煤化学必备知识

1、煤化学煤化学 Coal Chemistry 造气人必备部分造气人必备部分一、煤的种类、特征与生成一、煤的种类、特征与生成 概概 述述 煤是由远古植物残骸没入水中经煤是由远古植物残骸没入水中经过生物化学作用，被地层覆盖并经过过生物化学作用，被地层覆盖并经过物理化学与化学作用而形成的有机生物理化学与化学作用而形成的有机生物岩。物岩。 煤生成过程中的成煤植物来源与煤生成过程中的成煤植物来源与成煤条件的差异造成了煤种类的多样成煤条件的差异造成了煤种类的多样性与煤基本性质的复杂性。性与煤基本性质的复杂性。 1.1 1.1 煤的种类和特征煤的种类和特征 煤煤腐泥煤腐泥煤腐殖煤腐殖煤低等植物低等植物和少量浮

2、和少量浮游生物游生物高等植高等植物形成物形成泥炭泥炭褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤煤化程度不同煤化程度不同分类依据分类依据1.2 腐殖煤的主要特征腐殖煤的主要特征 1.2.1 泥炭泥炭: 在沼泽中形成，是植物向煤转变的过渡在沼泽中形成，是植物向煤转变的过渡产物，外观呈不均匀的棕褐色或黑褐色。产物，外观呈不均匀的棕褐色或黑褐色。 主要组成：主要组成： 泥炭的有机质主要包括：腐殖酸、沥青泥炭的有机质主要包括：腐殖酸、沥青质、未分解或尚未完全分解的植物族组成、质、未分解或尚未完全分解的植物族组成、变化不大的植物稳定组分等。变化不大的植物稳定组分等。 1.2.2 褐煤：褐煤： 是泥炭沉积后经脱水、压实转

3、变为有机生物岩是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，外表呈褐色或暗褐色。的初期产物，外表呈褐色或暗褐色。 组成：组成： 褐煤中腐植酸的芳香核缩合程度有所增加，褐煤中腐植酸的芳香核缩合程度有所增加，含氧官能团有所减少含氧官能团有所减少, ,侧链较短侧链较短, ,侧链的数量也减侧链的数量也减少。少。 外观：外观： 大多无光泽，真密度大多无光泽，真密度1.101.101.401.40，含水达，含水达303060%60%，空干后仍有，空干后仍有101030%30%，易风化破裂。已不含未分，易风化破裂。已不含未分解的植物组织残骸，呈成层分布状态。解的植物组织残骸，呈成层分布状态。 分类：分

4、类： 褐煤褐煤 土状褐煤土状褐煤：褐煤最初产物，结构疏松，易成粉末：褐煤最初产物，结构疏松，易成粉末暗褐煤暗褐煤：典型褐煤，破碎后成块状而不成粉末典型褐煤，破碎后成块状而不成粉末亮褐煤：亮褐煤：有丝状光泽，或称次烟煤有丝状光泽，或称次烟煤木褐煤：木褐煤：亦称柴煤，未充分腐败的特殊性态褐煤亦称柴煤，未充分腐败的特殊性态褐煤 1.2.3 1.2.3 烟煤：烟煤： 烟煤的煤化程度低于无烟煤而高于褐煤，因燃烟煤的煤化程度低于无烟煤而高于褐煤，因燃烧时烟多而得名。烧时烟多而得名。 特点：特点： 不含游离的腐殖酸，已全部转变为中性腐殖质；不含游离的腐殖酸，已全部转变为中性腐殖质； 具不同程度的光泽，呈明暗

5、交替条带状；具不同程度的光泽，呈明暗交替条带状； 至密，真密度高至密，真密度高:1.2:1.21.451.45; ; 有黏结性，炼焦煤主要原料；有黏结性，炼焦煤主要原料； 分布广分布广, ,品种多品种多, ,按煤化程度不同分按煤化程度不同分: :长焰煤、不黏长焰煤、不黏 煤、弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤等。煤、弱黏煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤等。 1.2.4 无烟煤无烟煤 煤化程度最高，燃烧时无烟。煤化程度最高，燃烧时无烟。 特点：特点： 外观呈灰黑色外观呈灰黑色, ,有金属光泽有金属光泽, ,无明显条带；无明显条带； 硬度高，真密度最大，硬度高，真密度最大，1.351.351.9

6、0;1.90; 挥发份低，燃点高达挥发份低，燃点高达360 360 410410以上。以上。 1.2.5 腐殖煤的主要特征与区分标志腐殖煤的主要特征与区分标志特征与标志特征与标志泥炭泥炭褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤颜色颜色棕褐色棕褐色褐色、暗褐色褐色、暗褐色黑色黑色灰黑色灰黑色光泽光泽无无大多无光泽大多无光泽有一定光泽有一定光泽金属光泽金属光泽外观外观有原始植物残有原始植物残体体, ,土状土状无原始植物残无原始植物残体体, ,无明显条带无明显条带呈条带状呈条带状无明显条带无明显条带在沸腾在沸腾KOHKOH中中棕红棕红棕黑棕黑褐色褐色无色无色无色无色在稀在稀HNOHNO3 3中中棕红棕红红色红色

7、无色无色无色无色自然水份自然水份多多较多较多较少较少少少密度密度1.101.101.401.401.201.201.451.451.351.351.901.90硬度硬度很低很低低低较高较高高高燃烧现象燃烧现象有烟有烟有烟有烟多烟多烟无烟无烟1.3 煤的生成（简）煤的生成（简） 1.3.1 1.3.1 煤是由植物形成的煤是由植物形成的 煤是由植物遗体煤是由植物遗体 经过生物化学作用和物理化学作用演变而成经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。的沉积有机岩。 1.3.2 1.3.2 低等植物和高等植物的特点低等植物和高等植物的特点 低等植物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构成低等植

8、物：包括菌类和藻类，是由单细胞和多细胞构成的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。的丝状体或叶状体植物，没有根、茎、叶等器官的分化。 高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物高等植物：包括苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物 。进化论认为，高等植物由低等植物长期进化而来，构造复进化论认为，高等植物由低等植物长期进化而来，构造复杂，有根、茎、叶的区别。杂，有根、茎、叶的区别。低等植物：蘑菇低等植物：蘑菇高等植物：松树高等植物：松树1.3.3、植物的主要化学组成植物的主要化学组成 1.3.4、煤炭的成因类型 根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。主根据形成煤炭的物质基础划分煤炭

9、的类型称为成因类型。主要是：腐植煤、腐泥煤、要是：腐植煤、腐泥煤、残植煤和腐植腐泥煤残植煤和腐植腐泥煤。 （1 1）腐植煤）腐植煤 ：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。作用生成。 （2 2） 腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。储腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。量大大低于腐植煤，工业意义不大。 （3 3） 残植煤：残植煤： 由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分( (孢子、角质层、树皮、树脂孢子、角质层、树皮、树脂)

10、)富集而成。富集而成。 （4 4）腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成的煤。）腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成的煤。1.3.5、成煤的环境和条件 煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用价值的煤炭矿藏。这些条件包括：用价值的煤炭矿藏。这些条件包括： （1 1） 大量植物的持续繁殖大量植物的持续繁殖 ( (生物、气候的生物、气候的影响影响) )； （2 2）植物遗体不能完全腐烂适合的堆）植物遗体不能完全腐烂适合的堆积场所积场所 ( (沼泽、湖泊等沼泽、湖泊等) )； （3

11、 3）地质作用的配合（地壳的沉降运动）地质作用的配合（地壳的沉降运动形成上覆岩层和顶底板多煤层）。形成上覆岩层和顶底板多煤层）。1.3.6 成煤作用过程 由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过由高等植物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为两个阶段：用可划分为两个阶段：泥炭化作用泥炭化作用 过程和过程和煤化作用煤化作用。 煤化作用又分为两个连续的过程，即成岩作用和煤化作用又分为两个连续的过程，即成岩作用和变质作用。变质作用。 图示：图示： 植物植物泥炭化泥炭化泥炭泥炭成岩作用成岩作用褐煤褐煤变质

12、作用变质作用烟煤无烟煤烟煤无烟煤煤化作用煤化作用煤化程度的概念煤化程度的概念： 在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程中中 ，由于地质条件和成煤年代的差异，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。煤的这种转使煤处于不同的转化阶段。煤的这种转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤级。度，或煤级。 按煤化程度由低到高依次是：按煤化程度由低到高依次是： 褐煤褐煤烟煤烟煤（长焰煤、气煤、（长焰煤、气煤、 肥煤、焦煤、瘦肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤）煤、贫煤）无烟煤无烟煤1.3.6.1 1.3.6.1 泥炭化作用泥炭化作用 泥炭化作用的

13、概念：泥炭化作用的概念： 高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。泥炭的过程称为泥炭化作用。 在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分在这一阶段，植物首先在微生物作用下，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。 植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨大变化：大变化： （1 1）组织器官）

14、组织器官 （如皮、叶、茎、根等）基本消失，细（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体泥炭极大、呈胶泥状的膏状体泥炭; ;（2 2）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到最主要的成分之一，通常达到40%40%以上。以上。1.3.6.2

15、1.3.6.2 煤化作用煤化作用 煤化作用包括煤化作用包括成岩作用成岩作用和和变质作用变质作用两个连续两个连续的过程。的过程。 (1) (1) 成岩作用成岩作用 泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下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，泥炭发生了压紧、失水、覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐胶体老化、固结等一系列变化，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，消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐

16、渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。（2 2）变质作用）变质作用 当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压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较大的变化。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，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉少并很快消失，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，煤的分子结构继续降

17、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，最终变成无烟煤变化，煤的性质也发生不断的变化，最终变成无烟煤 促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（50506060），褐煤的变质就不明显了。通常认为，煤），褐煤的变质就不明显了。通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。因为变质作化程度是煤受热温度和持续时间的函数。因为变质作用的实质是煤分子的化学变化。用的实质是煤分子的化学变化。 二、煤的常用分析二、煤的常用分析 工业分析（判断煤的性质、种类和工业用工业分析（判断煤的性质、种类和工业用途）、元素分析（了解煤的元素组

18、成）与煤途）、元素分析（了解煤的元素组成）与煤的发热量是煤质分析的基本内容。的发热量是煤质分析的基本内容。 2.1 2.1 工业分析工业分析 内容内容: :煤中水分、灰分、挥发分的测定和固定炭的煤中水分、灰分、挥发分的测定和固定炭的计算四项内容。计算四项内容。 水分和灰分反映煤中无机质的数量，而挥发分水分和灰分反映煤中无机质的数量，而挥发分和固定炭则初步表明煤中有机质的数量与性质。和固定炭则初步表明煤中有机质的数量与性质。 2.1.1 煤中的水分 2.1.1.1 分类:按存在状态分为外在水分、内在水分和化合水三种。 外在水分（Mf f）： 指煤在开采、运输、储存和洗选过程中，指煤在开采、运输、

19、储存和洗选过程中，附着在煤的颗粒表面及直径大于附着在煤的颗粒表面及直径大于1010-5-5cmcm的毛细的毛细孔中的水分。孔中的水分。 含外在水分的煤称收到基，仅失去外在含外在水分的煤称收到基，仅失去外在水分的煤称空气干燥基。水分的煤称空气干燥基。 内在水分（内在水分（Minh）：）： 指煤在一定条件下达到空气干燥状态时所指煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水分，以物理化学方式与煤相结合。保持的水分，以物理化学方式与煤相结合。 一般指将空气干燥煤样加热至一般指将空气干燥煤样加热至105105110110时所失去的水分。时所失去的水分。 通常，煤质分析化验采用的煤样均是粒度通常，煤质分析化

20、验采用的煤样均是粒度小于小于0.2mm0.2mm的空气干燥煤样。的空气干燥煤样。 全水分（全水分（M Mt t或或MarMar） 外在水分与内在水分的总和。外在水分与内在水分的总和。化合水：化合水： 指以化学方式与矿物质结合的、指以化学方式与矿物质结合的、在全水分测定后仍保留的水分，即在全水分测定后仍保留的水分，即通常的结晶水和结合水。通常的结晶水和结合水。 在煤的工业分析中，一般不考虑在煤的工业分析中，一般不考虑化合水和煤的有机质中的氢与氧在化合水和煤的有机质中的氢与氧在干馏或燃烧时生成的热解水。干馏或燃烧时生成的热解水。2.1.1.2 煤中水分与煤化程度的关系 MHC%MHC% 年轻褐煤的

21、最高内年轻褐煤的最高内在水分多在在水分多在25%25%以上。以上。最高内在水分小于最高内在水分小于2%2%的的烟煤，几乎都是强粘结烟煤，几乎都是强粘结性和高发热量的肥煤和性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的最高主焦煤。无烟煤的最高内在水分比烟煤有所提内在水分比烟煤有所提高。高。 内在水分与煤化程度的关系内在水分与煤化程度的关系 2.1.1.3 2.1.1.3 水分对煤利用的影响水分对煤利用的影响 无利有害的无机物质：无利有害的无机物质： 增加运输负荷；增加运输负荷； 在寒冷地带易冻结；在寒冷地带易冻结； 随空气湿度而变化，使煤易破裂，筛分困随空气湿度而变化，使煤易破裂，筛分困难；加速氧化；难；

22、加速氧化； 气化与燃烧时降低煤的有效发热量。气化与燃烧时降低煤的有效发热量。 2.1.1.4 2.1.1.4 煤中水分的表示方法煤中水分的表示方法 煤中全水分煤中全水分M Mt t（GB211-84GB211-84） 国标中方法国标中方法A A适用于烟煤和无烟煤，且为仲适用于烟煤和无烟煤，且为仲裁方法；方法裁方法；方法B B、C C适用于烟煤、无烟煤、褐煤，适用于烟煤、无烟煤、褐煤，方法方法B B是褐煤水分测定的仲裁方法。是褐煤水分测定的仲裁方法。 空气干燥基水分空气干燥基水分M Madad（GB212-91GB212-91） 方法方法A A、B B适用于所有煤种，方法适用于所有煤种，方法C

23、C适用于烟煤适用于烟煤和无烟煤。和无烟煤。 最高内在水分最高内在水分MHCMHC（GB4632-84GB4632-84） 2.1.2 2.1.2 煤中矿物质和煤的灰分产率煤中矿物质和煤的灰分产率2.1.2.1 2.1.2.1 煤中矿物质煤中矿物质 符号符号:MM:MM，除水分外所有无机质的总称。主要成分，除水分外所有无机质的总称。主要成分有黏土、高岭石、黄铁矿和方解石等。有黏土、高岭石、黄铁矿和方解石等。来源来源 原地生矿物质原地生矿物质: :存在于成煤植物中。主要是碱金属和碱存在于成煤植物中。主要是碱金属和碱土金属，参与煤的分子结构土金属，参与煤的分子结构; ; 次生矿物质次生矿物质: :成

24、煤过程中成煤过程中, ,由外界混入煤层。主要是成由外界混入煤层。主要是成煤中伴随生成，如高岭石、黄铁矿和方解石等；煤中伴随生成，如高岭石、黄铁矿和方解石等； 外来矿物质：外来矿物质：采煤过程中混入的顶、底板岩石和夹层采煤过程中混入的顶、底板岩石和夹层中的矸石。中的矸石。与灰分的关系与灰分的关系 有一些经验公式，如派尔公式：有一些经验公式，如派尔公式： MM=1.08A+0.55StMM=1.08A+0.55St 2.1.2.2 2.1.2.2 煤的灰分产率煤的灰分产率 俗称灰分，符号俗称灰分，符号A A。空气干燥基灰分表示。空气干燥基灰分表示adad。煤高温燃烧时，大部分矿物质发生多种化学反应

25、，与未发生变煤高温燃烧时，大部分矿物质发生多种化学反应，与未发生变化的矿物质一起转化为灰分。化的矿物质一起转化为灰分。 来源来源 黏土、石膏等失去化合水：黏土、石膏等失去化合水： SiOSiO2 2Al2O3，CaSO4 碳酸盐矿物质受热分解：碳酸盐矿物质受热分解：CaOCaO，FeOFeO 硫化物矿物或热分解产物发生氧化反应：硫化物矿物或热分解产物发生氧化反应：FeFe2 2O O3 3，CaSO4 碱金属氧化物和氯化物在碱金属氧化物和氯化物在700700以上时部分挥发以上时部分挥发 煤灰分的组成煤灰分的组成 在锅炉燃烧或气化时依形态不同可分为：在锅炉燃烧或气化时依形态不同可分为： 粉煤灰：

26、粉煤灰：随烟道气或煤气一起带出的粒径小于随烟道气或煤气一起带出的粒径小于90m90m的灰尘；的灰尘； 炉渣：炉渣：呈熔融状态或以较大颗粒的不同状态从炉底排出的底灰。呈熔融状态或以较大颗粒的不同状态从炉底排出的底灰。 其主要成分其主要成分：SiOSiO2 2、Al2O3、 CaOCaO、MgOMgO，约占，约占95%95%以上，还有少以上，还有少 量量K K2 2O O、NaNa2 2O O、SOSO3 3、P P2 2O O5 5及微量稀有元素的化合物。及微量稀有元素的化合物。 2.1.2.3 2.1.2.3 矿物质和灰分对煤利用的影响矿物质和灰分对煤利用的影响不利影响：不利影响：增加运输负荷

27、；增加运输负荷；增加煤炭消耗：如带走显热、机械性燃料损失；增加煤炭消耗：如带走显热、机械性燃料损失；影响操作条件和产品质量：如气化时低熔点灰分易结渣；炼钢时硫影响操作条件和产品质量：如气化时低熔点灰分易结渣；炼钢时硫、磷会造成钢脆；、磷会造成钢脆；腐蚀设备和装置，如硫、磷燃烧后的化合物；腐蚀设备和装置，如硫、磷燃烧后的化合物；造成环境污染：如造成环境污染：如SoxSox污染大气。污染大气。利用途径：利用途径：煤转化过程中的催化剂：部分金属及盐类有催化作用；煤转化过程中的催化剂：部分金属及盐类有催化作用；生产建筑材料；回收稀有金属或其它成分等等。生产建筑材料；回收稀有金属或其它成分等等。脱除煤中

28、矿物质的途径：脱除煤中矿物质的途径： 主要有物理洗选法和化学净化法两大类。主要有物理洗选法和化学净化法两大类。2.1.3 2.1.3 煤的挥发分煤的挥发分概念概念 煤在规定条件下（煤在规定条件下（9009001010、7min.7min.）隔绝空气加热后挥）隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率发性有机物质的产率, ,符号符号V V。 空气干燥基煤样挥发分的表示符号：空气干燥基煤样挥发分的表示符号：V Vadad 作为煤的第一分类指标，表征煤的煤化程度。作为煤的第一分类指标，表征煤的煤化程度。焦渣特征焦渣特征 测定挥发分时，坩埚中残留下的固体物称焦渣。从其形状、测定挥发分时，坩埚中残留下的固体物称

29、焦渣。从其形状、强度和光泽等特征可判断煤的黏结性、熔融性和膨胀性。强度和光泽等特征可判断煤的黏结性、熔融性和膨胀性。 一般分为八类：一般分为八类：1 1粉状、粉状、2 2黏着、黏着、3 3弱黏结、弱黏结、4 4不熔融黏结、不熔融黏结、5 5不膨胀熔融黏结、不膨胀熔融黏结、6 6微膨胀熔融黏结、微膨胀熔融黏结、7 7膨胀熔融黏结、膨胀熔融黏结、8 8强膨胀强膨胀熔融黏结。熔融黏结。应用应用 根据挥发分产率和焦渣特征根据挥发分产率和焦渣特征, ,可初步评价煤的加工工艺适宜性。可初步评价煤的加工工艺适宜性。 2.1.4 2.1.4 煤的固定炭煤的固定炭概念概念 从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的

30、残留物，从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物，符号符号FCFC。空气干燥基煤样的固定炭含量以。空气干燥基煤样的固定炭含量以FCFCadad表示。表示。固定炭的计算 从概念可知，固定炭产率是用减量法计算得出的：从概念可知，固定炭产率是用减量法计算得出的： FC FCadad=100=100（M Madad+A+Aadad+V+Vadad） 燃料比燃料比 固定炭与挥发分之比。可用来评价煤的燃烧性质。固定炭与挥发分之比。可用来评价煤的燃烧性质。 褐煤褐煤0.60.61.5;1.5;烟煤烟煤1.0 1.0 9.0;9.0;无烟煤无烟煤9.0 9.0 29.029.0。 2.2 2.2 元素分析

31、元素分析（简）（简） 煤的组成以有机质为主体煤的组成以有机质为主体, ,其工艺用途主要由这些有机质的其工艺用途主要由这些有机质的性质决定。由于煤组成的复杂性，一般通过元素分析了解煤中有性质决定。由于煤组成的复杂性，一般通过元素分析了解煤中有机质的元素组成。机质的元素组成。 煤的元素组成：煤的元素组成： 碳：煤中有机质的主要组成元素，煤结构单元稠环芳烃的骨架碳：煤中有机质的主要组成元素，煤结构单元稠环芳烃的骨架，发热量的主要来源。随煤化程度增加，干燥无灰基碳含量：褐，发热量的主要来源。随煤化程度增加，干燥无灰基碳含量：褐煤煤606077%77%；烟煤；烟煤777793%93%；无烟煤；无烟煤88

32、8898%98%。 氢：重要性仅次于碳，随煤化程度而降低，占腐殖煤有机质质氢：重要性仅次于碳，随煤化程度而降低，占腐殖煤有机质质量一般小于量一般小于7%7%。是煤分子骨架和侧链的重要元素，与煤的反应能。是煤分子骨架和侧链的重要元素，与煤的反应能力相关。力相关。 氧：煤中第三重要元素，以羧基、羟基等形式存在。其总量和氧：煤中第三重要元素，以羧基、羟基等形式存在。其总量和形态直接影响煤的性质。形态直接影响煤的性质。 氮：含量较低，一般在氮：含量较低，一般在0.50.53%3%，完全以有机状态存在。，完全以有机状态存在。 硫：通常以有机硫和无机硫的状态存在。硫：通常以有机硫和无机硫的状态存在。 元素

33、之间的数量关系元素之间的数量关系 Mad + Aad +Sad +Cad +Had + Oad +Nad = 100% Ad +Sd+Cd +Hd + Od +Nd = 100% Sdaf+Cdaf+Hdaf + Odaf +Ndaf = 100% 对煤的有机质元素组成的测定，通常是测定对煤的有机质元素组成的测定，通常是测定C C、H H、N N、S S，而，而O O则是通过上述公式由差减法获则是通过上述公式由差减法获得的。得的。 煤中的有害元素和伴生元素煤中的有害元素和伴生元素 煤中的有害元素煤中的有害元素 主要有硫、磷、氯、砷、氟等，它们的危害主要主要有硫、磷、氯、砷、氟等，它们的危害主要

34、表现在煤炭应用过程中产生有害的物质，对人体造成表现在煤炭应用过程中产生有害的物质，对人体造成损害、对环境造成污染、对设备形成危害，或是对产损害、对环境造成污染、对设备形成危害，或是对产品质量产生影响。品质量产生影响。 煤中的伴生元素煤中的伴生元素 煤中常见的伴生元素包括铀、锗、镓、钒、钍、煤中常见的伴生元素包括铀、锗、镓、钒、钍、铼、钛、铍、锶、锂等。铼、钛、铍、锶、锂等。 2.32.3、煤质分析指标的基准换算、煤质分析指标的基准换算基准的概念：基准的概念： 计算某指标的百分比时，有一个计算的基准，也就计算某指标的百分比时，有一个计算的基准，也就是说是说“说到某指标的百分数时，是指它占某个具体

35、的对说到某指标的百分数时，是指它占某个具体的对象的百分数，这个对象就是基准象的百分数，这个对象就是基准”。 基准的划分方法基准的划分方法 煤质分析时煤炭组成有两种划分法：煤质分析时煤炭组成有两种划分法： 有机质和无机质；有机质和无机质； 可燃质（可燃质（ V V、FC FC ）和不可燃质（）和不可燃质（M M、A A） 基准的种类基准的种类 煤质分析测定时，煤样通常都是处于空气煤质分析测定时，煤样通常都是处于空气干燥状态的，以此煤样测得的结果，就是以空干燥状态的，以此煤样测得的结果，就是以空气干燥煤样的重量为基准的。但空气干燥基的气干燥煤样的重量为基准的。但空气干燥基的数据往往不能正确反映指标

36、的本质，需要换算数据往往不能正确反映指标的本质，需要换算到其他基准表示的数据。到其他基准表示的数据。 新旧标准对照表新旧标准对照表新标准新标准旧标准旧标准名称名称符号符号名称名称符号符号收到基收到基ar应用基应用基y空气干燥基空气干燥基ad分析基分析基f干燥基干燥基d干燥基干燥基g干燥无灰基干燥无灰基daf可燃基可燃基r干燥无矿物质基干燥无矿物质基dmmf有机基有机基j 空气干燥基空气干燥基（空气干燥状态）（空气干燥状态）： M Madad+A+Aadad+V+Vadad+FC+FCadad100% 100% 或者或者 M Madad+A+Aadad+C+Cadad+H+Hadad+O+Oad

37、ad+N+Nadad+S+Sad ad 100% 100% 干燥基干燥基（假想的无水状态）（假想的无水状态）： A Ad d+V+Vd d+FC+FCd d 100% 100% 或者或者 A Ad d+C+Cd d+H+Hd d+O+Od d+N+Nd d+S+Sd d 100% 100% 干燥无矿物质基干燥无矿物质基（假想的无水、无矿物质状态）（假想的无水、无矿物质状态）： V Vdmmfdmmf+FC+FCdmmf dmmf 100% 100% 或者或者 C Cdmmfdmmf+H+Hdmmfdmmf+O+Odmmfdmmf+N+Ndmmfdmmf+S+Sdmmf dmmf 100%100

38、% 常用的基准有：常用的基准有： 干燥无灰基干燥无灰基（假想无水、无灰状态）（假想无水、无灰状态）： Vdaf+FCdaf100% 或者或者 Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf 100% 收到基收到基（收到状态的煤）（收到状态的煤）： Mar+Aar+Var+FCar 100% 或者或者 Mar+Aar+Car+Har+Oar+Nar+Sar 100% 基准的关系基准的关系ASsSoSpMfMinhCHON收到基收到基 ar空气干燥基空气干燥基 ad干燥基干燥基 d干燥无灰基干燥无灰基 daf干燥无矿物基干燥无矿物基 dmmf灰分灰分可燃质可燃质矿物质矿物质有机质有机质全全 硫，

39、硫， St各基准指标间的换算系数各基准指标间的换算系数换算换算因子因子所所 求求 基基 准准收到基收到基 ar空气干燥基空气干燥基 ad干燥基干燥基 d干燥无灰基干燥无灰基daf已已知知基基准准收到收到基基ar1空气干燥空气干燥基基ad1干燥基干燥基d1干燥无灰基干燥无灰基daf1aradMM100100arM100100ararAM100100adarMM100100adM100100adadAM 100100100100arM100100adMdA100100100100ararAM 100100adadAM 100100dA2.4 煤的发热量煤的发热量 综述：综述：单位质量的煤完全燃烧后

40、所产生的热量，符号单位质量的煤完全燃烧后所产生的热量，符号Q。是对燃烧和气化过程计算和评价的基本数据，也是煤分类是对燃烧和气化过程计算和评价的基本数据，也是煤分类的重要指标。的重要指标。 常用单位：常用单位：国际国际J/g；国内习惯；国内习惯Cal/g；英制；英制Btu/Lb。 1.0J/g =0.239 Cal/g =0.43 Btu/Lb 获知：获知：一般有测定法（一般有测定法（GB213-96）和计算法。）和计算法。 高位发热量：高位发热量：生成废气中的水全部凝结成生成废气中的水全部凝结成0液态水时所液态水时所 产生的热量。产生的热量。 低位发热量：低位发热量：完全燃烧后生成的水仍以气态

41、存在于废气中完全燃烧后生成的水仍以气态存在于废气中时所产生的热量。时所产生的热量。 三、煤炭气化的工艺性质三、煤炭气化的工艺性质 综述：综述： 不同气化工艺、不同气化炉对煤质要求不同，通常需测定的质不同气化工艺、不同气化炉对煤质要求不同，通常需测定的质量指标有：煤的反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、灰熔点和量指标有：煤的反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、灰熔点和灰黏度等指标。灰黏度等指标。 煤的机械强度煤的机械强度 指煤对外力作用时的抵抗能力，包括抗碎强度、耐磨强度、和指煤对外力作用时的抵抗能力，包括抗碎强度、耐磨强度、和抗压强度等物理性质。机械强度低的煤在气化过程中易碎，从而影抗压强度等

42、物理性质。机械强度低的煤在气化过程中易碎，从而影响床层的透气性，引起压差升高。响床层的透气性，引起压差升高。 级别级别强度强度25mm粒度比例，粒度比例，%一级一级高强度煤高强度煤65二级二级中强度煤中强度煤5065三级三级低强度煤低强度煤3050四级四级特低强度煤特低强度煤 30 煤在一定条件煤在一定条件下与不同气体介质下与不同气体介质（二氧化碳、氧气（二氧化碳、氧气、水蒸汽）发生化、水蒸汽）发生化学反应的能力。是学反应的能力。是煤气化和燃烧的重煤气化和燃烧的重要特性指标。要特性指标。 GB220GB220规定以在规定以在900900高温下干馏后高温下干馏后的焦渣还原二氧化的焦渣还原二氧化碳的能力。碳的能力。煤的反应性（化学活性）煤的反应性（化学活性）煤的反应性曲线煤的反应性曲线 概念：概念：指块煤在高温气化或燃烧过程中对热的稳定程度，亦即块煤在高指块煤在高温气化或燃烧过程中对热的稳定程度，亦即块煤在高温作用下保持其原有粒度的能力。温作用下保持其原有粒度的能力。 意义：意义：热稳定