量/热效率。（2）设消耗煤气量为V，则：V×18000×75%=2500×1000。（3）计算：V×13500=2,500,000。（4）V=2,500,000/13500≈185.19。答：每炼制1吨干煤需要消耗焦炉煤气185.19立方米。2.某炼焦配煤中，弱粘结煤占30%，焦煤占50%，瘦煤占20%。已知弱粘结煤的收缩度为80%，焦煤的收缩度为40%，瘦煤的收缩度为10%。求该配煤的收缩度是多少？（按加权平均计算）【解析】（1）配煤收缩度=各煤种收缩度×该煤种配比之和。（2）计算：0.3×80+0.5×40+0.2×10。（3）0.3×80=24。（4）0.5×40=20。（5）0.2×10=2。（6）总和：24+20+2=46。答：该配煤的收缩度为46。六、论述题1.论述现代炼焦工艺中“干法熄焦（CDQ）”技术的优点及其对焦炭质量的影响。【解析】（1）优点：①节能环保：利用惰性气体（氮气）冷却红焦，回收红焦显热产生蒸汽发电或供热，热效率远高于水熄焦。②改善焦炭质量：CDQ过程温度控制精确，红焦冷却均匀，减少焦炭裂纹，提高焦炭的块度强度和反应后强度（CSR）。③安全性高：避免了水熄焦产生的大量含有酚、氰等有毒物质的蒸汽和废水，改善了劳动环境。④设备寿命长：避免了水熄焦对焦台的冲击和对焦炉炉体的热震损伤。2.结合炼焦学原理，分析为什么焦炉在生产过程中必须保持炭化室压力略高于两侧相邻燃烧室压力？如果压力制度失控会出现什么后果？【解析