2025年冶金工業(yè)高爐煤粉噴吹技術(shù)知識考核試題及答案解析一、單項選擇題（每題1分，共30分）1.高爐煤粉噴吹系統(tǒng)中最先投入工業(yè)應用的載氣介質(zhì)是A.氧氣??B.氮氣??C.壓縮空氣??D.二氧化碳答案：C解析：20世紀60年代法國Solmer廠首次采用壓縮空氣輸送煤粉，因其成本低、來源廣，成為早期主流方案。2.煤粉在高爐風口前的燃燒率一般要求達到A.≥60%??B.≥70%?C.≥80%?D.≥90%答案：C解析：燃燒率低于80%時，未燃煤粉進入爐缸會增加爐渣黏度、惡化透液性，故設計規(guī)范取80%為下限。3.下列煤種中，可磨性指數(shù)（HGI）最高的是A.無煙煤??B.貧煤??C.煙煤??D.褐煤答案：D解析：HGI隨煤化度降低而升高，褐煤HGI常大于70，無煙煤普遍低于50。4.煤粉粒度R90（篩余）由15%降至10%，對風口前燃燒率的影響是A.降低2%??B.基本不變??C.提高3%～5%??D.提高8%以上答案：C解析：粒度變細，比表面積增大，氧擴散條件改善，燃燒率提高3%～5%，但再細收益遞減。5.噴煤比由140kg/tHM提至180kg/tHM時，理論火焰溫度（TFT）通常下降A.10℃??B.30℃??C.50℃??D.80℃答案：C解析：每增加10kg/tHM煤粉，TFT約降低12～15℃，故40kg/tHM增量對應約50℃降幅。6.高爐富氧噴煤時，氧濃度每提高1%，TFT約升高A.20℃??B.35℃??C.50℃??D.70℃答案：B解析：富氧1%相當于減少3.3%氮氣帶入的物理熱，理論計算TFT升高30～40℃，現(xiàn)場統(tǒng)計均值35℃。7.煤粉輸送濃度（kg粉/kg氣）超過多少時，一般判定為濃相輸送A.5??B.10??C.20??D.40答案：D解析：行業(yè)慣例把固氣比≥40視為濃相，此時氣速低、壓降小、管道磨損輕。8.噴吹罐下料出現(xiàn)“懸料”現(xiàn)象，最先采取的操作是A.提高罐壓??B.降低罐壓??C.開大流化風??D.關(guān)閉充壓閥答案：C解析：懸料多因流化不良，先增大流化風量松動煤粉，再視情況調(diào)整罐壓。9.煤粉爆炸性測試中，返回火焰長度≥mm即判定為強爆炸煤A.100??B.300??C.600??D.1000答案：C解析：按ISO6184標準，返回火焰≥600mm為St1級強爆炸，需采用惰化輸送。10.噴煤管道彎頭外側(cè)最易磨損，其機理主要是A.沖蝕??B.腐蝕??C.疲勞??D.空蝕答案：A解析：高速煤粉顆粒沖擊管壁產(chǎn)生切削，屬典型沖蝕磨損。11.高爐煤氣流分布出現(xiàn)“中心發(fā)展”時，應優(yōu)先調(diào)整的噴煤參數(shù)是A.增加邊緣噴槍數(shù)量??B.提高煤比??C.降低富氧率??D.提高風溫答案：A解析：中心發(fā)展需抑制邊緣氣流，增加邊緣煤量可冷卻邊緣、引導煤氣向中心擴展。12.煤粉水分由1.0%升至3.0%，對輸送阻力的影響是A.降低5%??B.基本不變??C.增加15%??D.增加30%答案：C解析：水分提高，顆粒團聚、密度增大，阻力約呈線性增加，每1%水分增阻5%～6%。13.下列哪項不是煤粉燃燒“雙區(qū)模型”的假設前提A.揮發(fā)分先燃燒??B.焦炭燃燒受擴散控制??C.顆粒溫度均勻??D.揮發(fā)分燃燒放熱全部用于加熱焦炭答案：D解析：雙區(qū)模型認為揮發(fā)分燃燒熱部分散失于環(huán)境，并非全部用于加熱殘?zhí)俊?4.噴吹混合煤時，若煙煤比例超過60%，應重點監(jiān)控A.磨機出口溫度??B.罐壓??C.載氣流量??D.氧含量答案：A解析：煙煤揮發(fā)分高，磨機出口溫度需控制在70℃以下，防止自燃。15.高爐煤氣利用率ηCO=CO?/(CO+CO?)降低，說明A.間接還原增強??B.直接還原增加??C.爐缸溫度升高??D.煤氣量下降答案：B解析：ηCO降低意味著CO未充分利用，直接還原耗碳增加，爐缸熱負荷升高。16.噴煤后爐頂溫度上升，最可能的原因是A.煤氣量增加??B.爐料透氣性變差??C.焦比降低??D.邊緣氣流減弱答案：A解析：煤粉替代焦炭，煤氣發(fā)生量增大，爐頂煤氣帶走熱量增加，溫度上升。17.煤粉噴吹速率波動±5%，對爐溫的影響滯后時間約為A.0.5h??B.2h??C.4h??D.8h答案：B解析：煤粉從風口到爐缸約需1.5～2.5h，爐溫響應滯后約2h。18.噴吹罐采用“上出料”方式相比“下出料”優(yōu)點在于A.下料穩(wěn)定??B.設備高度低??C.煤粉殘留少??D.檢修方便答案：A解析：上出料利用罐內(nèi)整體流化，密度均勻，下料連續(xù)性更好。19.煤粉燃燒率在線檢測最常用的方法是A.紅外測溫??B.激光粒度??C.煙氣CO/CO?比值??D.熱重分析答案：C解析：通過風口取樣槍獲得煙氣成分，利用CO/CO?平衡反推燃燒率，實時性好。20.當噴吹罐壓力高于高爐熱風壓力MPa以上時，需設置減壓系統(tǒng)A.0.05??B.0.15??C.0.25??D.0.35答案：B解析：壓差超過0.15MPa，煤粉出罐速度過高，易引發(fā)管道磨損及燃燒不穩(wěn)定。21.煤粉在高爐風口前的停留時間通常為A.5ms??B.20ms??C.50ms??D.100ms答案：B解析：風速180m/s、風口長度1.2m時，停留約20ms，燃燒需在此區(qū)間完成80%。22.下列哪項措施不能抑制煤粉“回火”A.增設止回閥??B.提高載氣速度??C.降低煤粉濃度??D.提高熱風溫度答案：D解析：熱風溫度越高，火焰?zhèn)鞑ニ俣仍娇?，反而易回火?3.噴吹煙煤時，系統(tǒng)氧含量應控制在vol%以下A.8??B.12??C.16??D.21答案：B解析：煙煤揮發(fā)分高，氧含量≥12%時爆炸風險陡增，規(guī)范要求≤12%。24.煤粉輸送管道內(nèi)壁常用陶瓷襯里，其厚度一般取A.1mm??B.3mm??C.6mm??D.10mm答案：C解析：6mm氧化鋁陶瓷可保證≥20000h壽命，過厚增加成本且易脫落。25.高爐噴煤后，爐缸“透氣透液性”評價指標常用A.ΔP??B.爐缸溫度??C.鐵水含Si??D.死料柱高度答案：A解析：爐缸壓力差ΔP反映煤氣通過料柱阻力，是最直接指標。26.煤粉在高爐內(nèi)的“未燃殘?zhí)肌弊罱K主要隨A.鐵水排出??B.爐渣排出??C.煤氣帶走??D.爐墻黏結(jié)答案：B解析：殘?zhí)剂６燃?，隨煤氣上浮至滴落帶，終被爐渣捕集，增加渣中C含量。27.噴吹罐稱重傳感器漂移±2%，對煤比控制精度的影響約為A.0.5%??B.1%??C.2%??D.4%答案：C解析：稱重信號直接參與給料閉環(huán)，漂移量幾乎1:1傳遞至煤比。28.煤粉燃燒動力學中，表觀活化能最高的階段是A.水分蒸發(fā)??B.揮發(fā)分析出??C.揮發(fā)分燃燒??D.焦炭燃燒答案：D解析：焦炭燃燒需斷裂C-C鍵，活化能120～180kJ/mol，遠高于揮發(fā)分。29.采用“氧煤槍”時，氧氣與煤粉的最佳混合距離為槍口前A.50mm??B.100mm??C.200mm??D.500mm答案：C解析：過早混合易回火，過晚混合燃燒滯后，實驗表明200mm處混合燃燒率最高。30.高爐計劃休風8h，噴吹系統(tǒng)應最先執(zhí)行的操作是A.停磨??B.吹掃管道??C.關(guān)閉罐壓??D.切換氮氣答案：D解析：先切換氮氣惰化，防止煤粉沉積自燃，再執(zhí)行后續(xù)步驟。二、多項選擇題（每題2分，共20分）31.下列因素中，直接導致煤粉燃燒率降低的有A.粒度變粗??B.氧過剩系數(shù)下降??C.熱風溫度降低??D.煤粉水分升高??E.富氧率提高答案：ABCD解析：E項富氧率提高會促進燃燒，其余均抑制燃燒。32.高爐噴煤對爐缸工況產(chǎn)生的正面作用包括A.降低爐缸溫度??B.活躍爐缸中心??C.減少SiO揮發(fā)??D.提高鐵水溫度均勻性??E.降低硫負荷答案：BCD解析：噴煤降低焦比，減少SiO揮發(fā)，煤氣量增加可活躍中心，但爐缸溫度略升，硫負荷變化視煤種而定。33.煤粉輸送系統(tǒng)設置“二次風”的目的有A.提高煤粉速度??B.補充燃燒氧??C.冷卻噴槍??D.防止回火??E.降低管道磨損答案：ABD解析：二次風在主風下游注入，可提高速度、補氧并阻斷回火，不用于冷卻噴槍。34.下列屬于煤粉爆炸五要素的是A.可燃粉塵??B.氧??C.點火源??D.密閉空間??E.濕度答案：ABCD解析：爆炸五要素：可燃粉、氧、點火源、懸浮、密閉，濕度高反而抑制爆炸。35.噴吹罐流化板堵塞的常見原因有A.煤粉過細??B.水分高??C.含雜物??D.流化風量過大??E.罐壓過高答案：ABC解析：過細、水分高、雜物易團聚堵塞；風量過大、罐壓高不會直接堵塞。36.煤粉燃燒率在線檢測誤差來源包括A.取樣槍堵塞??B.煙氣泄漏??C.熱電偶漂移??D.標氣不準??E.煤粉密度變化答案：ABD解析：熱電偶測溫度不直接參與燃燒率計算，密度變化對稱重法有影響但對煙氣法影響小。37.高爐富氧噴煤后，需同步調(diào)整的操作參數(shù)有A.風溫??B.風量??C.礦石批重??D.焦比??E.爐渣堿度答案：ABCD解析：富氧提高TFT，需降風溫、減風量、調(diào)批重、降焦比，堿度視爐況微調(diào)。38.煤粉在高爐內(nèi)的“二次燃燒”現(xiàn)象可能引發(fā)A.爐頂溫度飆升??B.爐墻結(jié)厚??C.煤氣利用率下降??D.鐵水含硫升高??E.爐缸堆積答案：ABC解析：二次燃燒指CO在爐身上部再燃，導致頂溫高、結(jié)厚、ηCO下降，與硫、爐缸堆積無直接因果。39.噴吹系統(tǒng)設置“V型過濾器”的作用是A.除去鐵屑??B.除去纖維??C.降低水分??D.降低粉塵排放??E.穩(wěn)定粉流答案：ABD解析：V型金屬網(wǎng)濾除>100μm雜物，保護噴槍，不直接降水分或穩(wěn)流。40.煤粉噴吹速率PID控制中，積分時間過大將導致A.響應遲緩??B.超調(diào)加大??C.穩(wěn)態(tài)誤差增大??D.振蕩加劇??E.閥門磨損答案：AC解析：積分時間過大，系統(tǒng)消除誤差慢，響應遲緩且可能存在穩(wěn)態(tài)誤差，不會直接超調(diào)或振蕩。三、判斷題（每題1分，共10分）41.煤粉揮發(fā)分越高，其著火溫度越高。??（×）解析：揮發(fā)分高，著火溫度降低。42.噴吹罐“上出料”方式比“下出料”更容易產(chǎn)生“脈動”。??（×）解析：上出料流化均勻，脈動小。43.煤粉粒度越細，管道磨損越輕。??（×）解析：細粉速度高，對管壁沖蝕反而加劇。44.富氧率提高1%，煤粉燃燒率約提高3%。??（√）解析：現(xiàn)場統(tǒng)計曲線斜率約3%。45.高爐休風后，噴吹管道內(nèi)煤粉無需清理，可直接復風。??（×）解析：必須氮氣吹掃，防止自燃及回火。46.煤粉水分升高1%，其輸送電耗約增加5%。??（√）解析：水分增加顆粒團聚，阻力上升，電耗線性增加。47.噴吹煙煤時，系統(tǒng)氧含量控制在10%即可完全避免爆炸。??（×）解析：爆炸極限隨粒度、溫度、點火能變化，10%仍有風險，需多重防護。48.煤粉燃燒率與熱風溫度呈線性正相關(guān)。??（×）解析：溫度升高初期燃燒率快速增加，后期趨緩，呈指數(shù)關(guān)系。49.高爐爐缸溫度升高時，應首先降低煤比而非焦比。??（√）解析：煤粉降低可快速減少爐缸熱收入，焦比調(diào)整滯后。50.采用陶瓷內(nèi)襯管道后，彎頭壽命可提高5倍以上。??（√）解析：氧化鋁陶瓷硬度HV1800，是普通鋼的10倍，壽命提高5～8倍。四、填空題（每空1分，共20分）51.煤粉爆炸最低氧濃度隨揮發(fā)分升高而________。答案：降低52.煤粉輸送臨界速度通常用________公式估算。答案：Salman53.煤粉在高爐風口前的燃燒時間一般小于________ms。答案：5054.噴吹罐稱重系統(tǒng)靜態(tài)精度應優(yōu)于________%。答案：0.255.煤粉粒度R90由20%降至10%，燃燒率約提高________%。答案：456.富氧率每提高1%，理論燃燒溫度升高約________℃。答案：3557.煤粉水分超過________%時，輸送阻力急劇增加。答案：358.煤粉爆炸最強粒徑區(qū)間通常為________μm。答案：30～7559.高爐煤氣利用率ηCO正常范圍________%～________%。答案：45～5260.噴吹系統(tǒng)氮氣壓力應高于熱風壓力________MPa以上。答案：0.261.煤粉在高爐內(nèi)的“未燃率”一般要求小于________%。答案：2062.煤粉輸送固氣比超過________即進入濃相區(qū)。答案：4063.煤粉燃燒表觀活化能范圍________～________kJ/mol。答案：120?18064.噴吹罐安全閥開啟壓力通常為設計壓力的________倍。答案：1.165.煤粉輸送管道內(nèi)壁陶瓷襯里厚度常用________mm。答案：666.煤粉著火溫度測試采用________爐。答案：Godbert-Greenwald67.煤粉揮發(fā)分析出溫度區(qū)間________～________℃。答案：300?50068.煤粉噴吹速率波動應控制在±________%以內(nèi)。答案：269.煤粉在高爐風口前的氧過剩系數(shù)一般維持________～________。答案：1.05?1.1570.煤粉燃燒率在線檢測采用________比值法。答案：CO/CO?五、簡答題（每題6分，共30分）71.簡述煤粉在高爐風口前的燃燒機理。答案：煤粉顆粒在高速熱風（180～220m/s）作用下迅速升溫，首先水分蒸發(fā)；溫度升至300～500℃時揮發(fā)分析出并與氧發(fā)生均相燃燒，放出大量熱使顆粒溫度驟升；隨后殘余焦炭與氧發(fā)生非均相燃燒，受氧擴散控制，燃燒速率與顆粒比表面積、氧分壓、溫度呈正相關(guān)；整個燃燒過程需在20～50ms內(nèi)完成80%以上，未燃殘?zhí)茧S煤氣進入滴落帶，最終被爐渣捕集。72.列舉并解釋提高煤粉燃燒率的三項工程措施。答案：（1）降低粒度：提高比表面積，減小擴散阻力，燃燒率可提高3%～5%；（2）提高熱風溫度：每升高100℃，燃燒率提高5%～7%，因顆粒升溫加快、反應速率指數(shù)增加；（3）富氧噴吹：氧濃度每提高1%，燃燒率提高3%，同時提高理論火焰溫度，縮短燃盡時間。73.說明噴吹罐“懸料”現(xiàn)象的成因及處理步驟。答案：成因：煤粉水分高、粒度細、流化風量不足或分布板堵塞，導致粉體無法形成均勻流化態(tài)，出現(xiàn)空穴、架橋。處理：①立即開大流化風，提高風量20%～30%；②敲擊罐壁振動，破壞架橋；③若無效，開啟罐底事故排放閥，局部卸壓再恢復；④仍無效則停煤、切換氮氣，人工清堵。74.闡述煤粉爆炸性測試流程及判定標準。答案：按ISO6184，將煤粉（<75μm）干燥至恒重，置于Godbert-Greenwald爐管內(nèi)，設定氧濃度21%，點火源為電火花，逐步升高溫度至出現(xiàn)返回火焰；記錄返回火焰長度≥600mm、最大爆炸壓力≥0.5MPa即為強爆炸煤（St1級）；若返回火焰<100mm為弱爆炸，需結(jié)合20L球爆炸罐驗證最低著火能量、爆炸指數(shù)Kst，最終確定惰化輸送方案。75.分析富氧噴煤對高爐煤氣流分布的影響及調(diào)劑方法。答案：富氧提高風口前理論火焰溫度，煤氣量相對減少，煤氣速度降低，邊緣氣流減弱，中心氣流發(fā)展；若中心過盛，爐頂溫度升高、爐墻結(jié)厚。調(diào)劑：①降低風溫20～30℃，抑制中心溫度；②增加邊緣噴槍煤量，冷卻邊緣；③縮小礦石批重，引導煤氣向邊緣擴展；④適當降低富氧率0.5%～1%，恢復煤氣量，保持合理分布。六、計算題（每題10分，共30分）76.某高爐噴吹煙煤，煤粉工業(yè)分析：FC58%，V32%，A6%，M4%；煤比160kg/tHM，熱風溫度1200℃，富氧率3%，風溫每升高100℃燃燒率提高5%，富氧率每提高1%燃燒率提高3%，基礎燃燒率75%。計算實際燃燒率。答案：熱風溫度升高200℃，提高5%×2=10%；富氧率3%，提高3%×3=9%；實際燃燒率=75%+10%+9%=94%。77.噴吹罐有效容積50m3，煤粉堆密度650kg/m3，罐裝系數(shù)0.8，高爐日產(chǎn)生鐵8000t，煤比160kg/tHM，計算每罐煤粉可維持噴吹時間。答案：每罐煤粉量=50×650×0.8=26000kg；日耗煤量=8000×160=1280000kg=1280t；噴吹時間=26000/1280000×24=0.4875h=29.25min。78.煤粉輸送管道內(nèi)徑DN100，固氣比45，載氣速度18m/s，煤粉堆密度650kg/m3，氣體密度1.2kg/m3，計算每小時輸送煤粉量。答案：截面積A=π×0.052=0.007854m2；氣體體積流量Q=18×0.007854×3600=508.9m3/h；氣體質(zhì)量流量=508.9×1.2=610.7kg/h；煤粉質(zhì)量流量=610.7×45=27481kg/h=27.48t/h。七、綜合應用題（每題15分，共30分）79.某3200m3高爐計劃將煤比由150kg/tHM提高到200kg/tHM，熱風溫度1150℃，富氧率2%，爐缸煤氣量已接近上限。請制定技術(shù)方案，確保爐缸透氣透液性、爐頂溫度、理論火焰溫度均在允許范圍，并給出關(guān)鍵參數(shù)調(diào)整表。答案：（1）提高富氧率至4%，補償TFT下降：煤比+50kg/tHM使TFT降約60℃，富氧+2%升70℃，凈升10℃，TFT維持2200℃左右；（2）降低風溫50℃，抑制中心過盛，減少煤氣量2%；（3）調(diào)整礦石批重由52t降至48t，擴大邊緣通道，降低ΔP3kPa；（4）優(yōu)化噴槍布局：邊緣增加4支，中心減少2支，邊緣煤量占比由35%提至42%，冷卻邊緣，頂溫降低15℃；（5）控制煤粉粒度R90≤10%，水分≤1.5%，確保燃燒率≥85%，減少未燃煤粉對爐缸透液性影響；（6）加強爐缸溫度監(jiān)測，鐵水