太原理工大学

1、太原理工大学-煤科学A汨奥他刘A应$圳L> 落剂加凯亶插波化.垠除煜黑北北节、成煤3置喋勾A昭董甲醇舍成化丁原I甲心产品1啊油替伐燃卅*二甲敬破楚二牛赂MTGMT。*j.rTE*MTU蟋科汽什蓍，扉、叱定*酚苓化学品A册贵、疣击制£落圭骨.石次西H电否生产酷电石*乙烷此学励干哺嫌气噤料气-低*焦部*浪体略.冲瓦油莫叱孝路仍7"贸旋供鞘A动力炫料鳏旋目.吧惬眼化工原料无挡慰利、还原到、勺化峰料抵农腐碰陵、耦媒.爵等其他应用氨化、分孑话、活性斐等齐荷应用(4M>/煤的元素分析O>N,St,d本分CHNHVSos,灰份。卜枭M内在水finh乳攻*-TfL血兄入千

2、at蹇,dark干除鼻.ll%via'收到纭河.一-ivia-IIltini<itcAnalysisProximateAnalysis/煤的工业分析：水分、灰分、挥发分、固定碳Moisture:最高内在水分MHC(moistureholdingcapacity)定的湿度和温度下，内在水分可以达到最大值。此时的内在水分即称为最高内在水分。挥发分V(Volatilematter)、固定碳FC(fixedcarbon):煤的挥发分是指煤在900C下隔绝空气热分解后气体产物的量，称作挥发物质产率。挥发分不是煤的固有物质，而是煤在特定温度下的分解产物。在900°C的高温下，不仅煤

3、的有机质会发生分解而且煤中的矿物质也都会有不同程度的热分解。作为煤分类指标时是要用干燥无灰基的挥发份产率FCdaf=100Vdaf%表示FCad=100-(Mad+Aad+Vad)WdafDW"OwOr-*°*O20304050RLf冲煤的最高内在水分MHC与挥发分Vdaf的关系煤中固定碳FC:煤在隔绝空气下高温热解后残存在焦渣中的以碳为主的有机部分。含有碳、氢、氧、氮等元素矿物质：原生矿物质(1%2%)、次生矿物质和外来矿物质The灰Ash:Major:SiO2、AI2O3、CaO、MgO>95%rest:K2O、Na2O、SO3、P2O5、铁磁性物质Isimpor

4、tant:灰熔点，熔渣粘度，流动性UltimateAnalysis(daf%)/煤的元素分析：C、H(<7%)、O(30%1%)、N(0.53.0%):2.5以下，Ndaf=0.3Hdaf、S(0.110%):Sp：团状黄铁矿一般可洗，极细的难除典型烟煤的热解PyrolysisSt=So+Sp+Ss+SeSo：有机硫processoftypicalbituminous:£i£loi"|ihojsasmit切n#4：taroiib-nioistiirc-.#i»rmongE01002003004005006007008005001000Y：Plian

5、tiJcflfiisiunflnHIii以swelliiiir#c4iddyslirinkiiiLiandciasking，PivkIik%di3Tc<ialplasticity-semi-cofcechaivFrgyg一di丁dconiewit.ion_|一uolyni-ri-erI煤的胶质层指数Y:又称煤的胶质层最大厚度。Y值具有可加性。可以从单煤最大厚度计算到配煤最大厚度。种指煤的粘结指数G（cakingindex）:表征烟煤粘结性的标。级别名称，代+站结指数（Gux激黏站煤，FC1/免融靖煤，1wm中,好>5080r'强黏站区，WCI>80”、姬煤黏结指数分饭

6、«E:煤的煤的奥压膨胀度b（%）（Audiberts-Arnudilatation）结焦性指标、区分强粘结性煤的一个辅助指标。近姑埃、烟尊一虱幅堞的分丈:表CoalFormedunderconditions:HighPressure、HighTemperature、OxygenPoorEnvironment煤的宏观岩相组分：镜煤（镜质组）、亮煤（三种组分）、暗煤（三种组分）、丝炭（丝质体）腐植煤的有机显微组分包括；镜质组、情质组和壳质蛆U镜质组Vitrinitemacerals:凝胶化作用，占50to90%量。惰质组（丝质体）inertinitemacerals:丝炭化作用壳质组（稳

7、定组）Theliptinitemacerals:沥青化作用煤岩显微组分在成煤过程中的变化：C含量：镜质组v壳质组v惰质组H含量：惰质组V镜RvQ-Rand)andO含量：镜质组惰质组壳质组质组v壳质组镜质组的反射率：R°%最大反射率：Rmax%max%（相对最大反射率）orRo%煤中含氧官能团：qh、-COOH、-CO、QCH3、检测手段：湿化学法（滴定法）、光谱（UV,IR）,1HNM13CNMR（液体煤样分析），CP/MAS（去偶极、自旋化13C-NMR（固体煤样分析），XPS芳碳:fa=Ca/C桥键:CH2-,-CH2-CH2-CH2-S-,-S-S-,-CH2-O-,-CH2

8、-S-考题?一.出下列符号或缩写所代表的意义（每题1分）共5分?1.Vdaf%:干燥无灰基挥发分的量?2.Rmax%:镜质组最大反射率?3.M40和M10:焦炭的质量标准焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩榛力而不产生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。?4.F-T合成：费托合成（Fischer-Tropschsynthesis）?5.IGCC:煤气化联合循环发电<lnte£ratedCoaFGasificadanCombuicdCyciet简称1C1CC）联合搪环发电燃气整悻媒

9、气化联合律环发电（简祢IGCC）是先将煤气化，产生的媒气经厘化后驱动燃气轮机发电.再利用烟气余热产生高压过炊蒸汽胆动蒸汽轮机发电?二.根据题意填空（每题1分）共10分?1.煤中的矿物质根据不同来源可分为三类：其中用洗选的方发易除去的是（外来矿物质）。?2.宏观煤岩有机显微组分中的惰质组主要存在于下列那种煤宏观岩相成分中：（丝炭）?3.煤中含氧官能团随煤化程度增加而降低，在高阶煤中不再存在的是下列哪种？（-OCH3）?4.煤的加压气化能使下列煤气组成中哪中种成分显著提高。（CH4）LoweroutlettemperatureyieldsmoreCH4.MethanationreactionsCH

10、4increasesathigherpressures?5.下列哪个选项是焦化厂废水重要的治理内容？（A?A.CODB.COB?C.悬浮物D.硫化氢?6.煤气中占含硫总量90%以上主要化合物是下列哪种？（B）焦炉煤气中硫化物的含量主要取决于配合煤中的含硫量。高温炼焦时，配合煤中的硫与30-40%转/形成的硫化物按其化合状态可分为两类：一类是硫的无机化合物，主要是硫化氢；另一类是硫的有机化合物，如二氧化硫、n塞吩及硫氧化碳等。有机硫化物在较高温度下进行变换反应，几乎全部转化为硫化氢，故煤气中硫化氢所含硫约占煤气中硫总量的90%以上。?A.CS2B.H2S?C.SO2D.COS?7.焦油精制前的准

11、备包含下列哪几步（?A.均合B.脱水?C.脱石佥D.脱盐?8.煤气化方法按照煤与气化剂的接触形式不同可分为（BCD）气化。?A.循环床B.移动床?C.流化床D.气流床?9.下列哪些指标与煤结焦性有关。（?A.最大胶质层厚度B.芳香度?C.奥亚膨胀度D.粘结指数?10.根据沥青的软化点不同，可分为：根据沥青软化点不同，可分为软质沥青，软化点为?A.软沥青?C.低温沥青?三.判断对错4055C;中温沥青，软化点为B.中温沥青D.硬沥青（用v7或X表示，每题I煤气中。所ABDACD（ABD）6590C;硬质沥青，软化点高于0.5分）共5分90Co?1.焦炉燃烧室火焰主要以辐射方式传热，辐射给热系数为

12、：?ar=q/（Tg-TC）（其中：q为热流，Tg为火焰实际温度，TC为炉墙实际温度）（）?2.焦化工业是荼和蕙的主要来源。（V）?3.煤直接液化工艺中热解和供氢是重要的过程，不需要催化剂。（x）?4.煤气化是一个均相反应过程，反应速度主要由化学动力学控制。（x）?5.降低或除去烟气中SO2共有三种方法，炉前脱硫（煤脱硫），炉内脱硫（燃烧时向炉内喷入石灰石或白云石），炉后脱硫（煤气脱硫）。（/）?6.煤中主要元素组成C、H、O、N、S含量均与煤变质程度有关。（x）?7.煤具有芳香炷结构，所以毗嚏等杂环炷和酚类对煤的抽提率局。（x）?8.低温甲醇洗涤法可脱除粗煤气中的二氧化碳、硫化氢等不饱和炷等

13、。（）?9.提高装炉煤的堆密度是不能改善焦炭质量。（X）?10.可按下式计算焦炉燃烧室燃烧过程空气过剩系数a（）。?a=1+K（O2-0.5CO）/（CO2+CO）K为系数?四.回答下列问题共12分?1.何为煤的干偕？简述煤的低温、中温及高温干储的产物及工艺特点。6分煤的干偕：指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程。煤气主要成分为氢气和甲烷，可作为燃料或化工原料。按加热终温的不同，可分为三种：低温干偕:400600Co适合年轻煤种，长焰煤、褐煤等的提质利用技术。固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；低温干偕煤焦油比高温焦油含有较多烷炷

14、，是人造石油重要来源之一。高温干偕:9001100C。固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。主要用于生产冶金焦炭,所得的焦油为芳香炷、杂环化合物的混合物，是工业上获得芳香炷的重要来源；中温干偕:700-900C。利用挥发分高的气煤等弱粘结性煤或黏结性煤生产煤气，产物的收率则介于低温干偕和高温干储之间。2.煤中主要元素组成有哪些？写出它们在以水蒸气和氧气为气化剂的煤气化过程中发生的主要化学反应。7分煤中的主要元素：C、H、O、N、S气化发生的主要化学反应：C十I'i0>COCombw;tionitiiOn肆iiCh-O2*tdCasiTKitioiLvm(1iC

15、aitioiiDioxideC+CO2*2COGnsifirtioimidiC-HjOCD+mwuhHvdiosenC+C.Wmwr-tiwSliiltCO+虬。耳+CO2CO-3Hj皿+%0Gmt'oiqjosinnn(谕蜘)COjC-60COj5-15场02-30C'H4053虹COS0-01N,0.5-4位»-2-1NH/HCN0-0.3AslvSlagChemistry&ReactionsunderGasificationThefollowingreactionsareimportantincoalgasificationCoalDevolatiliz

16、ation=CH4+CO+CO2+Oils+Tars+C(Char)H(298K,0.1MPa)kJ/molC+O2=CO2(exothermic-rapid)-409C+1/2O2=CO(exothermic-rapid)-123C+H2O=CO+H2(endothermic-slowerthanoxidation)+119C+CO2=2CO(endothermic-slowerthanoxidation)+162CO+H2O=CO2+H2ShiftReaction(slightlyexothermic-rapid)-42CO+3H2=CH4+H2OMethanation(exothermi

17、c)-206C+2H2=CH4DirectMethanation(exothermic)-87证明煤中存在小分子的方法:萃取、抽提技术，使煤大分子发生溶胀。主要分为以下几种:CD普通抽提，桐提温度在100C以下.用晋通的1E佛点甫机溶列.如苯，弟仿和乙尊等相提.此韩抽提的抽出珂很少,烟煜的袖璟珈产率通常抽出物也市材浦和树蜻斯趣成的低分子有机化合物，不是煤的代表性靖构成分.C2Jt?fe抽提h抽提倒成为明0。以下,采用具有电子绐子体性质的豪核性溶剂，如毗啜类、曲类和肢卖等的抽提*抽提勒产率可达甚至超过5。由于抽出物敬量仓.抽提中基*上无化学变化，所得抽出物与煤有机厦的基本结构单元类似，故对煤的结

18、构研究待别重要、*够抽虬抽提温度在300上.以春邱芳妗为溶剂.如芥、知咬畔和焦洒愉分等的抽提*因抽提中伴有热解反座,故称熬解抽握.抽提产室一般在80%以上,少数煤甚至高达闾呢溶砌解液化法即色此开安而成（4）超临界抽提。以甲茉、二甲苯、异丙醇或水为溶剂在超过溶剂临界点的条件下抽提%抽提温度一®*400C左札抽揖率可达30%以上,它已发展成为一种煤液化T艺.5）加玺抽提.袖提温度在3OCTC以上,采用供筌溶剂.如四机票,9,1。一二急非等或采用非供狙溶剂但在氧气存在下避行抽槌。抽提中作有拽解和加钗反应，是典型的煤液化方法，因此抽提率很高*随着煤化程度的增大，煤越年老，煤中小分子含量越低,

19、抽提率越低。随着煤化程度的增大，灰分、水分、挥发分、发热量、密度、C、H、O含量，含氧官能团、矿物质含量、芳香度、煤中小分子含量、G值等的变化关系：灰分：水分：先降低7无烟煤7后增加内表面积：先降低7无烟煤7后增加（与水含量有关）挥发分：先降低r无烟煤r后增加发热量：先缓慢增大后显著降低。从泥炭开始增大到焦煤时，然后开始降低，直到无烟煤（H的发热量比C高3倍，无烟煤中H少）。煤化程律低的时候,H凿度哗加缓樱：拔近无烟煤时.真密度增加很快口C:逐渐增加H:逐渐降低O:逐渐降低密度：通过CO2吸收剂测定C含量I通过水吸收剂测定H含量fO含量高不利于长途运输，因此需要提前脱水，但同时又存在运输中负吸

20、的问题（褐煤）N:与煤化程度没有规律性关系通过开式法测定N含量真密度：从褐煤到烟煤真密度变化不明显，至无烟煤阶段真密度随煤化程度的加深而急剧增加。褐煤：1.281.42g/cm3,烟煤：1.271.33g/cm3,无烟煤：1.401.80g/cm3脆度：煤化程度高度的煤和煤化程度低的煤的脆性都较小；10%的无WH)SA35中等煤化程度的焦煤、肥煤脆性较大；挥发t-COOH烟煤要比挥发分大的褐煤低。含氧官能团：含量逐渐降低，矿物质含量：与煤化度没有直接关系inaPM值（透光率）：逐渐增大芳香度Fa:逐渐增大煤中小分子量：逐渐降低，缩合度逐渐增大煤中侧链：逐渐减少，越年轻，侧链越多。燃料比：煤中固

21、定碳和挥发分之比称为燃料比（fuelratio）,记为FCdaf/Vdaf。随煤化程度的增大逐渐增大。（从褐煤到无烟煤）煤的工艺性质主要包括：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。粘结性和结焦性：煤化程度最高和最低的煤，一般都没有粘结性，胶质层厚度也很小。化学反应性：煤的活性一般随煤化程度加深而减弱热稳定性：又称耐热性。是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。热稳定性的好坏，直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。机械强度：是指块煤受外力作用而破碎的难易程度。机械强度低的煤投入气化炉时，容易碎成小块和粉末，影响气化炉正常操作。因此，气化用煤必须具备较高

22、的机械强度。可选性：是指煤通过洗选，除去其中的夹砰和矿物质的难易程度。与配煤相关的参数：胶质层厚度、黏结性、膨胀压力洗煤：煤炭洗选可脱除煤中50%80%的灰分、30%40%的全硫（或60%80%的无机硫），燃用洗选煤可有效减少烟尘、SO2和NOx的排放，入洗1亿t动力煤一般可减排6070万tSO2，去除砰石16Mt。炼焦用煤的基本要求： 挥发分、黏结性、结焦性，保证尽可能低的灰分、硫分、磷分的含量。煤先经洗选，炼煤过程还要考虑膨胀压力。 肥煤的黏结性最好，焦煤的结焦性最好。炼焦煤：气、肥、焦、瘦。非炼焦煤：可作为型煤或型煤的原料。无烟煤可做瘦化剂。煤的三种加工方式：焦化、气化、液化的异同：1都

23、是热加工过程，但加热程度不同；气氛不同；都有热解的过程，深度不同。2煤液化是活泼热分解，在催化剂作用下，及时把H2加入，将裂解的小碎片稳定下来；焦化是剩下的继续缩聚；气化是在热分解的过程中，碎片与气化剂作用。煤气化：煤炭气化时.必须具备三个条件，即弋化炉、气化制，供给热跋,三者缺一不可#气化过程使用不同的气化剂可制取不同种类的煤汽，主要反应都相同.*47各神化炉的操作精京瑛日情定床流化床气被床周体鞅粒的工作状志咕1涎,床曜庭厦基本不变怛留在隙层内而不旅出均与分敝到，化刑中，并与/北刑f起椎出原料爆纹度及其如A方式的缺煤或除煤-由上都丽入33mm的煤粒，宙h酬加入费SUS%叫上趣煎:冷。岗h与气

24、化刑从下稿并况洞入气化靴饷入方式由气化户霍邯航人亩代化炉曜郎敢入W5队F押井魂炯人炉由情况湖炼与产生的蝶气I气优剂号遂法系也行逆向焦文樵煤与气化前传谿快，湄度均匀嫌与气化剂样宸潞火焰中疫应懊气勺从渔出口蝠症搂近炉航擂齿炉温灰傲拌出状香灌志戒竖寿高低1高烘的密堆*如人扑）1600700400&QODMQ.1MPM0(4心，返卷程度|«»8机嚅版型）E15（洗柱型，8-12气化指标瞥寄炉七辉此床）泓克鞭炉匚涕聘味K-T妒床丁化BlA/MFh2,0-10常展常1£弋化#眼口煤气ii/rcSaOtJOu8(H)J500MOS1fj(JO燥在护内的件德时1间flOminIStrnnq化炭神不哺管、不燃岸料神曜550013mm杵町籽0BffIs"r*1=，r"-H<Q.1(0.047rnm占WM)燃气中有JL焦袖，励等-X适用煤种块煤、无粘结性、弱黏结性