煤炭基本知识

1、煤炭基础知识 2011年年8月月 煤炭基础知识 v煤的成因 v煤的用途 v煤的组成 v煤的质量检验 v煤炭分类 v煤的理化特性对生产的影响 煤的成因 v一、煤的定义 v煤是植物遗体在覆盖地层下，经复杂的生物化 学和物理化学作用，转化而成的固体有机可燃 沉积岩。 1）煤是植物形成的 2）煤是生物、物理、化学综合作用的结果 3）煤是地质作用形成的一种沉积岩石 v二、成煤期 v植物的化学组成主要有： （1）碳水化合物）碳水化合物 （2）木质素）木质素 （3）蛋白质）蛋白质 （4）脂类化合物）脂类化合物 v不同的植物在不同的地质 时期形成不同的煤。 v煤的形成是一个漫长的过 程，是数千万年甚至几亿 年

2、才形成的。 v中国北方煤主要形成于石 炭、二叠纪，南方煤主要 形成于二叠纪末期。 v北方多煤，南方少煤。 地质年代地质年代 距今距今 年龄年龄 (亿年亿年) 生物开始繁殖时期生物开始繁殖时期 成煤主要种成煤主要种 类类 植物植物动物动物 第四纪第四纪0.03 被子植物大量繁殖，被子植物大量繁殖， 为成煤提供原始物质。为成煤提供原始物质。 古人类古人类 出现出现 泥炭泥炭 新第三纪新第三纪0.25 被被 子植物子植物 哺乳哺乳 动物动物 泥炭泥炭 褐煤褐煤 低变质烟煤低变质烟煤 老第三纪老第三纪0.8 白垩纪白垩纪1.4 被子植物被子植物 裸子植物极盛，为成裸子植物极盛，为成 煤提供原始物质。煤

3、提供原始物质。 爬行爬行 动物动物 褐煤褐煤 烟煤烟煤 侏罗纪侏罗纪1.95 三叠纪三叠纪2.3 二叠纪二叠纪2.7 裸子植物裸子植物 孢子植物极盛，为成孢子植物极盛，为成 煤提供原始物质。煤提供原始物质。 两栖两栖 动物动物 烟煤烟煤 无烟煤无烟煤 石炭纪石炭纪3.2 泥盆纪泥盆纪3.75 鱼类鱼类 无烟煤无烟煤 志留纪志留纪4.4 裸蕨植物裸蕨植物 海藻大量繁殖，为石海藻大量繁殖，为石 煤的形成提供原始物煤的形成提供原始物 质质 无脊椎无脊椎 动物动物 奥陶纪奥陶纪5.0 石煤石煤 寒武纪寒武纪6.2 震旦纪震旦纪16 菌藻类菌藻类 早元古代早元古代20 没有煤没有煤 太古代太古代45 三

4、、煤的成因类型 根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类 型。型。 （1）腐植煤腐植煤 ： 由高等植物形成的煤。包括泥炭、褐由高等植物形成的煤。包括泥炭、褐 煤、烟煤、无烟煤。煤、烟煤、无烟煤。 （2）腐植腐泥煤腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成：由高等植物、低等植物共同形成 的煤。主要有烛煤和煤精。的煤。主要有烛煤和煤精。 （3）腐泥煤腐泥煤 ： 主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等 植物形成。工业意义不大。植物形成。工业意义不大。 四、成煤过程 v由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一由高等植物

5、转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一 般需要几千万年到几亿年的时间。整个成煤作用可划分般需要几千万年到几亿年的时间。整个成煤作用可划分 为两个阶段：即为两个阶段：即泥炭化作用泥炭化作用 过程和过程和煤化作用煤化作用。 v煤化作用又分为两个连续的过程，即成岩作用和变质作煤化作用又分为两个连续的过程，即成岩作用和变质作 用用。 图示如下：图示如下： 植物植物 泥炭化作用泥炭化作用 泥炭泥炭 成岩作用成岩作用 褐煤褐煤 变质作用变质作用 无烟煤无烟煤 煤化作用煤化作用 烟煤烟煤 变质作用变质作用 成煤过程 v泥炭化作用 高等植物死亡后，在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活高等植物死亡后，

6、在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活 泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳 定的有机化合物。如腐植酸、沥青质等。定的有机化合物。如腐植酸、沥青质等。 v煤化作用 v成岩作用 泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被 泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、压紧、 失水、胶体老化、固结失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而等一

7、系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而 代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩 石状的褐煤。石状的褐煤。 成煤过程 v煤化作用煤化作用 当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断 增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了 较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少 并很快消失，褐

8、煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压 力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化，力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化， 最终变成无烟煤。最终变成无烟煤。 煤炭用途 v煤的工业用途非常广泛，归纳起来主要是煤的工业用途非常广泛，归纳起来主要是动力动力、炼焦炼焦和和化工化工三个方面。同时，三个方面。同时， 在医药、精密铸造和航空航天工业等领域也有广阔的利用前景。在医药、精密铸造和航空航天工业等领域也有广阔的利用前景。 v 一、动力用煤一、动力用煤 v发电用煤：我国约发电用煤：我国约1/3

9、 1/3 以上的煤用来发电，利用煤的热值，把热能转变为电能。以上的煤用来发电，利用煤的热值，把热能转变为电能。 v蒸汽机车用煤：占动力用煤蒸汽机车用煤：占动力用煤2%2%左右。左右。 v建材用煤：约占动力用煤的建材用煤：约占动力用煤的l0%l0%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦 等。等。 v一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅 炉用煤量约占动力煤的炉用煤量约占动力煤的30%30%。 v 生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的生活用煤：生

10、活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的20%20%。 1)1)冶金用动力煤：冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤，其用量不到动冶金用动力煤：冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤，其用量不到动 力用煤量的力用煤量的1%1%。 煤炭用途 v二、炼焦用煤二、炼焦用煤 v炼焦煤的主要用途是炼焦炭，焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼 而成，一般1.3 吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于 炼钢，是目前钢铁等行业的主要生产原料，被喻为钢铁工业 的“基本食粮”。 v炼焦煤类包括气煤(占13.75%)，肥煤(3.53%)，主焦煤(占 5.81%)，瘦煤(占4.01%)，其它煤(占 0.55%)； v三、化工用煤

11、三、化工用煤 主要为炼油用煤和气化用煤。 v煤的气化是以氧、水、二氧化碳、氢等为气体介质，经过热 化学处理过程，把煤转变为各种用途的煤气。煤气化所得的 气体产物可作工业和民用燃料以及化工合成原料。 1.一般以褐煤、长焰煤为主，弱粘煤和气煤也可以使用，其要 求取决于炼油方法 煤的组成 v一、煤的元素组成 煤主要由碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、 硫（S）五种元素及部分矿物质组成。 v煤是地球上少有的复杂物质。 v元素并不是单独自由存在的，而是结合成有机化 合物的形式存在。其具体的结构形式十分复杂， 至今仍不很清楚。 煤的组成 v在已知煤的结构中，在已知煤的结构中，碳碳是组成是组成煤大分子

12、煤大分子的骨架，在各元素中最高，一的骨架，在各元素中最高，一 般大于般大于70%。随着煤化程度的不断增高，煤中碳元素的含量也越高，。随着煤化程度的不断增高，煤中碳元素的含量也越高， 如某些无烟煤，碳含量可超过如某些无烟煤，碳含量可超过97%。 v氢氢是煤中第二个重要的组成元素，它占煤的质量分数为是煤中第二个重要的组成元素，它占煤的质量分数为16%，越是，越是 年轻的煤，其含量也越高。年轻的煤，其含量也越高。 v氧氧元素是组成煤元素是组成煤有机质有机质的十分重要的元素，越是年轻的煤，氧元素的的十分重要的元素，越是年轻的煤，氧元素的 比例也越大，发热量常随氧元素含量的增高而降低，其含量从比例也越大

13、，发热量常随氧元素含量的增高而降低，其含量从130% 均有。均有。 v氮氮元素在煤中的比例较少，一般为元素在煤中的比例较少，一般为0.53%。 v硫硫元素也是组成煤的元素也是组成煤的有机质有机质的一种常见元素，它在煤中含量的多少，的一种常见元素，它在煤中含量的多少， 与煤化程度的高低无明显关系，其含量从最低的与煤化程度的高低无明显关系，其含量从最低的0.1到最高的到最高的10%均有。均有。 煤的元素组成 煤元素组成比较煤元素组成比较 元元 素素 石石 煤煤 无烟无烟 煤煤 中挥中挥 发分发分 烟煤烟煤 高挥高挥 发发 分烟分烟 煤煤 褐煤褐煤 泥泥 炭炭 粗石粗石 油油 汽汽 油油 C 959

14、3.788.4 80.3 705883.886 H1.52.45.05.55.66.211.114 O22.44.1 11.1 2031 N0.60.91.71.922.30.2 S0.50.60.81.20.60.371.0 煤的组成 v二、煤的宏观组分 用肉眼和放大镜观察，初步判断煤的性质。用肉眼和放大镜观察，初步判断煤的性质。 v镜煤：镜煤：呈黑色，光泽最强，质地均匀，性脆，主要是植物的木质纤维组织经呈黑色，光泽最强，质地均匀，性脆，主要是植物的木质纤维组织经 凝胶化作用形成。凝胶化作用形成。V V、H H高，粘结性强，矿物质含量少。高，粘结性强，矿物质含量少。 v亮煤亮煤：深黑，光泽较

15、强，仅次于镜煤，性较脆，组成比较复杂。亮煤是最常深黑，光泽较强，仅次于镜煤，性较脆，组成比较复杂。亮煤是最常 见的宏观煤岩成分。性质接近镜煤，质量比镜煤差。见的宏观煤岩成分。性质接近镜煤，质量比镜煤差。 v暗煤：暗煤：呈灰黑色，光泽暗淡，致密，比重大，坚硬而具韧性，断面粗糙。也呈灰黑色，光泽暗淡，致密，比重大，坚硬而具韧性，断面粗糙。也 是煤层中常见的宏观煤岩成分，矿物质含量较高。性质：取决于微观组分的是煤层中常见的宏观煤岩成分，矿物质含量较高。性质：取决于微观组分的 含量，如富含壳质组分，含量，如富含壳质组分，V、H高；富含惰质组分，矿物含量高，密度大，高；富含惰质组分，矿物含量高，密度大，

16、V 低。低。 v丝炭丝炭：颜色灰黑，外观象木炭，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽。疏松多：颜色灰黑，外观象木炭，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽。疏松多 孔，性脆易碎，碎后成为纤维状或粉末状，能染指。在煤层中一般不多，主孔，性脆易碎，碎后成为纤维状或粉末状，能染指。在煤层中一般不多，主 要是植物经受火灾后的木炭转化而来。要是植物经受火灾后的木炭转化而来。性质：致密坚硬、比重大，性质：致密坚硬、比重大，H低、低、C 高，高，V低，无粘结性，可选性差，孔隙大。低，无粘结性，可选性差，孔隙大。 煤的组成 v三、煤的微观组分 煤在显微镜下能能够区别和辨识的基本组成成分。包括煤在显微镜下能能够区别和辨识的基

17、本组成成分。包括有机显微组分有机显微组分和和无机显微组无机显微组 分分。 1、有机显微组分：、有机显微组分： v镜质组：镜质组：又称凝胶化组分。在泥炭化和成岩作用中，由植物的木质纤维组织，又称凝胶化组分。在泥炭化和成岩作用中，由植物的木质纤维组织， 经凝胶化作用形成的。透射光下呈透明到半透明，呈黄色或橙红色，较均一，经凝胶化作用形成的。透射光下呈透明到半透明，呈黄色或橙红色，较均一， 不含或少含矿物质，见垂直裂纹。普通反射光下呈灰色。不含或少含矿物质，见垂直裂纹。普通反射光下呈灰色。 v惰质组惰质组：又称丝炭化组分。主要由植物的木质纤维组织经丝炭化作用形成。透：又称丝炭化组分。主要由植物的木质

18、纤维组织经丝炭化作用形成。透 射光下呈黑色，不透明。反射光下突起高，呈白色。射光下呈黑色，不透明。反射光下突起高，呈白色。 v壳质组壳质组：又称稳定组分。主要由植物的胶质层、孢粉、树脂等化学性质稳定的：又称稳定组分。主要由植物的胶质层、孢粉、树脂等化学性质稳定的 物质保存在煤中形成，在成煤过程中几乎没有发生质的变化。显微镜下易辩认，物质保存在煤中形成，在成煤过程中几乎没有发生质的变化。显微镜下易辩认， 透射光下透明到半透明，呈黄色或橙红色，轮廓清晰，外形特殊。普通反射光透射光下透明到半透明，呈黄色或橙红色，轮廓清晰，外形特殊。普通反射光 下大多有突起，呈深灰色。下大多有突起，呈深灰色。 煤的组

19、成 2、无机显微组分 （1）粘土类矿物：高岭石，伊利石，水云母，）粘土类矿物：高岭石，伊利石，水云母，一般含量一般含量 多，是灰分的主要来源。多，是灰分的主要来源。 （2）硫化物类矿物：黄铁矿，白铁矿，）硫化物类矿物：黄铁矿，白铁矿，是硫分的主要来是硫分的主要来 源之一。源之一。 （3）碳酸盐类矿物：方解石，菱铁矿，）碳酸盐类矿物：方解石，菱铁矿，一般含量少。一般含量少。 （4）氧化物类矿物：石英，赤铁矿）氧化物类矿物：石英，赤铁矿含量极少。含量极少。 （5）硫酸盐类矿物：石膏，）硫酸盐类矿物：石膏，含量很少。含量很少。 煤的质量检验 v煤的质量检验主要可分为元素分析、工业分析、物理特性分析、

20、煤灰特性分析。 v一、元素分析 v煤的元素分析包括碳、氢、氧、氮、硫五种元素。 v碳和氢是热量的主要来源，其含量的多少决定了发热量的高低。一克碳燃烧产 生34040J热量；一克氢燃烧产生143000J热量。 v氧在煤中呈化合态存在，本身不燃烧。煤中氧含量增加，碳、氢相对减少，因 而发热量降低。 v氮燃烧时，大部分随烟气逸出，从燃烧角度看，氮是煤中无有成分，氮氧化物 增加了环境污染。 v硫分为可燃硫和不可燃硫。可燃硫燃烧放出少量热量，其产物有很强的腐蚀性， 并对大气环境造成污染。不可燃硫留在煤灰中。 v根据各元素的分析值，可以帮助判断煤的性质。但因元素分析法比较复杂，一 般工厂难于做到，故工厂一

21、般采用工业分析法。 煤的质量检验 v二、工业分析 煤的工业分析又叫技术分析或实用分析，是一般工厂评价煤的工业分析又叫技术分析或实用分析，是一般工厂评价 煤的基本依据。煤的基本依据。 1 1）一般工业分析）一般工业分析：煤的一般工业分析测定项目主要是：煤的一般工业分析测定项目主要是水分、水分、 灰分、挥发分灰分、挥发分和和固定碳固定碳含量等含量等4 4项。项。 2 2）全工业分析）全工业分析：水分、灰分、挥发分和固定碳、发热量水分、灰分、挥发分和固定碳、发热量和和 硫硫的测定的测定6 6项。项。 工业分析 v（一）分析项目表示符号 v（二）存在状态及操作指示符号 项目项目水分水分灰分灰分挥发分挥

22、发分固定碳固定碳发热量发热量矿物质矿物质 符号符号MAVFCQMM 项目外在或 游离 内在全高位低位恒容恒压 符号 finhtgrnetvp 工业分析 v（三）各种基准的表示符号各种基准的表示符号 v基准是指煤样所处的状态。用不同状态的煤样分析试验，将得出不同的基准是指煤样所处的状态。用不同状态的煤样分析试验，将得出不同的 结果，所以基准又是用以计算和表达测定值的主要依据之一。结果，所以基准又是用以计算和表达测定值的主要依据之一。 v1）收到基：）收到基：收到时的燃煤。收到时的燃煤。 v2）空气干燥基：）空气干燥基：达到与环境湿度平衡状态时的燃煤。达到与环境湿度平衡状态时的燃煤。 v3）干燥基

23、：）干燥基：在在105105下干燥后假想无水状态时的燃煤。下干燥后假想无水状态时的燃煤。 v4 4）干燥无灰基：）干燥无灰基：扣除水分和灰分后的假想无水无灰状态时燃煤。扣除水分和灰分后的假想无水无灰状态时燃煤。 基准基准收到基收到基空气干燥基空气干燥基干燥基干燥基干燥无灰基干燥无灰基 符号符号aradddaf 工业分析 v（四）各种基准时分析项目符号（四）各种基准时分析项目符号 v1）水分： v全水分：Mt 外在水分：Mf 内在水分：Minh v收到基水分： Mar 空气干燥基水分： Mad v2）灰分：收到基灰分： Aar 空气干燥基灰分： Aad v干燥基灰分： Ad v3）挥发分： v收

24、到基挥发分： Var 空气干燥基挥发分： Vad v干燥基挥发分： Vd 干燥无灰基挥发分： Vdaf v4）发热量： v高位发热量： Qar 低位发热量： Qnet v收到基低位发热量： Qnet ，ar 空气干燥基低位发热量： Q net， ad v干基低位发热量： Qnet ，d 干基低位发热量： Q net，d 工业分析 v（五）不同基准之间换算（五）不同基准之间换算 已知基 所要换算的基 收到基空气干燥基干燥基干燥无灰基 收到基1 100-Mad . 100-Mar 100 . 100-Mar 100 . 100-Mar-Aar 空气干燥基 100-Mar . 100-Mad 1 1

25、00 . 100-Mad 100 . 100-Mad-Aad 干燥基 100-Mar . 100 100-Mad . 100 1 100 . 100-Ad 干燥无灰基 100-Mar-Aar . 100 100-Mad-Aad . 100 100-Ad . 100 1 v化验室测定各种组分的含量一般为空气干燥基，是换算其它基的基 础。 工业分析 v(六)工业分析结果之间的关系 1）Mar+Aar+Var+FCar=100 2）Mad+Aad+Vad+FCad=100 3）Ad+Vd+FCd=100 4）Vdaf+FCdaf=100 5）Mt=Mf+Minh 6）FCad=100-(Mad+Aa

26、d+Vad) 工业分析 v（七）煤组成及各种基准示意图 MfMinhO+N+HFCSc Mt CMM VFC Sf A 干燥无灰基(daf) 干燥基(d) 空气干燥基(ad) 收到基(ar) 全水分挥发分固定碳灰分 内水外水 工业分析 v(八)工业分析项目及分析方法提要 v1、水分 v煤中水分按结合状态可分为游离水和化合水，游离水以吸附、附 着等机械方式与煤结合；而化合水则以化合方式同煤中的矿物质 结合，是矿物晶格的一部分，如石膏（Caso4.2H2O)，化合水通 常200以上方能分解逸出。 v游离水按其赋存状态又分为外在水分和内在水分。 v外在水分是指吸附在煤颗粒表面上的水分，在实际测定中，

27、是指 一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。 v内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水，在实际测 定中，是指一定条件下煤样达到达到空气干燥状态时保持的水分。 内在水分常温下不会失去，只有加热到一定温度才会失去。 v外在水分和内在水分之和称为全水分。 工业分析 v1）全水分 v一步法：称取一定量的粒度13mm（或6mm）的煤样，于（105110） 下，在空气流中干燥到质量恒定。根据煤样干燥后的质量损失计算出 全水分。 v二步法：分别测定外在水分和内在水分后，结果相加。 v2）外在水分 v称取13mm的煤样于环境温度或不高于40的空气干燥箱中干燥到质量 恒定。 v3）内在水分

28、 v将测定外在水分后的煤样破碎到粒度3mm，于（105110）的空气干 燥箱中干燥到质量恒定。 v4）分析水分 v称取一定量的一般分析试验煤样（粒度0.2mm） ，置于（105110） 鼓风干燥箱内，于空气流中干燥到质量恒定。根据煤样的质量损失计 算出水分的质量分数。 工业分析 v2、灰分 v煤在一定的温度下，其中所有可燃物完全燃尽，同时，矿物质发生一 系列分解、化合等复杂反应后遗留下残留物，这些残留物称为灰分。 v灰分的来源：原生矿物质、次生矿物质、外来矿物质。 v灰化反应： 200 ，结晶水脱水； 500 左右，碳酸盐分解； 400-600 ，氧化反应； 700 以上，碱金属化合物和氯化物

29、开始挥发。 800 ，各种反应基本完成。 v测定方法：称取一定量的一般分析试验煤样，放入马弗炉中，以一定 的速度加热到（81510），灰化并灼烧到质量恒定。以残留物的质 量占煤样质量的质量分数作为煤样的灰分。 工业分析 v3、挥发分 v煤样在规定条件下隔绝空气加热，其中有机物质和一部分矿物质 热解成气体，使质量减少，质量的损失率进行水分校正后为挥发 分。 v挥发物质的析出过程： 20-200 ，释放吸附在煤中的水分、二氧化碳、甲烷等气体； 200-500 ，煤中含氧官能团分解产生二氧化碳和水，非芳香 族物质呈气态或液态，分解出大量甲烷、烯烃和低温焦油类物质； 500-700 ，甲基及较长侧链分

30、解产生甲烷、氢和一氧化碳等， 芳香族碳环聚合成半焦。 700-950 ，半焦分解，产生大量的氢和一氧化碳、低温焦油 和气态产物二次分解。 v测定方法：称取一定量的一般分析试验煤样，放在带盖的瓷坩埚 中，在（90010）下，隔绝空气加热7min以减少的质量占煤样 质量的质量分数，减去该煤样的水分含量作为煤样的挥发分。 工业分析 v4、 发热量 v1）热量的单位 v国际单位：焦耳（J）。1焦耳1牛顿1米 1牛顿.米 v惯用单位：卡（Cal）。1g纯水在标准大气压下，从19.5升到20.5时 所需的热量。 1焦耳(J)0.2391卡(cal) 1卡(cal)4.1816焦(J) 1千焦(KJ)100

31、0焦耳(J) 1千卡（大卡）(Kcal)1000卡(cal) 1兆焦(MJ)1000千焦 (KJ) 1兆卡(Mcal)1000千卡 (Kcal) v2）煤的发热量： v单位质量的煤在一定温度下完全燃烧时所释放出的最大反应热。 v常用单位：千焦/千克（KJ/Kg) 焦/克（J/g) 兆焦/千克（MJ/Kg) v标准煤：低位发热量 7000Kcal/Kg (或29270 KJ/Kg） 标准气：低位发热量 10000Kcal/Nm3 (或41820 KJ/Nm3） 标准油：低位发热量 10000Kcal/Kg (或41820 KJ/Kg） v3）热量测定方法： v氧弹法：称取一定量的一般分析试验煤样

32、，在充有过量氧气的氧弹内 燃烧，其燃烧后的物质组成为氧气、氮气、二氧化碳、硝酸和硫酸、 液态水以及固态灰，用量热仪测定的发热量为弹筒发热量。 v由于燃烧产物中的SO2和N2在富氧和高压下生成H2SO4和HNO3 且同时放出 热量，因此，弹筒发热量减去硫酸和硝酸形成热后为高位发热量。 vQgr,ad=Qb,ad-(94.1Sb,ad+Qb,ad) v弹筒发热量测定时水为液态水，而实际窑炉生产时形成的水为气态水， 因此，高位发热量减去水的气化热后即为低位发热量。 vQnet,ad=Qgr,ad-225Had-25Mad v弹筒发热量高位发热量低位发热量 工业分析 工业分析 v4）根据一般工业分析结

33、果推算发热量 v（1）计算烟煤低位发热量公式 Qnet.ad8575.63-17.63Vad-94.64Aad-167.89Mad+41.52CRC （卡/克） v（2）计算无烟煤低位发热量公式 Qnet.ad=8325.46-5.92Vad-91.41Aad-134.63Mad（卡/克） Qnet.ad=7735.52-38.63Vad-82.70Aad-86.16Mad+249.27Had（卡/克 ） Qnet.ad分析基低位发热量； Vad分析基挥发分(%)； Aad分析基灰分(%)； Mad分析基水分(%)； CRC焦渣特征； Had 分析基氢含量（%）。 工业分析 v焦渣特征CRC：

34、 v测定挥发分后所得焦渣的特征，按下列规定加以区分： v粉状（1型）：全部是粉末，没有相互粘着的颗粒； v粘着（2型）：用手指轻碰即成粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰 即成粉末； v弱粘结（3型）：用手指轻压即成小块； v不熔融粘结（4型）：以手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍 有银白色光泽； v不膨胀熔融粘结（5型）：焦渣形成扁平的块，煤粒的界线不易分清，焦渣上表 面有明显银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显； v微膨胀熔融粘结（6型）：用手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光 泽，但焦渣表面具有较小的膨胀泡（或小气泡）； v膨胀熔融粘结（7型）：焦渣上、下表

35、面有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度 不超过15mm； v强膨胀熔融粘结（8型）：焦渣上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于 15mm。 v为了简便起见，通常用上列序号作为各种焦渣特征的代号 。 煤的质量检验 v三、煤的物理特性分析 v（一）煤的可磨性 v煤是一种脆性物料，当受到外界机械力作用时，就会被磨 碎成许多大小不同的小颗粒。可磨性就是反映煤在机械力 作用下被磨碎成小颗粒的难易程度的一种物理性质。 v可磨性与煤的变质程度、显微组成、矿物质种类及其含量 有关。 v煤的可磨性常用实验用磨机测定。（哈氏法） v可磨性用哈氏指数（HGI）表示。数值愈大表示煤愈易磨 碎，反之，则难以磨碎。 v我

36、国动力用煤可磨指数变化范围为45127HGI，一般为 5585HGI。 煤的物理特性分析 v（二）煤的磨损性 v煤的磨损性是表征煤对其它物质如金属的磨损程度大小的 性质，用磨损指数AI表示。磨损指数愈大，则煤愈易磨损 金属。 v磨损性与煤中硅含量及存在形态、黄铁矿及灰分等因素有 关，这些物质愈多，磨损指数愈高。 v磨损指数测定应用旋转式试验装置测量。在规定的条件下， 称取一 定煤量磨碎时，以每Kg煤对金属磨损的毫克数表示。 （mg/Kg). v我国多数煤AI为2040，少数煤大于70。 煤的物理特性分析 v（三）煤的着火温度 v当煤在规定条件下加热开始燃烧时的温度，称为着火温度。 v常用的测定

37、方法有固体氧化剂法、热重分析法。基本原理 是：煤在有氧化剂存在的情况下，按一定速度加热，达到 一定温度时会发生明显的爆燃、温度急剧上升和质量迅速 减少等，这时的温度可判定为着火温度。 v着火温度和氧化剂种类、煤的粒度、挥发分、煤的氧化程 度有关。 v各类煤的大致着火温度为：无烟煤390，焦煤360，长 焰煤350. 煤的物理特性分析 v（四）煤的热稳定性 v热稳定性是指煤炭受热后保持规定粒度能力的量度，是煤的一个 重要的工艺性质。 v测定方法：量取613mm粒度的煤样，在（85015）的马弗炉 中隔绝空气加热30分钟，冷却、称量、筛分，以粒度大于6mm的 残焦质量占的百分比作为热稳定性指标。用

38、TS+6表示。 TS+6愈高， 表示煤的热稳定性愈好。 v热稳定性主要受煤水分和结构的影响，褐煤由于水分高，在高温 下急剧蒸发，煤易破碎；无烟煤由于质地致密，在高温下内外温 差大，膨胀不均易破碎。总的来说，烟煤的热稳定性好，褐煤和 无烟煤的热稳定性差。 煤的质量检验 v四、煤灰特性分析 v(一)煤灰化学成分 v煤灰是煤完全燃烧后的残渣，煤灰的成分极为复杂，它是煤中矿 物质经过一系列分解、化合等复杂反应而形成的。主要由Si、 AI 、Fe 、Ti、 Ca、 Mg、Mn、 K、 Na、 S、P等元素的氧化物 组成，如SiO2、AI2O3、Fe2O3、TiO2、Cao、MgO、P2O5等。此外 ，

39、还有极少量其它伴生元素，多以氧化物形式存在。 v煤灰成分分析主要为SiO2、AI2O3、Fe2O3、TiO2、Cao、MgO、Na2O、 K2O。一般之和可占95%以上。 v SiO2、AI2O3、TiO2 为酸性氧化物，Fe2O3、 Cao、MgO、Na2O、K2O 为碱性氧化物。 v通过分析煤灰成分，了解煤灰的酸碱度，预测对设备、耐材的腐 蚀。 四、煤灰特性分析 v（二）煤灰熔融性 v由于煤灰是一种由硅、铝、铁、钙和镁等多种元素的氧化物 及其它一些化合物所构成的复杂混合物，它没有固定的熔点， 而是随着加热温度的升高逐渐熔化，使为煤灰产生变形、软 化、半球和流动。反映此种变化的特性就是煤灰的

40、熔融性。 v测定方法：采用角锥目测法。将煤灰制成高20mm，底边长 7mm的正三角形锥体，置于专用的硅碳高温炉（耐1500 高温）中，逐渐升温，观察试样形态的变化，记录其变形温 度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）、和流动温 度（FT）。 煤的分类 v一、中国煤炭现行工业分类方案一、中国煤炭现行工业分类方案 v（一）分类指标（一）分类指标 v燥无灰基挥发分（燥无灰基挥发分（Vdaf） v干燥无灰基氢元素含量（干燥无灰基氢元素含量（Hdaf） v目视比色透光率（目视比色透光率（PM） v恒湿无灰基高位发热量（恒湿无灰基高位发热量（Q gr, maf） v粘结指数粘结指数GRI v胶质层

41、最大厚度胶质层最大厚度Y v 奥亚膨胀度奥亚膨胀度b 1-4项反映煤的煤化程度，5-7项反映煤的粘结性。 煤的工业分类方案 v（二）分类表示方法（二）分类表示方法 （1）汉字：如褐煤、长焰煤、气煤等；）汉字：如褐煤、长焰煤、气煤等； （2）符号：汉语拼音字头，如）符号：汉语拼音字头，如HM，CY，QM等；等； （3）数码：根据分类指标数值的大小给定两位数码。）数码：根据分类指标数值的大小给定两位数码。 v（三）分类总表（三）分类总表 类类别别符号符号数数码码 分分类类指指标标 VdafPM 无烟煤无烟煤WY01，02，0310.0 烟烟煤煤YM 11，12，13，14，15，16 21，22，

42、23，24，25，26 31，32，33，34，35，36 41，42，43，44，45，46 10.0 褐褐煤煤HM51，5237.050 煤的工业分类方案 v（四）无烟煤的分类（四）无烟煤的分类 类类别别符符号号数数码码 分类指标分类指标 Vdaf（%）Hdaf（%） 无烟煤一号无烟煤一号 无烟煤二号无烟煤二号 无烟煤三号无烟煤三号 WY1 WY2 WY3 01 02 03 03.5 3.56.5 6.510.0 02.0 2.03.0 3.0 煤的工业分类方案 v（五）烟煤的分类（五）烟煤的分类（1） 类类别别符符号号数码数码 分分类类指指标标 Vdaf（%）GR.I.Yb*（%） 贫煤

43、贫煤PM1110.020.05 贫瘦煤贫瘦煤PS1210.020.0520 瘦煤瘦煤SM 13 14 10.020.0 10.020.0 2050 5065 焦煤焦煤JM 15 24 25 10.020.0 20.028.0 20.028.0 65* 5065 65* 25.0 25.0 （150） （150） 肥煤肥煤FM 16 26 36 10.020.0 20.028.0 28.037.0 （85）* （85）* （85）* 25.0 25.0 25.0 （150） （150） （150） 1/3焦煤焦煤1/3JM3528.037.065*25.0（220） 煤的工业分类方案 v烟煤的分

44、类（烟煤的分类（2） 类类别别符符号号数码数码 分分类类指指标标 Vdaf（%）G（GR.I.）Yb* 气肥煤气肥煤QF4637.0（85）*25.0（220） 气煤气煤QM 34 43 44 45 28.037.0 37.0 37.0 37.0 5065 3550 5065 65* 25.0（220） 1/2中粘煤中粘煤1/2ZN 23 33 20.028.0 28.037.0 3050 3050 弱粘煤弱粘煤RN 22 32 20.028.0 28.037.0 530 530 不粘煤不粘煤BN 21 31 20.028.0 28.037.0 5 5 长焰煤长焰煤CY 41 42 37.0

45、37.0 5 535 v（六）褐煤的分类（六）褐煤的分类 注：凡注：凡Vdaf37.0%，PM30%50%的煤，如恒湿无灰基高位发热量的煤，如恒湿无灰基高位发热量 Qgr,maf24MJ/kg，则划为长焰煤。，则划为长焰煤。 煤的工业分类方案 类类别别符符号号数数码码 分类指标分类指标 PM（%）Qgr,maf（MJ/kg） 褐煤一号褐煤一号HM151030 褐煤二号褐煤二号HM252305024 煤的分类 v二、煤炭产品及粒度分级 v（一）有关术语 v毛煤：煤矿生产出来的，未经任何加工的煤。 v原煤：从毛煤中选出规定粒度矸石以后的煤。 v洗选煤：经过洗选加工的煤。 v筛选煤：经过筛选加工的煤

46、。 v精煤：煤经精选（干选或湿选）加工生产出来的、符合品质要求 的煤。 v中煤：煤经精选后得到的，品质介于精煤和矸石之间的煤。 v限下率（含末率）：小于规定粒度部分的质量分数。 v限上率：大于规定粒度部分的质量分数。 v含矸率：煤中粒度大于50mm矸石的质量分数。 煤的分类 v（二）按照加工方法、用途、品质 不同，分为五大类27个品种。 1）精煤：经过洗选加工后供炼焦用产品。 共2个品种。Ad小于12.5% 2）粒级煤：经洗选或筛选后，6mm以上 的煤，分14个品种。 3）洗选煤：经洗选或筛选清除了大部分 杂质，上限80mm的粒级煤或粉煤。 共7个品种。 4）原煤：煤矿生产出的毛煤经捡出规定 粒度矸石的煤。 5）低质煤：指灰分大于40%的煤。共3个 品种。 v（三）烟煤、无烟煤按粒度划分为 12类。 烟煤、无烟煤粒度分级 序号粒度名称粒度(mm) 1特大块100 2大块50100 3混大块50 4中块2550、2580 5小块1325 6混中块1350、1380 7混块13、 25 8混粒煤625 9粒煤613 10混煤50 11未煤13、 25 12粉煤6 注：特大块不得大于300mm 煤的分类 v三、煤炭质量分级 v（一）灰分分级