2026年冶金工业高炉煤粉喷吹技术知识考核试题及答案解析

2026年冶金工业高炉煤粉喷吹技术知识考核试题及答案解析一、单项选择题（每题2分，共20分）1.高炉喷吹煤粉技术的主要目的是（）。A.提高高炉利用系数B.降低焦炭消耗，替代部分冶金焦C.提高生铁含硅量D.改善炉渣流动性答案：B解析：高炉喷吹煤粉是炼铁系统结构优化的中心环节，其核心目的是以价格相对低廉的煤粉部分替代昂贵的冶金焦炭，从而降低生铁成本，同时也有利于调节炉况。其他选项虽然可能是喷煤带来的间接效果或相关操作目的，但并非其主要初衷。2.在煤粉制备与输送系统中，为确保安全，常采用的气氛是（）。A.空气B.纯氧C.热风D.惰性气体（如氮气）答案：D解析：煤粉具有易燃易爆的特性，特别是在制粉和输送过程中，煤粉浓度在一定范围内遇到火源极易发生爆炸。采用惰性气体（如氮气）作为介质，可以降低系统氧含量，有效防止煤粉自燃和爆炸，是保障系统安全运行的关键措施。3.下列煤种中，通常被认为最适合用于高炉喷吹的是（）。A.褐煤B.无烟煤C.烟煤（特别是高挥发分烟煤）D.泥煤答案：C解析：高炉喷吹用煤需综合考虑其燃烧性、反应性、发热值、灰分、硫分等因素。烟煤，尤其是高挥发分烟煤，挥发分高，着火温度低，燃烧性能好，有利于在风口前迅速燃烧，提供热量和还原剂。无烟煤虽然固定碳高，但燃烧性较差；褐煤和泥煤的挥发分过高、水分大、发热值低、强度差，一般不单独用于高炉喷吹。4.衡量煤粉燃烧性能的关键指标之一是（）。A.灰熔点B.可磨性指数（HGI）C.燃烧率D.堆密度答案：C解析：煤粉燃烧率是指煤粉在风口回旋区有限的空间和时间内燃烧完全的程度，直接影响到喷吹煤粉对焦炭的替代效果和炉缸热状态，是评价煤粉燃烧性能的核心指标。灰熔点影响炉渣性能，可磨性指数影响制粉能耗和粒度，堆密度影响输送特性，它们都不是直接衡量燃烧性能的指标。5.在高炉喷煤工艺中，“单罐并列式”喷吹系统指的是（）。A.只有一个喷吹罐向所有风口喷吹B.多个喷吹罐并列工作，每个喷吹罐对应一个或多个风口C.采用一个收集罐和一个喷吹罐串联工作D.喷吹罐与煤粉仓合一答案：B解析：“单罐并列式”喷吹系统是浓相输送的典型形式之一，它设有多个喷吹罐并列布置，每个喷吹罐负责向指定的一个或几个风口连续、稳定地喷吹煤粉。这种结构有利于实现各风口喷煤量的均匀控制和调节，系统相对灵活可靠。6.提高煤粉燃烧率的措施不包括（）。A.提高鼓风温度B.提高鼓风富氧率C.适当减小煤粉粒度D.大幅度提高喷吹量答案：D解析：提高风温、富氧可以增加风口区的理论燃烧温度，为煤粉燃烧提供更多热量，促进燃烧。适当减小煤粉粒度（如-200目占70%以上）能增加比表面积，加速热解和燃烧反应。然而，在风温、富氧等条件不变的情况下，大幅度提高喷吹量会导致单位煤粉获得的燃烧热量减少，煤粉在风口区的停留时间相对缩短，反而可能使燃烧率下降，甚至引起未燃煤粉增多，恶化炉况。7.煤粉的输送方式中，目前高炉主流采用的是（）。A.稀相输送B.浓相输送C.机械输送D.高压空气输送答案：B解析：浓相输送（固气比高，通常大于30kg/kg）因其输送速度低、煤粉磨损小、管道阻力相对稳定、输送稳定且耗气量少等优点，已成为现代高炉，尤其是大喷煤量高炉的主流输送技术。稀相输送固气比低，流速高，磨损严重，已逐渐被淘汰。8.喷吹煤粉后，高炉内未燃煤粉可能造成的不利影响是（）。A.提高炉顶温度B.改善料柱透气性C.增加炉缸热量D.堵塞料柱空隙，恶化透气透液性答案：D解析：未燃煤粉是指未能完全气化的煤粉颗粒，它们会随煤气流上升，并可能附着在炉料颗粒表面或堵塞料柱间的空隙，导致料柱透气性、透液性变差，压差升高，进而影响高炉顺行。这是限制喷煤量进一步提高的主要因素之一。9.下列元素中，煤粉灰分带入高炉后，通常需要额外增加石灰石用量来中和其酸性的是（）。A.CaOB.SiO₂C.MgOD.Fe₂O₃答案：B解析：煤粉灰分主要由SiO₂、Al₂O₃等酸性氧化物以及CaO、MgO等碱性氧化物组成。其中SiO₂是主要的酸性组分，进入炉渣后会增加渣的酸度。为了维持炉渣既定的碱度（CaO/SiO₂），需要额外加入石灰石（CaCO₃）来提供CaO进行中和，这增加了渣量，对焦比有不利影响。10.实现高炉大喷煤量操作的必要工艺条件之一是（）。A.降低鼓风动能B.采用低风温操作C.提高炉顶压力D.降低富氧率答案：C解析：提高炉顶压力可以降低煤气流速，延长煤粉在炉内的停留时间，有利于煤粉更充分地燃烧和气化。同时，高压操作有利于改善炉内煤气分布，抑制边缘气流，促进中心气流发展，从而改善料柱透气性，这些都是支持大喷煤量操作、维持高炉顺行的重要条件。其他选项均不利于大喷煤。二、多项选择题（每题3分，共15分，全部选对得满分，少选得1分，错选不得分）1.高炉喷吹用煤的质量评价指标主要包括（）。A.工业分析成分（挥发分、固定碳、灰分、水分）B.发热量C.硫分D.可磨性指数（HGI）E.燃烧性和反应性答案：A,B,C,D,E解析：高炉喷吹用煤需进行综合评价。工业分析成分是基础，决定了煤的基本特性；发热量影响替代焦炭的热量补偿；硫分是生铁质量的有害元素；可磨性指数关系到制粉的能耗和效率；燃烧性和反应性则直接决定煤粉在高炉风口区的行为效果。以上指标均需综合考虑。2.煤粉制备系统的主要设备包括（）。A.原煤仓与给煤机B.磨煤机（如中速磨）C.布袋收粉器D.煤粉仓与锁气器E.喷吹罐与混合器答案：A,B,C,D解析：煤粉制备系统主要完成原煤的储存、干燥、研磨、收集和储存。原煤仓和给煤机负责供煤；磨煤机是核心设备，将煤磨成所需细度；布袋收粉器将气粉混合物中的煤粉分离出来；煤粉仓用于储存合格煤粉；锁气器用于保持系统压力平衡和防止煤粉倒流。喷吹罐与混合器属于喷吹系统设备，不属于制备系统。3.富氧鼓风对喷吹煤粉的有利影响体现在（）。A.提高风口前理论燃烧温度，补偿喷煤引起的理论燃烧温度下降B.增加鼓风含氧浓度，加速煤粉燃烧C.减少单位生铁的煤气生成量，有利于降低炉内压差D.允许进一步提高喷煤量E.必然导致炉顶煤气温度升高答案：A,B,C,D解析：富氧鼓风是强化煤粉燃烧、实现大喷煤的关键技术。A、B两项直接说明了富氧对燃烧过程的改善作用。C项，富氧后氮气量减少，生成的煤气量减少，有利于顺行。D项是前几项综合作用的结果。E项错误，富氧后因煤气量减少，若热量利用充分，炉顶温度可能不会升高甚至可能降低。4.未燃煤粉在高炉内的行为及其影响包括（）。A.部分未燃煤粉可能参与炉内的直接还原反应B.大量未燃煤粉会堵塞料柱孔隙，恶化透气性C.未燃煤粉可能随煤气进入煤气系统，造成堵塞D.未燃煤粉对高炉操作无任何益处E.未燃煤粉可以全部被炉渣吸收，无害化处理答案：A,B,C解析：未燃煤粉并非完全有害。少量未燃煤粉可能渗入焦炭孔隙或与矿石接触，参与直接还原反应（A正确）。但其负面影响是主要的，大量存在时会严重恶化料柱透气透液性（B正确），极细部分可能被煤气带出，在除尘系统或管道中沉积（C正确）。D项说法绝对，忽略了其可能参与还原的微弱正面作用。E项错误，炉渣对固体颗粒的捕捉能力有限，不能全部吸收。5.为稳定喷煤操作，需要对以下哪些参数进行监测与控制？（）A.喷吹罐压力与煤粉仓料位B.输送载气流量与压力C.各支管的煤粉分配均匀性D.总喷煤量与瞬时喷煤速率E.磨煤机出口温度与氧含量答案：A,B,C,D,E解析：稳定喷吹是高效喷煤的前提。A项涉及喷吹动力和物料储备的稳定；B项涉及输送介质的稳定；C项关系到各风口燃烧的均匀性，是喷煤工艺控制的关键和难点；D项是喷煤操作的总量控制；E项是制粉系统安全运行的关键参数，温度过高有自燃风险，氧含量过高有爆炸风险。以上均需严格监控。三、填空题（每空1分，共15分）1.高炉喷吹煤粉的计量方式主要有__________和__________两种。答案：单支管计量；总管计量解析：单支管计量是在每个喷吹支管上安装计量装置，能更精确控制各风口喷煤量，但成本高；总管计量是在喷吹总管上计量总喷煤量，简单经济，但无法知晓各风口分配情况。2.煤粉爆炸的必要条件包括：煤粉处于__________状态、__________在爆炸极限范围内、存在__________。答案：悬浮；浓度；点火源解析：这是煤粉爆炸的三要素。只有当煤粉以一定浓度悬浮在空气中（或含氧气体中），并遇到足够的点火能量（火花、高温等）时，才会发生爆炸。3.从煤粉仓向喷吹罐装煤粉的过程称为__________，为防止装煤时喷吹罐压力波动影响喷吹，常采用__________技术。答案：倒罐；均压解析：“倒罐”是喷煤操作的术语。均压操作是指在装煤前，通过连通管道使煤粉仓与喷吹罐的压力趋于平衡，从而实现平稳、快速装料，避免压力剧烈波动导致喷吹不稳定甚至中断。4.煤粉的输送浓度（固气比）是__________与__________的比值。答案：煤粉质量流量；载气质量流量解析：固气比（kg/kg）是浓相输送的关键参数，定义为输送管道中单位时间内通过的煤粉质量与载气（通常为氮气）质量的比值，它直接反映了输送的浓密程度和经济性。5.喷吹煤粉后，高炉内直接还原度__________，间接还原度__________。答案：降低；提高解析：喷入的煤粉在风口前燃烧生成还原性气体CO和H₂，它们上升过程中参与间接还原反应，因此间接还原比例增加。由于部分碳素不再通过焦炭溶解损失（直接还原）提供，而是通过煤气提供，故直接还原度降低。这是喷煤改善高炉能量利用的重要体现。6.混合喷吹是指将__________与__________按一定比例混合后喷入高炉。答案：两种或多种不同种类的煤（或煤与其它燃料）解析：混合喷吹常指将燃烧性能不同的煤种（如烟煤与无烟煤）进行混合，以优化综合燃烧特性、降低成本，或达到特定工艺要求。有时也指煤与其它燃料（如废塑料、天然气等）的混合喷吹。7.理论燃烧温度是指__________在__________内完成燃烧，燃烧产物所能达到的温度。答案：风口前燃烧的碳素（或燃料）；绝热条件解析：这是一个重要的热工概念。它假设风口前燃烧带内，碳素（来自焦炭和煤粉）与鼓风发生完全燃烧反应，且过程在绝热（无热损失）条件下进行，此时产物的温度即为理论燃烧温度。它是衡量炉缸热状态的重要指标。四、简答题（每题5分，共20分）1.简述高炉喷吹煤粉降低生铁成本的原理。答案：降低生铁成本主要通过两条路径实现。一是价格替代：喷吹的煤粉价格通常远低于冶金焦炭，用廉价的煤粉替代部分昂贵的焦炭，直接降低了燃料费用。二是工艺优化：喷煤与富氧、高风温等技术结合，可以改善高炉内还原过程，降低燃料比（即单位生铁消耗的总燃料量），从消耗总量上实现节约。两者叠加，显著降低了生铁的生产成本。解析：此题考查对喷煤经济效益根本原因的理解，需从“价格差”和“技术节能”两个核心层面进行阐述。2.列举并简要说明影响煤粉燃烧率的三个主要因素。答案：（1）煤粉自身性质：主要是挥发分含量和反应性。挥发分离、反应性好的煤种，热解和燃烧速度快，燃烧率高。（2）煤粉粒度：粒度越细，比表面积越大，与氧气的接触更充分，燃烧反应越快。但过细会增加制粉能耗和爆炸风险。（3）风口区的操作参数：主要包括风温、富氧率和鼓风湿度。提高风温和富氧率能显著提高理论燃烧温度，为煤粉燃烧提供充足的热力条件；降低鼓风湿度则减少了水分分解耗热，也有利于提高燃烧温度，促进燃烧。解析：此题需从内因（煤质）和外因（操作条件）两个角度选取典型因素进行说明，每个因素需点明其影响机理。3.什么是“喷煤置换比”？其高低受哪些因素影响？答案：喷煤置换比是指每喷吹单位重量（通常为1吨）的煤粉所能替代的焦炭重量。它是衡量喷煤经济效益和技术效果的关键指标。影响置换比高低的因素包括：煤粉的燃烧率和利用率、煤粉与焦炭的质量差异（如灰分、硫分、发热值）、喷煤后高炉操作制度的优化程度（如风温、富氧的配合）、以及未燃煤粉在炉内行为的影响等。燃烧率越高、煤质越好、操作配合越佳，置换比通常越高。解析：首先需准确定义置换比的概念，然后从煤粉的有效利用、质量补偿差异以及高炉整体操作三个层面分析影响因素。4.简述浓相输送相比稀相输送的主要优点。答案：浓相输送的主要优点有：（1）输送固气比高，输送载气消耗量少，运行经济；（2）输送流速低，对管道和设备的磨损小，延长使用寿命；（3）煤粉在管道内呈“柱塞流”或“集团流”，输送状态稳定，不易堵管；（4）单位时间内输送的煤粉量大，更能满足大高炉、大喷煤量的需求；（5）系统启动和停止响应快，控制灵活。解析：此题考查对两种输送方式技术经济性的对比理解，需从耗气量（经济性）、磨损（设备寿命）、稳定性、能力及可控性等方面列出优点。五、计算题（每题10分，共20分）1.某高炉日产生铁10000吨，焦比（干）为300kg/t·Fe，煤比（喷吹煤粉）为150kg/t·Fe。已知所用煤粉的固定碳含量为70%，灰分含量为12%，硫含量为0.6%；所用焦炭的固定碳含量为88%，灰分含量为12%，硫含量为0.7%。请计算：（1）日耗干焦炭量和日喷吹煤粉量。（2）通过喷煤，每日替代的纯碳量是多少？（假设置换比为0.8，即1kg煤粉替代0.8kg焦炭）答案：（1）日耗干焦炭量=10000t/d×300kg/t=3,000,000kg/d=3000t/d日喷吹煤粉量=10000t/d×150kg/t=1,500,000kg/d=1500t/d（2）根据置换比0.8，喷吹1500t煤粉可替代的焦炭量为：1500t×0.8=1200t替代的焦炭中所含的纯碳量即为替代的纯碳量：替代的纯碳量=1200t×88%=1056t因此，每日通过喷煤替代的纯碳量为1056吨。解析：此题考查基本的物料平衡计算和对置换比概念的应用。第一问是简单乘法。第二问的关键是理解“置换比”指的是替代的焦炭实物量，然后根据焦炭的固定碳含量计算出被替代的碳元素质量。2.某高炉风口前理论燃烧温度计算中，涉及煤粉分解热的影响。已知喷吹煤粉的成分为：固定碳C_fix=75%，挥发分V_d=20%，水分M=1.5%，灰分A=3.5%（均为质量百分比）。煤粉进入风口区的温度为80℃。煤粉中挥发分的平均分解热为1200kJ/kg，水分蒸发及加热至分解温度耗热约为2600kJ/kgH₂O。求喷吹1kg该煤粉所需的分解热（近似值）。答案：计算1kg煤粉中各组分所需分解热：（1）挥发分分解热：煤粉中挥发分质量为1kg×20%=0.2kg所需热量Q_V=0.2kg×1200kJ/kg=240kJ（2）水分蒸发及加热耗热：煤粉中水分为1kg×1.5%=0.015kg所需热量Q_M=0.015kg×2600kJ/kg=39kJ（3）煤粉从80℃加热到风口区温度（约1500-2000℃，此处计算分解热通常忽略物理显热变化，因其远小于分解热，或可简单估算，但题目未给比热和终温，通常忽略）在简化计算中，煤粉物理显热相对于分解热较小，且题目未提供足够数据，通常忽略。因此，喷吹1kg该煤粉所需的总分解热近似为：Q_total≈Q_V+Q_M=240kJ+39kJ=279kJ解析：此题考查对煤粉在风口区吸热过程的理解和简单计算。煤粉分解热主要包括挥发分热解吸热和水分蒸发汽化吸热。固定碳不涉及分解热。物理显热在缺乏精确数据时可忽略或说明。计算时注意百分比换算。六、综合应用题（10分）某大型高炉计划将煤比从当前的150kg/t·Fe提高到180kg/t·Fe。但在试提高过程中，出现了炉况不顺、压差升高、炉顶温度上升的现象。请分析可能的原因