煤质分析基本知识

1、煤质分析基本知识1、煤炭质量的基本指标一、水分（ M ） 煤的水分分为两种，一是内在水分（ Minh ） ，是由植物变成煤时所含的水分；二是外水 （Mf ） ，是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分全水分是煤的外在水分和 内在部分总和。一般来讲，煤的变质程度越大，内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普 通较高，贫煤、无烟煤内在水分较低。水分的存在对煤的利用极其不利，它不仅浪费了大量的运输资源，而且当煤作为燃料时， 煤中水分会成为蒸汽，在蒸发时消耗热量；另外，精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 %，发热量降低100kcal/kg（大卡/千克）；冶炼精煤中水分每增加1 % ,

2、 结焦时间延长 5 一 10min .二、灰分（ A ） 煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分，灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶 板和夹研中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分 能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰分越高，煤的可选性越差。灰是有害物质动力煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每 增加 2% ?发热量降低 10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加，高炉利用系数降低，焦炭 强度下降，石灰石用量增加；灰分每增加 1 % ，焦炭强度下降 2 % ，高炉生产能九下降 3 % ， 石灰石用量增加 4

3、% .三、挥发分（ V ） 煤在高温和隔绝空气的条件下加热时，所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发 分的主要成分为甲烷、 氢及其他碳氢化合物等。 它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。 一般来讲，随着煤炭变质程度的增加，煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高，瘦煤、 无烟煤挥发分较低。四、固定碳质最（ FC ）固定碳含量是指除去水分、 灰分和挥发分的残留物， 它是确定煤炭用途的重要指标。 从 100 减去煤的水分、 灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。 根据使用的计算挥发分的基准， 可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。五、发热量（ Q ）发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时

4、所产生的热量， 主要分为高位发热量和低位发热量。 煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳/千克（MJ/kg ） ，常用单位大卡斤克，换算关系为： 1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4.18J。如发热量 550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550 239.14 = 23MJ/ kg .为便于比较， 我们在衡量煤炭时消耗时，要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤，标准煤的发 热量为 29 . 27MJ/kg （ 700okcal / kg ）。国内贸易常用发热量标准为收到基低

5、位发热量 （ Qnet,ar） ，它反映煤炭的应用效果，但外界因素影响较大，如水分等，因此 Qnet,ar 不 能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量（ Qnet,ar） ，它 能较为准确的反映煤的真实品质，不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下， 空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g （ 300kcal / kg）左右.六、胶质层最大厚度（ Y ） 烟煤在加热到一定温度后，所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测 出的胶质体上、 F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。动力煤胶质层厚度大， 容易结焦；冶炼精煤对胶质

6、层厚度有明确要求七、粘结指数（ G ） 在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力，它是煤炭分类的重要标准之一，是 冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高，结焦性越强八、煤灰熔融性温度（灰溶点） 在规定条件下得到的随加热温度而变化的煤灰熔融性变形温度（ DT ） 、软化温度（ ST ）、 流动温度（ FT ） ，常用软化温度（ ST ）来表示。灰熔融性温度越高，煤灰不容易结渣。 因锅炉设计不同，对灰熔融性温度要求也不一样。煤灰熔融性温度的高低，直接关系到煤 作为燃料和气化原料时的性能，煤灰熔融性温度低，煤灰容易结渣，增加了排渣的难度， 尤其是固态排渣的锅炉和移动床的气化炉，煤灰熔融性温度要求较高

7、。九、哈氏可磨指数（ HGI ） 哈氏可磨指数是反映煤的可磨性的重要指标。煤的可磨性是指一定量的煤在消耗相同的能 量下，磨碎成粉的难易程度。可磨指数赵大，煤赵容易磨碎成粉。在发电煤粉锅炉和高炉 喷吹用煤，可磨指数是质量评价的一个重要指标。+、吉氏流动度（ddpm）煤的流动度是表 征煤在干馏时形成的胶质体的粘度，是煤的塑性指标之一。流动度是研究煤的流变性和热 分解力学的有效手段，又能表征煤的塑性，可以指导配煤和焦炭强度预测。吉氏流动度是 以固定力矩在煤受热形成的胶质体中转动的最大转速表示的流动度指标，用每分钟转动的 角度来表示。十一、增锅膨胀序数（ CSN ）增塌膨胀序数是在规定条件下以煤在增祸

8、中加热所得焦块膨胀程序的序号表征煤的膨胀性 和塑性指标增祸膨胀序数的大小取决于煤灰熔融性、胶质体生成期间析气情况和胶质体 的不透气性。十二、焦渣特征（CRC ）煤炭热分解以后剩余物质的形状。根据不同形状分为8个序号，其序号即为焦渣特征代号。1 状。全部是粉末，没有相互粘着的颗粒.2 占着。用手指轻碰即为粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。3昌粘性。用手指轻压即成不块。4不熔融粘结。用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.5不膨胀熔融枯结。焦渣形成扁平的块，煤粒的界限不易分清.焦渣上表面有明显的银 白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显。6 膨胀熔融粘结。用

9、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.7 胀熔融粘结。焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm8 膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于15mm十三、煤炭工业分析指标的基准（详见有关章节）査t仔施项目存在枝奁或播作養件的慕示If暑存在状応或IKtttt符号rLClh<1PCbnet,*分柄段目舒用蔓准的裏示苻号基荷号荃准狩号密乜干燥基ad干摆无貳基收到基9LIH无矿鞫质基draimf干能基dh柯町魅质呷千谨墓 窃髭墓各厲蒔料基准的含文贬其将互关荼示誉區2、煤炭分级与分类常识一、煤炭分级 按目前国家标准

10、，以灰分作为划分煤炭级别的标准，灰分小于12 . 5 的煤炭，称为冶炼用炼焦精煤；灰分在 12 . 51 一16 的煤炭，称为其它用精煤。动力用煤通称动力煤冶 炼用炼焦精煤分级以 A =5 . 01 一 5 为一级精煤，以 0 . 5 的灰分为一个级差，依次 上升，共分十五级，如A =5.51毛0 %为二级精煤：其它用炼焦精煤，以A=12.51 % -13 为一级其它精煤，以 0 .5 的灰分为一个级差，依次上升，共分七级，如 A=13.01 一 14 % 为二级其它精煤， 等等动力煤分级以如 A = 4 . 01 %一5 %为一级动力煤， 以 1% 的灰分为一个级差，依次上升至A = 40

11、%，共分三十六级，如混煤A =20 %一 21 % ,为 十七级动力煤，等等。二、煤炭分类及代号 主要分类标准依据为可燃基挥发分、粘结指数、胶质层厚度，煤炭共分 14 个品种：(1) 无烟煤(WY )。尤烟煤挥发分产率低，固定碳含量高，密度大(密度最高可达1 . 90g / cm3 )，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。对这类煤又分为： 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。北京、晋城、阳泉三矿区的无烟 煤分别为 01 号、02 号、 03 号无烟煤。无烟煤主要是民用和合成氨的造气原料，而且还 可以制造各种碳素材料，某些优质无烟煤制成的航空用型煤可

12、用于飞机发动机和车辆马达 的保温。目前我国攻克白煤炼焦技术难关，年产 120万t的无烟煤炼焦项目已在山西高平 开工。(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，主要是用为发电燃料，也可民用和工业锅炉的配煤。山东 淄博矿区有典型的贫煤。(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。结焦性较典型瘦煤 差，单独炼焦时。生成的焦粉较多。配煤炼焦时，配入一定比例贫瘦煤也能起到瘦煤的瘦 化作用，对提高焦炭的块度能起到良好的作用。这类煤也是发电、机车、民用及其他工业 炉窑的较好燃料。河南省的鹤壁矿区就有典型的贫瘦煤。

13、( 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； 作为炼焦配煤使用时效果较好。高灰、高硫的瘦煤一般只作为电厂及锅炉燃料。峰峰四矿 产典型的痰煤。(5)焦煤(JM)焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘性的一种烟煤。由口热时能 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。作为炼焦配煤使用，效果 较好。峰峰五矿、淮北石 台矿及西山的西曲等矿井拥有典型的焦煤资源。（ 6 ）肥煤（ FM ）肥

14、煤是中等、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好。缺点 是单独炼出的焦炭，横裂 纹较多，焦根部分常有蜂焦。我国的开滦枣庄是产肥煤的主要矿 区。（ 7 ） 1/3 焦煤（ l/3JM ）1 / 3 焦煤是新煤种，它是中高挥发分、一强枯结性的一种烟煤，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。 焦炭的抗碎强度接进 肥煤生成的焦炭，焦炭的耐磨强度又明显高于气肥煤气煤生成的焦 炭（ 8 ）气肥煤（ QF ） 气肥煤是一种挥发分和胶质层指数都很高的强枯结性肥煤，有的称为 液肥煤

15、。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化产品。气肥 煤最适合于高温干馏制造 煤气，也可用于炼焦配煤，以增加化学产品尸率。江西乐平和浙 江长广一煤田是我国气肥煤典型矿区。（ 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。 在配煤炼焦时加入气煤， 可增加煤气和化学产品的回收率。（10）l/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

16、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。所以它主要用于气化用煤球和动力用煤；在 配煤炼焦中也可适量配入。我国目前尚未发现单独生产 1/2 中粘煤的矿井。（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 腐殖酸，含氧量较高，有

17、的不粘煤氧含量高达 10 以上。不粘煤一般用于气化及动力用 煤我国山西大同矿区以产典 型的弱粘煤为主。（13）长焰煤（CY）长焰煤是变质程度最低的高挥发分烟煤，煤的燃点低，纯煤热值也不高从无粘结性到弱粘 结性的均有。其中最年轻的还含有一定数量的腐殖酸贮存时易风 化碎裂。煤化程度较高的 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 小的长形焦炭：但强度极差， 粉焦率很高。长焰煤一般不用于炼焦，多作为电厂、机车、 工业炉窑燃料，也可用于气化用 煤。辽宁省的阜新矿区是我国最大的长焰煤矿区。（14）褐煤（HM ）褐煤分为透光率：PM< 30 %的年轻褐煤和：PM> 30 % 50

18、 %的年 老褐煤两小类褐煤的 特点为：含水量高，密度较小，无粘结性，并含有不同数量的腐殖 酸，煤中氧含量高（氧含t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，易破碎成小块甚至粉末状，发热量低，煤灰熔点 也低，其灰中含有较多的CaO,而有较少的A12O3。褐煤多作为发电燃料，也可作气化 原料和锅炉嫩料。褐煤有的可提取蜡，制造磺化煤，活性炭。年轻褐煤可提腐植质等有机肥料，中国煤炭分类总表见下表。中国煤炭分类简表中国狂素分类爵裏-此1vt Mj/kxtv41. 02* MPUHAWi Ch 20, 0csPSUZQ.O1su13. M>10

19、.0-20.0ja24U*20.0 25.0>50 65>G5'肥JK刚16. 26. Miac-J7.oOBS)">25.035>67xswOF46>17.0015)'%煤344X 44, 45>EB.CT37.(1>37.0>50-64>3Si/m23, Q0-37.0>30-50普A »A孤XM>s-wen乩31>20.0-37.0CT4L «M35>WHM51y>37.»>SJ,o<30>M W<14对 G > 85

20、的煤，再用 Y 值或 b 值来区分肥煤、气肥煤与其它煤类，当 Y > 25 .0mm 时，应 划分为肥煤或气肥煤；如 Y < 2 5 . Omm ，则根据 Vr 的大小而划为相应的其他煤类。按 b 值划分类别时，Vr < 28.0 %、暂定b > l 50 %为肥煤，Vr > 2 8.0 %，暂定b>22 .0 %的 为肥煤或气肥煤，如按b值和丫值划分的类别有矛盾时，以丫值划分的类别为准。 对Vr > 37.0 %、G <=5的煤，再以透光率PM来区分其为长焰煤或褐煤. 对Vr >37.0T、PM > 30 -50 %的煤，再测 QG

21、W -AGN，如其值24MJ/kg ( 5700cal/g),应划分 为长焰煤。注：分类用的煤样，除Ag < 1 0.0 %的不需减灰外，对Ag > l 0.0 %的煤样， 应采用抓化锌重液选扣的浮煤样对易泥化的褐煤亦可采用灰分较低的原煤)。3、工业用煤质量要求简介一、煤焦用煤对煤质的要求1 、单种炼焦煤的结焦特性及其在配煤中的作用 (1)气煤气煤在加热时能产生较多的胶质体但这种胶质体的热稳定性差，容易分解。 气煤由半焦转变为焦炭时，产生大量挥发物：因此收缩度大，形成焦炭纵裂纹多，块度小， 机械强度名日氏。但在配煤中配入气煤，可以音化工产品的回收率降低煤的膨胀压力。( 2 )肥煤肥

22、煤在加热时能产生大量胶质体热稳定性较好成焦时熔融性较好，但是由 于肥煤成焦时，其内部应力未及时松驰。会产生较多的横裂纹。肥煤在配煤中的作用很重 要。被认为是基础煤，因此它具有很强的粘结力，可以粘结一部分弱粘煤炼成强度较好的 冶金焦炭。( 3 )焦煤(通常称主焦煤)。炼焦煤具有中等挥发分与中等胶质层，单独炼焦时形成热稳 定性很好的胶质体。能炼制成块大、裂纹少、耐磨性好的焦炭，在工业不发达时常用它单 独炼焦。但在现代室式焦炉中用焦煤单独炼焦时，由于收缩小，膨胀压力大，造成推焦困 难甚至损坏焦炉。在配煤中它可以起到提高焦炭强度的作用。( 4 )痰煤。瘦煤在加热时产生的胶质体 t 少，形成的焦炭块度大

23、，裂纹少，但不耐磨。在 配煤中配入瘦煤可以增加焦炭的块度。2 、焦炭在高炉炼铁中的作用高炉炼铁使用的炉料包括铁矿石天然矿石、烧结矿或球团 矿)、溶剂(石灰石或白云石)和焦炭，炉料从炉顶依次分批装入炉内焦炭在高炉炼铁 中的作用可以概括为：( l )提供热量焦炭在焦炉风口前的回旋区内激烈燃烧，燃烧产生的热能是主炉冶炼过程 中的主要热源。(2 )还原作用。焦炭是回旋区内姗烧生成的高温煤气。在上升过程中将热能供给炉料，使 之与焦炭发生吸热反应，生成 CO和H2，随后CO与铁矿石中的铁氧化物发生还原反应 转化为金属铁.(3 )骨架作用。高炉冶炼过程都发生在煤气上升和炉料下降的相向运动和相互作用之中， 整

24、个料柱的透气性是高炉运行的关键。在料柱上部，焦炭起煤气流分配层的作用；在料柱 中部焦炭起骨架作用，支撑着已经熔融的铁矿石，使煤气正常上升：在料柱下部，高温 下仍以固态块状存在的焦炭与已经成为液态的铁水和熔渣混在一起，成为煤气上升与铁水、炉渣下降的疏松骨架.3、焦炭质量标准(I )抗碎机械强度(M40 )，指焦炭在转鼓中转动一定时间后，大于 40mm的重量所点试 样总质量的百分数。(2 )抗耐磨强度(M10 )。指焦炭在转鼓中转动一定时间后，小于 IOmm的质量所点试 样.总质量的百分数。4、焦炭质量对高炉炼铁的影响(11 )抗碎强度M40、抗磨强度M10的影响，M40每降1 %，高炉利用系数降

25、低3 % 一 4 %，焦比(冶炼1t生铁所消耗的焦炭的质量)增加1 . 3 %一 5% , M10每降低0.1 % , 高炉生产能力提高0 3 %一 1 . 3 %，焦比降低0.2 % 0. 6 % .涪全焦歩质标准推碎医度MID；%lis>76<12«1,2討皱茎】012-13.5<1,2W110.8blX<1.22 )硫分。炼焦时，煤中的硫分约 60 %转入焦炭，硫是焦炭中的有害杂传，能使生铁 变脆。为了脱除焦炭过高的硫分，需增加溶液石灰石和焦炭的用量，从而降低了高炉的利 用系数，使生铁产量下降，焦炭的硫分每提高0 1 %，石灰石和焦炭的用量将分别增加3

26、. 7 %和1 . 8 %，高炉生产能力降低2 %一 2.5 %。冶金焦的硫分规定不大于0.8 %。(3 )灰分。炼焦时，煤中的灰分全部转入焦炭，如精煤灰分8 %，焦炭灰分就会达到12 % 左右。焦炭灰分每提高1 %，焦炭用量增加2 %一 2.5 %，溶剂石灰石的用量增加4 %， 高炉生铁产量降低 3 % ，焦炭强度下降 2 . 2 。( 4 )挥发分。根据焦炭的挥发分可以判断焦炭的成熟程度， 挥发分大于 1 . 5的焦炭为生 焦，小于 0 . 5 一众 7 % ，表示炼焦过火，一般成熟适度的焦炭挥发分在 1 左右( 5 )水分。焦炭水分一般为 3 % 一 7 % ，水分变动，影响计量并引起高

27、炉炉况波动。5 、主要炼焦工艺介绍( 1 )配煤炼焦。是将气、肥、焦、瘦不同煤种的煤，按一定比例进行配比，在自然状态下 由焦炉顶部装入焦炉进行炼焦的工艺一般配比为气煤 25 、肥煤 15、瘦煤 10 、 主焦煤和 l / 3 焦煤 50 % ，配煤后干燥无灰基挥发分在 25左右，我国武汉钢铁公司、莱 芜钢铁公司、马鞍山钢铁公司、上海焦化厂等许多大型焦化企业均采用配煤炼焦工艺。( 2 )捣固炼焦，即将配煤在捣固机内捣实成体积略小于炭化室的煤饼后， 推入焦化室进行 炼焦。煤料捣固后，一般堆密度可由散装煤的 0 72t/m3提高到0 .95 1.15t/m3;因而煤 粒接触致密，使结焦过程中胶质体充

28、满程度大，并减少气体析出速度，从而提高膨胀压力 和粘结性，使焦炭结构致密。但随着粘结性的提高，煤料结焦过程中的收缩应力加大;因 此，对枯结性较好的配煤，所得焦炭裂纹增加，块度和强度均要下降据此，对于气煤配 量较多的配煤，在粉碎配入适当数量的瘦化组分(焦粉或瘦煤等)和少量焦、肥煤的条件 下，可以得到抗碎和耐磨指标均较好的焦炭。捣固炼焦是近几年发展起来的一种新的炼焦 工艺，可增加气煤或弱粘煤配比气煤配比可配到 65 以上，配合后干燥无灰基挥发可 在 29 一 34 之间，水分在 9 一 11 % 之间，焦炭的强度较好。捣固炼焦适合在我国 强粘结煤紧缺的国情，近几年发展较快，如青岛管道煤气公司、蒙西

29、焦化及近几年新上的 焦炉多采用这种工艺。6 、炼铁高炉对焦炭质量要求( 1 )配煤灰分。配煤中的灰分在炼焦后全部残留于焦炭中， 成为生产冶金焦的主要质量指 标之一：因此应当控制配煤的灰分。煤的成焦率一般在 75 左右。由于配煤中灰分全部 转入焦炭中， 所以焦炭的灰分要比配煤灰分高 1.3 倍左右，在生产要求配煤灰分小于 10 % .( 2 )配煤硫分、硫分煤中通常以黄铁矿、硫铁矿和硫的有机化合物三种形式存在。通常分 选一般只能除去黄铁矿硫。 而配煤中的硫约有 85 %-90 残留于焦炭中， 因此配煤中的硫 分越低越好，炼焦配煤的硫分一般应小于 1 . 0 。( 3 )配煤挥发分为了满足钢铁工业

30、对冶金焦的需要，又能尽量多生产化学产品，项装机 焦配煤干燥无灰基挥发分一般在 25 一 30 中受资源限制， 我国炼钢焦配煤中的气煤 用量一般较高，有的焦化厂配煤挥发分达到 32 。近几年来，根据我国肥煤、主焦煤紧 缺的资源情况，大力推广捣固炼焦新工艺，气煤配比可以达到 75 % ，配煤干燥无灰基挥 发分超过 34 。( 4 )配煤的胶质层厚度。 胶质层是表示煤在加热时产生液体的数量的指标 配煤中必须具 有一定的液体物质来粘结其他不能熔融的物质，使之成为坚固的冶金焦炭。配煤对胶质体 的要求厚度为15 一 20mm.但某大型焦化厂多配气煤后的配煤胶质厚度仅为13 一 14mm,也炼出了较好的冶金

31、焦炭 以上几个指标是依据单种煤的相应指标及配煤比例， 按加权平 均法计算的。二、高炉喷吹和烧结用煤对煤质的要求1 、高炉喷煤对煤质的要求高炉喷吹技术是将粉状煤和高炉热风一起从高炉风口喷入高炉， 在风口前燃烧，产生热量和一氧化碳，作为高炉的热量和还原剂，代替部分焦炭进行高炉 冶炼，从而节省焦炭。目前我国高炉平均喷吹量达到 120kg/t铁，宝钢高炉喷吹量达到 260kg/t 铁，处于世界领先水平。2 、高炉喷吹用煤应能满足高炉冶炼工艺要求和对提高喷吹量的置换比有利.以便替代更 多的焦炭。高炉喷吹对煤质性能的要求及相关的指标有：工业分析指标、发热量、粒度及 均匀性、可磨性、爆炸性、反应性、灰熔融性

32、、燃点、煤岩结构、灰成分分析、比表面积 和密度等。归结起来主要有以下方向.( l )煤的灰分越低越好。灰分含量相同或低于使用的焦炭灰分，一般要求Ad l2.5 % ，我国目前喷吹的煤粉一般灰分含与焦炭灰分含量相当， 或煤的灰分含量略大于焦炭灰分含量， 在这两种情况下， 喷吹煤粉形成的渣量要比全焦冶炼时大些； 因为在两者灰分含量相同时， 只有置换比为 1.0 时，两者灰分形成的渣量相等，而在置换比大于 1.0 时，喷吹煤粉灰分 形成的渣量将大于置换焦炭形成的渣量，但这种差异也只点灰分形成渣量的一小部分.例 如吨铁渣量在 490kg/t 左右，喷煤比为 150kg/t 左右，置换比为 0 . 8

33、，两者灰分比为 13 则增加的渣量为 3 . 9kg/t 铁左右， 占灰分形成渣量的 10 % , 占吨铁总渣量的 0 . 8 左右， 如果喷吹煤粉灰分高于焦炭灰分，则增加的渣量将多些，例如煤粉灰分为 15 % ，则增加 的渣为 10.5kg/t 左右，增加的渣量占吨铁总渣量的 2.15, 所以要求喷吹煤粉的灰分越低 越好。( 2 )硫含量越低越好，煤的含硫量应与使用焦炭的含硫量相同(或低于)，一般要求 St< 0 . 61 。若煤的含硫量高于使用的焦炭含硫量，为保证生铁质量，必须增加溶剂和燃料 消耗.相应增加排渣量.( 3 )胶质层厚度越小越好。 Y < l0mm ，这样可避免在

34、喷吹过程中结焦、堵塞喷枪和风口影 响喷吹和高炉正常生产. 利用 Y 值可以指导配煤炼焦、 一般 Y 值大的烟煤均用于炼焦， Y 值极低为 O 的烟煤可作为高炉喷吹用煤，如果用 Y 值大的煤来喷吹不仅浪费了炼焦煤， 而且在高炉风口易结焦，造成风口烧坏或堵塞喷枪。（ 4 ）煤的可磨性好，现高炉喷煤需要将煤磨到一定细度，可磨性好，则制粉消耗的电能就 少，可降低喷吹费用，喷吹无烟煤时，粒度应小些， < 200 网目的应达到 70 % 一 80 % ； 而喷吹烟煤粒度则可大些， < 200 网目的达到 60 一 65 即可，而内在水分含量高的烟 煤，在高炉富氧率较高时，粒度还可产更粗些，例如

35、欧洲一些高炉喷吹的这种烟煤平均粒 度达到 0.5mm。 5 ）煤的燃烧性能好（即其燃点低，反应性好等）。可使喷入高炉的煤粉能在有限空间 和时间内尽可能多的气化， 少量未气化的煤粉也因反应性好而与高炉煤气中的 C02 和 H2 O 反应而气化，不给高炉冶炼带来麻烦，另外燃烧性能好的煤也可以磨得粗一些， 即v 200网 目所点比例小，这为降低磨煤能耗和费用提供了条件，高炉喷吹反应性好的煤，不仅可提 高煤粉燃烧率， 扩大喷吹量， 而且风口区未燃烧的煤粉在高炉的其他部位参加了与 CO2 的 气化反应，减少了焦炭的气化反应煤的气化反应活性比焦炭气化反应强得多，这就在煤 种程度上对焦炭强度起到了保护作用。

36、（ 6 ）煤的发热量越高越好，喷入高炉的煤粉是以其放出的热量和形成的还原气体 CO 、 H2 来代替焦炭在高炉内提供热源和还性剂：因此煤的发热量越高，在高炉内放出的热量 越多，置换的焦炭量也越多。总之，以喷吹煤的性能要求来对照生产用的各种煤，可以发 现任何一种煤都不能达到全部要求 只能满足其中的 1 一 3 项。另外各种煤源由于产地远 近、开采方法、运动方式等不同，其价格也不相同，为了获得较全面的喷吹效果和经济效 果只有利用配煤才能达到。国内外配煤常用含碳量高、发热量高的无烟煤和挥发分高、易 燃的长焰煤配合，使混合煤的挥发分达到 20 一 25 % ，灰分在 12 以下，这样能充分 发挥两种煤

37、的优点以取得良好的喷吹效果。 2 、烧结矿对煤质的要求烧结是将各种不能直 接入炉的炼铁原料如精矿粉、 高炉炉尘及硫酸渣等配加一定的燃料和溶剂， 加热到 l300 一 1500 C，使粉料烧结成块状的工艺，是冶炼前原料准备的一个重要环节。在烧结料中， 燃料占 7 %（ FC =3 一 5 % ） ，主要使用无烟煤，煤质要求是低灰、低硫、高发热量。根 据烧结和高炉炼铁的工艺要求，供应烧结用煤的无烟煤的灰分应在 12 . 5 以下，硫分在 D . 7 以下。三、发电用煤对煤质的要求1 电厂锅炉按燃烧方式分类（ l ）层燃炉。 层燃炉有炉算 （或称炉排） ，煤炭或其他固体燃料在炉算上的嫌料层内燃烧。

38、燃烧所用空气由炉算下送入，穿过燃料层进行燃烧反应。部分未嫩尽的可嫩气体和被气流 吹起的细粒燃料，仍可在嫩料层上的炉膛空间中继续燃烧。( 2 )室燃炉。室燃炉中的燃料主要是在炉膛空间悬浮燃烧。 这是电厂锅炉的主要嫩烧方式。 在燃烧煤粉的室燃炉中 由于排渣方式不同， 又可分为固态排渣煤粉炉和液态排渣煤粉炉。( 3 )旋风炉。旋风炉是一个以圆柱形旋风筒作为主要燃烧室的炉子， 气流在简内高速旋转， 煤粉气流沿圆筒切向送入或由筒的一端旋转送入。较细的煤粉在旋风筒内悬浮燃烧，较粗 的煤粒则贴在筒壁上燃烧筒内的高温和高速旋转气流使燃烧加速，并溶化灰渣，形成液 态排渣。旋风筒有立式和卧式两种，可嫩用粗煤粉和煤

39、屑( 4 )火炬层燃炉，用空气或机械播撤方式把煤炭抛入炉膛空间， 然后落到炉算上的燃烧方 式称为火炬层然实际上有些煤屑在炉膛空间完全燃尽；较大颗粒可能在空间内着火后落 到煤层上继续燃烧，大的煤块则在落到煤层上以后才开始着火燃烧。这种炉子往往配以链 条炉算，并且用于容量不大的锅炉。( 5 )沸腾炉。沸腾炉也称流态化燃烧炉，这是一项正在发展的新炉型炉子底部为一多孔 的布风板，空气以高速穿过孔眼，均匀进入布风板上的床料层中床层中的物料为固体颗 粒和少量煤粒，当高速空气穿过时床粒上下翻滚，形成 “沸腾 ”状态在沸腾过程中煤粒与 空气有良好的接触混合，燃烧快，效率高床层内安置以水和蒸汽(或空气)为冷却介

40、质 的埋管， 把床层温度控制为 700-1000 。沸腾炉可在常压下工作，并正在研究在增压下工作 的沸腾炉由增压沸腾炉出来的高温高压燃气，除尘后可送入燃气轮机，而由埋管出来的 蒸汽则送入汽轮机，这样就形成燃气一蒸汽联合循环。 ( 6 )循环流化床锅炉。循环流化床 锅炉是在沸腾炉基础上发展起来的一种锅炉，其性能指标超过沸腾炉。循环流化床锅炉的 特点是进一步细化煤粒，提高流化风速，在炉膛出口安装了高温分离器，使颗粒与气流分 离，气流进入省煤器加热燃烧用空气，固体颗粒再送进炉膛流化燃烧，以此反复循环流化2 、电厂锅炉对煤质的要求煤炭的种类和性质对电厂锅炉燃烧设备的结构、选型、受热 面的布置以及运行的

41、经济性和可靠性都有很大影响；因此，大中型的电厂锅炉都是根据一 定的煤种计算设计的。对电厂锅炉热力工作影响大的指标主要有：干燥无灰基挥发分、收 到基灰分、收到基水分、干燥基全硫、收到基低位发热量及灰熔融性。( l )挥发分。不同的电厂锅炉对挥发分都有具体的要求，设计使用低挥发分煤炭的锅炉， 燃用高挥发分的煤炭，其安全性和经济性将受到较大影响：因此，电厂的煤炭要按设计的 挥发分要求选择和供应。从炉型情况分析层燃炉、室燃炉炉型对煤炭的挥发分要求更为 严格；旋风炉、沸腾炉和循环流化床锅炉对煤种要求较为宽松，可选用煤炭的挥发分区间 较大，煤种适应性强，特别是近几年新建的循环流化床锅炉，对挥发分要求更为宽

42、松。( 2 )灰分灰分对燃烧的影响首先表现为：灰分高会使火焰传播速度减慢，燃点推迟，燃 烧温度下降，燃烧稳定性变差，甚至造成灭火；同时灰分过高还容易加剧设备的磨损， 缩短设备使用寿命。灰分过低，在层状燃烧时，由于灰渣太薄容易把炉算烧坏。从灰分的 适应性看，循环流化床锅炉对灰分适应性最强。( 3 )水分。水分既是数量指标又是质量指标，煤的水分升高，发热量降低，锅炉排烟温度 升高，影响发电锅炉的燃烧效率。在使用煤粉燃烧的锅炉中，入炉前对煤粉要经过干燥处 理，以减少水分对发电锅炉燃烧带来的影响。( 4 )硫分。硫燃烧后生成 S02 和 S03 ，它们极易与烟气中的水蒸气化合成 H2504 蒸气， 对

43、发电设备产生腐蚀作用，同时， S02 和 S03 排放到空气中，对大气环境造成严重污染。 另外，高硫煤炭在存放过程中，容易发生变质自燃，影响煤炭的燃烧效果。( 5 )发热量。煤的发热量是设计发电锅炉时的一个重要指标，煤的发热量低于设计指标， 炉内温度水平降低，影响煤粉的燃点和燃尽，锅炉热效率下降，当发热 t 低到一定程度时， 将引起燃烧不稳，灭火放炮以至必须投油助燃：反之，煤的发热量高于设计水平，炉膛 温度必然升高，煤灰大多软化、熔融，容易形成结渣。( 6 )灰熔融性。层状燃烧方式对煤的灰熔融性要求不高：悬浮燃烧采用固态排渣方式，灰熔融性软化温度ST < I350-1450C就有可能造成

44、炉堂结渣，妨碍锅炉的连续安全运行。悬浮 然烧采用液态排渣方式一般使用灰熔融性偏低的煤四、水泥行业用煤对煤质的要求( I )水泥的生产过程，概括起来称为 “两磨一烧 ”，即： 生料的配制与细磨：制造水泥的主要原料是石灰岩和枯土，有时根据需要加入铁粉，现 在为节省粘土，一般选用电厂炉灰、煤歼石等替代粘土。将原料按比例配合，细磨后得到 的混合物称为生料。 生料缎烧：生料在回转炉或立窑内，在1350 一 1450 C高温缎烧，其中部分材料熔融， 冷却后得到粒状或块状材料，称为熟料。 熟料和适量石膏共同磨细，最后得到的成品就是硅酸盐水泥( 2 )缎烧水泥熟料的窑有立窑和回转窑， 我国大中型水泥厂一股采用

45、回转窑， 立窑己逐步 淘汰。回转炉是一个燃烧设备，分为湿法窑和干法窑。煤炭燃烧产生的高温气体与物料在 筒体内相向运动，在运动过程中进行热交换，物料接收高温气体和高温火焰传给的热量， 经过一系列的物理化学变化后，被缎烧成熟料。( 3 )根据水泥生产工艺和回转炉的娜烧特点，湿法窑煤质要求：干燥基灰分气蕊 28 % ， 干燥基挥发分 Vd 二18 一30 % ，收到基低位发热量 Qnct,ax >=20 .908MJ/kg 。干法窑 煤质要求：干燥基灰分 Ad<=25 % ，干燥基挥发分 Vd = 18 一30 % ，收到基低位发热量 Qnct ,ax >= 22 . 999MJ/

46、kg 。 五电石炉用煤对煤质的要求 电石炉可以用焦炭作原料，也可以用无烟煤作原料，开启式电石炉可全部使用无烟煤，但 在密闭式电石炉中需要焦炭和无烟煤掺混使用，这两种电石炉对无烟煤的质量要求见表 3 一2 。电石炉用无烟煤质且要求 六、煤炭液化对煤质要求煤的液化分为直接液化和间接液化，这两种液化方法对煤质的要 求各不相同。l 、直接液化寻煤质的基本要求( l )煤中的灰分要低，一般灰分小于 5 % ；因此原煤要进行分选，生产出精煤进行液化。 煤的灰分高，影响油的产率和系统的正常操作。煤的灰分组成也对液化过程有影响灰中 的 Fe 、Co 、Mn 等元素有利于液化， 对液化起催化作用； 而灰中的 s

47、i 、Al 、Ca 、Mg 等 元素则不利于液化，它们易产生结垢，影响传热和不利于正常操作，也易使管道系统堵塞、 磨损，降低设备的使用寿命。( 2 )煤的可磨性要好。因为煤的直接液化要先把煤磨成约 200 网目的煤粉，并把它干燥 到水分小于 2 % ，配制成油煤浆，再经高温、高压、加氢反应。如果可磨性不好，能耗高， 设备磨损严重.配件、材料消耗大，增加生产成本。 同时.要求煤的水分要低.水分高， 不利于磨矿，不利于制油煤浆，加大了投资和生产成本。( 3 )煤中的氢含量越高越好，氧的含量越低越好，它可以减少加氢的供气量，也可以减少 生成的废水，提高经济效益( 4 )煤中的硫分和氮等杂原子含量越低

48、越好，以降低油品加工提质的费用。( 5 )煤岩的组成也是液化的一项主要指标。丝质组成越高，煤的液化性能越好；镜质组含 量高，则液化活性差。直接液化的煤一般是褐煤、长焰煤等年轻煤种，而且这些牌号的煤 也不是都能直接液化的。神华的不粘煤、长焰煤和云南先锋的褐煤都是较好的直接液化煤 种2、间接液化对煤质的基本要求煤的间接液化是将煤气化，生成H2/C0的原料气，再在一定压力和温度下加催化剂，合成液体油：因此对煤质的要求相对要低些。( l )煤的灰分要低于 15。当然越低也有利于气化，也有利用液化( 2 )煤的可磨性要好，水分要低，不论采用那种气化工艺，制粉是一个重要环节ST 不小于( 3 )对于用水煤

49、浆制气的工艺，要求煤的成浆性能要好。水煤浆的固体浓度应在 60 以 上。( 4 )煤的灰熔融性要求，固定床气化要求煤的灰熔融性温度越高越好，一般1250 C，液化床气化要求煤的灰熔融性温度 ST小于1300 C .虽然间接液化对煤的适应性较广，但不同的煤要选择不同的气化方法，对原煤进行分选加 工，降低灰分和硫化也是必要的。4、煤炭浮沉试验方法本方法用于测定粒度值大于0.55mm的褐煤，烟煤和无烟煤等煤样各密度级的产率和质量。一、概述1、煤样可分成下列密度级：1.30, 1.40, 1.50, 1.60, 1.70, 1.80,2.00kg/1,有时可增加密度级2、测定各密度级的产率和质量3、可

50、参考 GB477、GB474、MT144二、煤样准备1、煤样质量按下表规定：粒级（mm）最小质量（kg）粒级（mm）最小质量（kg）>100150137.51001006450303225150.512、煤样制备应符合GB474 3、煤样必须是空气干燥状态。三、浮沉试验器具 浮沉试验室面积不小于30平方米，室温不低于10C。1、 重液桶：可用陶瓷缸或用镀锌铁板，塑料板或不锈钢板制成，桶高不低于500-600mm, 容积不少于50升。2、 网底桶 用镀锌板或塑料板制成，圆柱形，桶高比重液高50mm直径比重液桶小40mm, 上口带有提把，桶底用网孔尺寸为 0.5mm的金属丝，纺织方孔网制成。

51、3、密度计：分度值为0.001kg,14、烘箱：带鼓风机，自控温5、台称：称量为500（或200）、100、20、10和5kg的台称各一台，其最小记得度值应符合 下表规定，每次过秤重量不少于台称最大称量的五分之一。最大称量（kg）最小刻度值（kg）5000.21000.05200.01100.00550.0056托盘天平：最大称量为1kg,感量1g7、捞勺：用网孔尺寸为0.5mm的金属丝编织方孔制成8、盘子：用镀锌铁板或铝板制成或耐腐蚀，耐热材料制成。9、煤泥桶：规格与重液桶相同四、重液的配制 可选用氯化锌为浮沉介质，氯化锌易容于水，可参考下表配制重液，因 氯化锌有腐蚀性，注意载口罩、手套、眼

52、镜及穿胶鞋和围胶皮围裙等。密度，kg/1氯化锌含量，%密度，kg/1氯化锌含量，%1.30311.70581.40391.80631.5461.90681.6522.0073五、试验步骤（以氯化锌为例）（一）准备1、 配好的重液按顺序装入各重液桶中，每桶中重量液液面不低于350m m，最低一个密度的重液作为每次试验的缓冲液。（密度值准确至0.002kg/L ）。2、浮沉实验顺序是由低向高进行，如果煤样含量泥化的矸石或高密度物含多时，可先在最 高的密度液内浮沉，捞出的浮物仍按由低到高的顺度进行浮沉。3、 试验前先将煤样称量，放入网度桶内，每次放入的煤厚度一般不超过100m m，先用水 洗净附着在煤块上的煤泥，滤去洗水，再进行浮沉试验，收售同一粒级冲出的煤泥水，用澄清或过滤法回收煤泥，然后干燥称量，此煤泥通常称为浮沉煤泥。（二）试验1、 先将盛煤样的网底桶在最低密度的缓冲液内浸润一下，（同理，如先浮沉高密度物，也 应在该密度的缓冲液内浸润一下），然后提起斜放在桶边上，滤尽重液，再放入浮沉用的 最低密度的重液桶内，用木棒轻轻搅动或将网底慢慢地上下移动，然后使其静止分层，分层时间不少于列规定。（