煤炭基礎(chǔ)知識(shí)

煤炭基礎(chǔ)知識(shí) 一、概述（煤的組成） 二、 煤炭的國(guó)際、國(guó)內(nèi)分類 三、煉焦工業(yè)用煤的要求及相應(yīng)指標(biāo) 主要內(nèi)容 一、煤的組成 1煤的組成 煤包含有很多種元素，由可燃物和不可燃物兩部分組成。 可燃物主要包括有機(jī)質(zhì)和少量的礦物質(zhì)， 不可燃物包括水和 大部分 礦物質(zhì)，象堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁等的鹽類。 煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素 . 碳是組成 煤大分子的骨架 ，在各元素中最高，一般大于 70%。隨著煤化程度的不斷增高，煤中碳元素的含量也越高，如某些超無煙煤，碳含量可超過 97%。 碳 煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素 . 氫是煤中第二個(gè)重要的組成元素，它占煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 1 6%，越是年輕的煤，其含量也越高。 氫 煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素 . 氧元素是組成煤 有機(jī)質(zhì) 的十分重要的元素，越是年輕的煤，氧元素的比例也越大，發(fā)熱量常隨氧元素含量的增高而降低，其含量從 1 30%均有。 氧 煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素 . 氮元素在煤中的比例較少，一般為 0.53%。 氮 煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素 . 硫元素也是組成煤的 有機(jī)質(zhì) 的一種常見元素 ， 它在煤中含量的多少 ， 與煤化程度的高低無明顯關(guān)系 ， 其含量從最低的 0.1到最高的 10%均有 。 硫 煤的元素組分的不同，不僅能反映出煤化程度，而且也直接表征出煤性質(zhì)的不同。 如碳含量低、氧含量高的煤，多是粘結(jié)性很差或是沒有粘結(jié)性的年輕煤；碳含量高、氧含量低的煤則常是一些無粘結(jié)性的年老煤，只有碳含量在 84 88%，氫含量在 5%以上的中等變質(zhì)程度的煤，才是結(jié)焦性較好的煉焦用煤。 二、煤的分類 煤的種類繁多，質(zhì)量也相差懸殊，不同類型的煤有不同的用途。 如結(jié)焦性好或粘結(jié)性好的煤是優(yōu)質(zhì)的 煉焦用煤 ，熱穩(wěn)定性好的無煙塊煤是 合成氨廠的主要原料 ，揮發(fā)分和發(fā)熱量都高的煤是較好的 動(dòng)力用煤 ，一些低灰、低硫的年輕煤則是加壓氣化制造 煤氣和加氫液化制取人造液體燃料 的較好原料。 2.1煤的國(guó)際分類 （按熱值分類） 2.1煤的國(guó)際分類 (簡(jiǎn)單分類） 1.Black coal/Hard coal （黑煤或硬煤） 包括：煙煤（ bituminous）和無煙煤（ anthracite） 2. Brown coal（褐煤） 包括：低熱值的 Lignite（褐煤）和 Peat（泥煤） 2.2中國(guó)的分類法是以煉焦用煤為主的工業(yè)分類法 新的煤分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)把我國(guó)的煤從褐煤到無煙煤之間共劃分為 14個(gè)大類和 17個(gè)小類 。 常見的三類：無煙煤、褐煤、煙煤 無煙煤 無煙煤分為三個(gè)小類： 年老無煙煤、典型無煙煤、年輕無煙煤，主要是按照各小類工藝?yán)锰匦缘牟煌鴦澐帧?褐煤 褐煤劃為 2個(gè)小類： 年老褐煤和年輕褐煤，也是根據(jù)其性質(zhì)和利用特征不同而劃分的。 貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、氣肥煤、氣煤、 1/3焦煤、 1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤和長(zhǎng)焰煤共 12個(gè)煤類。 煙煤 按揮發(fā)份煙煤分類 煙煤按揮發(fā)分 10%20%、 20%28%、28%37和 37%的四個(gè)階段分為低、中、中高及高揮發(fā)分煙煤。 按粘結(jié)性（ G值）煙煤分類 05為不粘結(jié)和微粘結(jié)煤； 520為弱粘結(jié)煤； 2050為中等偏弱粘結(jié)煤；5065為中等偏強(qiáng)粘結(jié)煤； 65則為強(qiáng)粘結(jié)煤。對(duì)于強(qiáng)粘結(jié)煤，又把其中膠質(zhì)層最大厚度 Y25mm或奧亞膨脹度b150%（對(duì)于 Vdaf28%的煙煤，b220%）的煤分為特強(qiáng)粘結(jié)煤。 關(guān)于焦、肥、氣、瘦煤的命名 對(duì) G85的煤需再測(cè)定膠質(zhì)層最大厚度 Y值或奧亞膨脹度 B值來區(qū)分肥煤、氣肥煤與其它煙煤類的界限。當(dāng) Y值大于 25mm時(shí)，如 Vdaf37%，則劃分為氣肥煤。如 Vdaf37%，則劃分為肥煤。如 Y值 37%，則應(yīng)劃分為氣煤類，如 Vdaf28%-37%，則應(yīng)劃分為1/3焦煤，如 Vdaf在于 8%以下，則應(yīng)劃分為焦煤類。 煙煤分類表 國(guó)外焦煤分類（美、澳、加） Hard coking coal 硬焦煤 Soft coking coal 軟焦煤 Weak/semi coking coal 弱 /半軟焦煤 PCI coal 噴吹煤 國(guó)外焦煤分類（美、澳、加） Hard coking coal 硬焦煤 灰份小于 10,揮發(fā)份小于 27,CSN/FSI大于 6 Soft/Weak/semi coking coal 揮發(fā)份大于 27,CSN/FSI小于 6 三、 煉焦工業(yè)用煤的要求及相應(yīng)指標(biāo) 煤炭的主要用途是燃燒、煉焦和造氣等，也可作為化工原料。為了得到強(qiáng)度高，灰分、硫分低的優(yōu)質(zhì)冶金用焦，對(duì) 煉焦用煤 有以下要求： （ 1）有較強(qiáng)的結(jié)焦性或粘結(jié)性 （ 2）煤的灰分要低 （ 3）煤的硫分要低 （ 4）配合煤的揮發(fā)分要合適 煉焦煤與非煉焦煤基本區(qū)別指標(biāo)在于粘結(jié)性與結(jié)焦性 煤的粘結(jié)性反應(yīng)煙煤在干餾過程中能夠軟化熔融形成膠質(zhì)體并固化粘結(jié)的能力。煤的粘結(jié)性是煤形成 焦炭 的前提和必要條件，煉焦煤中肥煤的粘結(jié)性最好。 煤的結(jié)焦性反映煙煤在干餾過程中軟化熔融粘結(jié)成半焦，以及半焦進(jìn)一步熱解、收縮最終形成焦炭全過程的難能力。在煉焦煤中焦煤的結(jié)焦性最好。 煉焦煤粘結(jié)性與結(jié)焦性的測(cè)定方法 測(cè)定煤粘結(jié)性和結(jié)焦性的實(shí)驗(yàn)常用方法有：坩堝膨脹序數(shù)，羅加指數(shù)、粘結(jié)指數(shù)、基氏流動(dòng)度、膠質(zhì)層指數(shù)、奧壓膨脹度和葛金焦型等七種 1.坩堝膨脹序數(shù)（ CSN） /自由膨脹序數(shù)（ FSI） 坩堝膨脹序數(shù)（ CSN）又稱自由膨脹序數(shù)（ FSI)，它是表征煤的膨脹性和粘結(jié)性的指標(biāo)之一，序數(shù)越大表示煤的粘結(jié)性越強(qiáng) ，主焦煤 CSN一般在 6以上。 2.羅加指數(shù)（ RI/LR） 羅加指數(shù)是通過測(cè)定煙煤對(duì)惰性添加物（無煙煤）的粘結(jié)能力來確定煤粘結(jié)性的一種方法 。 羅加指數(shù) LR越大，煤的粘結(jié)性越強(qiáng)。一般而言， LR5，煤不具粘結(jié)力； LR在 5至 20之間，煤粘結(jié)性很差或不具有粘結(jié)性； LR在 20至 45之間，煤粘結(jié)性比較差； LR在 45至 80之間，煤粘結(jié)性良好； LR在 80至 90之間，煤粘結(jié)性很強(qiáng)。 3.粘結(jié)指數(shù)（ G值） 粘結(jié)指數(shù)（ G值）的測(cè)定原理與羅加指數(shù)的測(cè)定原理相似，不單能較好表征煤的粘結(jié)性，而且可用作指導(dǎo)煉焦配煤、預(yù)測(cè) 焦炭 強(qiáng)度以及作為煤分類等的較好指標(biāo)。一般主焦煤的 G值在 80以上。 4.膠質(zhì)層指數(shù) （ Y值） 膠質(zhì)層指數(shù)（ Y值）的大小是表征煤粘結(jié)性的好壞 。一般煤的 Y值越大粘結(jié)性越好，并且，當(dāng)煤的 Vdaf為 30左右時(shí)，Y值出現(xiàn)最大值， Vdaf 50的煤 Y值都幾乎為零， Y值對(duì)中等粘結(jié)性和較強(qiáng)粘結(jié)性煙煤都有較好的區(qū)分能力。 5.奧亞膨脹度（最大膨脹度b值） 奧亞膨脹度（ b值）為國(guó)際上最通用的一種測(cè)定煤膨脹性和結(jié)焦性的方法 ， b值是專門用來區(qū)分肥煤和其他煤類的一個(gè)重要指標(biāo)（與膠質(zhì)層最大厚度 Y值并列）。 Vdaf150%的為肥煤；對(duì)Vdaf28%的煤， b值 220%的為肥煤（當(dāng)Vdaf值 37%時(shí)）。當(dāng)按 b值劃分的煤類與按 Y值劃分的煤類有矛盾時(shí)，則以 Y值確定的煤類為準(zhǔn)。 煤的工業(yè)分析法 煤的分析檢驗(yàn) ， 根據(jù)目的不同 ， 一般可分為工業(yè)分析和元素分析 。 1 工業(yè)分析 2 元素分析 3 其它分析 煤的工業(yè)分析法 煤的工業(yè)分析又叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治觯窃u(píng)價(jià)煤的基本依據(jù)。 它包括煤的水分、灰分 、 揮發(fā)分產(chǎn)率和固定碳 四個(gè)項(xiàng)目的測(cè)定。 通常，水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率都直接測(cè)定，固定碳不作直接測(cè)定，而是用差減法進(jìn)行計(jì)算。 有時(shí)也將上述四個(gè)測(cè)定項(xiàng)目叫做 半工業(yè)分析 ，再加上煤的 發(fā)熱量 和煤中全硫的測(cè)定， 則稱為全工業(yè)分析。 煤的工業(yè)分析法 煤的工業(yè)分析是了解煤的性質(zhì)和用途的重要指標(biāo) 。 如 水分和灰分高 的煤，它的有機(jī)質(zhì)含量就少， 發(fā)熱量 低，經(jīng)濟(jì)價(jià)值就小。 根據(jù)煤的水分、灰分、揮發(fā)分及其焦渣特征等指標(biāo)，就可以比較可靠地算出煤的 高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量 。 煤中全硫 分是確定煉焦用煙煤的重要指標(biāo)。 對(duì)于合成氨工業(yè)，空氣干燥基的 固定碳含量 （ FCad）是評(píng)價(jià)無煙煤用于制造合成氣（半水煤氣）時(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的一個(gè)重要指標(biāo)。 煤的 外在水分和全水分 ，不僅影響動(dòng)力用煤的低位發(fā)熱量，而且還與煤的運(yùn)輸與貯存等都有著十分密切的關(guān)系。 煤工業(yè)分析常用符號(hào) AD Air dried 空干基 AR As received 收到基 DAF Dry Ash Free 干燥無灰基 CSN Crucible swell number CV Calorific value ddpm Dial divisions per minute FC Fixed carbon HGI Hardgrove grindability index IM Inherent moisture 煤工業(yè)分析常用符號(hào) kcal/kg Kilocalories per kilogram M40 Percentage of sample remaining over 40mm after a rotating drum test M10 Percentage