chap9煤的工藝性質(zhì)

1、第一節(jié)第一節(jié)煤的發(fā)熱量煤的發(fā)熱量第二節(jié)第二節(jié)煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)煤的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)第三節(jié)第三節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)第九章第九章 煤的工藝性質(zhì)煤的工藝性質(zhì)煤的工藝性質(zhì)是指煤在一定的加工利用過程中所呈現(xiàn)出的性質(zhì)，煤的工藝性質(zhì)是指煤在一定的加工利用過程中所呈現(xiàn)出的性質(zhì)，如發(fā)熱量、粘結(jié)性、反應(yīng)性等。如發(fā)熱量、粘結(jié)性、反應(yīng)性等。研究煤的工藝性質(zhì)的重要意義。研究煤的工藝性質(zhì)的重要意義。利用煤的其他性質(zhì)（利用煤的其他性質(zhì)（如化學(xué)組成如化學(xué)組成、煤巖組成煤巖組成、煤化程度等煤化程度等）可以預(yù)測(cè)煤的工藝性質(zhì)，但不如直接研究工藝性質(zhì)更為有效?？梢灶A(yù)測(cè)煤的工藝性質(zhì)，但不如直接研究工

2、藝性質(zhì)更為有效。煤的主要工藝性質(zhì)煤的主要工藝性質(zhì)煤加工煤加工粒度組成、密度組成粒度組成、密度組成煤作為燃料煤作為燃料發(fā)熱量、燃點(diǎn)、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、灰熔發(fā)熱量、燃點(diǎn)、機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、灰熔融性、結(jié)渣性、可磨性、反應(yīng)性，融性、結(jié)渣性、可磨性、反應(yīng)性，煤作為原料煤作為原料粘結(jié)性、結(jié)焦性、腐植酸產(chǎn)率粘結(jié)性、結(jié)焦性、腐植酸產(chǎn)率煤的工藝性質(zhì)煤的工藝性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié)煤的發(fā)熱量煤的發(fā)熱量煤的發(fā)熱量的測(cè)定原理和測(cè)量要點(diǎn)煤的發(fā)熱量的測(cè)定原理和測(cè)量要點(diǎn) （1） 稱量稱量1g煤樣置于氧彈中，并將氧彈充入純氧煤樣置于氧彈中，并將氧彈充入純氧2.63.0MPa，然后放入有水的內(nèi)桶中；，然后放入有水的內(nèi)桶中； （2）

3、點(diǎn)燃煤樣，煤樣燃燒釋放的熱量傳給內(nèi)桶中的水；）點(diǎn)燃煤樣，煤樣燃燒釋放的熱量傳給內(nèi)桶中的水； （3）測(cè)定內(nèi)桶水溫，校正熱損失，即可計(jì)算彈筒發(fā)熱）測(cè)定內(nèi)桶水溫，校正熱損失，即可計(jì)算彈筒發(fā)熱量，用量，用Qb, ad表示。表示。煤的發(fā)熱量的定義：煤的發(fā)熱量的定義：?jiǎn)挝唬簡(jiǎn)挝唬簁J/g、MJ/kg、Kcal/kg 煤炭?jī)r(jià)值的最終體現(xiàn)煤炭?jī)r(jià)值的最終體現(xiàn)第一節(jié)第一節(jié)煤的發(fā)熱量煤的發(fā)熱量煤在氧彈中燃燒與在大氣中燃燒的區(qū)別 （1）燃燒條件的區(qū)別：氣氛、壓力、恒容、恒壓（2）燃燒結(jié)果的區(qū)別：反應(yīng)、產(chǎn)物 對(duì)發(fā)熱量的影響： 發(fā)熱量的校正 （1）彈筒發(fā)熱量：彈筒直接測(cè)得的發(fā)熱量。（2）高位發(fā)熱量：由彈筒發(fā)熱量扣除氮、硫

4、特殊反應(yīng)熱。（3）低位發(fā)熱量：由高位發(fā)熱量扣除水蒸氣冷凝熱。高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量對(duì)對(duì)N、S特殊熱效應(yīng)的校正特殊熱效應(yīng)的校正恒容恒容高位發(fā)熱量高位發(fā)熱量從彈筒發(fā)熱量中扣除稀硫酸和稀硝酸生成熱，稱為恒容高位發(fā)熱量，簡(jiǎn)從彈筒發(fā)熱量中扣除稀硫酸和稀硝酸生成熱，稱為恒容高位發(fā)熱量，簡(jiǎn)稱高位發(fā)熱量，用符號(hào)稱高位發(fā)熱量，用符號(hào)Qgr,v,ad表示，表示，式中：式中：Sb, ad由彈筒洗液測(cè)得的硫含量，滿足下列條件之由彈筒洗液測(cè)得的硫含量，滿足下列條件之一時(shí)，即可用全硫代替：一時(shí)，即可用全硫代替： Qb, ad 14.6kJ/g，或，或St, ad 4%。 硝酸生成熱校正系數(shù)。試驗(yàn)證明，硝酸生成熱校正系數(shù)。試

5、驗(yàn)證明， 與與Qb, ad 有關(guān)，取值如下：有關(guān)，取值如下： Qb, ad 16.7kJ/g時(shí)，時(shí)， =0.0010 16.7kJ/g 25.10 kJ/g時(shí)，時(shí)， =0.0016)95(ad b,adb,ad b,ad v,gr,QSQQ低位發(fā)熱量低位發(fā)熱量對(duì)水不同狀態(tài)熱效應(yīng)的校正對(duì)水不同狀態(tài)熱效應(yīng)的校正恒容低位發(fā)熱量恒容低位發(fā)熱量 從恒容高位發(fā)熱量中扣除水（煤中的吸附水和氫燃燒從恒容高位發(fā)熱量中扣除水（煤中的吸附水和氫燃燒生成的水）的汽化熱，稱為恒容低位發(fā)熱量，簡(jiǎn)稱低位發(fā)生成的水）的汽化熱，稱為恒容低位發(fā)熱量，簡(jiǎn)稱低位發(fā)熱量，用符號(hào)熱量，用符號(hào)Qnet, v, ad表示，計(jì)算公式如下：表示

6、，計(jì)算公式如下： Qnet, v, ad = Qgr, v, ad206Had23Mad 式中：式中：Qnet, v, ad空氣干燥基的恒容低位發(fā)熱量，空氣干燥基的恒容低位發(fā)熱量，J/g；Mad煤樣的空氣干燥基水分，煤樣的空氣干燥基水分，%；2060.01g氫生成的水的汽化熱，氫生成的水的汽化熱，J； 230.01g吸附水的汽化熱，吸附水的汽化熱，J。 影響煤發(fā)熱量的因素影響煤發(fā)熱量的因素 影響煤發(fā)熱量的因素影響煤發(fā)熱量的因素: 煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)特性的綜合指標(biāo)，煤質(zhì)特性是決定煤的發(fā)熱量是煤質(zhì)特性的綜合指標(biāo)，煤質(zhì)特性是決定煤的發(fā)熱量的主要因素。煤的成因、煤化程度、煤巖組成、煤的發(fā)熱量的主要因素。

7、煤的成因、煤化程度、煤巖組成、礦物質(zhì)含量高低等對(duì)煤的發(fā)熱量均有不同程度的影響。礦物質(zhì)含量高低等對(duì)煤的發(fā)熱量均有不同程度的影響。 煤巖組成煤巖組成的影響的影響 ：鏡質(zhì)組、穩(wěn)定組、絲質(zhì)組：鏡質(zhì)組、穩(wěn)定組、絲質(zhì)組 礦物質(zhì)的影響：礦物質(zhì)分解吸熱、礦物質(zhì)不發(fā)熱礦物質(zhì)的影響：礦物質(zhì)分解吸熱、礦物質(zhì)不發(fā)熱 風(fēng)化的影響風(fēng)化的影響 ：氧含量增加、灰分增加：氧含量增加、灰分增加 ：元素組成的變化：元素組成的變化 發(fā)熱量的計(jì)算發(fā)熱量的計(jì)算煤的發(fā)熱量是由煤的組成決定的煤的發(fā)熱量是由煤的組成決定的熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)熱解和粘結(jié)成焦性質(zhì)1 、煤的熱解、煤的熱解概念概念煤在隔絕空氣的條件下進(jìn)行加熱，發(fā)生一系列的煤在隔絕空氣的

8、條件下進(jìn)行加熱，發(fā)生一系列的物理變化和化學(xué)反應(yīng)，生成氣體物理變化和化學(xué)反應(yīng)，生成氣體(煤氣煤氣)、液體、液體(焦油焦油)、固、固體體(半焦或焦炭半焦或焦炭)的過程，稱為煤的熱解的過程，稱為煤的熱解(pyrolysis)、干餾或、干餾或炭化炭化(carbonization，thermal decomposition)。熱解分類熱解分類 按熱解終溫按熱解終溫 低溫干餾低溫干餾(500-600)以液體產(chǎn)物為目標(biāo)以液體產(chǎn)物為目標(biāo) 中溫干餾中溫干餾(700-800)制取燃料煤氣制取燃料煤氣 高溫干餾高溫干餾(950-1050)煉焦煉焦煤熱解過程煤熱解過程加熱斷鍵自由基縮聚大分子固體產(chǎn)物固體產(chǎn)物液體產(chǎn)物氣

9、體產(chǎn)物和自由基大小相近的產(chǎn)物加氫熱解產(chǎn)生的H熱解還有其它過程么？熱解過程中煤殘余固體的變化趨勢(shì)？基于平均結(jié)構(gòu)單元模型前期的熱前期的熱分解分解反應(yīng)反應(yīng) 后期的熱后期的熱縮聚縮聚反應(yīng)反應(yīng)基于兩相模型煤熱解過程煤熱解過程裂解與縮聚自由基過程非共價(jià)鍵的斷裂共價(jià)鍵的斷裂自由基過程類似平均結(jié)構(gòu)單元模型？熱解過程中煤的分子結(jié)構(gòu)變化行為與溫度的關(guān)系？-分子結(jié)構(gòu)的變化類似于煤的變質(zhì)程度的加深2.1粘結(jié)性煙煤熱解過程粘結(jié)性煙煤熱解過程根據(jù)煙煤熱解過程中產(chǎn)生的物理變化、化學(xué)變化：根據(jù)煙煤熱解過程中產(chǎn)生的物理變化、化學(xué)變化：（1）干燥脫吸階段（室溫）干燥脫吸階段（室溫300）（2）膠質(zhì)體的生成和固化階段（）膠質(zhì)體的生

10、成和固化階段（300550） （3）半焦轉(zhuǎn)化為焦炭的階段）半焦轉(zhuǎn)化為焦炭的階段 煙煤熱解過程2.1粘結(jié)性煙煤熱解過程粘結(jié)性煙煤熱解過程01002003004005006007008009001000溫度析出焦油析出煤氣軟化固化收縮形成裂紋熔融、流動(dòng)、膨脹干煤膠質(zhì)體半焦焦炭揮發(fā)相變化固相變化三個(gè)階段：干燥脫氣 活潑分解二次脫氣過程本質(zhì)： 解聚、分解 縮聚為主郭崇濤煤化學(xué)化學(xué)工業(yè)出版社，1992煤都是這樣？脫水脫氣2.1粘結(jié)性煙煤熱解過程粘結(jié)性煙煤熱解過程（1） 干燥脫吸階段（室溫干燥脫吸階段（室溫300） 120：煤炭脫水、干燥：煤炭脫水、干燥 120200：解吸，脫除吸附的：解吸，脫除吸附的C

11、H4、CO、CO2等氣等氣體。體。 300：低變質(zhì)程度的煤開始熱解，生成：低變質(zhì)程度的煤開始熱解，生成CO2、CO等，等，生成放出熱解水和微量的焦油。生成放出熱解水和微量的焦油。2.1粘結(jié)性煙煤熱解過程粘結(jié)性煙煤熱解過程（2）膠質(zhì)體的生成和固化階段（）膠質(zhì)體的生成和固化階段（300550） 300480：煤分解、解聚，析出大量焦油和氣體：煤分解、解聚，析出大量焦油和氣體 其中：在其中：在450左右的溫度區(qū)間，焦油的析出量最大。在左右的溫度區(qū)間，焦油的析出量最大。在該階段由于熱解，生成了氣該階段由于熱解，生成了氣(煤氣和呈氣態(tài)的焦油煤氣和呈氣態(tài)的焦油)、液、固、液、固(未分解的煤未分解的煤)三相

12、共存的物質(zhì)，稱為膠質(zhì)體。三相共存的物質(zhì)，稱為膠質(zhì)體。 450550(600)膠質(zhì)體固化成為半焦：膠質(zhì)體分解加速，膠質(zhì)體固化成為半焦：膠質(zhì)體分解加速，開始縮聚，生成分子量很大的物質(zhì)，膠質(zhì)體固化為半焦。開始縮聚，生成分子量很大的物質(zhì)，膠質(zhì)體固化為半焦。2.1粘結(jié)性煙煤熱解過程粘結(jié)性煙煤熱解過程（3）半焦轉(zhuǎn)化為焦炭的階段）半焦轉(zhuǎn)化為焦炭的階段 （550 1000 ） 該階段以縮聚反應(yīng)為主，由半焦轉(zhuǎn)化為焦炭。該階段以縮聚反應(yīng)為主，由半焦轉(zhuǎn)化為焦炭。550750，半焦分解析出大量的氣體，主要是，半焦分解析出大量的氣體，主要是H2和少量的和少量的CH4，成為熱解的二次氣體。半焦分解釋放，成為熱解的二次氣體

13、。半焦分解釋放出大量氣體后，體積收縮產(chǎn)生裂紋。在此階段基本上出大量氣體后，體積收縮產(chǎn)生裂紋。在此階段基本上不產(chǎn)生焦油。不產(chǎn)生焦油。 7501000，半焦進(jìn)一步分解，繼續(xù)析出少量氣，半焦進(jìn)一步分解，繼續(xù)析出少量氣體，主要是體，主要是H2，同時(shí)半焦發(fā)生縮聚，使芳香碳網(wǎng)不大，同時(shí)半焦發(fā)生縮聚，使芳香碳網(wǎng)不大增大，結(jié)構(gòu)單元的排列有序化進(jìn)一步增強(qiáng)，最后半焦增大，結(jié)構(gòu)單元的排列有序化進(jìn)一步增強(qiáng)，最后半焦轉(zhuǎn)化成為焦炭。轉(zhuǎn)化成為焦炭。 非粘結(jié)性煤的熱解過程非粘結(jié)性煤的熱解過程 煤化程度低的非粘結(jié)性煤如褐煤、長(zhǎng)焰煤等，其熱解過煤化程度低的非粘結(jié)性煤如褐煤、長(zhǎng)焰煤等，其熱解過程與煙煤大體類似，同樣有分解、裂解和縮

14、聚等反應(yīng)發(fā)程與煙煤大體類似，同樣有分解、裂解和縮聚等反應(yīng)發(fā)生，生成大量氣體和焦油，只是在熱解過程中沒有膠質(zhì)生，生成大量氣體和焦油，只是在熱解過程中沒有膠質(zhì)體生成，不會(huì)產(chǎn)生熔融、膨脹等現(xiàn)象，熱解前后煤粒仍體生成，不會(huì)產(chǎn)生熔融、膨脹等現(xiàn)象，熱解前后煤粒仍然呈分離狀態(tài)，不會(huì)粘結(jié)成塊。然呈分離狀態(tài)，不會(huì)粘結(jié)成塊。 煤化程度高的非粘結(jié)性煤，如貧煤、無煙煤，其熱解過煤化程度高的非粘結(jié)性煤，如貧煤、無煙煤，其熱解過程較為簡(jiǎn)單，以裂解為主，釋放出少量的熱解氣體，其程較為簡(jiǎn)單，以裂解為主，釋放出少量的熱解氣體，其中熱值高的烴類如甲烷含量較低，氫含量則較高，煤氣中熱值高的烴類如甲烷含量較低，氫含量則較高，煤氣熱值

15、相對(duì)較低。熱值相對(duì)較低。2.1 2.1 煤的熱差分析煤的熱差分析煤煤熱解過程中的過程中熱效應(yīng)分析熱解過程中的過程中熱效應(yīng)分析圖示了差熱分析的原理圖。圖中兩對(duì)熱電偶反向圖示了差熱分析的原理圖。圖中兩對(duì)熱電偶反向聯(lián)結(jié)，構(gòu)成差示熱電偶。聯(lián)結(jié)，構(gòu)成差示熱電偶。S S為試樣，為試樣，R R為參比物在為參比物在電表電表T T處測(cè)得的為試樣溫度處測(cè)得的為試樣溫度T TS S; ;在電表在電表T T處測(cè)的即處測(cè)的即為試樣溫度為試樣溫度T TS S和參比物溫度和參比物溫度T TR R之差之差T T。2.1 2.1 熱差分析熱差分析原理原理 吸熱峰被測(cè)試樣溫度低于參比物溫度的峰，溫度差t為負(fù)值，差熱曲線為低谷。

16、放熱峰被測(cè)試樣溫度高于參比物溫度的峰，溫度差t為正值，差熱曲線為高峰。2.2 2.2 煤的熱差分析煤的熱差分析 在煤的差熱分析圖譜上一般有三個(gè)明顯的熱效應(yīng)區(qū)： (1)在150左右，有一個(gè)吸熱峰，表明此段是吸熱效應(yīng)。是煤析出水分和脫除吸附氣體的過程。相當(dāng)予熱化學(xué)分析的干燥脫氣階段。 (2)在350一550 0c范圍內(nèi)，有一個(gè)吸熱峪，表明此階段為吸熱效向。在這一階段煤發(fā)生解聚、分解生成氣體和煤焦油(蒸氣狀戀)等低分子化合物。相當(dāng)下熱化學(xué)分析的膠質(zhì)體階段。 (3)在750一8500 c范圍內(nèi)，有一個(gè)放熱峰，表明此階段為放熱效應(yīng)。是煤熱解殘團(tuán)物互相縮聚生成半焦的過程。相當(dāng)于熱化學(xué)分析的半集熟化階段。

17、煤差熱曲線上三個(gè)明顯的熱效應(yīng)峰與煤熱解過程化學(xué)分析的三個(gè)主要階段是致的。2.2 2.2 煤的熱差分析煤的熱差分析 煤熱解動(dòng)力學(xué)的研究任務(wù)是研究煤在熱解過程中的反應(yīng)種類、反應(yīng)歷程、反應(yīng)產(chǎn)物、反應(yīng)速度、反應(yīng)控制因素以及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)(反應(yīng)速度常數(shù)和反應(yīng)活化能等)。這些方面的研究對(duì)于煤化學(xué)、炭化、氣化和燃燒都很重要，因此受到廣泛重視。2.3 煤熱分解動(dòng)力學(xué)的研究2.3.0 脫揮發(fā)分動(dòng)力學(xué) 用熱失重法研究熱失重法研究脫揮發(fā)分速度是煤熱解動(dòng)力學(xué)的重要方面。 利用反應(yīng)失重可以進(jìn)行煤熱解脫揮發(fā)動(dòng)力學(xué)研究一般從兩反面研究：等溫研究和非等溫研究。熱失重法熱失重法熱天平熱重曲線 此法要假定分解速率等同于揮發(fā)物析出

18、速率。對(duì)于任一反應(yīng)或反應(yīng)序列，氣體析出速率與濃度的關(guān)系為：非等溫非等溫動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究研究非等溫非等溫動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究研究對(duì)于非等溫過程溫度T與時(shí)間有線性關(guān)系：非等溫非等溫動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究研究 用上述方法如何具體計(jì)算煤熱解動(dòng)力學(xué)參數(shù)及如何揭示煙煤熱解規(guī)律，作一簡(jiǎn)要介紹A. 動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算 在熱天平上可以測(cè)定煤熱解失重，即脫揮發(fā)分?jǐn)?shù)量。下圖是依蘭長(zhǎng)焰煤熱解失重曲線非等溫非等溫動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)研究研究數(shù)據(jù)可見，低煤化度煤(從褐煤至肥煤)的熱解反應(yīng)是分段進(jìn)行的，而高煤化度煤(從焦煤至瘦煤)的熱解反應(yīng)是按一段進(jìn)行的。 (2)活化能與指前因子關(guān)系。根據(jù)不同煙煤煤種實(shí)驗(yàn)得到的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，對(duì)活化能E與指前因子

19、A進(jìn)行關(guān)聯(lián)，有線性關(guān)系，如圖99所示。 (3)持征溫度與煤化度的關(guān)系。由固95和圖96可以看出，煤熱解初姑溫度to、峰溫tp、主要熱解結(jié)束溫度tr對(duì)不同煤化度的煤，其值是不同的，如表94所示。2.1粘結(jié)性煙煤熱解過程粘結(jié)性煙煤熱解過程01002003004005006007008009001000溫度析出焦油析出煤氣軟化固化收縮形成裂紋熔融、流動(dòng)、膨脹干煤膠質(zhì)體半焦焦炭揮發(fā)相變化固相變化三個(gè)階段：干燥脫氣 活潑分解二次脫氣過程本質(zhì)： 解聚、分解 縮聚為主煤都是這樣？脫水脫氣煤熱解中的主要化學(xué)反應(yīng)煤熱解中的主要化學(xué)反應(yīng) 煤的熱解中的裂解反應(yīng)煤的熱解中的裂解反應(yīng) 煤熱解中的縮聚反應(yīng)煤熱解中的縮聚反

20、應(yīng) 一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng)一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng) 結(jié)構(gòu)單元之間的結(jié)構(gòu)單元之間的橋鍵橋鍵斷裂生成自由基碎片斷裂生成自由基碎片；脂肪側(cè)鏈?zhǔn)軣嵋琢呀?，生成氣態(tài)烴，如：脂肪側(cè)鏈?zhǔn)軣嵋琢呀?，生成氣態(tài)烴，如：CH4C2H6等；等；含氧官能團(tuán)的裂解，含氧官能團(tuán)的熱穩(wěn)定性順序?yàn)椋汉豕倌軋F(tuán)的裂解，含氧官能團(tuán)的熱穩(wěn)定性順序?yàn)椋篛HC=OCOOHOCH3。羧基熱穩(wěn)定性低，羧基熱穩(wěn)定性低，200就開始分解，生成就開始分解，生成CO2和和H2O。羰基在。羰基在400左右裂解生成左右裂解生成CO，羥基不易脫除，到，羥基不易脫除，到700800以上，有大量以上，有大量羥基存在，可氫化生成羥基存在，可氫化生成H2O

21、。含氧雜環(huán)在。含氧雜環(huán)在500以上也可能斷開，生成以上也可能斷開，生成CO。含硫官能團(tuán)的斷裂：脂肪硫；噻吩硫形成含硫官能團(tuán)的斷裂：脂肪硫；噻吩硫形成H2S煤中低分子化合物的裂解，是以脂肪化合物為主的低分子化合物，煤中低分子化合物的裂解，是以脂肪化合物為主的低分子化合物，其受熱后，可分解成揮發(fā)性產(chǎn)物。其受熱后，可分解成揮發(fā)性產(chǎn)物。煤熱解中的裂解反應(yīng)煤熱解中的裂解反應(yīng) 一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng)一次熱解產(chǎn)物的二次熱解反應(yīng)C2H6C2H4H2 裂解反應(yīng)，如裂解反應(yīng)，如 脫氫反應(yīng)脫氫反應(yīng) ，如，如C6H12CH2CH2+3H+H2 加氫反應(yīng)加氫反應(yīng) ，如，如OHCH3NH2+H2+H2O 縮合反應(yīng)縮合

22、反應(yīng) ，如，如+C4H6+H22 橋鍵分解橋鍵分解 ，如，如 -CH2- H2OCO 2H2煤熱解中的縮聚反應(yīng)煤熱解中的縮聚反應(yīng) 膠質(zhì)體固化過程的膠質(zhì)體固化過程的，主要是在熱解生成的自由，主要是在熱解生成的自由基之間的縮聚，其結(jié)果生成半焦?；g的縮聚，其結(jié)果生成半焦。 半焦分解，半焦分解，生成焦炭。縮聚反應(yīng)是芳，生成焦炭?？s聚反應(yīng)是芳香結(jié)構(gòu)脫氫。苯、萘、聯(lián)苯和乙烯參加反應(yīng)。香結(jié)構(gòu)脫氫。苯、萘、聯(lián)苯和乙烯參加反應(yīng)。 第三節(jié)第三節(jié)煉焦工藝性質(zhì)煉焦工藝性質(zhì)煤的粘結(jié)性煤的粘結(jié)性膠質(zhì)體的性質(zhì)膠質(zhì)體的性質(zhì) 膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性（溫度間隔膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性（溫度間隔 ） 膠質(zhì)體的透氣性膠質(zhì)體的透氣性 膠質(zhì)體的流

23、動(dòng)性膠質(zhì)體的流動(dòng)性 膠質(zhì)體的膨脹性膠質(zhì)體的膨脹性 粘結(jié)性和結(jié)焦性粘結(jié)性和結(jié)焦性 定義定義：煤的：煤的粘結(jié)性粘結(jié)性是指煙煤在干餾時(shí)產(chǎn)生的膠質(zhì)體粘結(jié)是指煙煤在干餾時(shí)產(chǎn)生的膠質(zhì)體粘結(jié)自身和自身和/或惰性物料的能力。煤的或惰性物料的能力。煤的結(jié)焦性結(jié)焦性是指單種煤或配合是指單種煤或配合煤在工業(yè)焦?fàn)t或模擬工業(yè)焦?fàn)t的煉焦條件下（一定的升溫煤在工業(yè)焦?fàn)t或模擬工業(yè)焦?fàn)t的煉焦條件下（一定的升溫速度、加熱終溫等），粘結(jié)成塊并最終形成具有一定塊度速度、加熱終溫等），粘結(jié)成塊并最終形成具有一定塊度和強(qiáng)度的焦炭的能力。和強(qiáng)度的焦炭的能力。研究煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性的意義：研究煤的粘結(jié)性和結(jié)焦性的意義： 煤的粘結(jié)性是評(píng)價(jià)煙煤

24、能否用于煉焦的主要依據(jù)，也煤的粘結(jié)性是評(píng)價(jià)煙煤能否用于煉焦的主要依據(jù)，也是評(píng)價(jià)低溫干餾、氣化、或動(dòng)力用煤的重要依據(jù)。是評(píng)價(jià)低溫干餾、氣化、或動(dòng)力用煤的重要依據(jù)。煤的粘結(jié)性的評(píng)定方法煤的粘結(jié)性的評(píng)定方法煤的粘結(jié)性的評(píng)定方法煤的粘結(jié)性的評(píng)定方法 煤煉焦工藝性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定煤煉焦工藝性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定 ： 測(cè)定膠質(zhì)體的數(shù)量和質(zhì)量膠質(zhì)層厚度，基氏流動(dòng)度、奧亞膨脹度； 測(cè)定焦炭外形葛金焦型、坩堝粘結(jié)特征、自由膨脹指數(shù)； 測(cè)定膠質(zhì)體粘結(jié)惰性物質(zhì)的能力羅加指數(shù)、粘結(jié)指數(shù)、焦渣特性指數(shù)指數(shù)等。羅加指數(shù)羅加指數(shù)R.I. R.I. 測(cè)定：測(cè)定：將試驗(yàn)煤樣粉碎到粒度小于將試驗(yàn)煤樣粉碎到粒度小于0.2mm，稱取，稱取1g該

25、煤樣該煤樣與與5g標(biāo)準(zhǔn)無煙煤（標(biāo)準(zhǔn)無煙煤（Ad 4%，Vdaf 7%，粒度為，粒度為0.30.4mm，我國規(guī)定采用寧夏汝箕溝礦產(chǎn)的無煙煤為標(biāo)準(zhǔn)煤）放入特制我國規(guī)定采用寧夏汝箕溝礦產(chǎn)的無煙煤為標(biāo)準(zhǔn)煤）放入特制坩堝內(nèi)攪拌均勻并鋪平，放上鋼質(zhì)砝碼，在坩堝內(nèi)攪拌均勻并鋪平，放上鋼質(zhì)砝碼，在6kg負(fù)荷下壓實(shí)負(fù)荷下壓實(shí)30秒，去掉負(fù)荷后加蓋，連通砝碼一起放入已預(yù)熱至秒，去掉負(fù)荷后加蓋，連通砝碼一起放入已預(yù)熱至850的馬的馬弗爐灼燒弗爐灼燒15分鐘，取出，冷卻后稱量焦渣總質(zhì)量為分鐘，取出，冷卻后稱量焦渣總質(zhì)量為m0，用孔，用孔徑為徑為1mm的圓孔篩篩分，稱量篩上物質(zhì)量為的圓孔篩篩分，稱量篩上物質(zhì)量為m，然后

26、進(jìn)行每次，然后進(jìn)行每次5分鐘的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)磨（轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為分鐘的轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)磨（轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速為50 2rpm），共），共3次，每次轉(zhuǎn)磨次，每次轉(zhuǎn)磨結(jié)束后將焦渣用結(jié)束后將焦渣用1mm圓孔篩篩分，并稱量篩上物質(zhì)量，分別圓孔篩篩分，并稱量篩上物質(zhì)量，分別得到得到m1、m2和和m3。 計(jì)算：計(jì)算：羅加指數(shù)羅加指數(shù)RI用用： 羅加指數(shù)之優(yōu)缺點(diǎn)羅加指數(shù)之優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：羅加指數(shù)法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在設(shè)備簡(jiǎn)單快羅加指數(shù)法具有明顯的優(yōu)點(diǎn)，表現(xiàn)在設(shè)備簡(jiǎn)單快速、所需試驗(yàn)煤樣少、它不但能反映煤的粘結(jié)能力還能在速、所需試驗(yàn)煤樣少、它不但能反映煤的粘結(jié)能力還能在一定程度上反映焦炭的強(qiáng)度。一定程度上反映焦炭的強(qiáng)度。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：但羅

27、加指數(shù)也有缺點(diǎn)，如加熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)但羅加指數(shù)也有缺點(diǎn)，如加熱速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工業(yè)煉焦的加熱速度，使粘結(jié)性測(cè)值偏高，對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤區(qū)分煉焦的加熱速度，使粘結(jié)性測(cè)值偏高，對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤區(qū)分能力差，對(duì)弱粘結(jié)性煤的重現(xiàn)性差，標(biāo)準(zhǔn)無煙煤不同時(shí)導(dǎo)能力差，對(duì)弱粘結(jié)性煤的重現(xiàn)性差，標(biāo)準(zhǔn)無煙煤不同時(shí)導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果的差異，使得各國間的測(cè)值不具可比性。致測(cè)定結(jié)果的差異，使得各國間的測(cè)值不具可比性。適用性：適用性：中等粘結(jié)性的煤中等粘結(jié)性的煤 粘結(jié)指數(shù)粘結(jié)指數(shù)G 來歷：來歷：針對(duì)羅加指數(shù)的缺點(diǎn)改進(jìn)而來的。針對(duì)羅加指數(shù)的缺點(diǎn)改進(jìn)而來的。 測(cè)定要點(diǎn)：測(cè)定要點(diǎn)：原理和儀器與羅加指數(shù)法完全相同原理和儀器與羅加指數(shù)法完全相同 改進(jìn)點(diǎn)

28、及優(yōu)點(diǎn)改進(jìn)點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：（：（1）將標(biāo)準(zhǔn)無煙煤的粒度降為）將標(biāo)準(zhǔn)無煙煤的粒度降為0.10.2mm，一方面與試驗(yàn)煤樣粒度接近，可防止發(fā)生煤樣粒，一方面與試驗(yàn)煤樣粒度接近，可防止發(fā)生煤樣粒度偏析，造成兩種煤樣混合不均，影響測(cè)定結(jié)果，另一方度偏析，造成兩種煤樣混合不均，影響測(cè)定結(jié)果，另一方面，降低無煙煤粒度，可增加其吸納膠質(zhì)體的能力，有利面，降低無煙煤粒度，可增加其吸納膠質(zhì)體的能力，有利于提高對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力；（于提高對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力；（2）根據(jù)煤樣的粘結(jié)性）根據(jù)煤樣的粘結(jié)性強(qiáng)弱靈活改變配比，粘結(jié)性較強(qiáng)的煤用強(qiáng)弱靈活改變配比，粘結(jié)性較強(qiáng)的煤用1:5的比例，粘結(jié)性的比例，粘結(jié)性較弱的煤用較弱的

29、煤用3:3的比例，可以提高強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力和的比例，可以提高強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力和弱粘結(jié)性煤的測(cè)定準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性；（弱粘結(jié)性煤的測(cè)定準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性；（3）轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)由）轉(zhuǎn)鼓試驗(yàn)由3次次改為改為2次，提高了測(cè)定效率。次，提高了測(cè)定效率。：膠質(zhì)層指數(shù)膠質(zhì)層指數(shù)Y 測(cè)定要點(diǎn)是測(cè)定要點(diǎn)是：將煤樣裝入特制的：將煤樣裝入特制的，并在上面加一個(gè)，并在上面加一個(gè)活塞，活塞通過杠桿和重錘相連，使活塞對(duì)煤樣產(chǎn)生活塞，活塞通過杠桿和重錘相連，使活塞對(duì)煤樣產(chǎn)生0.1MPa的壓力。然后模擬煤樣在焦?fàn)t中的受熱過程，以的壓力。然后模擬煤樣在焦?fàn)t中的受熱過程，以3/min的升的升溫速度從煤杯底部單側(cè)加熱，使煤杯中的煤樣形成

30、一系列溫溫速度從煤杯底部單側(cè)加熱，使煤杯中的煤樣形成一系列溫度不同的等溫層。等溫層的溫度從上到下依次遞增。當(dāng)溫度度不同的等溫層。等溫層的溫度從上到下依次遞增。當(dāng)溫度升到煤的軟化點(diǎn)時(shí)，煤開始軟化形成具有塑性的膠質(zhì)體，當(dāng)升到煤的軟化點(diǎn)時(shí)，煤開始軟化形成具有塑性的膠質(zhì)體，當(dāng)溫度升到固化溫度時(shí)，膠質(zhì)體開始固化形成半焦。這樣，煤溫度升到固化溫度時(shí)，膠質(zhì)體開始固化形成半焦。這樣，煤杯中的煤樣就逐層軟化、熔融再固化。在試驗(yàn)過程中要用特杯中的煤樣就逐層軟化、熔融再固化。在試驗(yàn)過程中要用特制的探針定時(shí)測(cè)量膠質(zhì)層的厚度，以膠質(zhì)層最大厚度作為制的探針定時(shí)測(cè)量膠質(zhì)層的厚度，以膠質(zhì)層最大厚度作為Y值。值。 同時(shí)同時(shí)測(cè)定

31、最終收縮杜測(cè)定最終收縮杜x、體積曲線、體積曲線 膠質(zhì)層指數(shù)膠質(zhì)層指數(shù)Y體積曲線體積曲線膠質(zhì)層指數(shù)膠質(zhì)層指數(shù)Y 幾點(diǎn)說明幾點(diǎn)說明: : 膠質(zhì)層最大厚度膠質(zhì)層最大厚度Y Y 值主要取決于煤的性質(zhì)和膠質(zhì)體值主要取決于煤的性質(zhì)和膠質(zhì)體的膨脹的膨脹( (與膠質(zhì)體的流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性和不透氣性有關(guān)與膠質(zhì)體的流動(dòng)性、熱穩(wěn)定性和不透氣性有關(guān)) )及及試驗(yàn)條件。試驗(yàn)條件。 一般煤的一般煤的Y Y 值越大黏結(jié)性越好值越大黏結(jié)性越好; ;Y Y 值隨煤化度呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。值隨煤化度呈現(xiàn)有規(guī)律的變化。 一般，一般，VdafVdaf為為30%30%左右的煤，左右的煤，Y Y值最大；值最大； Vdaf 50%50%的煤，

32、的煤，Y Y接近于接近于0 0。X X 值可表征煤料在生成半焦后的收縮情況。值可表征煤料在生成半焦后的收縮情況。膠質(zhì)層指數(shù)膠質(zhì)層指數(shù)Y 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：其優(yōu)點(diǎn)是：其優(yōu)點(diǎn)是Y值具有可加性，即混合煤的值具有可加性，即混合煤的Y值可值可通過各單種煤通過各單種煤Y值進(jìn)行加權(quán)平均而得。因此，膠質(zhì)層指值進(jìn)行加權(quán)平均而得。因此，膠質(zhì)層指數(shù)在配煤煉焦時(shí)具有重要的指導(dǎo)意義。數(shù)在配煤煉焦時(shí)具有重要的指導(dǎo)意義。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1）膠質(zhì)層厚度只能反映膠質(zhì)體的數(shù)量，不膠質(zhì)層厚度只能反映膠質(zhì)體的數(shù)量，不能反映膠質(zhì)體的質(zhì)量；能反映膠質(zhì)體的質(zhì)量；（2）測(cè)定過程的規(guī)范性強(qiáng)，影響測(cè)定過程的規(guī)范性強(qiáng)，影響測(cè)定結(jié)果的因素多；測(cè)定結(jié)果的因素

33、多；（3）測(cè)定時(shí)所需煤樣量大；測(cè)定時(shí)所需煤樣量大； （4）對(duì)弱粘煤對(duì)弱粘煤(Y7 mm)和膠質(zhì)體流動(dòng)性大的煤和膠質(zhì)體流動(dòng)性大的煤(Y25 mm)測(cè)定的精度差、重現(xiàn)性差。測(cè)定的精度差、重現(xiàn)性差。適用性：適用性：膠質(zhì)層指數(shù)法較適合于中等粘結(jié)性的煤，膠質(zhì)層指數(shù)法較適合于中等粘結(jié)性的煤，膠質(zhì)層指數(shù)膠質(zhì)層指數(shù)Y奧亞膨脹度奧亞膨脹度b 測(cè)定要點(diǎn)測(cè)定要點(diǎn)：將煤樣按規(guī)定方法制成形狀和大小類似于粉：將煤樣按規(guī)定方法制成形狀和大小類似于粉筆的煤筆，放入專用膨脹管內(nèi)，煤筆上部放置一根能自由筆的煤筆，放入專用膨脹管內(nèi)，煤筆上部放置一根能自由滑動(dòng)的膨脹桿。將上述裝置放入專用電爐后，在膨脹桿上滑動(dòng)的膨脹桿。將上述裝置放入

34、專用電爐后，在膨脹桿上端連接一枝記錄筆，記錄筆與卷在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)筒上的記端連接一枝記錄筆，記錄筆與卷在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)筒上的記錄紙相接觸，以錄紙相接觸，以3/min的升溫速度加熱，在記錄紙上就記的升溫速度加熱，在記錄紙上就記錄下膨脹桿上下移動(dòng)的位移曲線。測(cè)量并計(jì)算位移的最大錄下膨脹桿上下移動(dòng)的位移曲線。測(cè)量并計(jì)算位移的最大距離占煤筆原始長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)，作為煤樣的膨脹度，即奧距離占煤筆原始長(zhǎng)度的百分?jǐn)?shù)，作為煤樣的膨脹度，即奧亞膨脹度指標(biāo)（亞膨脹度指標(biāo)（b） 。 。奧亞膨脹度奧亞膨脹度之優(yōu)缺點(diǎn)之優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：奧亞膨脹度對(duì)中、強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力強(qiáng)，奧亞膨脹度對(duì)中、強(qiáng)粘結(jié)性煤的區(qū)分能力強(qiáng)，對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性

35、煤，區(qū)分能力好于對(duì)強(qiáng)粘結(jié)性煤，區(qū)分能力好于Y值，測(cè)定時(shí)人為誤差小，值，測(cè)定時(shí)人為誤差小，結(jié)果重現(xiàn)性好。結(jié)果重現(xiàn)性好。 對(duì)弱粘結(jié)性煤區(qū)分能力差，以及實(shí)驗(yàn)儀器加對(duì)弱粘結(jié)性煤區(qū)分能力差，以及實(shí)驗(yàn)儀器加工精度要求高，規(guī)范性太強(qiáng)。工精度要求高，規(guī)范性太強(qiáng)。 強(qiáng)粘結(jié)性煤強(qiáng)粘結(jié)性煤第四節(jié)第四節(jié)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì) 與煤炭氣化、燃燒有關(guān)的工藝性質(zhì)，主要與煤炭氣化、燃燒有關(guān)的工藝性質(zhì)，主要包括煤的發(fā)熱量、包括煤的發(fā)熱量、煤與氣化介質(zhì)的反應(yīng)活性煤與氣化介質(zhì)的反應(yīng)活性、煤的著火點(diǎn)煤的著火點(diǎn)、煤的機(jī)械強(qiáng)度、煤灰性質(zhì)（、煤的機(jī)械強(qiáng)度、煤灰性質(zhì)（灰熔灰熔點(diǎn)點(diǎn)）、）、煤的熱穩(wěn)定性煤的熱穩(wěn)定性等。

36、這里主要介紹煤的等。這里主要介紹煤的機(jī)機(jī)械強(qiáng)度、二氧化碳反應(yīng)性。械強(qiáng)度、二氧化碳反應(yīng)性。 不同反應(yīng)器類型用煤要求不同不同反應(yīng)器類型用煤要求不同機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度煤的機(jī)械強(qiáng)度的意義煤的機(jī)械強(qiáng)度的意義測(cè)定要點(diǎn)：測(cè)定要點(diǎn)：煤的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定方法是取粒度為煤的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)定方法是取粒度為60100mm的煤塊的煤塊25kg，放在帶有活動(dòng)底板的鐵箱中。在，放在帶有活動(dòng)底板的鐵箱中。在地面上放置一塊厚度地面上放置一塊厚度20mm的鋼板，在其上方將裝有的鋼板，在其上方將裝有煤塊的鐵箱升高到煤塊的鐵箱升高到2m的高度，然后打開活門使煤塊跌的高度，然后打開活門使煤塊跌落到鋼板上。用落到鋼板上。用2525的篩子過篩，然后

37、將篩上物重的篩子過篩，然后將篩上物重新按上法作跌落試驗(yàn)并篩分，再將篩上物依上法跌落新按上法作跌落試驗(yàn)并篩分，再將篩上物依上法跌落并篩分，重復(fù)三次。將大于并篩分，重復(fù)三次。將大于25mm的塊煤稱重，計(jì)算的塊煤稱重，計(jì)算它占原始煤塊重量的百分?jǐn)?shù)，這就是煤炭的機(jī)械強(qiáng)度。它占原始煤塊重量的百分?jǐn)?shù)，這就是煤炭的機(jī)械強(qiáng)度。 煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)煤炭氣化與燃燒的工藝性質(zhì)之之反應(yīng)性反應(yīng)性煤的反應(yīng)性的定義：煤的反應(yīng)性的定義：是指在一定溫度條件下，煤炭與不是指在一定溫度條件下，煤炭與不同氣體介質(zhì)（同氣體介質(zhì)（CO2、O2、H2O等）相互作用的反應(yīng)能力。等）相互作用的反應(yīng)能力。 測(cè)定要點(diǎn)：測(cè)定要點(diǎn)：煤炭反應(yīng)性的

38、表示方法很多，如用活化能、煤炭反應(yīng)性的表示方法很多，如用活化能、反應(yīng)速度、反應(yīng)物分解率等。比較簡(jiǎn)便準(zhǔn)確的方法是反應(yīng)速度、反應(yīng)物分解率等。比較簡(jiǎn)便準(zhǔn)確的方法是CO2還原率（分解率）。還原率（分解率）。CO2還原率測(cè)定方法要點(diǎn)是：先將煤還原率測(cè)定方法要點(diǎn)是：先將煤進(jìn)行干餾，取一定粒級(jí)的焦渣裝入特制的剛玉反應(yīng)管中，進(jìn)行干餾，取一定粒級(jí)的焦渣裝入特制的剛玉反應(yīng)管中，通入通入CO2氣在一定溫度下反應(yīng)，取反應(yīng)后氣體分析其中的氣在一定溫度下反應(yīng)，取反應(yīng)后氣體分析其中的CO2濃度，濃度，。煤的工藝性質(zhì)煤的工藝性質(zhì)煤的反應(yīng)性計(jì)算煤的反應(yīng)性計(jì)算100)100)(100()100(100aa式中：式中：二氧化碳還原

39、率，二氧化碳還原率， a通入爐內(nèi)二氧化碳中雜質(zhì)含量，通入爐內(nèi)二氧化碳中雜質(zhì)含量， 反應(yīng)后氣體中剩余的二氧化碳含量，反應(yīng)后氣體中剩余的二氧化碳含量，反應(yīng)性的影響因素反應(yīng)性的影響因素 煤的反應(yīng)性的影響因素煤的反應(yīng)性的影響因素 煤炭反應(yīng)性與煤化程度、煤中的礦物質(zhì)等因素有關(guān)。煤煤炭反應(yīng)性與煤化程度、煤中的礦物質(zhì)等因素有關(guān)。煤化程度高，煤的反應(yīng)性低，煤灰中鉀、鈉、鈣等含量高，化程度高，煤的反應(yīng)性低，煤灰中鉀、鈉、鈣等含量高，由于它們對(duì)反應(yīng)過程有催化作用，使煤的反應(yīng)性就好。由于它們對(duì)反應(yīng)過程有催化作用，使煤的反應(yīng)性就好。 褐煤煙煤無煙煤,%溫度，半焦分解，殘留物之間縮聚，生成焦炭半焦分解，殘留物之間縮聚，生成焦炭2- H2-H22膠質(zhì)體固化過程的縮聚反應(yīng)膠質(zhì)體固化過程的縮聚反應(yīng)+H24+加成反應(yīng)加成反應(yīng)CH2CHCHCH2+CH2CHRCCC