精選太原理工大學(xué)-煤科學(xué)

1、精選太原理工大學(xué)-煤科學(xué)MinhMarMadMfProximate Analysis/煤的工業(yè)分析：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳Moisture：最高內(nèi)在水分MHCmoisture holding capacity)：一定的濕度和溫度下，內(nèi)在水分可以到達(dá)最大值。此時的內(nèi)在水分即稱為最高內(nèi)在水分。揮發(fā)分V(Volatile matter )、固定碳FCfixed carbon： 煤的揮發(fā)分是指煤在900 下隔絕空氣熱分解后氣體產(chǎn)物的量，稱作揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)率。揮發(fā)分不是煤的固有物質(zhì)，而是煤在特定溫度下的分解產(chǎn)物。在900 的高溫下，不僅煤的有機(jī)質(zhì)會發(fā)生分解而且煤中的礦物質(zhì)也都會有不同程度的熱分解。作為煤

2、分類指標(biāo)時是要用枯燥無灰基的揮發(fā)份產(chǎn)率Vdaf %表示FCad = 100 ( Mad + Aad + Vad ) FCdaf= 100 Vdaf 煤的最高內(nèi)在水分MHC與揮發(fā)分Vdaf的關(guān)系 煤中固定碳FC：煤在隔絕空氣下高溫?zé)峤夂髿埓嬖诮乖械囊蕴紴橹鞯挠袡C(jī)局部。含有碳、氫、氧、氮等元素。礦物質(zhì)：原生礦物質(zhì)1% 2%、次生礦物質(zhì)和外來礦物質(zhì)灰Ash ：Major：SiO2、 Al2O3、CaO、MgO 95 % The rest：K2O、Na2O、SO3、P2O5、鐵磁性物質(zhì)Is important : 灰熔點(diǎn)，熔渣粘度，流動性Ultimate Analysis daf%/煤的元素分析：C

3、、H( 7 %)、O (30%1%)、N 0.5 3.0%：2.5以下，Ndaf = 0.3 Hdaf、S 0.1 10%：St = So+ Sp+Ss+ SeSp：團(tuán)狀黃鐵礦一般可洗，極細(xì)的難除。So：有機(jī)硫典型煙煤的熱解Pyrolysis process of typical bituminous：煤的膠質(zhì)層指數(shù)Y：又稱煤的膠質(zhì)層最大厚度。Y值具有可加性?？梢詮膯蚊鹤畲蠛穸扔?jì)算到配煤最大厚度。煤的粘結(jié)指數(shù)Gcaking index：表征煙煤粘結(jié)性的一種指標(biāo)。煤的奧壓膨脹度b%Audiberts-Arnu dilatation：煤的結(jié)焦性指標(biāo)、區(qū)分強(qiáng)粘結(jié)性煤的一個輔助指標(biāo)。Coal Form

4、ed under conditions ：High Pressure、High Temperature、Oxygen Poor Environment煤的宏觀巖相組分：鏡煤鏡質(zhì)組、亮煤三種組分、暗煤三種組分、絲炭絲質(zhì)體鏡質(zhì)組Vitrinite macerals ：凝膠化作用，占50 to 90%量。 惰質(zhì)組絲質(zhì)體inertinite macerals ：絲炭化作用殼質(zhì)組穩(wěn)定組The liptinite macerals ：瀝青化作用 煤巖顯微組分在成煤過程中的變化：鏡質(zhì)組殼質(zhì)組惰質(zhì)組C含量：鏡質(zhì)組殼質(zhì)組惰質(zhì)組 H含量：惰質(zhì)組鏡質(zhì)組殼質(zhì)組 O含量：鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組鏡質(zhì)組的反射率： R% 最大反

5、射率：Rmax% Rv max%相對最大反射率 or Ro% 煤中含氧官能團(tuán)： OH、COOH、CO、OCH3、O檢測手段：濕化學(xué)法滴定法、光譜UV, IR, 1H NMR and 13C NMR液體煤樣分析,CP/MAS(去偶極、自旋化) and 13C-NMR 固體煤樣分析,XPS芳碳：fa = Ca / C 橋鍵：CH2-, -CH2-CH2-CH2-，-O- , -S- , -S-S-，-CH2-O-, -CH2-S-考題一. 給出以下符號或縮寫所代表的意義每題1分共5分1. Vdaf %：枯燥無灰基揮發(fā)分的量2. Rmax %：鏡質(zhì)組最大反射率3. M40和M10：焦炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)焦炭

6、的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力，用 M40 值表示；焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來摩檫力而不產(chǎn)生外表 玻璃 形成碎屑或粉末的能力，用 M10 值表示。4. F-T 合成：費(fèi)托合成(Fischer-Tropsch synthesis)5. IGCC：煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電二. 根據(jù)題意填空 每題1分共10 分1. 煤中的礦物質(zhì)根據(jù)不同來源可分為三類：其中用洗選的方發(fā)易除去的是外來礦物質(zhì)。2. 宏觀煤巖有機(jī)顯微組分中的惰質(zhì)組主要存在于以下那種煤宏觀巖相成分中： 絲炭 3. 煤中含氧官能團(tuán)隨煤化程度增加而降低，在高階煤中不再存在的是以下哪種？ -OCH3 4.

7、煤的加壓氣化能使以下煤氣組成中哪中種成分顯著提高。 CH4 Lower outlet temperature yields more CH4. Methanation reactions CH4 increases at higher pressures5.以下哪個選項(xiàng)是焦化廠廢水重要的治理內(nèi)容？ A ACOD BCOBC懸浮物 D硫化氫6. 煤氣中占含硫總量90% 以上主要化合物是以下哪種？ B 焦?fàn)t煤氣中硫化物的含量主要取決于配合煤中的含硫量。高溫?zé)捊箷r，配合煤中的硫與3040%轉(zhuǎn)入煤氣中。所形成的硫化物按其化合狀態(tài)可分為兩類：一類是硫的無機(jī)化合物，主要是硫化氫；另一類是硫的有機(jī)化合物，如

8、二氧化硫、噻吩及硫氧化碳等。有機(jī)硫化物在較高溫度下進(jìn)行變換反響，幾乎全部轉(zhuǎn)化為硫化氫，故煤氣中硫化氫所含硫約占煤氣中硫總量的90%以上。 CU M* ACS2 BH2SCSO2 DCOS7.焦油精制前的準(zhǔn)備包含以下哪幾步 ABD ？A均合 B脫水C脫鹼 D脫鹽8.煤氣化方法按照煤與氣化劑的接觸形式不同可分為BCD 氣化。A循環(huán)床 B移動床C流化床 D氣流床9. 以下哪些指標(biāo)與煤結(jié)焦性有關(guān)。 ACD A最大膠質(zhì)層厚度 B芳香度C奧亞膨脹度 D粘結(jié)指數(shù)10. 根據(jù)瀝青的軟化點(diǎn)不同，可分為： ABD 根據(jù)瀝青軟化點(diǎn)不同，可分為軟質(zhì)瀝青，軟化點(diǎn)為4055；中溫瀝青，軟化點(diǎn)為6590；硬質(zhì)瀝青，軟化點(diǎn)高

9、于90。A軟瀝青 B中溫瀝青C低溫瀝青 D硬瀝青三. 判斷對錯 用或表示，每題0.5分共5分1. 焦?fàn)t燃燒室火焰主要以輻射方式傳熱，輻射給熱系數(shù)為： ar = q/Tg-TC其中：q為熱流，Tg為火焰實(shí)際溫度，TC為爐墻實(shí)際溫度 2. 焦化工業(yè)是萘和蒽的主要來源。 3. 煤直接液化工藝中熱解和供氫是重要的過程，不需要催化劑。 4. 煤氣化是一個均相反響過程，反響速度主要由化學(xué)動力學(xué)控制。 5. 降低或除去煙氣中SO2共有三種方法，爐前脫硫煤脫硫，爐內(nèi)脫硫燃燒時向爐內(nèi)噴入石灰石或白云石，爐后脫硫煤氣脫硫。 6. 煤中主要元素組成C、H、O、N、S含量均與煤變質(zhì)程度有關(guān)。 7. 煤具有芳香烴結(jié)構(gòu)，

10、所以吡啶等雜環(huán)烴和酚類對煤的抽提率高。 8. 低溫甲醇洗滌法可脫除粗煤氣中的二氧化碳、硫化氫等不飽和烴等。 9. 提高裝爐煤的堆密度是不能改善焦炭質(zhì)量。 10. 可按下式計(jì)算焦?fàn)t燃燒室燃燒過程空氣過剩系數(shù)a 。 a = 1+K O2 0.5CO CO2 + CO K 為系數(shù)四.答復(fù)以下問題 共12分1. 何為煤的干餾？簡述煤的低溫、中溫及高溫干餾的產(chǎn)物及工藝特點(diǎn)。6分煤的干餾：指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭或半焦、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)物的過程。煤氣主要成分為氫氣和甲烷，可作為燃料或化工原料。按加熱終溫的不同,可分為三種： 低溫干餾：400600。適合年輕煤種，長焰煤、褐煤等的提質(zhì)利

11、用技術(shù)。固體產(chǎn)物為結(jié)構(gòu)疏松的黑色半焦，煤氣產(chǎn)率低，焦油產(chǎn)率高；低溫干餾煤焦油比高溫焦油含有較多烷烴，是人造石油重要來源之一。高溫干餾：9001100。固體產(chǎn)物那么為結(jié)構(gòu)致密的銀灰色焦炭，煤氣產(chǎn)率高而焦油產(chǎn)率低。主要用于生產(chǎn)冶金焦炭，所得的焦油為芳香烴、雜環(huán)化合物的混合物，是工業(yè)上獲得芳香烴的重要來源；中溫干餾：700-900。利用揮發(fā)分高的氣煤等弱粘結(jié)性煤或黏結(jié)性煤生產(chǎn)煤氣，產(chǎn)物的收率那么介于低溫干餾和高溫干餾之間。2. 煤中主要元素組成有哪些？寫出它們在以水蒸氣和氧氣為氣化劑的煤氣化過程中發(fā)生的主要化學(xué)反響。7分煤中的主要元素：C、H、O、N、S氣化發(fā)生的主要化學(xué)反響： 證明煤中存在小分子的

12、方法：萃取、抽提技術(shù)，使煤大分子發(fā)生溶脹。主要分為以下幾種：隨著煤化程度的增大，煤越年老，煤中小分子含量越低，抽提率越低。隨著煤化程度的增大，灰分、水分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、密度、C、H、O含量，含氧官能團(tuán)、礦物質(zhì)含量、芳香度、煤中小分子含量、G值等的變化關(guān)系：灰分：水分：先降低無煙煤后增加內(nèi)外表積：先降低無煙煤后增加與水含量有關(guān)揮發(fā)分：先降低無煙煤后增加發(fā)熱量：先緩慢增大后顯著降低。從泥炭開始增大到焦煤時，然后開始降低，直到無煙煤H的發(fā)熱量比C高3倍，無煙煤中H少。密度：C:逐漸增加 通過CO2吸收劑測定C含量H:逐漸降低 通過水吸收劑測定H含量O:逐漸降低 O含量高不利于長途運(yùn)輸，因此需要提前

13、脫水，但同時又存在運(yùn)輸中負(fù)吸的問題褐煤N：與煤化程度沒有規(guī)律性關(guān)系 通過開式法測定N含量真密度：從褐煤到煙煤真密度變化不明顯，至無煙煤階段真密度隨煤化程度的加深而急劇增加。 褐煤：1.281.42g/cm3，煙煤：1.271.33 g/cm3，無煙煤：1.401.80 g/cm3Odaf%脆度：煤化程度高度的煤和煤化程度低的煤的脆性都較??；中等煤化程度的焦煤、肥煤脆性較大；揮發(fā)性小于10%的無煙煤要比揮發(fā)分大的褐煤低。含氧官能團(tuán)：含量逐漸降低，礦物質(zhì)含量：與煤化度沒有直接關(guān)系。PM值透光率：逐漸增大芳香度Fa：逐漸增大煤中小分子量：逐漸降低，縮合度逐漸增大煤中側(cè)鏈：逐漸減少，越年輕，側(cè)鏈越多。

14、燃料比： 煤中固定碳和揮發(fā)分之比稱為燃料比(fuel ratio)，記為FCdaf/Vdaf。隨煤化程度的增大逐漸增大。從褐煤到無煙煤煤的工藝性質(zhì)主要包括：粘結(jié)性和結(jié)焦性、發(fā)熱量、化學(xué)反響性、熱穩(wěn)定性、透光率、機(jī)械強(qiáng)度和可選性等。粘結(jié)性和結(jié)焦性：煤化程度最高和最低的煤，一般都沒有粘結(jié)性，膠質(zhì)層厚度也很小?；瘜W(xué)反響性：煤的活性一般隨煤化程度加深而減弱熱穩(wěn)定性：又稱耐熱性。是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。熱穩(wěn)定性的好壞，直接影響爐內(nèi)能否正常生產(chǎn)以及煤的氣化和燃燒效率。機(jī)械強(qiáng)度：是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機(jī)械強(qiáng)度低的煤投入氣化爐時，容易碎成小塊和粉末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用

15、煤必須具備較高的機(jī)械強(qiáng)度?？蛇x性：是指煤通過洗選，除去其中的夾矸和礦物質(zhì)的難易程度。與配煤相關(guān)的參數(shù)：膠質(zhì)層厚度、黏結(jié)性、膨脹壓力洗煤：煤炭洗選可脫除煤中50%80%的灰分、30%40%的全硫或60%80%的無機(jī)硫，燃用洗選煤可有效減少煙塵、SO2和NOx的排放，入洗1億t動力煤一般可減排6070萬tSO2，去除矸石16Mt。煉焦用煤的根本要求：揮發(fā)分、黏結(jié)性、結(jié)焦性，保證盡可能低的灰分、硫分、磷分的含量。煤先經(jīng)洗選，煉煤過程還要考慮膨脹壓力。肥煤的黏結(jié)性最好，焦煤的結(jié)焦性最好。煉焦煤：氣、肥、焦、瘦。非煉焦煤：可作為型煤或型煤的原料。無煙煤可做瘦化劑。煤的三種加工方式：焦化、氣化、液化的異同

16、：1 都是熱加工過程，但加熱程度不同；氣氛不同；都有熱解的過程，深度不同。2 煤液化是活潑熱分解，在催化劑作用下，及時把H2參加，將裂解的小碎片穩(wěn)定下來；焦化是剩下的繼續(xù)縮聚；氣化是在熱分解的過程中，碎片與氣化劑作用。煤氣化：適用煤種塊煤、無粘結(jié)性、弱黏結(jié)性的無煙煤、焦炭、煙煤、亞煙煤?？商幚硭执蟆⒒曳指叩牧淤|(zhì)煤。高反響性的、適宜于低階煤，如褐煤、亞煙煤等具有高水分、高灰分、高灰熔點(diǎn)的煤。幾乎所有煤中都可以使用；灰熔點(diǎn)需要低于1300，適于煙煤，不太適于褐煤、無煙煤；對于高溫枯燥進(jìn)料，煤的適應(yīng)性較強(qiáng)。煙煤、亞煙煤、無煙煤、焦油等具有低水分、低灰分、低灰熔點(diǎn)的比較適宜。氣化：升高溫度、降低壓力，可使CO含量增加。煤非均相反響包括幾個階段：外擴(kuò)散外表吸附內(nèi)擴(kuò)散反響脫附外擴(kuò)散氣化開展方向：消除擴(kuò)散，向動力學(xué)控制方向開展灰熔聚流化床：灰熔聚流化床粉煤氣化以碎煤為原料(6-8mm)，以空氣、富氧或氧氣為氧化劑，水蒸汽或二氧化碳為氣化劑，在適當(dāng)?shù)臍馑傧?，使床層中粉煤沸騰，床中物料強(qiáng)烈返混，氣固兩相充分混合，溫度均一，在局部燃燒產(chǎn)生的高溫950-1100下進(jìn)行煤的氣化。煤在床內(nèi)一次實(shí)現(xiàn)破粘、脫揮發(fā)分、氣化、灰團(tuán)聚及別離、焦油及酚類的裂解等過程。利用灰熔聚原理，實(shí)現(xiàn)選擇性排灰；提高了操作溫度，拓寬了適用煤種范圍。原理及特點(diǎn)：氣固流態(tài)化：適當(dāng)氣速使煤沸騰流化、傳熱傳質(zhì)