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1、第一编 煤分析基础知识一 动力用煤的分类燃煤电厂发电用煤大体是；烟煤占90%，无烟煤占5%，褐煤占4%，其它1%。无烟煤四煤化程度最高的煤，挥发分含量最低，Vdaf10%，密度最大，着火点高，无黏结性，燃烧时多不冒烟。烟煤的煤化程度高于褐煤低于无烟煤，Vdaf10%。烟煤粘结性差异较大。燃烧时冒烟。褐煤是经过成岩作用，没有或很少经过变质作用所形成的低煤化程度的煤。外观多呈褐色，光泽暗淡，质地较软，含较高内在水分及不同程度的腐酸。挥发分Vda37%。二 煤炭组成的表示方法 1 工业分析表示方法 外在水分 水分 内在水分 无机物 灰分煤 挥发分 有机物 固定碳 1煤中游离水和化合水 煤中水分按存在
2、形态的不同分为两类，既游离水和化合水。游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。如硫酸钙NaSO4.2H2O和高龄土 AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的结晶水。游离水在105110C的温度下经过12小时可蒸发掉，而结晶水通常要在200C以上才干分解析出。 煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。 2煤的外在水分和内在水分煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发 ，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。 内在水分，是吸附
3、在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100C以上的温度经过一按时间才干蒸发。 最高内在水分，当煤颗粒内部毛细孔内吸附的书分达到饱和状态时，这是煤的内在水分达到最高值，称为最高内在水分。最高内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙 度又于煤的煤化程度有关，所以，最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地区分低煤化度煤。如年轻褐煤的最高内在水分多在25%以上，少数 的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%。最高内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的最高内在水分比烟煤有有所下降，因为无烟煤的孔隙度比烟煤增加了。3煤的全水分 全水分，是煤炭按灰分计加中的
4、一个辅助指标。a.煤中全水分的含义。煤中全水分，是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。必需指出的是，化验室里测试煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。化验室里所测的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分这是吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大，这时残留在煤中的水分为内在水分。显然，化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外，还与测试是空气的湿度和温度有关。煤的灰分2煤的灰分，是指煤完全燃烧后剩下的残渣。因
5、为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧，煤中矿物质除水格外所有的无机质在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物，所以确切地说，灰分应称为灰分产率。 1煤中矿物质 煤中矿物质分为内在矿物质和外在矿物质。 a.内在矿物质，又分为原生矿物质和次生矿物质。 原生矿物质，是成煤植物本身所含的矿物质，其含量一般不超过12%；次生矿物质，是成煤过程中泥炭沼泽液中的矿物质与成煤植物遗体混在一起成煤而留在煤中的。次生矿物质的含量一般也不高，但变化较大。 内在矿物质所形成的灰分叫内在灰分，内在灰分只能用化学的方法才干将其从煤中分开出去。 b.外来矿物质，是在菜煤和运输过程中混入煤中的顶、底板和夹石层的矸石。外在
6、矿物质形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗选的方法将其从煤中分开出去。 2煤中灰分 煤中灰分来源于矿物质。煤中矿物质燃烧后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合，有一部分变成气体逸出，留下的残渣就是灰分。 2SiO2 AL2O3 H2O2SiO2+AL2O3+2H2O-CaSO4 2H2OCaSO4+2H20-CaCO3CaO+CO2- CaO+SO3CaSO4- CaO+SO32Fe2O3+8SO2- 灰分通常比原物质含量要少，因此依据灰分，用适当公式矫正后可近似地算出矿物质含量。 3煤灰灰分对工业利用的影响 煤中灰分是煤炭计价指标之一。在灰分计加重，灰分是
7、计价的基础指标；在发热量计加重，灰分是计价的辅助指标。 灰分是煤中的有害物质，同样影响煤的使用、运输和储存。 煤用作动力燃料时，灰分增加，煤中可燃物质含量相对减少。矿物质燃烧灰化时要汲取热量，大量排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量，影响了锅炉操作如易结渣、熄火，加剧了设备磨损，增加排渣量。 煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随之增加，从而降低了高炉的利用系数。 还必需指出的是，煤中灰分增加，增加了无效运输，加剧了我国铁路运输的紧张。3、煤的挥发分 煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质气体或液体中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解
8、的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。 1煤的挥发分不仅是炼焦、气化要合计的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。 挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为4060%，烟煤一般为1050%，高变质的无烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。4、煤的固定碳 煤中去掉水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳。 煤的固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标，随变质
9、程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。 固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。 固定碳计算公式： (FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad) 当分析煤样中碳酸盐CO2含量为2-12%时： (FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤) 当分析煤样中碳酸盐CO2含量大于12%时： (FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣 式中： FCad分析煤样的固定碳，%； Mad分析煤样的水分，%； Aad分析煤样的灰分，%； Vad分
10、析煤样的挥发分，%； CO2,ad煤分析煤样中碳酸盐CO2含量，%； CO2,ad(焦渣)焦渣中CO2占煤中的含量，%；2 元素分析表示方法 水分 不可燃部分 灰分煤 可燃部分：C，H，O，N，S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，在芳香环四周有碳、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-OCH 3。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
11、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2长焰煤3气煤4肥煤5焦煤6瘦煤7贫煤8无烟煤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，以国际上广泛采纳的符号表示。属于化学元素分析项目采纳化学元素符号表示。属于化学元素分析项目采纳化学元素符号表示，见表30-8。表30-8 煤质
12、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说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
13、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
