2025年氣化考試題庫(kù)及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列煤氣化工藝中，屬于氣流床氣化技術(shù)的是：A.魯奇固定床氣化爐B.灰熔聚流化床氣化爐C.航天粉煤加壓氣化爐（HT-L）D.恩德流化床氣化爐答案：C。解析：氣流床氣化技術(shù)的典型代表包括德士古（Texaco）、殼牌（Shell）、航天爐（HT-L）等，其特點(diǎn)是粉煤與氣化劑在高溫下并流反應(yīng)，停留時(shí)間短（約1-5秒），操作溫度高于灰熔點(diǎn)（1300-1600℃），適合高灰熔點(diǎn)煤種。固定床（如魯奇）以塊煤為原料，流化床（如灰熔聚、恩德）以細(xì)顆粒煤為原料，反應(yīng)溫度低于灰熔點(diǎn)。2.煤氣化過程中，主要的還原反應(yīng)是：A.C+O?→CO?（ΔH＜0）B.C+H?O→CO+H?（ΔH＞0）C.2CO→CO?+C（ΔH＜0）D.CO+H?O→CO?+H?（ΔH≈0）答案：B。解析：煤氣化反應(yīng)分為燃燒反應(yīng)（放熱，如A）和還原反應(yīng)（吸熱或微熱）。其中，B選項(xiàng)為碳與水蒸氣的還原反應(yīng)（水煤氣反應(yīng)），是生成合成氣（CO+H?）的關(guān)鍵吸熱反應(yīng)；D為變換反應(yīng)，屬于調(diào)整合成氣組分的輔助反應(yīng)；C為析碳反應(yīng)，通常在低溫下發(fā)生，非主要還原反應(yīng)。3.氣化爐操作中，氧煤比（O?/煤質(zhì)量比）過高的主要危害是：A.爐溫偏低，碳轉(zhuǎn)化率下降B.爐溫過高，耐火磚壽命縮短C.合成氣中CH?含量升高D.粗煤氣中CO?含量降低答案：B。解析：氧煤比是控制氣化爐溫度的核心參數(shù)。氧煤比過高時(shí)，燃燒反應(yīng)（C+O?→CO?）放熱過多，爐溫急劇升高（可能超過1600℃），導(dǎo)致耐火磚熱蝕加劇，壽命縮短；同時(shí)，高溫會(huì)加速灰渣熔融，可能引發(fā)渣口堵塞。氧煤比過低則爐溫不足，碳轉(zhuǎn)化率下降（A錯(cuò)誤）。CH?含量主要與溫度成反比（高溫下CH?分解），故C錯(cuò)誤；CO?含量與氧含量正相關(guān)，但過高氧煤比會(huì)因CO?被高溫分解（CO?+C→2CO）而未必降低，D不嚴(yán)謹(jǐn)。4.以下關(guān)于氣化爐渣口壓差（ΔP）的描述，正確的是：A.ΔP升高意味著渣口堵塞風(fēng)險(xiǎn)降低B.ΔP主要反映激冷室液位波動(dòng)C.正常操作中ΔP應(yīng)控制在0.05-0.2MPaD.ΔP降低可能由煤中灰分含量增加引起答案：C。解析：渣口壓差是氣化爐燃燒室與激冷室之間的壓力差，正常范圍通常為0.05-0.2MPa（不同爐型略有差異）。ΔP升高通常因渣口結(jié)渣或堵塞（A錯(cuò)誤）；ΔP降低可能因渣口擴(kuò)徑或灰分減少（D錯(cuò)誤）；激冷室液位波動(dòng)主要影響合成氣帶水，與ΔP無(wú)直接關(guān)聯(lián)（B錯(cuò)誤）。5.氣化原料煤的“灰熔融性溫度（ST）”是指：A.灰分開始變形的溫度B.灰分軟化的溫度C.灰分流動(dòng)的溫度D.灰分完全熔融的溫度答案：C。解析：灰熔融性溫度通常用變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）、流動(dòng)溫度（FT）表示。其中，ST為灰錐尖端彎曲至接觸托板的溫度（軟化溫度），F(xiàn)T為灰錐完全熔融并展開成高度≤1.5mm薄層的溫度（流動(dòng)溫度）。題目中“灰熔融性溫度（ST）”特指軟化溫度，需注意部分教材可能以FT為關(guān)鍵指標(biāo)（如氣流床要求FT≤1450℃）。二、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述氣流床氣化與固定床氣化的主要差異（從原料、溫度、產(chǎn)物、碳轉(zhuǎn)化率四方面）。答案：（1）原料：氣流床使用粉煤（＜0.1mm）或水煤漿（濃度60-65%），固定床使用塊煤（6-50mm）或型煤；（2）溫度：氣流床操作溫度高于灰熔點(diǎn)（1300-1600℃），固定床溫度分層（氧化層1000-1200℃，還原層800-1000℃）；（3）產(chǎn)物：氣流床合成氣中CH?含量極低（＜0.5%），主要成分為CO+H?（＞85%）；固定床因低溫段存在甲烷化反應(yīng)（C+2H?→CH?），CH?含量可達(dá)8-12%；（4）碳轉(zhuǎn)化率：氣流床因高溫、短停留時(shí)間，碳轉(zhuǎn)化率＞98%；固定床因塊煤內(nèi)部未反應(yīng)芯存在，碳轉(zhuǎn)化率約90-95%。2.分析水煤漿濃度對(duì)氣化過程的影響（需說明過高或過低的危害）。答案：水煤漿濃度是氣流床水煤漿氣化的關(guān)鍵參數(shù)（如德士古工藝），最佳范圍為60-65%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。（1）濃度過低（＜58%）：-漿體含水量高，進(jìn)入爐內(nèi)后水分蒸發(fā)吸熱，導(dǎo)致爐溫下降，碳轉(zhuǎn)化率降低；-合成氣中有效氣（CO+H?）含量減少，CO?含量升高；-系統(tǒng)熱效率下降，氧耗增加（需更多氧氣維持爐溫）。（2）濃度過高（＞67%）：-漿體粘度增大，流動(dòng)性變差，可能導(dǎo)致煤漿泵打量波動(dòng)或管道堵塞；-霧化效果變差（噴嘴出口煤漿分散不均），煤粒與氧氣接觸不充分，未反應(yīng)碳增加；-灰渣中殘?zhí)己可?，浪費(fèi)原料。3.列舉氣化爐開車階段“烘爐”的主要目的及操作要點(diǎn)。答案：烘爐是氣化爐投煤前的關(guān)鍵步驟，主要目的：（1）緩慢排除耐火磚及澆注料中的自由水和結(jié)晶水，避免因快速升溫導(dǎo)致水分汽化膨脹，造成磚縫開裂或耐火層剝落；（2）使耐火材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高熱震穩(wěn)定性和抗渣侵蝕能力；（3）檢查爐內(nèi)溫度分布是否均勻，驗(yàn)證測(cè)溫元件（如熱偶）、燒嘴冷卻系統(tǒng)等設(shè)備的可靠性。操作要點(diǎn)：（1）升溫速率嚴(yán)格按烘爐曲線控制（如前24h升溫至150℃，之后每小時(shí)升溫5-10℃，最終恒溫在800-1000℃）；（2）使用燃料氣（如天然氣）或燃油作為烘爐介質(zhì)，確保燃燒完全，避免炭黑沉積；（3）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各層熱偶溫度，溫差控制在±50℃內(nèi)，防止局部過熱；（4）烘爐結(jié)束后，需自然降溫至常溫，檢查耐火層有無(wú)裂紋、脫落等缺陷。4.簡(jiǎn)述氣化系統(tǒng)“黑水”與“灰水”的區(qū)別及處理流程。答案：（1）定義與成分：-黑水：來自氣化爐激冷室和旋風(fēng)分離器的含固廢水，固含量高（1-3%），主要成分為細(xì)灰（＜10μm）、未反應(yīng)殘?zhí)?、少量溶解的H?S/CO?；-灰水：黑水經(jīng)閃蒸、沉降處理后的澄清水，固含量＜0.1%，循環(huán)用于煤漿制備、激冷環(huán)補(bǔ)水等。（2）處理流程：黑水→高壓閃蒸（回收熱量，降低壓力）→低壓閃蒸（進(jìn)一步脫除溶解氣）→真空閃蒸（析出剩余氣體，降低溫度）→沉降槽（加絮凝劑，細(xì)灰沉淀）→底流（去壓濾機(jī)，灰餅外運(yùn)）→溢流（灰水，返回系統(tǒng)循環(huán)）。5.說明氣化爐“氧煤比”與“汽氧比”的調(diào)節(jié)邏輯（以水煤漿氣化為背景）。答案：（1）氧煤比（O?/煤質(zhì)量比）：核心調(diào)節(jié)參數(shù)，主要控制爐溫。當(dāng)爐溫偏低時(shí)，提高氧煤比（增加氧氣量或降低煤漿流量），增強(qiáng)燃燒反應(yīng)放熱；爐溫偏高時(shí)，降低氧煤比（減少氧氣量或增加煤漿流量），通過吸熱反應(yīng)（C+H?O→CO+H?）降溫。（2）汽氧比（水蒸氣/O?體積比）：輔助調(diào)節(jié)參數(shù)，主要影響合成氣組分和爐內(nèi)結(jié)渣。提高汽氧比：-增加水蒸氣量，促進(jìn)水煤氣反應(yīng)（C+H?O→CO+H?），提高H?/CO比；-水蒸氣稀釋氧氣濃度，降低局部燃燒溫度，減少爐內(nèi)結(jié)渣風(fēng)險(xiǎn)；-但過高會(huì)導(dǎo)致爐溫下降，碳轉(zhuǎn)化率降低。實(shí)際操作中，汽氧比通?？刂圃?.3-0.5（Nm3/Nm3），根據(jù)煤質(zhì)（灰熔點(diǎn)、反應(yīng)活性）和目標(biāo)合成氣組分動(dòng)態(tài)調(diào)整。三、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某水煤漿氣化裝置日處理煤量為2000噸（干基），煤中碳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為65%，粗煤氣中CO體積分?jǐn)?shù)為48%，CO?體積分?jǐn)?shù)為18%，H?體積分?jǐn)?shù)為30%，CH?體積分?jǐn)?shù)為0.5%（其余為N?、Ar等惰性氣）。假設(shè)煤氣中碳全部來自煤，計(jì)算碳轉(zhuǎn)化率（保留兩位小數(shù)）。答案：（1）煤中碳總量：2000t/d×65%=1300t/d=1300×10?g/d；（2）粗煤氣中碳總量（以CO、CO?、CH?形式存在）：設(shè)粗煤氣總體積為V（Nm3/d），則：CO含碳量：V×48%×(12/22.4)kg/Nm3；CO?含碳量：V×18%×(12/22.4)kg/Nm3；CH?含碳量：V×0.5%×(12/22.4)kg/Nm3；總碳量=V×(48%+18%+0.5%)×(12/22.4)=V×66.5%×(12/22.4)kg/Nm3。（3）根據(jù)碳平衡，煤中碳總量=煤氣中碳總量（忽略灰中殘?zhí)迹?300×10?g/d=V×66.5%×(12/22.4)×103g/Nm3（轉(zhuǎn)換為g）；解得V=(1300×10?)/(66.5%×12/22.4×103)≈(1300×10?×22.4)/(0.665×12×103)≈3.64×10?Nm3/d。（4）碳轉(zhuǎn)化率=（煤氣中碳量/煤中碳量）×100%=100%（因假設(shè)灰中無(wú)殘?zhí)迹?，但?shí)際需考慮灰中殘?zhí)?。若題目未提供灰量，通常默認(rèn)碳轉(zhuǎn)化率=（1-灰中殘?zhí)剂?煤中碳量）×100%。本題可能隱含灰中殘?zhí)伎珊雎?，故碳轉(zhuǎn)化率≈98.5%（注：實(shí)際計(jì)算需補(bǔ)充灰中殘?zhí)紨?shù)據(jù)，此處為示例）。（注：正確步驟應(yīng)為：碳轉(zhuǎn)化率=（煤氣中碳摩爾數(shù)/煤中碳摩爾數(shù)）×100%。煤中碳摩爾數(shù)=1300×10?g/12g/mol≈1.083×10?mol；煤氣中碳摩爾數(shù)=V×(48%+18%+0.5%)/22.4Nm3/mol=3.64×10?×66.5%/22.4≈1.075×10?mol；轉(zhuǎn)化率=1.075×10?/1.083×10?≈99.26%。）2.某粉煤氣化爐操作壓力4.0MPa，設(shè)計(jì)氧煤比為0.85Nm3/kg（純氧），煤漿濃度62%（水占38%），煤的低位發(fā)熱量為22MJ/kg。若實(shí)際運(yùn)行中煤漿流量為30m3/h（密度1150kg/m3），氧氣流量為18000Nm3/h（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），計(jì)算實(shí)際氧煤比并判斷是否偏離設(shè)計(jì)值（需說明對(duì)爐溫的影響）。答案：（1）煤漿質(zhì)量流量=30m3/h×1150kg/m3=34500kg/h；（2）干煤質(zhì)量流量=34500kg/h×(1-38%)=34500×0.62=21390kg/h；（3）實(shí)際氧煤比=氧氣流量/干煤質(zhì)量流量=18000Nm3/h/21390kg/h≈0.841Nm3/kg；（4）設(shè)計(jì)氧煤比為0.85Nm3/kg，實(shí)際值略低（偏差約-1.06%）。影響：氧煤比略低，燃燒反應(yīng)放熱減少，爐溫可能小幅下降（約10-20℃）。若偏差持續(xù)，需檢查煤漿濃度是否偏高（導(dǎo)致干煤量增加）或氧氣流量計(jì)誤差，避免因爐溫過低導(dǎo)致碳轉(zhuǎn)化率下降、渣中殘?zhí)忌?。四、案例分析題（20分）某廠航天粉煤氣化裝置（HT-L）運(yùn)行中，DCS顯示氣化爐燃燒室溫度（T1）從1450℃快速降至1380℃，同時(shí)渣口壓差（ΔP）從0.12MPa升至0.25MPa，合成氣中CO含量下降2%，H?含量下降1%，CO?含量上升3%。試分析可能原因及處理措施。答案：可能原因分析：（1）煤質(zhì)波動(dòng)：-煤的灰熔點(diǎn)（ST）升高（如灰中Al?O?含量增加），導(dǎo)致爐溫低于灰流動(dòng)溫度（FT），灰渣流動(dòng)性變差，渣口結(jié)渣，ΔP升高；-煤的反應(yīng)活性降低（如年輕煤變質(zhì)程度增加），碳轉(zhuǎn)化率下降，未反應(yīng)碳進(jìn)入渣中，合成氣有效組分減少。（2）氧煤比調(diào)節(jié)不當(dāng)：-氧氣流量突然降低（如氧壓機(jī)跳車、調(diào)節(jié)閥故障），或煤漿流量增大（如煤漿泵轉(zhuǎn)速升高），導(dǎo)致實(shí)際氧煤比低于設(shè)計(jì)值，燃燒放熱減少，爐溫下降；-爐溫下降后，水煤氣反應(yīng)（C+H?O→CO+H?）減弱，CO?因變換反應(yīng)（CO+H?O→CO?+H?）逆向抑制，含量反而升高（因燃燒生成的CO?未被充分還原）。（3）燒嘴運(yùn)行異常：-燒嘴磨損或中心氧流量分配不均，導(dǎo)致煤氧混合效果變差，局部燃燒不充分，爐溫分布不均；-燒嘴頭部結(jié)焦，阻礙煤漿霧化，未反應(yīng)煤粒增多，碳轉(zhuǎn)化率下降。（4）儀表故障：-溫度熱偶損壞（如T1熱偶插入深度不足或接觸不良），顯示假低溫度；-差壓變送器堵塞（如取壓管被灰渣堵塞），ΔP顯示假高。處理措施：（1）立即核對(duì)其他溫度測(cè)點(diǎn)（如T2、T3）及合成氣成分趨勢(shì)，確認(rèn)是否為儀表故障；若為熱偶問題，切換至備用測(cè)點(diǎn)。（2）檢查煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)（灰熔點(diǎn)、工業(yè)分析），若灰熔點(diǎn)升高，適當(dāng)提高氧煤比（增加氧氣量），將爐溫提升至FT+50℃以上（如FT=1350℃，則爐溫控制在140