煤炭燃料基础知识ppt课件.ppt

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1、 煤炭燃料基础知识煤炭燃料基础知识中国大唐集团公司燃料管理部质量监督处中国大唐集团公司燃料管理部质量监督处2012年年5月月 内容：内容： 一、中国煤炭分类一、中国煤炭分类 二、各类煤的基本特性及主要用途二、各类煤的基本特性及主要用途 三、动力煤的质量要求三、动力煤的质量要求 四、动力煤质量指标有关知识四、动力煤质量指标有关知识一、中国煤炭分类一、中国煤炭分类 1煤种类别和分类指标煤种类别和分类指标（3大类、大类、14类别）类别）1.1 煤炭分类依据和指标煤炭分类依据和指标合理利用煤炭资源和方便科学研究合理利用煤炭资源和方便科学研究依据煤的自然性质和煤在热加工过程中依据煤的自然性质和煤在热加工

2、过程中 表现的特性，将各种性质不同的煤分为若表现的特性，将各种性质不同的煤分为若 干类别干类别使同一类煤有相近的特性使同一类煤有相近的特性不同类煤的性质有明显差异不同类煤的性质有明显差异n 中国煤炭分类指标：中国煤炭分类指标： 干燥无灰基挥发分干燥无灰基挥发分Vdafn Vdaf是表征煤化程度的参数是表征煤化程度的参数 （煤的自然性质）（煤的自然性质） 粘结指数粘结指数G、胶质层厚度、胶质层厚度Y、奥亚、奥亚 膨胀度膨胀度b（烟煤分类辅助指标）（烟煤分类辅助指标）n G、Y、b是表征煤炼焦工艺性能的参数是表征煤炼焦工艺性能的参数 1.2 中国煤炭分类中国煤炭分类 (GB 5751- 2009)

3、 三大类：三大类：类别类别符号符号 分类指标分类指标挥发分挥发分Vdaf %透光率透光率PM%无烟煤无烟煤WY 10.0烟煤烟煤YM 10.0褐煤褐煤HM 37.050 1.2.1 无烟煤的类别无烟煤的类别类别类别符号符号编码编码分类指标分类指标挥发分挥发分Vdaf %氢氢 Hdaf %无烟煤一号无烟煤一号WY101 03.5 02.0无烟煤二号无烟煤二号WY2023.56.52.03.0无烟煤三号无烟煤三号WY3036.510.03.01.2.2 烟煤的类别烟煤的类别类别类别符符号号编编码码分类指标分类指标挥发分挥发分Vdaf %粘结指粘结指数数 GR.I胶质层胶质层最大厚最大厚度度Y,mm

4、奥阿膨奥阿膨胀度胀度 b,%贫煤贫煤PM 1110 - 205 - 20瘦煤瘦煤SM 131410 - 2020- 5050- 65焦煤焦煤JM 15242510 - 2020 - 28 20 - 2850- 65652525 150150烟煤的类别烟煤的类别(续上表续上表)类别类别符号符号 编编码码分类指标分类指标挥发分挥发分Vdaf %粘结指粘结指数数 GR.I胶质层胶质层最大厚最大厚度度Y,mm奥阿膨奥阿膨胀度胀度 b,%肥煤肥煤FM16263610 - 2020 - 28 28 - 37 85 251501502201/3焦煤焦煤 1/3M35 28 - 37 6525220气肥煤气肥

5、煤 QF46 37 85 25 220烟煤的类别烟煤的类别(续上表续上表)类别类别符符号号编编码码分类指标分类指标挥发分挥发分Vdaf %粘结指粘结指数数 GR.I胶质层胶质层最大厚最大厚度度Y,mm奥阿膨奥阿膨胀度胀度 b,%气煤气煤QM3443444528 - 37 37 37 3750- 6535- 5050- 65 65 25220中粘中粘煤煤ZN233320 -2828 - 3730- 5030- 50 烟煤的类别烟煤的类别(续上表续上表)类别类别符号符号 编编码码分类指标分类指标挥发分挥发分Vdaf %粘结指粘结指数数 GR.I胶质层胶质层最大厚最大厚度度Y,mm奥阿奥阿膨胀膨胀度

6、度 b,%弱粘煤弱粘煤 RN223220 - 28 28 - 375 - 305 30 不粘煤不粘煤 BN213120 -2828 - 37 5 5 长焰煤长焰煤 CY4142 3737 55 35 1.2.3 褐煤的类别褐煤的类别类别类别符号符号 编码编码分类指标分类指标透光率透光率PM%恒湿无灰基高位恒湿无灰基高位发热量发热量Qgr,maf MJ/kg褐煤一号褐煤一号 HM1 51030褐煤二号褐煤二号 HM2 523050 24二、各类煤的基本特性及主要用途二、各类煤的基本特性及主要用途 1 无烟煤无烟煤 (WY) 特点：特点： 挥发分低，固定碳高；挥发分低，固定碳高； 相对密度高（纯煤

7、相对密度高（纯煤 1.351.90）；）； 燃点高（一般燃点高（一般 350420左右），左右）， 燃烧时不冒烟；燃烧时不冒烟； 典型产地：典型产地： 北京（北京（0101，年老无烟煤），年老无烟煤） 山西晋城（山西晋城（0202，典型无烟煤），典型无烟煤） 山西阳泉（山西阳泉（0303，年轻无烟煤，年轻无烟煤） 主要用途：主要用途： 民用（如做蜂窝煤）民用（如做蜂窝煤） 合成氨造气原料合成氨造气原料 高炉喷吹还原剂和烧结铁矿石用燃料高炉喷吹还原剂和烧结铁矿石用燃料 制造各种碳素材料如碳电极、阳极糊制造各种碳素材料如碳电极、阳极糊 的原料的原料 制造活性碳、炉料的原料制造活性碳、炉料的原料 制

8、造航空用型煤的原料制造航空用型煤的原料 2 贫煤贫煤 (PM) 特点：特点： 烟煤中变质程度最高的煤种烟煤中变质程度最高的煤种 不粘结或微弱粘结，在层状炼焦炉中不不粘结或微弱粘结，在层状炼焦炉中不 结焦结焦 发热量比无烟煤高发热量比无烟煤高 燃烧时火焰短，耐烧燃烧时火焰短，耐烧 燃点较高（燃点较高（350360左右）左右） 典型产地：典型产地： 山西潞安山西潞安 主要用途：主要用途： 电厂燃料电厂燃料与高挥发分煤配烧，可发挥热与高挥发分煤配烧，可发挥热 值高且耐烧的优点值高且耐烧的优点 民用及工业锅炉燃料民用及工业锅炉燃料 高炉喷吹燃料高炉喷吹燃料 3 贫瘦煤贫瘦煤 (PS) 特点：特点： 炼

9、焦煤中变质程度最高的煤种炼焦煤中变质程度最高的煤种 挥发分较低，粘结性仅次于瘦煤挥发分较低，粘结性仅次于瘦煤 单独炼焦时粉焦多，配煤炼焦时作为瘦单独炼焦时粉焦多，配煤炼焦时作为瘦 化剂，起到提高焦炭块度的作用化剂，起到提高焦炭块度的作用 典型产地：典型产地： 山西西山矿务局山西西山矿务局 主要用途：主要用途： 冶金工业配煤炼焦冶金工业配煤炼焦 发电、民用及其它工业炉窑的燃料发电、民用及其它工业炉窑的燃料 4 瘦煤瘦煤 （SM) 特点：特点： 中等粘结性的低挥发分炼焦煤中等粘结性的低挥发分炼焦煤 单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、 抗碎强度较好、但耐磨性较差的焦炭抗

10、碎强度较好、但耐磨性较差的焦炭 配煤时起降低挥发分、增大焦炭块度作用配煤时起降低挥发分、增大焦炭块度作用 典型产地：典型产地： 河北峰峰四矿河北峰峰四矿 主要用途：主要用途： 冶金工业配煤炼焦冶金工业配煤炼焦 高灰、高硫的瘦煤一般作为电厂和工高灰、高硫的瘦煤一般作为电厂和工 业锅炉的燃料业锅炉的燃料 5 焦煤焦煤 （JM) 特点特点 结焦性较强的炼焦煤结焦性较强的炼焦煤 挥发分挥发分(Vdar)一般在一般在1628之间之间 单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗 碎强度和耐磨强度都很高的焦炭碎强度和耐磨强度都很高的焦炭 单独炼焦时膨胀压力大，使推焦困难单独炼焦时膨

11、胀压力大，使推焦困难 典型产地：典型产地： 汾西高阳，淮北石台，西山马兰汾西高阳，淮北石台，西山马兰 主要用途：主要用途： 配煤炼焦配煤炼焦 6 肥肥 煤（煤（FM) 特点特点 强粘结性煤强粘结性煤 中等、中高等挥发分（中等、中高等挥发分（Vdaf 25-35%) 加热时产生大量胶质体加热时产生大量胶质体 单独炼焦产生熔融性好、强度高、耐单独炼焦产生熔融性好、强度高、耐 磨性好的焦炭，但有较多的横裂纹磨性好的焦炭，但有较多的横裂纹 配煤炼焦中起骨架作用配煤炼焦中起骨架作用 典型产地典型产地 河北开滦、贵州盘江河北开滦、贵州盘江 主要用途主要用途 冶金工业配煤炼焦（基础煤）冶金工业配煤炼焦（基础

12、煤） 7 1/3焦煤（焦煤（1/3M) 特点特点 较强粘结性煤较强粘结性煤 中等、偏高挥发分中等、偏高挥发分 单独炼焦产生熔融性良好、强度较高、单独炼焦产生熔融性良好、强度较高、 耐磨性较差的焦炭；耐磨性较差的焦炭； 配煤炼焦配入量范围宽，可获得高强度焦炭配煤炼焦配入量范围宽，可获得高强度焦炭 典型产地典型产地 安徽淮南、河南永荣安徽淮南、河南永荣 主要用途主要用途 冶金工业配煤炼焦（基础煤）冶金工业配煤炼焦（基础煤） 8 气肥煤气肥煤 (QF) 特点特点 强粘结性炼焦煤，结焦性高于气煤、低于强粘结性炼焦煤，结焦性高于气煤、低于 肥煤肥煤 高挥发分，高胶质体厚度（高挥发分，高胶质体厚度（y值）

13、值） 单独炼焦产生大量煤气和液体化学产品单独炼焦产生大量煤气和液体化学产品 配煤炼焦中起骨架作用配煤炼焦中起骨架作用 典型产地典型产地 江西乐平、浙江长广江西乐平、浙江长广 主要用途主要用途 配煤炼焦（增加化学产品收率）配煤炼焦（增加化学产品收率） 高温干馏，制造城市煤气高温干馏，制造城市煤气 9 气煤气煤 （QM） 特点特点 变质程度较低、挥发分较高的炼焦煤变质程度较低、挥发分较高的炼焦煤 加热时产生较高的煤气和较多的焦油加热时产生较高的煤气和较多的焦油 不应单独炼焦（焦炭的质量较差）不应单独炼焦（焦炭的质量较差） 典型产地典型产地 辽宁抚顺、山西平朔辽宁抚顺、山西平朔 主要用途主要用途 配

14、煤炼焦（增加煤气和化学产品收率）配煤炼焦（增加煤气和化学产品收率） 电厂和工业锅炉的燃料电厂和工业锅炉的燃料 高温干馏，制造城市煤气高温干馏，制造城市煤气 10 1/2中粘煤中粘煤 （1/2 ZN) 特点特点 挥发分变化范围较宽、中等结焦性煤挥发分变化范围较宽、中等结焦性煤 储量、产量不多储量、产量不多 单独炼焦时强度差、粉焦率高单独炼焦时强度差、粉焦率高 主要用途主要用途 气化用煤气化用煤 动力用煤动力用煤 配煤炼焦配煤炼焦 11 弱粘煤弱粘煤 (RN) 特点特点 低、中变质程度、弱粘结性非炼焦煤低、中变质程度、弱粘结性非炼焦煤 加热时产生少量胶质体加热时产生少量胶质体多生成于中生代的早、中

15、期侏罗纪多生成于中生代的早、中期侏罗纪 典型产地典型产地 山西大同山西大同 主要用途主要用途 电厂和工业锅炉的燃料电厂和工业锅炉的燃料 煤的气化原料煤的气化原料 12 不粘煤不粘煤 特点特点 低、中变质程度的、非炼焦煤低、中变质程度的、非炼焦煤 加热时不产生胶质体加热时不产生胶质体 水分高，氧含量高水分高，氧含量高 低灰、低硫低灰、低硫 灰熔融性低灰熔融性低 典型产地典型产地 内蒙东胜、神府矿区，甘肃靖远、新内蒙东胜、神府矿区，甘肃靖远、新 疆哈密矿区疆哈密矿区 主要用途主要用途发电用煤发电用煤 气化用煤气化用煤 民用和其它动力燃料民用和其它动力燃料 13 长焰煤长焰煤 (CY) 特点特点 变

16、质程度最低、高挥发分的非炼焦烟煤变质程度最低、高挥发分的非炼焦烟煤 煤的燃点低煤的燃点低 纯煤热值较低纯煤热值较低 无粘结性到弱粘结性都有无粘结性到弱粘结性都有 贮存时易风化碎裂贮存时易风化碎裂 典型产地典型产地 内蒙准格尔矿区，辽宁阜新、铁法等矿区内蒙准格尔矿区，辽宁阜新、铁法等矿区 主要用途主要用途 电厂及其它工业锅炉燃料电厂及其它工业锅炉燃料 气化用煤气化用煤 14 褐煤褐煤 (HM) 特点特点 煤化程度最低煤化程度最低 水分大、氧含量高水分大、氧含量高 挥发分高，不粘结，热值低挥发分高，不粘结，热值低 孔隙度大孔隙度大 化学反应性高，热稳定性差化学反应性高，热稳定性差 贮存时易风化变质

17、和碎裂贮存时易风化变质和碎裂 含不同数量的腐植酸含不同数量的腐植酸 灰熔融性普遍较低灰熔融性普遍较低 典型产地典型产地 内蒙平庄、霍林河矿区，云南小龙潭等内蒙平庄、霍林河矿区，云南小龙潭等 主要用途主要用途发电燃料发电燃料 气化燃料气化燃料 加氢液化原料加氢液化原料 提取褐煤蜡或腐植酸的原料提取褐煤蜡或腐植酸的原料三、动力煤的质量要求三、动力煤的质量要求 1 动力用煤动力用煤 动力煤：动力煤： 凡是作为发电、机车、非电站锅炉、烧凡是作为发电、机车、非电站锅炉、烧 制水泥等都属于动力用煤。制水泥等都属于动力用煤。 主要煤种：主要煤种： 褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤、褐煤、长焰煤、不粘煤、弱

18、粘煤、贫煤、 粘结性较差的气煤，少部分无烟煤粘结性较差的气煤，少部分无烟煤 主要商品煤形式：主要商品煤形式： 洗混煤，洗中煤、煤泥、末煤、粉煤、洗混煤，洗中煤、煤泥、末煤、粉煤、 筛选煤筛选煤 2 发电用煤质量要求发电用煤质量要求 2.1 煤种煤种 煤粉锅炉，褐煤到无烟煤都能烧；煤粉锅炉，褐煤到无烟煤都能烧； 干燥无灰基挥发分干燥无灰基挥发分 23MJ/kg 一般中、小型电厂：一般中、小型电厂：Qnet,ar 18.823MJ/kg 沸腾燃烧的小型电厂：沸腾燃烧的小型电厂： Qnet,ar 12.5MJ/kg 燃用褐煤的发电厂：燃用褐煤的发电厂： Qnet,ar 12MJ/kgGB/T 756

19、2-2010发热量（发热量（Qnet，ar）技术要求）技术要求分级分级无烟煤无烟煤贫煤贫煤其它烟煤其它烟煤 褐煤褐煤1级级 MJ/kg 卡卡/g 24.00 5700 24.00 5700 24.00 5700 18.00 4300 2级级 MJ/kg 卡卡/g21.00 24.005000 574021.00 24.005000 574021.00 24.005000 574014.00 18.003350 4300GB/T 7562-2010发热量（发热量（Qnet，ar）技术要求）技术要求分级分级无烟煤无烟煤贫煤贫煤其它烟煤其它烟煤 褐煤褐煤3级级 MJ/kg 卡卡/g 18.50 21

20、.004420 500018.00 21.004300 500012.00 14.002870 33504级级 MJ/kg 卡卡/g 16.50 18.003950 4300 2.3 煤的挥发分煤的挥发分 挥发分是煤的气体可燃物挥发分是煤的气体可燃物 发热量相同的煤，挥发分较高时锅炉热效发热量相同的煤，挥发分较高时锅炉热效 率较高率较高 挥发分应与锅炉设计相适应挥发分应与锅炉设计相适应 一般：一般： Vdaf 10 较好：较好： Vdaf 20 更易燃烧：更易燃烧： Vdaf 3040（37） 褐煤电厂：褐煤电厂： Vdaf 40（37） GB/T 7562-2010中挥发分中挥发分（Vdaf

21、%）技术要求技术要求分级分级无烟煤无烟煤贫煤贫煤其它烟煤其它烟煤褐煤褐煤1级级6.50 10.0010.00 20.0020.00 28.0037.002级级 28.00 37.003级级 37.00 2.4 煤的灰分煤的灰分 灰分高影响热效率灰分高影响热效率 n 一般以干基灰分一般以干基灰分Ad不大于不大于24为宜为宜n 为充分利用劣质煤，为充分利用劣质煤， Ad可放宽到可放宽到46 GB/T 7562-2010中灰分中灰分（Ad %）技术要求技术要求分级分级 无烟煤无烟煤贫煤贫煤其它烟煤其它烟煤褐煤褐煤1级级 20.00 20.00 10.00 10.002级级20.00 30.0020.

22、00 30.0010.00 20.0010.00 20.003级级 30.00 40.0020.00 30.0020.00 30.004级级 30.00 40.00 2.5 全硫全硫 腐蚀燃煤设备，污染环境腐蚀燃煤设备，污染环境 n St 1为宜为宜n 缺煤、高硫煤区：缺煤、高硫煤区：St 1.00 2.00 0.50 1.003级级 2.00 3.00 1.00 1.50 2.6 全水分全水分 影响发热量；影响发热量； 影响煤料装卸和制粉系统。影响煤料装卸和制粉系统。 n 不同变质程度的煤要求不同。不同变质程度的煤要求不同。 GB/T 7562-2010中全水中全水（Mt %）技术要求技术要

23、求分级分级 无烟煤、贫煤无烟煤、贫煤其它烟煤其它烟煤褐煤褐煤1级级 8.0 8.00 30.02级级 8.0 12.0 8.0 12.0 30.0 40.03级级 12.00 20.0 40.00 2.7 煤灰熔融性煤灰熔融性 评价煤灰是否结渣的重要依据评价煤灰是否结渣的重要依据 影响锅炉结渣、除渣；安全运行。影响锅炉结渣、除渣；安全运行。n 炉膛温度到达或超过软化温度炉膛温度到达或超过软化温度(ST)时，煤灰结时，煤灰结 成渣块，影响通风和排渣，成渣块，影响通风和排渣， 造成安全隐患。造成安全隐患。n 不同发热量有不同要求不同发热量有不同要求 (固态排渣固态排渣) 发热量发热量 12.5 1

24、2.5 MJ/kg 时：时： 软化温度软化温度ST 1350 1350 发热量发热量12.5 12.5 MJ/kg 时：时： 软化温度软化温度ST不限不限 GB/T 7562-2010灰熔融性（灰熔融性（ST ）技术要求）技术要求分级分级无烟煤、贫煤无烟煤、贫煤其它烟煤其它烟煤褐煤褐煤1级级 1450 1450 13502级级 1350 1450 1350 1450 1250 13503级级 1250 1350 1250 1350 1150 12504级级 1150 1250 2.8 可磨性可磨性 影响磨煤机功耗和磨粉能力。影响磨煤机功耗和磨粉能力。 n 通常要求通常要求HGI 50 GB/T

25、 7562-2010哈氏可磨性哈氏可磨性HGI技术要求技术要求分级分级无烟煤无烟煤贫煤贫煤其它烟煤其它烟煤1级级HGI 60HGI 80HGI 802级级 4060 6080 60803级级 4060四四、动力煤质量指标有关知识动力煤质量指标有关知识1、煤炭的特点、煤炭的特点煤炭：古代植物残骸经地质作用变化而成煤炭：古代植物残骸经地质作用变化而成 的可燃性生物岩。的可燃性生物岩。特点：由有机物和无机矿物质组成的复杂特点：由有机物和无机矿物质组成的复杂 且非常不均匀的混合物。且非常不均匀的混合物。2、煤质分析的特点、煤质分析的特点 1）样品的代表性）样品的代表性 1g或小于或小于1g样品的结果代

26、表样品的结果代表1千或几千吨煤千或几千吨煤的品质。的品质。 2）误差构成）误差构成 采样误差：采样误差： 80 制样误差：制样误差：16 化验误差：化验误差：43） 试验方法试验方法两类：两类：n 固有成分或特性分析固有成分或特性分析 如：煤的全硫，碳，氢，氮分析，及发热如：煤的全硫，碳，氢，氮分析，及发热 量测定等；量测定等；n 特点特点：测定结果不随试验条件而变；：测定结果不随试验条件而变；n 非固有成分或特性分析（规范性试验）非固有成分或特性分析（规范性试验） 煤在人为规定的条件下，使煤产生某煤在人为规定的条件下，使煤产生某 种转化，然后测定转化生成物的量和种转化，然后测定转化生成物的量

27、和 特性的分析。特性的分析。 如：煤的灰分、挥发分、灰熔融性、可如：煤的灰分、挥发分、灰熔融性、可 磨性，以及焦化指标分析或测定等磨性，以及焦化指标分析或测定等 n 特点：特点：试验结果随试验方法和试验条件试验结果随试验方法和试验条件 （温度、时间、压力等）而改变。（温度、时间、压力等）而改变。4）试样：）试样：n 分析试验煤样：达到空气干燥状分析试验煤样：达到空气干燥状态态 空气干燥状态：室温下连续干燥空气干燥状态：室温下连续干燥1h质质 量变化量变化 不超不超 过过0.1%n 煤样的存放：严密容器煤样的存放：严密容器 防止水分变化，氧化及污染防止水分变化，氧化及污染n 煤样的称取：充分混匀

28、，多点取样煤样的称取：充分混匀，多点取样 防止比重不同部分的分层和离析防止比重不同部分的分层和离析3、 发电用煤质量指标简介发电用煤质量指标简介3.1 水分水分n化合水：以化合方式同煤中的矿物质结合，化合水：以化合方式同煤中的矿物质结合， 是矿物晶格的一部分，如是矿物晶格的一部分，如 CaSO42H2O 105-110 不能除去不能除去 不能准确测定不能准确测定n游离水：以物理吸附或附着方式与煤结合游离水：以物理吸附或附着方式与煤结合 105-110 能除去能除去 可测定可测定 n 全水分全水分 total moisture Mt ： 煤的外水和内水之和，代表刚开采、煤的外水和内水之和，代表刚

29、开采、 发运及接收时煤发运及接收时煤 的水分的水分n 空气干燥煤样水分空气干燥煤样水分 moisture Mad ： (一般分析煤样水分，空干基水分，分析水一般分析煤样水分，空干基水分，分析水) 一般分析煤样与周围空气湿度达到平一般分析煤样与周围空气湿度达到平 衡时所含的水分衡时所含的水分n 水分测定原理：水分测定原理： 已知质量的煤样已知质量的煤样 在在105110烘箱中干燥至质量恒定烘箱中干燥至质量恒定 根据质量损失计算煤的水分根据质量损失计算煤的水分n影响水分值的主要因素影响水分值的主要因素1）煤的变质程度（煤种）煤的变质程度（煤种） Mt Madn褐煤：褐煤： 15%-40% 5%-3

30、0%n烟煤：烟煤： 5%-20% 0.5%-12%n无烟煤：无烟煤： 0.7%-3%n年老无烟煤：年老无烟煤： 2 %-9.5%2）环境湿度）环境湿度： 湿度大湿度大 水分高水分高 湿度小湿度小 水分低水分低3）制样过程）制样过程： 制样室环境制样室环境 制样设备的密封性制样设备的密封性 是否经过预干燥是否经过预干燥 煤样储存方式煤样储存方式3.2 灰分灰分 定义定义：煤样在规定条件下完全燃烧后所得的：煤样在规定条件下完全燃烧后所得的 残留物。残留物。 来源来源：煤中矿物质：煤中矿物质 灰分灰分矿物质受热分解、化合等复杂反矿物质受热分解、化合等复杂反 应的产物应的产物 n矿物质在灰化过程中的主

31、要四种反应：矿物质在灰化过程中的主要四种反应： 1）碳酸盐分解）碳酸盐分解 2) 黄铁矿氧化黄铁矿氧化 3) 失去结晶水失去结晶水 4) 金属有机化合物中金属离子被氧化为金金属有机化合物中金属离子被氧化为金属属 氧化物氧化物n 灰分与矿物质的区别灰分与矿物质的区别： n 组成和含量不同组成和含量不同n 近似关系：近似关系：MM1.10A+0.5Sp MM 矿物质含量，矿物质含量， A 灰分产率，灰分产率， Sp 硫化铁硫，硫化铁硫，n灰分测定原理灰分测定原理： 一定量分析煤样一定量分析煤样 在灰皿中在灰皿中慢灰法：在冷马弗炉中，于不少于慢灰法：在冷马弗炉中，于不少于30min 内加热到内加热到

32、500 ，停留，停留30min，再继续加，再继续加 热到热到81510 ，灼烧到，灼烧到 质量恒定；质量恒定；快灰法：快灰法：1）马弗炉法，马弗炉法， 2）特制管式炉）特制管式炉法法计算残留物质量占分析煤样质量百分比。计算残留物质量占分析煤样质量百分比。灰化温度灰化温度：ISO 标准：标准： 815 10 C ASTM标准：标准： 700-750C3.3 挥发分挥发分定义：定义：煤样在规定条件下隔绝空气加热，进煤样在规定条件下隔绝空气加热，进 行水分校正后的质量损失。行水分校正后的质量损失。用途：用途： 用于煤炭分类和锅炉设备选型工艺设用于煤炭分类和锅炉设备选型工艺设 计等计等测定原理：测定原

33、理：1g 分析煤样分析煤样 在带盖的坩埚中在带盖的坩埚中900 10 C （注）加热（注）加热 7 min 计算质量损失计算质量损失扣除水分，得挥发分产率扣除水分，得挥发分产率注：注： ISO 标准：标准： 900 10 C ASTM标准：标准： 950 20 C 影响煤挥发分值的因素影响煤挥发分值的因素：1）煤的变质程度（煤种）煤的变质程度（煤种） 煤种煤种 Vdaf n 泥碳：泥碳： 70 %n 褐煤：褐煤： 40% - 60% n 烟煤：烟煤： 10%- 50% n 无烟煤：无烟煤： 28，随随Vdaf增高增高“纯热值纯热值”降低；降低；Vdaf28： 在无烟煤之前在无烟煤之前， “纯热

34、值纯热值”随随Vdaf降低不明降低不明显；显； 无烟煤阶段无烟煤阶段， “纯热值纯热值”随随Vdaf降低较明显；降低较明显；高硫煤的高硫煤的Qgr,daf较正常值偏低较正常值偏低 “纯热值纯热值”指干燥无灰基高位发热量指干燥无灰基高位发热量Qgr,daf 2）水分：）水分： 水分越高，发热量越低水分越高，发热量越低 3）灰分：）灰分： 灰分越高，发热量越低灰分越高，发热量越低 4）碳和氢含量：）碳和氢含量： 碳含量越高，发热量越高碳含量越高，发热量越高 氢含量越高，发热量越高氢含量越高，发热量越高 （氢燃烧热是碳燃烧热的（氢燃烧热是碳燃烧热的3.5倍）倍） 5）煤风化、氧化和自燃后发热量降低）

35、煤风化、氧化和自燃后发热量降低 6）测定误差）测定误差3.6 煤的（哈氏）可磨性煤的（哈氏）可磨性 HGI Hardgrove Grindability Index定义：定义：煤在规定条件下研磨成粉的难易程度煤在规定条件下研磨成粉的难易程度 (用哈氏可磨性仪测得的可磨性指数称为哈用哈氏可磨性仪测得的可磨性指数称为哈 氏可磨性）氏可磨性）用途：用途：用于磨煤机设计，选型及磨煤产率和能用于磨煤机设计，选型及磨煤产率和能 耗估计耗估计测定原理：测定原理： 煤样制成规定粒度煤样制成规定粒度 在哈氏可磨仪上研磨一定转数在哈氏可磨仪上研磨一定转数 筛分研磨后的煤样筛分研磨后的煤样 称量筛上物质量，计算筛下

36、物质量称量筛上物质量，计算筛下物质量 根据筛下物质量，从校准图中查得根据筛下物质量，从校准图中查得HGI 值值 （预先用可磨标样标定仪器）（预先用可磨标样标定仪器） 与与HGI值有关的因素：值有关的因素： 1）煤中矿物质的性质、数量）煤中矿物质的性质、数量 2）煤的结构及挥发分产率）煤的结构及挥发分产率 3）煤的水分和灰分）煤的水分和灰分 4）同种煤，水分和灰分越高，）同种煤，水分和灰分越高， HGI值越低值越低 5）试验误差）试验误差3.7 煤的磨损指数煤的磨损指数 AI Abrasion Index 定义：定义：在规定条件下，磨碎在规定条件下，磨碎1kg煤对金属磨煤对金属磨 损的毫克数。（

37、煤磨碎时对金属件的损的毫克数。（煤磨碎时对金属件的 磨损能力）。磨损能力）。 测定意义：测定意义：1）磨煤机选材的参数）磨煤机选材的参数 2）对磨煤机寿命进行评估）对磨煤机寿命进行评估 测定原理（测定原理（GB/T 154581995）： 一定粒度和质量的煤样装入磨罐（带有一定粒度和质量的煤样装入磨罐（带有 4个金属叶片）个金属叶片） 由传动轴带动旋转由传动轴带动旋转12000 r （14503030）r/minr/min） 称量金属叶片的质量损失，计算磨损指称量金属叶片的质量损失，计算磨损指 数数AI： AI (mg/kg) = (m1-m2)/m103 m1-m2 试验后叶片的质量损失试验

38、后叶片的质量损失 m 试验煤样的质量试验煤样的质量 影响影响煤的磨损指数值煤的磨损指数值的因素的因素：1）矿物质的组成、存在形态、颗粒大小（主）矿物质的组成、存在形态、颗粒大小（主 要是硬度）要是硬度） 石英、黄铁矿、菱铁矿石英、黄铁矿、菱铁矿 硬度高，含量增加，磨损性增强；硬度高，含量增加，磨损性增强； 方解石、高岭土方解石、高岭土 硬度较低，磨损性低硬度较低，磨损性低 与矿物质总量无关；与矿物质总量无关； 与硬度高的矿物质总量有关与硬度高的矿物质总量有关2）试验条件）试验条件3.8 煤灰熔融性煤灰熔融性 ash fusibility定义：定义：煤灰在规定条件下随加热温度而发生煤灰在规定条件

39、下随加热温度而发生 的物理状态变化的特性的物理状态变化的特性测定意义：测定意义：1）用于指导锅炉设计，燃煤工艺和运行控制）用于指导锅炉设计，燃煤工艺和运行控制2）选择或设计燃烧或气化设备的依据之一）选择或设计燃烧或气化设备的依据之一 熔点高：固态排渣熔点高：固态排渣 熔点低：液态排渣熔点低：液态排渣3）估计锅炉内结渣和积灰情况（保证锅炉安）估计锅炉内结渣和积灰情况（保证锅炉安 全燃烧）全燃烧）测定方法：测定方法：将煤灰制成一定尺寸的三角锥；将煤灰制成一定尺寸的三角锥；放在一定气氛的管式炉内，按一定的升放在一定气氛的管式炉内，按一定的升 温速度加热；温速度加热；观察灰锥在受热过程中的形态变化，记

40、观察灰锥在受热过程中的形态变化，记 录变形温度、软化温度、半球温度和流录变形温度、软化温度、半球温度和流 动温度。动温度。变形温度变形温度 DT (Deformation Temperature): 灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度。灰锥尖端开始变圆或弯曲时的温度。软化温度软化温度 ST (SoftningTemperature): 锥体弯曲至锥尖触及托板、灰锥变成球形锥体弯曲至锥尖触及托板、灰锥变成球形 （高等于底长）时的温度（高等于底长）时的温度半球温度半球温度 HT (Hemisphere Temperature): 灰锥变形成至近似半球（高等于底长的一灰锥变形成至近似半球（高等于底长的一

41、 半）时的温度半）时的温度流动温度流动温度 FT (Fluidity Temperature): 灰锥熔化成液体或展开成高度小于灰锥熔化成液体或展开成高度小于1.5 mm的的 薄层时的温度薄层时的温度与煤灰熔融性特征温度值有关的因素：与煤灰熔融性特征温度值有关的因素：1）煤灰成分组成）煤灰成分组成氧化铝氧化铝(Al2O3）: 含量高，熔点高含量高，熔点高氧化硅氧化硅(SiO2）: 碱性氧化物高时降低熔点碱性氧化物高时降低熔点 有时起提高熔点作用有时起提高熔点作用氧化铁氧化铁(Fe2O3) : 弱还原性气氛中以弱还原性气氛中以FeO存在，存在，含量含量 增高，熔点降低；增高，熔点降低； 氧化性气

42、氛中以氧化性气氛中以 Fe2O3 存在，存在，含量含量 增高，熔点升高；增高，熔点升高； 氧化钙氧化钙(CaO）: 30时时, 含量增高含量增高, 熔点升高；熔点升高；氧化镁氧化镁 (MgO), 氧化纳氧化纳 (Na2O), 氧化钙钾氧化钙钾(K2O): 含量增高含量增高, 熔点降低熔点降低2）试验气氛）试验气氛 弱还原性气氛弱还原性气氛： H2 : CO2 = (50 10)% : (50 10)% , 或或 CO : CO2 = (60 5) % : (40 5) % 氧化性气氛氧化性气氛： 空气自由流通空气自由流通 一般一般， 弱还原性气氛下熔点比氧化性气氛下熔点低；弱还原性气氛下熔点比

43、氧化性气氛下熔点低； 铁含量越高，两者相差越大。铁含量越高，两者相差越大。3.9 煤灰成分分析煤灰成分分析 （ ash composition) 常规分析：常规分析： SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 TiO2 P2O5 K2O Na2O 有时增加：有时增加： MnO2，BaO，SrO测定意义测定意义：1）推测煤中矿物质组成，煤层对比参考依据）推测煤中矿物质组成，煤层对比参考依据2）煤灰综合利用的基础资料）煤灰综合利用的基础资料3）推测煤灰熔融温度）推测煤灰熔融温度4）判断煤燃烧时对燃烧室的腐蚀情况）判断煤燃烧时对燃烧室的腐蚀情况测定方法测定方法： 化学法；化学法； 原

44、子吸收法原子吸收法AAS； 等离子发射光谱法等离子发射光谱法 ICP ； X-荧光法荧光法3.10 煤和煤灰中微量元素分析煤和煤灰中微量元素分析氯氯 Cl：对炭化室和管道有腐蚀作用：对炭化室和管道有腐蚀作用氟氟 F： 环保意义，高氟食物、高氟水使人中环保意义，高氟食物、高氟水使人中 毒毒砷砷 As：环保意义：环保意义汞汞 Hg: 环保意义环保意义硒硒 Se: 环保意义环保意义铜铜 Cu: 镍镍 Ni 锌锌 Zn铬铬 Cr 镉镉 Cd 铅铅 Pb锗锗 Ge 镓镓 Ga 钒钒 V 等3.11 煤质指标中的基准煤质指标中的基准煤质分析中的煤质分析中的“基基”表示化验结果是以什么状态下的煤样为表示化验

45、结果是以什么状态下的煤样为 基础得出的基础得出的. n常用的四种常用的四种“基基”1）空气干燥基（空气干燥基（ad） 以与空气湿度达平衡状态以与空气湿度达平衡状态 的煤为基础的煤为基础2）干燥基（）干燥基（d） 以假想的无水状态煤为基础以假想的无水状态煤为基础3）干燥无灰基（）干燥无灰基（daf） 以假想的无水，无灰状态的煤为基础以假想的无水，无灰状态的煤为基础4）收到基（）收到基（ar） 以收到状态（或原始状态）的煤为基础以收到状态（或原始状态）的煤为基础n不同基结果之间的换算（低位发热量除外）不同基结果之间的换算（低位发热量除外）干燥基结果：干燥基结果：干燥无灰基结果：干燥无灰基结果：收到

46、基结果：收到基结果：n Xad 代表空气干燥基的测定结果代表空气干燥基的测定结果adaddMXX100100adadaddafAMXX100100adtadarMMXX100100n恒容低位发热量基的换算恒容低位发热量基的换算n恒压低位发热量基的换算恒压低位发热量基的换算n空干基低位发热量：空干基低位发热量：M=Madn干基低位发热量：干基低位发热量：M=Mdn收到基低位发热量：收到基低位发热量：M=Mad23M23MMM100100MM100100) )206H206H(Q(QQ Qadadadadv,adv,adgr,gr,v, v,net,net,M24.4M24.4MMM100100M

47、M100100) )N N0.8(O0.8(O212H212HQQQ Qadadadadadadadadv,adv,adgr,gr,p,p,net,net,Mn举例举例: 某矿某批煤样的化验结果如下某矿某批煤样的化验结果如下Qgr,ad=23.85MJ/kg, Mt=10.8%, Mad=4.56%,Had=4.26%, Cad=65.66% Aad=18.98%, St,ad=1.05% 求该煤样的求该煤样的:高位发热量（干基高位发热量（干基Qgr,v,d 干燥无灰基干燥无灰基Qgr,v,daf）低位发热量（恒容，收到基低位发热量（恒容，收到基Qnet,v,ar 空干基空干基 Qnet,v,

48、ad ）恒压低位发热量恒压低位发热量Qnet,p,ar5 59 97 76 6卡卡/ /克克 2 24 4. .9 99 9MMJ J/ /k kg g 4 4. .5 56 6- -1 10 00 01 10 00 02 23 3. .8 85 5 MM1 10 00 01 10 00 0Q QQ Q 干干基基高高位位发发热热量量： a ad dg gr r, ,a ad dg gr r, ,d d7 74 46 60 0卡卡/ /克克 3 31 1. .1 19 9MMJ J/ /k kg g 1 18 8. .9 98 8- -4 4. .5 56 6- -1 10 00 01 10 0

49、0 02 23 3. .8 85 5 a ad dA Aa ad dMM1 10 00 01 10 00 0a ad dg gr r, ,Q Qd da af fg gr r, ,Q Q：干干燥燥无无灰灰基基高高位位发发热热量量5 54 46 69 9卡卡/ /克克 2 22 2. .8 87 7MMJ J/ /k kg g 4 4. .5 56 60 0. .0 02 23 34 4. .2 26 60 0. .2 20 06 62 23 3. .8 85 5 0 0. .0 02 23 3MM0 0. .2 20 06 6H HQ QQ Q：空空干干基基恒恒容容低低位位发发热热量量a ad

50、 da ad dv v, ,d dg gr r, ,v v, ,a ad dn ne et t, ,5075卡/克5075卡/克 21.22MJ/kg21.22MJ/kg 10.810.80.0230.0234.564.5610010010.810.81001004.26)4.26)0.2060.206(23.85(23.85 0.023M0.023MMM100100MM100100) )0.206H0.206H(Q(QQ Q：收到基恒容低位发热量收到基恒容低位发热量t tadadt tadadv,adv,adgr,gr,v,arv,arnet,net, (O+N)ad=100-Mad-Aad