煤的知识

煤的元素组成，是研究煤的变质程度，计算煤的发热量，估算煤的干馏产物的重要指标，也是工业中以煤作燃料时进行热量计算的基础。煤中除无机矿物质和水分以外，其余都是有机质。由于组成煤的基本结构单元是以碳为骨架得多聚芳香环系统，在芳香环周围有碳、氢、氧及少量的氮和硫等原子组成的侧链和官能团。如羧基（-COOH）、羟基（-OH）和甲氧基（-OCH3）。说明了煤中有机质主要由碳、氢、氧和氮、硫等元素组成。煤的变质程度不同，其结构单元不同，元素组成也不同。碳含量随变质程度的增加而增加，氢、氧含量随变质程度的增加而减少，氮、硫与变质程度则无关系（但硫含量与成煤的古地质环境和条件有关）。见表30-11。表30-11不同变质程度煤的碳、氢、氧、氮、硫含量编号煤的类别Mad(%)Ad(%)Vdaf(%)Cdaf(%)Hdaf(%)Ndaf(%)Sdaf(%)Odaf(%)1褐煤7.243.5042.3872.235.552.0520.172长焰煤5.541.9441.8979.235.420.930.3514.173气煤3.281.6340.4981.575.781.960.6610.034肥煤1.151.2932.6988.045.521.800.424.225焦煤0.950.9221.9189.264.921.331.512.986瘦煤1.331.0617.8890.734.821.690.382.387贫煤1.082.8113.4991.314.371.520.782.028无烟煤4.703.184.6696.142.71[煤质分析化验常用的符号和基准]1、煤质分析化验项目名称的符号，以国际上广泛采用的符号表示。属于化学元素分析项目采用化学元素符号表示。属于化学元素分析项目采用化学元素符号表示，见表30-8。表30-8煤质分析化验项目名称的符号表示水分灰分挥发分硫分发热量罗加指数粘结指数胶质指数碳氢氧氮二氧化碳符号表示MAVSQR*1GYCHONCO22、煤质分析化验指标存在的形态，或操作条件的符号表示，用英文字母标在表示该分析化验制表符号的右下角，见表30-9。3、煤质分析化验指标不同基准的符号表示，也用英文字母标在表示该分析化验制表符号的右下角。如果某分析化验指标既要表明其存在形态或操作条件，又要标明其基准，其符号表示方法是，在该分析化验制表符号右下角先标明其形态或条件，后标明其基准，中间用“，”断开。表30-9煤质分析化验指标存在形态或操作条件的符号表示全水分内在水分外在水分全硫分有机硫硫铁盐硫硫酸盐硫弹筒发热量高位发热量低位发热量符号表示MtMinhMfStSoSpSsQbQgrQnet煤质分析化验指标不同基准的符号表示见表30-10。符号表示举例：分析基水分Mad收到基水分Mar分析基挥发分Vad干燥无灰基挥发分Vdaf分析基全硫St,ad表30-10煤质分析化验指标不同基准的符号表示分析基（空气干燥基）干基（无水基）收到基干燥无灰基有机基（无水无矿物质基）符号表示addardafdmmf干燥基全硫分St,d弹筒发热量Qb高位发热量Qgr低位发热量Qnet收到基高位发热量Qgr,ar收到基低位发热量Qnet,ar分析基高位发热量Qgr,ad分析基低位发热量Qnet,ad4、煤质分析化验的基准1.煤质分析化验基准的概念在煤质分析化验中，不同的煤样其化验结果是不同的。同一煤样在不同的状态下其测试结果也是不同的。如一个煤样的水分，经过空气干燥后的测试值比空气干燥前的测试值要小。所以，任何一个分析化验结果，必须标明其进行分析化验时煤样所处的状态。否则，该分析见表31-11.现分叙如下：分析基（ad）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为空气干燥状态。干燥基（d）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为无水分状态。收到基（ar）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。干燥无灰基（daf）：煤样的这种状态实际中是不存在的，是在煤质分析化验中，根据需要换算出的无水、无灰状态。无水无矿物质基（dmmf）：煤样的这种状态实际中也是不存在的，也是换算出的无水、无矿质状态。恒湿无灰基（maf）：煤样的这种状态也是换算出来的。恒湿的含义是指温度在30c，相对湿度为96%时测得煤样的水分（或叫最高内在水分）；2.煤质分析化验基准的示意图煤质分析化验中的各种基准可以用示意图表示，如图30-10所示。煤挥发物质固体水蒸气可挥发物质不可挥发物质灰分外在内在无水无矿物质基水分水分全水干燥无灰基干燥基分析基收到基3.煤质分析化验基准间的换算煤质分析化严重，有些基准在实际中是不存在的，是根据需要换算出来的；有些基准在实际存在，但为了方便，有时不进行测试，而是根据已知基准的分析化验结果进行换算，这样就简单多了。化验室中进行煤质分析化验时，使用的煤样为分析煤样。分析煤样是经过一次次破碎和缩分得到的，它所处的状态为空气干燥状态。所以，化验室中用分析煤样进行分析化验时，其基准为分析基（又称为空气干燥基）。分析煤样分析基化验结果，是化验室中直接测到的，是最基础的化验结果，是换算其它基准的分析化验结果的基础。各种基准间的换算公式：干基的换算：Xd=100Xad/(100-Mad)%式中：Xad——分析基的化验结果；Mad——分析基水分；Xd——换算干燥基的化验结果。收到基的换算：Xaf=(100-Mar)/(100-Mad)%式中：Mar——收到基水分；Xar——换算为收到基的化验结果。无水无灰基的换算：Xdaf=100Xad/(100-Mad-Aad)%式中：Aad——分析基灰分；Xdaf——换算为干燥无灰基的化验结果。当煤中碳酸盐含量大于2%时，上式的分母中还要减去碳酸盐中CO2含量。(十一)年轻煤的透光率年轻煤的透光率（Pm），是我国煤的现行分类标准中用以区分褐煤和长焰煤的主要指标。年轻煤的透光率，即年轻煤与混合酸（硝酸：磷酸：水=1：1：9），在规定条件下生成的溶液，对一定波长的透光率，即透光率（%）。实际中，透光率是根据年轻煤与混合酸反应生成的溶液由黄到红的颜色，用目视比色法测试的。褐煤透光率低，溶液通常成棕色；长焰煤透光率高，溶液成浅黄色。混合酸中的磷酸主要起隐蔽三价铁对比色液颜色的干扰。年轻煤透光率测试结果和允许误差：透光率测试结果小于16%时，报出结果写Pm16%。同一化验室平行测试的允许差为2%；不同化验室用同一煤样测试结果的允许差为4%。[煤的分类]煤的类别，又称为煤的牌号，是基础标准。二十世纪以来，各国对煤的分类研究进展迅速，除普遍采用挥发分为主要分类指标外，还采用结焦性或粘结指数作为分类的另一个主要指标外。由于各国的具体情况不同，采用的分类方法也各有不同，本书着重介绍硬煤的国际分类和我国煤的现行分类。1、硬煤国际分类表30-12类别Vdaf(%)Qgr,maf卡/克00～3-1〉3～10{A3～6.5B6.5～10}-210～14-314～20-420～28-528～33-633～41（参考）〉77507〉33～44（参考）〉7200～77508〉33～50（参考）〉6100～7200933～50（参考）〉5700～6100硬煤（Agr,maf5700卡/克的烟煤和无烟煤）国际分类方案于1953年提出，1956年3月作了修订。方案中首先用干燥无灰基挥发分（Vdaf）将各种硬煤分成0～5、6～9共十个类别，其中，Vdaf〉33%的6～9类的年轻煤再以恒湿无灰基高位发热量（Qgr,maf）作为分类指标。各类别的具体划分见表30-12。硬煤分成上述十大类后，在以煤的年结性质书（自由膨胀序数或罗加指数）分成0～3共四个组别。组别划分见表30-13。表30-13组别自由膨胀序数罗加指数粘结程度00～1/20～5不粘结至微粘结11～2〉5～20弱粘结25/2～4〉20～45中等粘结3〉4〉45中等至强粘结再按煤的结焦性（奥亚膨胀度或葛金试验焦性）划分成0～5共六个亚组。亚组划分见表30-14。表30-14亚组别奥亚膨胀度葛金焦型结焦程度0不软化A不结焦1只收缩B～D极弱结焦20～0E～G弱结焦30～50G1～G4中等结焦460～140G5～G8强结焦5140G8极强结焦2、我国煤的分类我国煤的现行分类是1986年10月1日起实施的。该分类标准按照煤的煤化度和粘结性的不同划分为14大类，即无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤和褐煤。详见附录2（有关国标、行业标准）《中国煤炭分类》（GB5751-86）。（于1956年3月日内瓦国际煤炭分类会议中修订）来源：hi.baidu.com/liuxx5599/blog/item/144cc9fc2cdef4fcfc037f14.html煤炭相关指标2008-08-0809:43第一个指标：水分。煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。煤中水分过大是，不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。现在我们常报的水份指标有：1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。第二个指标：灰分指煤在燃烧的后留下的残渣。不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。能常的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。第三指标：挥发份（全称为挥发份产率）V指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一。第四个指标：固定碳不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。FC+A+V+M=100相关公式如下：FCad=100-Mad-Aad-VadFCd=100-Ad-VdFCdaf=100-Vdaf第五个指标：全硫St是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。六指标：煤的发热量煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度），这里所说的煤的发热量，是指用1.4比重液分选后的浮煤的发热量（或灰分不超过10%的原煤的发热量）。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大，所以，一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。（1）发热量的单位热量的表示单位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制热量单位Btu。焦耳，是能量单位。1焦耳等于1牛顿(N)力在力的方向上通过1米的位移所做的功。1J=1N×0J1MJ=1000KJ焦耳时国际标准化组织（