ppt课件chap5 煤的组成－化学组成.ppt

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1、完整版教学课件完整版教学课件chap5 煤的组成化学组成1、 煤中的水分Moisture in coal 1.1 1.1 煤中水分的特点煤中水分的特点：（1 1）物理态结合的水）物理态结合的水 煤中的水分煤中的水分一般是指与煤呈物理态结合的水一般是指与煤呈物理态结合的水，它它吸附在煤的外表面和内部孔隙中。吸附在煤的外表面和内部孔隙中。因此，煤的颗粒越因此，煤的颗粒越细、内部孔隙越发达，煤中吸附的水分就越高。细、内部孔隙越发达，煤中吸附的水分就越高。1.2 煤中水分的 来源（1 1）成煤过程中，沼泽中的水随着成煤过程进入煤中；成煤过程中，沼泽中的水随着成煤过程进入煤中；（2 2）煤层形成后，地下

2、水进入煤层的裂隙、孔隙中；）煤层形成后，地下水进入煤层的裂隙、孔隙中；（3 3）开采、洗选、运输、贮存过程中进入煤中。）开采、洗选、运输、贮存过程中进入煤中。1、 煤中的水分 1.3 外在水分、内在水分等重要概念1.3.1 1.3.1 外在水分和内在水分的概念外在水分和内在水分的概念 煤中的水分可分为在常温的大气中易于失去的水煤中的水分可分为在常温的大气中易于失去的水分和不易失去的水分，分和不易失去的水分， 前者称为前者称为外在水分外在水分free moisturefree moisture， 后者称为后者称为内在水分内在水分inherent moistureinherent moisture

3、 。 内在水 分 和 外 在 水 分 之 和 称 为 全 水 分内在水 分 和 外 在 水 分 之 和 称 为 全 水 分 t o t a l t o t a l moisturemoisture。finhft100100MMMM，%1.4 测定煤中水分的基本方法 水分测定时使用的仪器设备有水分测定时使用的仪器设备有分析天分析天平、干燥箱、称量瓶平、干燥箱、称量瓶等。等。 还有自动化的仪器还有自动化的仪器设备。设备。 加热失重法规定了两种测定煤的空气加热失重法规定了两种测定煤的空气干燥基水分的方法，即通氮干燥法（干燥基水分的方法，即通氮干燥法（A A法）和法）和空气干燥法（空气干燥法（B B法

4、）。法）。A A法是在氮气流中干燥，法是在氮气流中干燥，可以防止煤样氧化，适用于所有煤种并为仲裁可以防止煤样氧化，适用于所有煤种并为仲裁法，法，B B法是在空气流中干燥，只适用于不易氧法是在空气流中干燥，只适用于不易氧化的烟煤和无烟煤。化的烟煤和无烟煤。自动水分测定仪自动水分测定仪 1.5 煤的最高内在水分 1.5.1 1.5.1 定义定义 煤的最高内在水分是指煤样在煤的最高内在水分是指煤样在3030，相对，相对湿度达到湿度达到96%96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分，用符号用符号MHCMHC ( (moisture holding capacit

5、ymoisture holding capacity) )表示。这一表示。这一指标反映了年轻煤的煤化程度，用于煤质研究和年青煤指标反映了年轻煤的煤化程度，用于煤质研究和年青煤的分类。的分类。 充氮常压法最高充氮常压法最高内在水分测定仪内在水分测定仪 充氮烘箱充氮烘箱1烘箱；烘箱；2金属金属盒；盒；3干燥塔；干燥塔；4氮气瓶；氮气瓶；5硅硅胶管；胶管；6孔径孔径0.25mm 的铜网；的铜网；7金属托盘；金属托盘；8氮气出口；氮气出口；9样样皿；皿；10氮气入口氮气入口 MHC,% 年轻褐煤的最高内在水年轻褐煤的最高内在水分多在分多在25%以上，少数的如以上，少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分云南弥

6、勒褐煤最高内在水分达达31%。最高内在水分小于。最高内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘结的烟煤，几乎都是强粘结性和高发热量的肥煤和主焦性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的最高内在水分煤。无烟煤的最高内在水分比烟煤有所提高。比烟煤有所提高。 2 煤的灰分 2.1 2.1 煤灰分的定义煤灰分的定义 煤的灰分煤的灰分(ash) (ash) ：煤样在规定条煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。该残渣的件下完全燃烧后所得的残渣。该残渣的质量占测定煤样质量的百分数称为质量占测定煤样质量的百分数称为: : 灰分产率灰分产率，简称为灰分。，简称为灰分。 Ash content Ash content 的说法

7、不准确。的说法不准确。2.3 2.3 煤中矿物质的来源煤中矿物质的来源2 煤的灰分 这种矿物质原来不含于煤层中，它是在采煤过程中混这种矿物质原来不含于煤层中，它是在采煤过程中混入煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。它与煤是入煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。它与煤是独立存在的，几乎不影响煤的可选性。独立存在的，几乎不影响煤的可选性。adadd100100AMA，%3 挥发分和固定碳 volatile matter and fixed carbon 3.1 3.1 挥发分和固定碳的定义：挥发分和固定碳的定义： 在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时间，在高温条件下，将煤隔绝空气加热一定时

8、间，煤的有机质发生热解反应煤的有机质发生热解反应，形成部分小分子的化合物，形成部分小分子的化合物，在测定条件下呈气态析出，其余有机质则以固体形式残在测定条件下呈气态析出，其余有机质则以固体形式残留下来或固定下来。留下来或固定下来。呈气态析出的小分子化合物称为挥呈气态析出的小分子化合物称为挥发分发分volatile mattervolatile matter ，以固体形式残留下来的称为固，以固体形式残留下来的称为固定碳定碳 fixed carbonfixed carbon 。，ad1ad100MmmmV 空气干燥基的固定碳空气干燥基的固定碳FCad按下式计算：按下式计算： FCad100MadA

9、adVad， 3.3 3.3 V Vdafdaf的校正：的校正： 在煤隔绝空气加热的情况下，煤中的矿物质也在煤隔绝空气加热的情况下，煤中的矿物质也发生分解反应，产生一些气态产物逸出，主要是碳酸盐发生分解反应，产生一些气态产物逸出，主要是碳酸盐分解产生分解产生COCO2 2，影响到挥发分测定的准确性，需校正。，影响到挥发分测定的准确性，需校正。 当碳酸盐当碳酸盐COCO2 2含量含量22时，时， V Vdaf,daf,校正校正V Vdafdaf (CO (CO2 2) ) dafdaf 式中式中(CO(CO2 2 ) ) dafdaf 干燥无灰基碳酸盐干燥无灰基碳酸盐COCO2 2的含量，的含量

10、， 3 挥发分和固定碳 adadaddaf100100VAMV，这时，干燥无灰基的固定碳这时，干燥无灰基的固定碳FCdaf100Vdaf。 3.6 3.6 影响挥发分的其他因素影响挥发分的其他因素： 煤的挥发分主要决定于其煤化程度，但煤的挥发分主要决定于其煤化程度，但成因类型成因类型和和煤岩组分煤岩组分也有影响。也有影响。（1 1）腐植煤腐植煤Humic CoalHumic Coal的挥发分低于腐泥煤的挥发分低于腐泥煤 。这是因为这是因为成煤原始植物和结构的差异引起的。腐植煤以稠环芳香族成煤原始植物和结构的差异引起的。腐植煤以稠环芳香族物质为主，受热不易分解，而腐泥煤则以脂肪族为主，受物质为主

11、，受热不易分解，而腐泥煤则以脂肪族为主，受热易裂解为小分子化合物成为挥发分。热易裂解为小分子化合物成为挥发分。（2 2）壳质组壳质组exiniteexinite的挥发分最高，的挥发分最高，镜质组镜质组vitrinitevitrinite次之，次之，惰质组惰质组inertiniteinertinite最低。最低。 3 挥发分和固定碳3.7 焦渣特征(characteristics of char residue)焦渣的定义焦渣的定义：煤样在测定完挥发分后的固体残留物。它：煤样在测定完挥发分后的固体残留物。它是由固定碳和灰分构成的。是由固定碳和灰分构成的。焦渣特征焦渣特征：指焦渣的形态（粉状、块状

12、）、光泽、强度、：指焦渣的形态（粉状、块状）、光泽、强度、形状等特点，并根据这些特点，把焦渣特征划分为形状等特点，并根据这些特点，把焦渣特征划分为8 8种，种，用以粗略判断煤的粘结性强弱，号数越大，表明粘结性用以粗略判断煤的粘结性强弱，号数越大，表明粘结性越强。越强。焦渣特征号如下：焦渣特征号如下：3 挥发分和固定碳焦渣特征号：焦渣特征号：（1 1）粉状（）粉状（1 1型）型）：全部是粉末，没有相互粘着的颗粒：全部是粉末，没有相互粘着的颗粒 （2 2）粘着（）粘着（2 2型）型）：颗粒粘着，但用手轻压即碎成粉状：颗粒粘着，但用手轻压即碎成粉状 （3 3）弱粘结（）弱粘结（3 3型）型）：已经成

13、块，但手指轻压即碎成小块：已经成块，但手指轻压即碎成小块 （4 4）不熔融粘结（）不熔融粘结（4 4型）型）：用手指用力压才裂成小块：用手指用力压才裂成小块 （5 5）不膨胀熔融粘结（）不膨胀熔融粘结（5 5型）型）：呈扁平的饼状，煤粒界面：呈扁平的饼状，煤粒界面不易分清，表面有银白色金属光泽不易分清，表面有银白色金属光泽3 挥发分和固定碳2第三节 煤中有机质的元素组成 (Elementary constituent of organic matter in coal )1 1、元素分析、元素分析(ultimate analysis/elementary analysis ) (ultimat

14、e analysis/elementary analysis ) 的定义的定义： 煤的元素分析是对煤的元素分析是对组成煤的有机质主要元素的化验组成煤的有机质主要元素的化验分析分析，煤的元素组成也就是指煤有机质的元素组成。大量的，煤的元素组成也就是指煤有机质的元素组成。大量的研究表明，煤的有机质主要是由研究表明，煤的有机质主要是由碳、氢、氧、氮和硫碳、氢、氧、氮和硫等五种等五种元素组成的。元素组成的。4.1 4.1 氢元素在煤分子上的位置：氢元素在煤分子上的位置： 氢元素是煤中第二重要的元素，主要存在于煤分氢元素是煤中第二重要的元素，主要存在于煤分子的侧链和官能团上，在有机质中的含量约为子的侧链

15、和官能团上，在有机质中的含量约为2.0%2.0%6.56.5左右。左右。4、 煤中的氢元素 或或6、 煤中的氧元素6.1 6.1 氧元素在煤分子上的位置：氧元素在煤分子上的位置： 氧也是组成煤有机质的重要元素，主要存在于煤氧也是组成煤有机质的重要元素，主要存在于煤分子的含氧官能团上，如分子的含氧官能团上，如 OCHOCH3 3、COOHCOOH、OHOH、 C=OC=O等基团上均含有氧原子。等基团上均含有氧原子。 7、 煤中的氮元素 氮也是组成煤有机质的元素之一，主要存在于煤氮也是组成煤有机质的元素之一，主要存在于煤分子的杂环和氨基上。煤中的氮元素含量较少，一般为分子的杂环和氨基上。煤中的氮元

16、素含量较少，一般为0.50.51.81.8。煤中的氮在煤燃烧时也不放热，通常以。煤中的氮在煤燃烧时也不放热，通常以N N2 2的形的形式进入废气。当煤在炼焦时，煤中的氮部分形成式进入废气。当煤在炼焦时，煤中的氮部分形成NHNH3 3，HCNHCN及其它有机含氮化合物，其余的则留在焦炭中。及其它有机含氮化合物，其余的则留在焦炭中。 煤中的氮煤中的氮对煤的加工利用影响不大。对煤的加工利用影响不大。 8.1 8.1 煤中硫的存在形态煤中硫的存在形态formsforms : : 煤中的硫主要存在形态是无机硫煤中的硫主要存在形态是无机硫inorganic inorganic sulfursulfur和有

17、机硫和有机硫inorganic sulfur inorganic sulfur ，两者合称为全硫，两者合称为全硫total sulfurtotal sulfur 。全硫全硫St无机硫无机硫有机硫有机硫（Sor：与煤的有机质结合，参与煤的大分子结构）与煤的有机质结合，参与煤的大分子结构）硫化物硫硫化物硫Spy硫酸盐硫硫酸盐硫Ss8、 煤中的硫元素 电解法测定煤的全硫含量电解法测定煤的全硫含量9、煤中元素含量随煤化程度的变化规律 表表41 煤中元素随煤化程度的变化规律煤中元素随煤化程度的变化规律煤煤 种种Cdaf，%Hdaf，Odaf，Ndaf，泥泥 炭炭55625.36.5273413.5年轻褐

18、煤年轻褐煤60705.56.620231.52.5年老褐煤年老褐煤7076.54.56.0152012.5长长 焰焰 煤煤77814.56.010150.72.2气气 煤煤79855.46.881211.2肥肥 煤煤82894.86.04912焦焦 煤煤86.5914.55.53.56.512瘦瘦 煤煤8892.54.35.0350.92贫贫 煤煤8892.74.04.7250.71.8无烟煤无烟煤 189933.34.0240.81.5无烟煤无烟煤 293952.03.2230.61.0无烟煤无烟煤 395980.82.0120.31.0腐腐 泥泥 煤煤75806.57.0第五节 煤质分析指

19、标的基准换算1、 基准的概念：基准的概念： 计 算 某 指 标 的 百 分 比 时 ， 有 一 个 计 算 的 基 准计 算 某 指 标 的 百 分 比 时 ， 有 一 个 计 算 的 基 准（basis），），也就是说也就是说“说到某指标的百分数时，是指它说到某指标的百分数时，是指它占某个具体的对象的百分数，这个对象就是基准占某个具体的对象的百分数，这个对象就是基准”。2、 基准的划分方法基准的划分方法 首先要了解与煤基准有关的煤组成的含义。煤质分析首先要了解与煤基准有关的煤组成的含义。煤质分析时煤炭组成有两种划分法：时煤炭组成有两种划分法：第五节 煤质分析常用基准的物质含义（1 1）空气干

20、燥基（分析基）空气干燥基（分析基）：Madad+ +Aadad+ +Vadad+ +FCadad100% 100% 或者或者 Madad+ +Aadad+C+Cadad+H+Hadad+O+Oadad+N+Nadad+S+Sad ad 100% 100% （2 2）干燥基（干基）干燥基（干基）：Ad d+ +Vd d+ +FCd d 100% 100% 或者或者Ad d+C+Cd d+H+Hd d+O+Od d+N+Nd d+S+Sd d 100% 100% （3 3）干燥无矿物质基（有机基）干燥无矿物质基（有机基）：Vdmmfdmmf+ +FCdmmf dmmf 100% 100% 或者或者

21、C Cdmmfdmmf+H+Hdmmfdmmf+O+Odmmfdmmf+N+Ndmmfdmmf+S+Sdmmf dmmf 100% 100% 基准的关系SsSoSpfinhCHON收到基收到基 ar空气干燥基空气干燥基 ad干燥基干燥基 d干燥无灰基干燥无灰基 daf干燥无矿物基干燥无矿物基 dmmf灰分灰分可燃质可燃质矿物质矿物质有机质有机质全全 硫，硫， St各基准指标间的换算系数换算换算因子因子所所 求求 基基 准准收到基收到基 arar空气干燥基空气干燥基 adad干燥基干燥基 d d干燥无灰基干燥无灰基dafdaf已已知知基基准准收到基收到基1 1空气干燥基空气干燥基1 1干燥基干燥基1 1干燥无灰基干燥无灰基1 1aradMM100100arM100100ararAM100100adarMM100100adM100100adadAM 100100100100arM100100adMdA100100100100ararAM 100100adadAM100100dA电子分析天平电子分析天平干燥箱干燥箱称量瓶称量瓶马弗炉马弗炉灰皿灰皿挥发分甘埚挥发分甘埚