的发热量和碳、氢、氯含量及焦油产率。
4、固定碳,固定碳是煤炭分类、燃烧和焦化中的一项重要指标,煤的固定碳随变质程度的加深而增加。在煤的燃烧中,利用固定碳来计算燃烧设备的效率;在炼焦工业中,根据它来预计焦炭的产率。
8.煤炭质量指标分级:
煤炭质量是指煤炭的物理、化学特性及其适用性,其主要指标有灰分、水分、硫分、发热量、挥发分、块煤限率、含矸率以及结焦性、粘结性等。
正确使用微机量热仪、升降式微机全自动量热仪、微机灰熔点测定仪、自动测氢仪、工业分析仪、快速灰化炉、微电脑粘结指数测定仪、奥亚膨胀度测定仪煤燃点测定仪、煤炭结渣性测定仪、活性炭测定仪等煤炭化验设备,可以测试出煤炭的不同指标,从而可以确定煤炭质量。
煤炭硫分按下表进行分级: 序号 级别名称 代号 1 特低硫煤 SLS 2 3 4 5 6 低硫分煤 低中硫煤 中硫分煤 中高硫煤 高硫分煤 LS 0.511.00 ~ LMS 1.011.50 ~ MS 1.512.00 ~ MHS 2.013.00 ~ HS >3.00 灰分(Ad)≤0.50 范围,%
煤炭灰分按下表进行分级: 序号 1 2 3 4 5 6 级别名称 特低灰煤 低灰分煤 低中灰煤 中灰分煤 中高灰煤 高灰分煤 代号 灰分(Ad) ≤5.00 范围,%
煤的固定碳按下表进行分级 级别名称 特低固低固定碳定碳煤 煤 低固定碳煤 中等固定碳煤 SLA LA 5.0110.00 ~ LMA 10.01~20.00 MA 20.01~30.00 MHA 30.01~40.00 HA 40.01~50.00 中高固高固定碳定碳煤 煤 特高固定碳煤 代号 分级范围45.00 55.00 (FCd),% 试验方法
9.煤实用分类的情况:
1989年10月 ,国家标准局发布《中国煤炭分类国家标准 》(GB5751-86),依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度 b、煤样透光性P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf等6项分类指标,将煤分为14类。即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。
根据煤的煤化度,将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。又根据煤化度和工业利用的特点,将褐煤分成2个小类,无烟煤分成3个小类。烟煤比较复杂,按挥发分分为4个档次,即Vdaf>10~20%、>20~28%、>28~37%和>37%,分为低、中、中高和高四种挥发分烟煤。按粘结性可以分为5个或6个档次,即GR.I.为0~5,称不粘结或弱粘结煤;GR.I.>5~20,称弱粘结煤;GR.I.>20~50,称为中等偏弱粘结煤;GR.I.>50~65,称中等偏强粘结煤;GR.I. >65,称强粘结煤。在强粘结煤中,若y>25mm或b>150%(对于Vdaf>28%,的肥煤,b>220%)的煤,则称为特强粘结煤。参见GB5751-1986。各类煤的基本特征如下:
(1)无烟煤(WY)。无烟煤固定碳含量高,挥发分产率低,密度大,硬度大,燃点高,燃烧时不冒烟。01号无烟煤为年老无烟煤;02号无烟煤为典型无烟煤;03号无烟煤为年轻无烟煤。如北京、晋城、阳泉分别为01、02、03号无烟煤。
(2)贫煤(PM)。贫煤是煤化度最高的一种烟煤,不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短,耐烧。
GB212 55.00 65.00 SLFC LFC LFC MFC MHFC HFC SHFC ≤ >45.00~ >45.00~ >55.00~>65.00~75.00 >75.00~85.00 >85.00 (3)贫瘦煤(PS)。贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤。结焦较典型瘦煤差,单独炼焦时,生成的焦粉较多。
(4)瘦煤(SM)。瘦煤是低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时,能得到块度大、裂纹少、抗碎性较好的焦炭,但焦炭的耐磨性较差。 (5)焦煤(JM)。焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭,其耐磨性也好。但单独炼焦时,产生的膨胀压力大,使推焦困难。
(6)肥煤(FM)。肥煤是低、中、高挥发分的强粘结性烟煤。加热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度较高的焦炭,其耐磨性有的也较焦煤焦炭为优。缺点是单独炼出的焦炭,横裂纹较多,焦根部分常有蜂焦。
(7)1/3焦煤(1/3JM)。1/3焦煤是新煤种,它是中高挥发分、强粘结性的一种烟煤,又是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。 (8)气肥煤(QF)。气肥煤是一种挥发分和胶质层都很高的强粘结性肥煤类,有的称为液肥煤。炼焦性能介于肥煤和气煤之间,单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学产品。 (9)气煤(QM)。气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较高的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤,能够单独炼焦。但焦炭多呈细长条而易碎,有较多的纵裂纹,因而焦炭的抗碎强度和耐磨强度均较其他炼焦煤差。
(10)1/2中粘煤(1/2ZN)。1/2中粘煤是一种中等粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭,可作为炼焦配煤的原料。粘结性较差的一部分煤在单独炼焦时,形成的焦炭强度差,粉焦率高。
(11)弱粘煤(RN)。弱粘煤是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时,产生较少的胶质体。单独炼焦时,有的能结成强度很差的小焦块,有的则只有少部分凝结成碎焦屑,粉焦率很高。
(12)不粘煤(BN)。不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的低变质程度到中等变质程度的烟煤。加热时,基本上不产生胶质体。煤的水分大,有的还含有一定的次生腐植酸,含氧量较多,有的高达10%以上。
(13)长焰煤(CY)。长焰煤是变质程度最低的一种烟煤,从无粘结性到弱粘结性的都有。其中最年轻的还含有一定数量的腐植酸。贮存时易风化碎裂。煤化度较高的年老煤,加热时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时也能结成细小的长条形焦炭,但强度极差,粉焦率很高。 (14)褐煤(HM)。褐煤分为透光率Pm<30%的年轻褐煤和Pm>30~50%的年老褐煤两小
类。褐煤的特点为:含水分大,密度较小,无粘结性,并含有不同数量的腐植酸,煤中氧含量高。常达15~30%左右。化学反应性强,热稳定性差,块煤加热时破碎严重。存放空气中易风化变质、破碎成效块甚至粉末状。发热量低,煤灰熔点也低,其灰中含有较多的CaO,而有较少的Al2O3。
除了以上的煤种以外,我国其它的煤炭品种尚有:
(1)烛煤:有一种炭,用纸就可点燃,并发出明亮的光焰,像蜡烛一样,因此人们称它为烛煤。烛煤通常呈灰黑色或褐色,光泽也较暗淡,有时略带油脂光泽,断口呈贝壳状,含植物小袍子较多,可含少量藻类,也可能不含。烛煤挥发物含量和焦油产出军较高。主要产地:山西的浑源、大同,山东的新滇、兖州和枣庄。
(2)藻煤:有—种光泽暗淡、结构均一、呈块状构造、韧性较大、易燃、有沥青味的煤;在显微镜下观察,可见它主要是由密集的藻类组成的,也含有少量粘土矿物,这就是藻煤。藻煤的挥发物氢含量高、焦油产出宰高,但有时灰分也高。主要产地:山西的浑源、蒲县,山东的肥城和兖州。
(3)弱钻煤:弱粘煤是隔绝空气加压时产生的。胶质体很少,有时也可单独炼焦,但焦炭多呈小块,易粉碎。炼焦时可小量配用。它的主要用途是作气化原料和机车、发电厂燃料。主要产地有陕西的彬(县)长(武)矿区、铜川的焦坪等。
(4)煤精:煤精是煤的一个特殊品种,煤精又称煤玉、炭精、灰根、乌玉、墨石、煤根石、墨精石等。它同普通煤一样可以燃烧,其主要特点是质地致密,具有一定的韧性,不透明,黝黑闪亮,抛光后呈玻璃光泽,硬度2.4—4,相对密度1.3—1.35,可用作工艺雕刻制品原料;实物资料证实,有些煤精制品及其坯料被埋在地下数百年乃至数千年,仍保存完好,没有风化、龟裂现象。沈阳新东遗址发掘出来的煤精雕刻制品,是我国从六七千年前石器时代就已开始利用煤炭的直接证据。
我国煤炭储量主要分布在华北、西北地区,集中在昆仑山—秦岭—大别山以北的北方地区,以山西、陕西、内蒙古等省区的储量最为丰富。晋陕蒙(西)地区(简称“三西”地区)集中了中国煤炭资源的60%,另外还有近9%集中于川、云、贵、渝地区。
山西省是资源储量最多的省份,占全国总储量的30%。与资源分布相对应的,是煤炭生产也集中于这些地区。在漫长的地质演变过程中,煤田受到多种地质因素的作用;由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异,再加上各种变质作用并存,致使中国煤炭品种多样化,从低变及程度的褐煤到高变质程度的无烟煤都有储存。
按中国的煤种分类,其中炼焦煤类占27.65%,非炼焦煤类占72.35%。中国虽然煤炭资
源丰富,但适于露天开采的煤炭储量少,仅占总储量的7%左右,其中70%是褐煤,主要分布在内蒙、新疆和云南。 10.煤的发热量 :
煤炭发热量按下表进行分级: 序号 1 2 中低热值 级别名称 低热值煤 煤 代号 发热量(Qnet,ar)范围,MJ/kg 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×0J 1MJ=1000KJ
焦耳时国际标准化组织(ISO)所采用的热量单位,也是我国1984年颁布的,1986年7月1日实施的法定计量热量的单位。煤的热量表示单位:
8.5012.50 ~ 12.51~17.00 17.01~21.00 21.01~24.00 24.01~27.00 >27.00 LQ MLQ MQ 中热值煤 煤 MHQ HQ 3 4 中高热值 高热值煤 煤 SHQ 5 6 特高热值J/g、KJ/g、MJ/Kg
卡(cal)是我国建国后长期采用的一种热量单位。1cal是指1g纯水从19.5C加热到20.5C时所吸收的热量。
欧美一些国家多采用15Ccal,即1g纯水从14.5C加热到15.5C时所吸收的热量。 1cal(20Ccal)=4.1816J 1cal(15Ccal)=4.1855J
1956年伦敦第误解蒸汽性质国际会议上通过的国际蒸汽表卡的温度比15Ccal还低,其定义如下:
1cal==4.1866J
从上看出,15Ccal中,每卡所含热能比20Ccal还高。
英、美等国家目前仍采用英制热量单位(Btu),其定义是:1磅纯水从32F加热到212F时,所需热量的1/180。 焦耳、卡、Btu之间的关系
1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J) 1J=9471.58×10的负7次方Btu 20Ccal/g与Btu/1b的换算公式:
因为1Btu=1055.79J,1B=453.6g 所以1Btu/1b=1/1.8cal/g 1cal/g=1.8Btu/1b 由于cal/g的热值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同,所以国际贸易和科学交往中,尤其是采用进口苯甲酸(标明其cal/g)作为热量计的热容量标定时,一定要了解是什莫温度(C)或条件下的热值(cal/g),否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。 为了使热量单位在国内外统一,不须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。