2025年冶金工業(yè)高爐煤粉噴吹技術(shù)知識(shí)考核試題及答案解析一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共20分）1.高爐煤粉噴吹系統(tǒng)中最先投入運(yùn)行的設(shè)備是A.煤粉倉(cāng)流化風(fēng)機(jī)?B.主排風(fēng)機(jī)?C.煤磨機(jī)?D.噴吹罐充壓閥答案：C解析：煤磨機(jī)需提前運(yùn)行，將原煤烘干并磨細(xì)至合格粒度（R90≤15%），為后續(xù)輸送與噴吹提供連續(xù)穩(wěn)定的粉源，故最先啟動(dòng)。2.煤粉在高爐風(fēng)口前的燃盡率一般要求不低于A.60%?B.70%?C.80%?D.90%答案：C解析：未燃煤粉進(jìn)入爐缸會(huì)惡化透液性，經(jīng)驗(yàn)表明80%燃盡率可兼顧置換比與爐況順行，低于此值將顯著增加爐塵含碳量。3.下列哪項(xiàng)不是氧煤槍相比傳統(tǒng)噴槍的核心優(yōu)勢(shì)A.提高火焰溫度?B.降低鼓風(fēng)含氧?C.縮短燃盡距離?D.減少NOx生成答案：B解析：氧煤槍通過(guò)局部富氧（而非降低鼓風(fēng)含氧）加速煤粉燃燒，A、C、D均為其優(yōu)勢(shì)，B表述與事實(shí)相反。4.噴吹罐“上出料”方式相比“下出料”方式，最顯著的優(yōu)點(diǎn)是A.設(shè)備高度低?B.煤粉含水要求低?C.濃度波動(dòng)小?D.檢修方便答案：C解析：上出料依靠罐內(nèi)整體流化，料柱穩(wěn)定，輸送濃度波動(dòng)可控制在±1%以內(nèi)，而下出料易受“鼠洞”影響，波動(dòng)達(dá)±3%。5.高爐接受煤粉量突然增加時(shí)，爐缸理論燃燒溫度（RAFT）變化趨勢(shì)為A.升高?B.降低?C.先升后降?D.基本不變答案：B解析：煤粉為冷態(tài)入爐，揮發(fā)分裂解及碳素溶損均為吸熱反應(yīng)，RAFT一般下降20~40℃，需通過(guò)提高風(fēng)溫或富氧補(bǔ)償。6.煤粉爆炸性判定中，返回火焰長(zhǎng)度≥________mm即歸為強(qiáng)爆炸性煤種A.100?B.200?C.400?D.600答案：D解析：按ISO61841標(biāo)準(zhǔn)，返回火焰≥600mm為Ⅰ級(jí)強(qiáng)爆炸，需采用惰化輸送（O?≤8%）和抗爆閥保護(hù)。7.煤粉粒度R90由15%降至10%，置換比約A.下降0.02?B.升高0.05?C.升高0.10?D.基本不變答案：B解析：粒度變細(xì)使比表面積增大，燃盡率提高2~3%，置換比升高約0.04~0.06，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取0.05。8.噴吹混合煤時(shí)，若煙煤比例超過(guò)________%，需對(duì)制粉系統(tǒng)采取惰化措施A.20?B.30?C.50?D.70答案：C解析：煙煤揮發(fā)分高（Vdaf≥30%），當(dāng)比例≥50%時(shí)，系統(tǒng)氧含量需控制在≤12%，否則爆炸指數(shù)Ks≥100bar·m/s，超出防爆規(guī)范。9.高爐煤氣流分布出現(xiàn)“管道”時(shí)，應(yīng)優(yōu)先調(diào)整的噴吹參數(shù)是A.煤量?B.風(fēng)量?C.槍位?D.富氧率答案：C解析：管道行程多因局部氣流過(guò)盛，降低對(duì)應(yīng)區(qū)域槍位（插入深度增加100mm）可抑制氣流，使煤氣重新分布。10.噴吹罐稱重傳感器出現(xiàn)零漂±200kg，對(duì)噸鐵煤耗顯示值的影響約為A.0.2kg/t?B.0.5kg/t?C.1.0kg/t?D.2.0kg/t答案：C解析：以日產(chǎn)1萬(wàn)t鐵、噴吹間隔10min為例，每次噴吹量約10t，零漂200kg占比2%，折算噸鐵誤差≈1kg。11.煤粉輸送采用“濃相”時(shí)，固氣比一般不低于A.10kg/kg?B.20kg/kg?C.30kg/kg?D.40kg/kg答案：C解析：濃相定義固氣比≥30kg/kg，此時(shí)氣速降低至5~8m/s，管道磨損下降60%，電耗降低30%。12.下列哪種煤最適合作為高爐噴吹用煤A.褐煤?B.長(zhǎng)焰煤?C.貧煤?D.無(wú)煙煤答案：D解析：無(wú)煙煤固定碳高（FC≥75%）、揮發(fā)分低（Vdaf≤10%）、灰熔點(diǎn)高（ST≥1400℃），置換比高且對(duì)爐缸熱沖擊小。13.氧煤槍噴頭馬赫數(shù)設(shè)計(jì)值通常取A.0.8?B.1.0?C.1.2?D.1.5答案：C解析：馬赫數(shù)1.2可保證氧流核心長(zhǎng)度適中（約800mm），既避免過(guò)早擴(kuò)散，又防止沖擊風(fēng)口壁面。14.煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)內(nèi)停留時(shí)間約為A.5ms?B.10ms?C.20ms?D.50ms答案：C解析：回旋區(qū)風(fēng)速180~220m/s，長(zhǎng)度約4m，煤粉停留時(shí)間t=L/v≈0.02s=20ms，決定燃盡程度。15.噴吹系統(tǒng)設(shè)置“背壓調(diào)節(jié)閥”主要目的是A.防止回火?B.穩(wěn)定罐壓?C.降低壓縮空氣耗量?D.提高煤粉流速答案：A解析：背壓閥使槍前壓力始終高于熱風(fēng)壓力0.05MPa，杜絕熱風(fēng)倒灌，避免回火燒槍。16.煤粉水分由2%降至1%，磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量約A.下降5%?B.升高5%?C.升高10%?D.升高15%答案：C解析：水分降低減少蒸發(fā)潛熱，磨機(jī)有效功率增加，經(jīng)驗(yàn)公式ΔP=1.5ΔM，產(chǎn)量提高約10%。17.高爐富氧率每提高1%，理論燃燒溫度升高約A.30℃?B.45℃?C.60℃?D.80℃答案：B解析：富氧1%相當(dāng)于減少N?量約10kg/t，絕熱火焰溫度升高45~50℃，用于補(bǔ)償煤粉吸熱。18.煤粉噴吹速率突然降為零，TRT透平機(jī)入口煤氣溫度會(huì)A.下降?B.升高?C.先升后降?D.基本不變答案：B解析：煤粉停噴后爐缸熱量減少，為維持溫度需減風(fēng)或降氧，煤氣量下降，TRT回收煤氣溫度升高15~25℃。19.噴吹罐“下錐角”設(shè)計(jì)最佳值為A.50°?B.60°?C.70°?D.80°答案：C解析：70°錐角可兼顧物料整體流動(dòng)與結(jié)構(gòu)高度，角度過(guò)小易架橋，過(guò)大則罐體過(guò)高。20.煤粉在高爐內(nèi)的最終去向，占比最小的是A.燃燒成CO/CO??B.溶入鐵水?C.隨煤氣逸出?D.進(jìn)入爐渣答案：B解析：煤粉碳素溶入鐵水僅0.2~0.4%，絕大部分燃燒或逸出，溶碳量遠(yuǎn)低于焦炭。二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）21.下列哪些措施可有效降低煤粉爆炸風(fēng)險(xiǎn)A.磨機(jī)出口氧含量≤10%?B.采用抗靜電濾袋?C.管道加裝爆破片?D.提高煤粉水分至5%?E.采用CO?惰化答案：ABCE解析：水分5%雖可降爆炸性，但過(guò)高影響輸送，D不選；其余均為規(guī)范防爆措施。22.影響煤粉置換比的關(guān)鍵因素包括A.煤固定碳含量?B.煤揮發(fā)分?C.煤粉粒度?D.鼓風(fēng)溫度?E.爐頂壓力答案：ABCD解析：爐頂壓力對(duì)置換比影響<0.01，可忽略；其余四項(xiàng)通過(guò)燃盡率、熱值、爐缸熱狀態(tài)直接決定置換比。23.氧煤槍常見(jiàn)損壞模式有A.噴頭燒蝕?B.外管磨穿?C.內(nèi)管堵塞?D.冷卻水泄漏?E.槍體結(jié)焦答案：ABCD解析：槍體結(jié)焦屬操作問(wèn)題，非損壞模式；其余均為材質(zhì)、冷卻或煤粉沖刷導(dǎo)致。24.濃相輸送相比稀相輸送的優(yōu)點(diǎn)A.管道磨損輕?B.輸送濃度高?C.壓縮空氣耗量低?D.系統(tǒng)壓降小?E.投資低答案：ABC解析：濃相壓降反而大，且需耐磨彎頭、助推器，投資高；D、E錯(cuò)誤。25.煤粉在高爐風(fēng)口前燃燒經(jīng)歷的主要步驟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?E.灰分軟化答案：ABC解析：煤粉顆粒小，無(wú)焦炭骨架，燃盡即灰分，D、E不屬燃燒步驟。26.下列哪些信號(hào)可用于判斷噴吹系統(tǒng)堵槍A.槍前壓力突升?B.熱風(fēng)壓力下降?C.煤量反饋歸零?D.爐頂溫度升高?E.煤氣利用率下降答案：ACD解析：堵槍后煤粉無(wú)法噴入，槍前壓力升高、煤量歸零，局部煤氣流減弱致?tīng)t頂溫度升高；B、E為爐況信號(hào)，非直接堵槍判據(jù)。27.煤粉倉(cāng)設(shè)置“流化錐”的目的A.防止煤粉架橋?B.提高卸料速度?C.降低水分?D.均化粒度?E.減少靜電答案：AB解析：流化錐通入低壓空氣，使煤粉呈流態(tài)，避免架橋并提高卸料量30%以上；與水分、粒度、靜電無(wú)關(guān)。28.高爐噴煤后，爐缸煤氣量變化A.H?量增加?B.N?量下降?C.CO量增加?D.煤氣總量上升?E.煤氣熱值升高答案：ABCE解析：煤粉揮發(fā)分含H?，鼓風(fēng)N?減少，碳素燃燒生成CO，煤氣熱值因H?、CH?升高；總量因置換焦炭而下降，D錯(cuò)誤。29.磨機(jī)出口溫度控制過(guò)低會(huì)導(dǎo)致A.煤粉水分高?B.布袋“糊袋”?C.磨機(jī)產(chǎn)量下降?D.爆炸風(fēng)險(xiǎn)升高?E.煤粉粒度變細(xì)答案：ABC解析：溫度低水分蒸發(fā)不足，濾袋結(jié)露糊袋，產(chǎn)量下降；爆炸風(fēng)險(xiǎn)降低，粒度因烘干不足反而變粗。30.噴吹系統(tǒng)緊急停煤順序A.關(guān)煤量調(diào)節(jié)閥→關(guān)罐壓→關(guān)流化→關(guān)背壓→關(guān)槍前閥B.關(guān)槍前閥→關(guān)煤量調(diào)節(jié)閥→關(guān)罐壓→關(guān)流化→關(guān)背壓C.關(guān)罐壓→關(guān)槍前閥→關(guān)煤量調(diào)節(jié)閥→關(guān)流化→關(guān)背壓D.關(guān)背壓→關(guān)槍前閥→關(guān)煤量調(diào)節(jié)閥→關(guān)罐壓→關(guān)流化答案：B解析：先快速切斷煤粉通道（槍前閥），防止熱風(fēng)倒灌，再依次降罐壓、停流化，B順序正確。三、判斷題（每題1分，共10分）31.煤粉粒度越細(xì)，爆炸性越弱。答案：錯(cuò)解析：粒度細(xì)，比表面積大，熱解速度快，爆炸性增強(qiáng)。32.氧煤槍冷卻水壓力必須高于熱風(fēng)壓力0.1MPa以上。答案：對(duì)解析：防止冷卻水汽化及熱風(fēng)竄入，確保冷卻安全。33.噴吹無(wú)煙煤時(shí)，系統(tǒng)氧含量可放寬至14%。答案：對(duì)解析：無(wú)煙煤揮發(fā)分低，爆炸指數(shù)Ks<50，規(guī)范允許氧含量≤14%。34.高爐富氧后，煤粉燃盡距離縮短。答案：對(duì)解析：氧分壓升高，燃燒速率常數(shù)k∝PO??·?，燃盡距離縮短15~20%。35.煤粉水分升高，磨機(jī)電流下降。答案：錯(cuò)解析：水分高使料層增厚，磨盤負(fù)荷增大，電流升高5~8A。36.噴吹罐稱重信號(hào)采用“三點(diǎn)支撐”可消除偏載誤差。答案：對(duì)解析：三點(diǎn)確定平面，偏載引起的彎矩被結(jié)構(gòu)吸收，誤差<0.1%。37.煤粉在高爐內(nèi)燃燒屬于均相燃燒。答案：錯(cuò)解析：煤粉顆粒為固相，燃燒屬非均相反應(yīng)，揮發(fā)分燃燒為氣相。38.爐頂煤氣中H?含量升高，可間接反映煤粉噴吹量增加。答案：對(duì)解析：煤粉揮發(fā)分含H?，噴煤比提高10kg/t，煤氣H?升高0.3~0.4%。39.噴吹系統(tǒng)設(shè)置“二次風(fēng)”是為了提高煤粉流速。答案：錯(cuò)解析：二次風(fēng)為助燃氧，非輸送介質(zhì)，流速由一次風(fēng)量決定。40.煤粉灰分中Al?O?過(guò)高會(huì)導(dǎo)致?tīng)t渣黏度下降。答案：錯(cuò)解析：Al?O?為酸性氧化物，升高使?fàn)t渣黏度上升，流動(dòng)性變差。四、填空題（每空1分，共20分）41.煤粉爆炸五要素：可燃物、________、________、封閉空間、________。答案：氧濃度、點(diǎn)火源、懸浮狀態(tài)解析：懸浮狀態(tài)使顆粒與氧充分接觸，為爆炸提供傳播條件。42.煤粉輸送濃度常用________表示，單位________。答案：固氣比、kg/kg解析：即每千克空氣攜帶煤粉質(zhì)量，直接決定系統(tǒng)電耗與磨損。43.氧煤槍噴頭材質(zhì)多選用________銅，其導(dǎo)熱系數(shù)約________W/(m·K)。答案：鉻鋯銅、350解析：鉻鋯銅高溫強(qiáng)度好，導(dǎo)熱高，可快速帶走熱量，防止燒蝕。44.煤粉在高爐風(fēng)口前的燃燒率經(jīng)驗(yàn)公式：η=100－k·________，其中k與________成正比。答案：粒徑、揮發(fā)分解析：粒徑大、揮發(fā)分低則k大，燃盡率下降。45.磨機(jī)出口溫度一般控制在________℃，高于________℃易引發(fā)布袋燒損。答案：80~90、110解析：煙煤燃點(diǎn)約110℃，超溫易引燃濾袋。46.噴吹罐流化氣體表觀速度設(shè)計(jì)值________m/s，低于________m/s易架橋。答案：0.015、0.01解析：速度過(guò)低無(wú)法克服顆粒間黏聚力，形成死區(qū)。47.高爐煤氣利用率ηCO=________×100%，正常范圍________%。答案：CO?/(CO+CO?)、48~52解析：反映碳素化學(xué)能利用，噴煤后ηCO略降1~2%。48.煤粉置換比定義：________與________的比值。答案：節(jié)約焦炭量、噴煤量解析：即每kg煤粉替換焦炭kg數(shù)，無(wú)煙煤可達(dá)0.9~1.0。49.煤粉輸送管道彎頭曲率半徑R應(yīng)≥________倍管徑，以降低________。答案：5、磨損速率解析：小曲率半徑使顆粒沖擊角增大，磨損速率與R?2成正比。50.噴吹系統(tǒng)壓縮空氣露點(diǎn)要求≤________℃，防止________。答案：40、冷凝水堵塞脈沖閥解析：露點(diǎn)高易在冬季節(jié)流處結(jié)冰，導(dǎo)致脈沖清灰失效。五、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）51.簡(jiǎn)述高爐煤粉噴吹對(duì)爐缸熱狀態(tài)的雙重影響及補(bǔ)償措施。答案：煤粉冷態(tài)入爐，揮發(fā)分裂解吸熱，碳素溶損吸熱，使理論燃燒溫度下降20~40℃；但燃燒后生成CO、H?，煤氣還原勢(shì)升高，間接還原度提高，上部熱支出減少。補(bǔ)償措施：①提高鼓風(fēng)溫度，每升高100℃可補(bǔ)償煤粉40kg/t；②富氧，每1%富氧補(bǔ)償煤粉25kg/t；③優(yōu)化煤粉粒度，提高燃盡率，減少未燃煤粉帶走熱量。52.說(shuō)明濃相輸送與稀相輸送在能耗、磨損、投資三方面的差異。答案：能耗：濃相固氣比高（≥30），氣速低（5~8m/s），壓縮空氣耗量降低30%，電耗下降0.5kWh/t。磨損：氣速降低使彎頭年磨損量由2mm降至0.5mm，壽命提高4倍。投資：濃相需助推器、耐磨彎頭、自動(dòng)分流閥，投資高20%，但年運(yùn)行費(fèi)用低，回收期2年。53.列舉三種在線檢測(cè)煤粉流量的方法并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。答案：①科氏力質(zhì)量流量計(jì)：精度±0.5%，不受粒度影響，但壓損大、價(jià)格高；②靜電感應(yīng)法：無(wú)壓損，響應(yīng)快（10ms），受濕度影響大，精度±2%；③微波衰減法：可測(cè)濃度分布，非接觸，受煤種介電常數(shù)影響，需標(biāo)定，精度±1.5%。54.解釋氧煤槍“回火”機(jī)理及防范措施。答案：回火因槍前壓力低于熱風(fēng)壓力，高溫煤氣倒灌，引燃煤粉。防范：①背壓調(diào)節(jié)閥設(shè)定高于熱風(fēng)壓0.05MPa；②設(shè)置快速切斷閥（關(guān)斷時(shí)間<0.5s）；③槍前加止回閥；④采用氮?dú)饽幻芊?，氧含?lt;8%。55.寫(xiě)出煤粉在高爐風(fēng)口回旋區(qū)燃燒的化學(xué)反應(yīng)式，并指出控速環(huán)節(jié)。答案：①揮發(fā)分析出：煤→CH?+H?+CO+焦；②揮發(fā)分燃燒：2H?+O?→2H?O，2CO+O?→2CO?；③焦燃燒：2C+O?→2CO?？厮侪h(huán)節(jié)為焦燃燒，因固體碳表面反應(yīng)活化能高（180kJ/mol），受氧擴(kuò)散控制，提高氧分壓、減小粒徑可加速。六、計(jì)算題（共30分）56.某高爐日產(chǎn)鐵水12000t，噴煤比160kg/t，煤粉固定碳78%，灰分10%，鼓風(fēng)含氧21%，富氧率3%，風(fēng)溫1200℃。計(jì)算：（1）每小時(shí)煤粉燃燒所需氧量（Nm3/h）；（2）若煤粉燃盡率80%，未燃煤粉全部隨煤氣逸出，計(jì)算爐塵含碳量增加量（kg/t）。答案與解析：（1）煤粉量=12000×160/24=80000kg/h碳量=80000×0.78=62400kg/h完全燃燒：C+O?→CO?，需O?=62400/12×22.4=116480Nm3/h考慮80%燃盡，實(shí)際耗O?=116480×0.8=93184Nm3/h（2）未燃煤粉碳量=62400×0.2=12480kg/h折算噸鐵=12480/12000=1.04kg/t爐塵含碳量增加1.04kg/t。57.某噴吹系統(tǒng)輸送管道內(nèi)徑DN100，固氣比30，煤粉堆積密度1200kg/m3，氣體密度10kg/m3，求：（1）質(zhì)量流量50000kg/h時(shí)的氣體體積流量（Nm3/h）；（2）管道內(nèi)氣速（m/s）。答案：（1）氣體質(zhì)量流量=50000/30=1667kg/h體積流量=1667/10=166.7Nm3/h（2）管道截面積=π×0.052=0.00785m2工況氣速=166.7/3600/0.00785≈5.9m/s，符合濃相范圍。58.某磨機(jī)電機(jī)功率1800kW，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量40t/h，原煤水分8%，煤粉水分1%，原煤比熱1.2kJ/(kg·℃)，水比熱4.2kJ/(kg·℃)，汽化潛熱2250kJ/kg，入口溫度20℃，出口溫度85℃，計(jì)算熱效率。答案：蒸發(fā)水量=40000×(0.080.01)=2800kg