煤化工工艺学之气化工艺习题集三四章.docx

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煤化工工艺学之气化工艺习题集三四章

第三章试题

一、填空题

1、叫做植物的成煤作用。

一般认为，成煤过程分为两个阶段即和。

2、不同煤种的组成和性质相差是非常太的，即使是同一煤种，由于成煤的条件不同，性质的差异也较大。

、以及之间的差异，会直接影响和决定煤炭气化过程工艺条件的选择，也会影响煤炭气化的结果。

3、无烟煤、焦炭、半焦和贫煤作为气化用煤的主要特性是。

4、烟煤作为气化用煤的主要特性是。

5、煤气的发热值是指。

6、压力增大，同一煤种制取的煤气的发热值越高，同一操作压力下，煤气发热值由高到低的顺序依次是褐煤、气煤、无烟煤。

这是由于。

7、煤炭气化过程主要是煤中的碳和水蒸气反应生成氢，这一反应（填吸收或放出）大量的热量，该热量是通过来维持。

8、煤中的水分存在形式有三种，包括、

、.

9、煤中的水分和有关，随煤的变质程度加深而呈规律性变化；即从泥炭、褐煤、烟煤、年轻无烟煤，水分，而从年轻无烟煤到年老无烟煤，水分又增加。

10、所谓的气化效率是指，

气化效率能够反映总能量的有效利用程度。

11、一般地，从加压气化炉排出的灰渣中碳含量在左右，常压气化炉在左右，对于液态排渣的气化炉，常在以下。

12、煤中的硫以和的形式存在，中国各地煤田的煤中硫含量都比较，太多在以下。

13、简单地说，灰熔点就是灰分熔融时的温度．灰分在受热情况下，一般经过三个过程。

即、、温度，对煤炭气化而言，一般用作为原料灰熔融性的主要指标。

14、燃料的反应性就是燃料的化学活性，是指。

一般以的还原系数来表示，如下式所示：

二、判断题

1、褐煤转变为烟煤和无烟煤的过程。

在这个过程中煤的性质发生变化，所以这个过程叉叫做变质作用。

（）

2、无烟煤这种煤炭气化时黏结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气净化系统较复杂，煤气的热值较高。

（）

3、褐煤气化时不黏结但产生焦油。

褐煤是变质程度较高的煤，加热时不产生胶质体，含有高的内在水分和数量不等的腐殖酸，挥发分高，加热时不软化，不熔融.（）

4、一般来说，煤中挥发分越高，转变为焦油的有机物就越多，煤气的产率下降。

（）

5、焦油产率与煤种性质有关：

一般地说，变质程度较深的气煤和长焰煤比变质程度浅的褐煤焦油产率大，而变质程度更深的烟煤和无烟煤．其焦油产率却更低。

（）

6、加压气化对炉温的要求比常压气化炉高，而炉身一般比常压气化炉低，能提供较高的干燥层，允许进炉煤的水分含量高。

（）

7、低灰的煤种有利于煤的气化生产，能提高气化效率、生产出优质煤气，但低灰煤价格高，使煤气的综合成本上升。

（）

8、煤的挥发分产率与煤的变质程度有密切的关系。

随着变质程度的提高，煤的挥发分逐渐升高。

（）

9、煤的比表面积和煤的粒径有关，煤的粒径越小，其比表面积越大。

煤有许多内孔，所以比表面积与煤的气孔率有关。

（）

10、煤的粒度太小，当气化速度较大时，小颗粒的煤有可能被带出气化炉外，从而使炉子的气化效率升高。

（）

三、简答题

1、气化用煤分为哪几类？

各有什么特点?

2、什么是煤气的低发热值和高发热值?

3、煤气的发热值与煤种及气化压力有什么关系？

4、一般地，在气化褐煤和无烟煤时，褐煤的氧耗比无烟煤的高，筒述其理由

5、煤中的水分有哪几种形态?

煤中水分含量太高，对气化有何影响?

6、什么是煤的灰分？

灰含量高对气化有什么影响?

7、什么是煤的挥发分产率？

说明几种常用煤的挥发分的大致范围。

8、什么是煤的灰熔点，灰熔点的高低对气化有什么影响？

9、什么是煤的反应性，煤的反应性对气化有什么影响?

四、综合题

1、煤的粒度对气化过程有什么影响?

2、煤种对煤气产率有何影响？

第三章试题库答案

一、填空题

1、由植物残骸经过复杂的生物化学作用和物理化学作用转变成煤的转变过程，泥炭化阶段，煤化阶段。

2、煤结构、组成、变质程度

3、气化时不黏结，不会产生焦油，所生产的煤气中只含有少量的甲烷，不饱和碳氢化合物极少，但煤气热值较低

4、气化时黏结，并且产生焦油，煤气中的不饱和烃、碳氢化合物较多，煤气净化系统较复杂，煤气的热值较高

5、指标准状态下1m3煤气在完全燃烧时所放出热量，如果燃烧产物中的水分以液态形式存在称高发热值，如果水以气态形式存在称低发热值。

6、随着变质程度的提高，煤的挥发分逐渐降低

7、吸收，炉内的碳和氧气燃烧以后放出的热量

8、外在水分，内在水分，结晶水

9、变质程度，逐渐减少

10、制得的煤气的热值与所使用的燃料的热值之比

11、5％，15％，2％

12、有机硫，无机硫，低，l％

13、变形温度，软化温度，流动温度，软化温度

14、燃料煤与气化剂中的氧气、水蒸气、二氧化碳的反应能力，二氧化碳

二、判断题

1、√2、×3、×4、√5、√6、×7、√8、×9、√10、×

三、简答题

1、根据气化用煤的主要特征，将气化用煤大致分为以下四类。

第一类，气化时不黏结也不产生焦油，代表性原料有无烟煤、焦炭、半焦和贫煤。

第二类，气化时黏结并产生焦油，代表性原料有弱黏结或不黏结烟煤。

第三类，气化时不黏结但产生焦油，代表性原料有褐煤。

第四类，以泥炭为代表性原料，气化时不黏结，能产生大量的甲烷。

2、煤气的发热值是指标准状态下1m3煤气在完全燃烧时所放出热量，如果燃烧产物中的水分以液态形式存在称高发热值，如果水以气态形式存在称低发热值。

3、煤气的发热值与煤种的关系如下：

由于随着变质程度的提高，煤的挥发分逐渐降低，煤气发热值逐渐降低，即煤气发热值由高到低的顺序依次是褐煤、气煤、无烟煤。

煤气的发热值与气化压力的关系如下：

压力增大，同一煤种制取的煤气的发热值越高。

4、不同煤种，其变质程度不同，随着变质程度的加深，从泥炭、褐煤、烟煤到无烟煤，煤中碳的质量分数从55％～62％增至88.98％，在气化时所消耗的水蒸气，氧气等气化剂的数量也相应增大.固定碳含量低、挥发分低的煤种，气化时进去气化段的碳量多，则氧和水蒸汽消耗多.褐煤是变质程度较低的煤,无烟煤是变质程度高的煤，所以在气化褐煤和无烟煤时，褐煤的氧耗比无烟煤的高

5、煤中的水分存在形式有三种，包括外在水分、内在水分和结晶水。

对常压气化来讲，气化用煤中水分含量过高，煤料未经充分干燥就进入干馏层，影响了干馏的正常进行，而没有彻底干馏的煤进人气化段后，又会降低气化段的温度，使得甲烷的生成反应和二氧化碳、水蒸气的还原反应速度显著减小，降低了煤气的产率和气化效率。

加压气化对炉温的要求比常压气化炉低，而炉身一般比常压气化炉高，能提供较高的干燥层，允许进炉煤的水分含量高。

对固定床来说，煤中水分含量太高而加热的速度又太快时，煤中水分逸出太快，容易使煤块碎裂而引起出炉堞气的含尘量增高。

同时由于煤气中水含量增高时，在后续工段的煤气冷却过程中．会产生大量的废液，增加废水处理量。

采用流化床和气流床气化时，固体颗粒粉碎的粒度很小，过高的含水量会降低颗粒的流动性．因而规定煤的含水量小于5％。

尤其对烟煤的气流床气化法，采用于法加料时，要求原料煤的水分含量应小于2％。

6、煤的灰分是指将一定量的煤样在800oC的条件下完全燃烧，残余物即灰分，表明了煤中矿物质含量的太小。

（1）煤中灰分高，增加了运输的费用，

（2）煤中灰分高对气化过程有许多不利的影响。

a.气化时由于少量碳的表面被灰分覆盖，气化剂和碳表面的接触面积减少，降低了气化效率

b.同时灰分的大量增加，不可避免地增加了炉渣的排出量，随炉渣排出的碳损耗量也必然增加。

c.此外，随着煤中灰分的增加，气化的各项消耗指标均增加，如氧气的消耗指标、水蒸气的消耗指标和煤的消耗指标都有所上升，而净煤气的产率下降。

7、煤的挥发分挥发分是指煤在加热时．有机质部分裂解、聚合、缩聚，低分子部分呈气态逸出，水分也随着蒸发，矿物质中的碳酸盐分解，逸出二氧化碳等。

除去水分的部分即为挥发分产率，挥发分中有干馏时放出的煤气、焦油、油类。

于馏煤气中含有氢、一氧化碳、二氧化碳和轻质烃类。

不同煤种的挥发分产率

煤种

挥发分产率Vdaf／％

煤种

挥发分产率Vdaf／％

泥炭

褐煤

接近70

41.0～67.0

烟煤

焦煤

瘦煤

贫煤

26～18

18～12

17

烟煤

长焰煤

气煤

肥煤

42

44～35

35～26

无烟煤

10～2

8、简单地说，灰熔点就是灰分熔融时的温度．灰分在受热情况下，一般经过三个过程。

开始变形，习惯上称开始变形温度，用T1来表示；灰软化，相应的温度称软化温度，用T2表示；灰分开始流动，相应的温度称流动温度，用T3表示，对煤炭气化而言，一般用软化温度T2作为原料灰熔融性的主要指标。

煤炭气化时的灰熔点有两方面的含义，一是气化炉正常操作时，不致使灰熔融而影响正常生产的最高温度，另一个是采用液态排渣的气化炉所必须超过的最低温度。

（1）一般用于固态排渣气化炉的煤，在气化时不能出现结渣，其灰熔点应大于1250°C，液态排渣却相反，灰熔点越低越好，但要保证有一定的流动性，其黏度应小于25Pa·s，黏度太大，液渣的流动性变差，还有可能出现结渣。

（2）采用液态排渣的气化炉，可以对入炉煤采用混配的方法，对一些高黏度灰渣的煤，可以混配一些低黏度灰渣的煤，达到液态排渣的要求。

也可以通过添加一定的助溶剂提高液渣的流动性，炼铁高炉和空气煤气发生炉即属于这种情况。

高炉生产过程使用的原料有矿石、焦炭和熔剂。

矿石中的废石和焦炭中的灰分在高温下都熔融成液体，以液渣的形式排出炉外。

采用碳酸钙作助熔剂，在碳酸钙高温分解成碱性氧化钙的作用下，矿石和灰分在1150～1250"C时就可以形成熔融的物质。

9、燃料的反应性就是燃料的化学活性，是指燃料煤与气化剂中的氧气、水蒸气、二氧化碳的反应能力。

一般以二氧化碳的还原系数来表示，如下式所示：

反应性主要影响气化过程的起始反应温度，反应性越高，则发生反应的起始温度越低。

主要煤起始温度分别为：

褐煤，大约650C；焦炭，843C。

煤的起始反应温度低，气化温度就低，这有利于甲烷的生成反应，从而降低了氧气的耗量。

通常来讲，高反应性的褐煤比反应性差的烟煤氧耗量低约50%。

当使用具有相同的灰熔点而活性较高的原煤时，由于气化反应可在较低的温度下进行，容易避免结渣现象。

四、综合题

1、1）粒度大小与比表面间的关系

煤的粒度越小，其比表面积越大。

气流通过床层的流通截面增大，气流速度增大。

2）粒度大小与传热的关系

煤的粒度越大，传热越慢，煤粒内外温差越大，粒内焦油蒸气的扩散和停留时间增加，焦油的热分解加剧，影响焦油的产率。

3）粒度大小与生产能力间的关系

煤的粒度太小，当气化速度较大时，小颗粒的煤有可能被带出气化炉外，从而使其化炉的气化效率下降。

4）粒度大小对各项气化指标的影响

通常情况下，煤的粒度太小，煤耗高，水蒸气和氧气的消耗量增加，气化炉的生产能力下降。

2、在各种相同的操作条件下，不同的煤种所产煤气的发热值不同，组成也不同。

同一操作压力下，煤气发热值由高到低的顺序依次是褐煤、气煤、无烟煤。

这是由于随着变质程度的提高，煤的挥发分逐渐降低.

（2）对煤气产率的影响一般来说，煤中挥发分越高，转变为焦油的有机物就越多，煤气的产率下降。

例如，在气化泥煤时煤中有20％的碳被消耗在生成焦油上；气化无烟煤时这种消耗却很少。

此外，随着煤中挥发分的增加，粗煤气中的二氧化碳是增加的，这样