第2章(3)煤的化学性质、工艺性质

1、煤变油工厂煤变油工厂煤的磺化是煤与浓硫酸或发烟硫酸作用发生的反煤的磺化是煤与浓硫酸或发烟硫酸作用发生的反应，生成磺化煤的过程。应，生成磺化煤的过程。 RH + HOSO3H R-SO3H + H2O 上述磺化产物经洗涤、干燥、过筛即得氢型磺化上述磺化产物经洗涤、干燥、过筛即得氢型磺化煤，与煤，与Na交换制成钠盐即为钠型磺化煤。交换制成钠盐即为钠型磺化煤。二、二、磺化煤的用途磺化煤的用途 磺化煤主要作为表面活性剂用于水质软化、磺化煤主要作为表面活性剂用于水质软化、 处理处理废水、石油钻井泥浆调整等。废水、石油钻井泥浆调整等。 煤和烃类元素组成比较煤和烃类元素组成比较 煤和烃类元素组成比较煤和烃类

2、元素组成比较元元素素无无烟烟煤煤中挥中挥发分发分烟煤烟煤高挥高挥发分发分烟煤烟煤褐褐煤煤煤沥煤沥青青甲甲苯苯粗石粗石油油汽油汽油甲甲烷烷C93.788.480.372.787.491.383.88675H2.45.05.54.26.58.711.11425O2.44.111.121.33.5N0.91.71.91.22.20.2S0.60.81.20.60.371.0H/C0.310.680.820.860.91.141.761.944粘结性粘结性粘结性粘结性 第五节第五节 煤的工艺性质煤的工艺性质 内容：内容： 1. 煤的发热量煤的发热量2. 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质3.

3、 煤炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质工艺性质概述工艺性质概述一、煤的发热量的定义一、煤的发热量的定义单位重量的煤完全燃烧后释放出的热量，单位：单位重量的煤完全燃烧后释放出的热量，单位：kJ/g或或MJ/kg。二、煤的发热量的测定原理二、煤的发热量的测定原理（1）称量称量1g煤样置于氧弹中，并将氧弹充入纯氧煤样置于氧弹中，并将氧弹充入纯氧2.63.0MPa，然后放入有水的内桶中；，然后放入有水的内桶中；（2）点燃煤样，煤样燃烧释放的热量传给内桶中的水；点燃煤样，煤样燃烧释放的热量传给内桶中的水；（3）测定内桶水温，校正热损失，即可计算弹筒发热测定内桶水温，校正热损失，即可计算弹筒发

4、热量，用量，用Qb,ad表示。表示。第一节第一节 煤的发热量煤的发热量三、煤在氧弹中燃烧与在大气中燃烧的区别三、煤在氧弹中燃烧与在大气中燃烧的区别（1）燃烧条件的区别：）燃烧条件的区别：温度、气氛、压力、恒容、恒压温度、气氛、压力、恒容、恒压（2）燃烧结果的区别：）燃烧结果的区别：反应、产物反应、产物（3）对发热量的影响：）对发热量的影响：四、发热量的校正四、发热量的校正（1）弹筒发热量：）弹筒发热量：弹筒直接测得的发热量。弹筒直接测得的发热量。（2）高位发热量：）高位发热量：由弹筒发热量扣除氮、硫特殊反应热。由弹筒发热量扣除氮、硫特殊反应热。（3）低位发热量：）低位发热量：由高位发热量扣除水

5、蒸汽冷凝热。由高位发热量扣除水蒸汽冷凝热。第一节第一节 煤的发热量煤的发热量五、五、)95(ad b,adb,ad b,ad v,gr,QSQQ式中：式中：Sb,ad由弹筒洗液测得的硫含量，满足下列条件之由弹筒洗液测得的硫含量，满足下列条件之一时，即可用全硫代替：一时，即可用全硫代替： Qb,ad14.6kJ/g，或，或St,ad4%。 硝酸生成热校正系数。试验证明，硝酸生成热校正系数。试验证明， 与与Qb,ad有关，取值如有关，取值如下：下：Qb,ad 16.7kJ/g时，时， =0.001016.7kJ/g25.10kJ/g时，时， =0.0016第一节第一节 煤的发热量煤的发热量六、六、

6、对水不同状态热效应的校正对水不同状态热效应的校正恒容低位发热量恒容低位发热量从恒容高位发热量中扣除水（煤中的吸附水和氢燃烧从恒容高位发热量中扣除水（煤中的吸附水和氢燃烧生成的水）的汽化热，称为恒容低位发热量，简称低位发生成的水）的汽化热，称为恒容低位发热量，简称低位发热量，用符号热量，用符号Qnet,v,ad表示，计算公式如下：表示，计算公式如下：Qnet,v,ad= Qgr,v,ad206Had23Mad式中：式中：Qnet,v,ad空气干燥基的恒容低位发热量，空气干燥基的恒容低位发热量，J/g；Mad煤样的空气干燥基水分，煤样的空气干燥基水分，%；2060.01g氢生成的水的汽化热，氢生成

7、的水的汽化热，J；230.01g吸附水的汽化热，吸附水的汽化热，J。第一节第一节 煤的发热量煤的发热量七、七、)MHC100()100(100)MHC100(100adadad v,gr,maf gr,AMQQ式中：式中：Qgr,maf恒湿无灰基高位发热量，恒湿无灰基高位发热量，kJ/g；MHC煤样的最高内在水分，煤样的最高内在水分，%。第一节第一节 煤的发热量煤的发热量八、发热量基准换算八、发热量基准换算发热量基准换算的目的发热量基准换算的目的换算公式换算公式（1）弹筒发热量和高位发热量的基准换算公式）弹筒发热量和高位发热量的基准换算公式adad v,gr,d v,gr,100100 MQQ

8、adadad v,gr,daf v,gr,100100 AMQQadtad v,gr,ar v,gr,100100 MMQQ第一节第一节 煤的发热量煤的发热量八、发热量基准换算八、发热量基准换算换算公式换算公式（2）低位发热量的基准换算公式）低位发热量的基准换算公式第一节第一节 煤的发热量煤的发热量tarar v,gr,tadtadad v,gr,ar v,net,23H206 23100100)H206(MQMMMQQdd v,gr,adadad v,gr,d v,net,H206 100100)H206(QMQQdafdaf v,gr,adadadad v,gr,daf v,net,H20

9、6 100100)H206(QAMQQ成因类型的影响成因类型的影响：腐泥煤、残植煤：腐泥煤、残植煤和腐植煤和腐植煤煤岩组成煤岩组成的影响的影响：镜质组、稳定组、丝质组：镜质组、稳定组、丝质组矿物质的影响：矿物质分解吸热、矿物质不发热矿物质的影响：矿物质分解吸热、矿物质不发热风化的影响风化的影响：氧含量增加、灰分增加：氧含量增加、灰分增加：元素组成的变化：元素组成的变化第一节第一节 煤的发热量煤的发热量九、九、影响煤发热量的因素影响煤发热量的因素煤的发热量是煤质特性的综合指标，许多因素对煤的煤的发热量是煤质特性的综合指标，许多因素对煤的发热量有不同程度的影响。发热量有不同程度的影响。一一、煤的热

10、解、煤的热解概念概念煤在隔绝空气的条件下进行加热，发生一系列的煤在隔绝空气的条件下进行加热，发生一系列的物理变化和化学反应，生成气体物理变化和化学反应，生成气体(煤气煤气)、液体、液体(焦油焦油)、固、固体体(半焦或焦炭半焦或焦炭)的过程，称为煤的热解的过程，称为煤的热解(pyrolysis)、干馏或、干馏或炭化炭化(carbonization)。热解分类热解分类按热解终温按热解终温低温干馏低温干馏(500-600)以液体产物为目标以液体产物为目标中温干馏中温干馏(700-800)制取燃料煤气制取燃料煤气高温干馏高温干馏(950-1050)炼焦炼焦第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和

11、粘结成焦性质二二、煤热解过程主要的反应类型、煤热解过程主要的反应类型 煤的热解中的裂解反应煤的热解中的裂解反应 一次热解产物的二次热解反应一次热解产物的二次热解反应 煤热解中的缩聚反应煤热解中的缩聚反应 第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质二二、煤热解过程主要的反应类型、煤热解过程主要的反应类型 煤的热解中的裂解反应煤的热解中的裂解反应结构单元之间的桥键断裂生成自由基碎片；结构单元之间的桥键断裂生成自由基碎片；脂肪侧链受热易裂解，生成气态烃，如：脂肪侧链受热易裂解，生成气态烃，如：CH4C2H6等；等；含氧官能团的裂解，含氧官能团的热稳定性顺序为：含氧官能团的裂解，含氧官

12、能团的热稳定性顺序为： OH C=O COOH OCH3。 煤中低分子化合物的裂解，是以脂肪化合物为主的低煤中低分子化合物的裂解，是以脂肪化合物为主的低分子化合物，其受热后，可分解成挥发性产物。分子化合物，其受热后，可分解成挥发性产物。 第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质二二、煤热解过程主要的反应类型、煤热解过程主要的反应类型 C2H6 C2H4H2裂解反应，如裂解反应，如脱氢反应脱氢反应，如，如C6H1 2C H2C H2+3H+H22加氢反应加氢反应，如，如OHCH3NH2+H2+H2OH2+CH4+H2+NH3缩合反应缩合反应，如，如+C4H6+H22C4H6+H

13、22第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质二二、煤热解过程主要的反应类型、煤热解过程主要的反应类型煤热解中的缩聚反应煤热解中的缩聚反应 胶质体固化过程的胶质体固化过程的，主要是在热解生成的自由，主要是在热解生成的自由基之间的缩聚，其结果生成半焦。基之间的缩聚，其结果生成半焦。半焦分解，半焦分解，生成焦炭。缩聚反应是芳，生成焦炭。缩聚反应是芳香结构脱氢。香结构脱氢。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质三、粘结性烟煤热解过程三、粘结性烟煤热解过程（1）干燥脱吸阶段（室温干燥脱吸阶段（室温300）（2）胶质体的生成和固化阶段（胶质体的生成和固化阶段（3005

14、50）（3）半焦转化为焦炭的阶段半焦转化为焦炭的阶段第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质三、粘结性烟煤热解过程三、粘结性烟煤热解过程（1）干燥脱吸阶段（室温）干燥脱吸阶段（室温300）120：煤炭脱水、干燥煤炭脱水、干燥120200：解吸，脱除吸附的解吸，脱除吸附的CH4、CO、CO2等等气体。气体。300：低变质程度的煤开始热解，生成低变质程度的煤开始热解，生成CO2、CO等，等，生成放出热解水和微量的焦油。生成放出热解水和微量的焦油。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质三、粘结性烟煤热解过程三、粘结性烟煤热解过程（2）胶质体的生成和固化阶段（胶质

15、体的生成和固化阶段（300550） 300480：煤分解、解聚，析出大量焦油和气体煤分解、解聚，析出大量焦油和气体其中：其中：在在450左右的温度区间，焦油的析出量最左右的温度区间，焦油的析出量最大。在该阶段由于热解，生成了气大。在该阶段由于热解，生成了气(煤气和呈气态的焦油煤气和呈气态的焦油)、液、固液、固(未分解的煤未分解的煤)三相共存的物质，称为胶质体。三相共存的物质，称为胶质体。450550(600)胶质体固化成为半焦：胶质体分解胶质体固化成为半焦：胶质体分解加速，开始缩聚，生成分子量很大的物质，胶质体固化为加速，开始缩聚，生成分子量很大的物质，胶质体固化为半焦。半焦。第二节第二节 煤

16、的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质三、三、粘结性粘结性烟煤热解过程烟煤热解过程（3）半焦转化为焦炭的阶段）半焦转化为焦炭的阶段（5501000）该阶段以缩聚反应为主，由半焦转化为焦炭。该阶段以缩聚反应为主，由半焦转化为焦炭。550750，半焦分解析出大量的气体，主要是半焦分解析出大量的气体，主要是H2和少和少量的量的CH4，成为热解的二次气体。半焦分解释放出大量气，成为热解的二次气体。半焦分解释放出大量气体后，体积收缩产生裂纹。在此阶段基本上不产生焦油。体后，体积收缩产生裂纹。在此阶段基本上不产生焦油。7501000，半焦进一步分解，继续析出少量气体，半焦进一步分解，继续析出少量气体，

17、主要是主要是H2，同时半焦发生缩聚，使芳香碳网不大增大，结，同时半焦发生缩聚，使芳香碳网不大增大，结构单元的排列有序化进一步增强，最后半焦转化成为焦炭。构单元的排列有序化进一步增强，最后半焦转化成为焦炭。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质四、非粘结性煤热解过程四、非粘结性煤热解过程煤化程度低的非粘结性煤煤化程度低的非粘结性煤如褐煤、长焰煤等，其热解过如褐煤、长焰煤等，其热解过程与烟煤大体类似，同样有分解、裂解和缩聚等反应发生，程与烟煤大体类似，同样有分解、裂解和缩聚等反应发生，生成大量气体和焦油，只是在热解过程中没有胶质体生成，生成大量气体和焦油，只是在热解过程中没有胶

18、质体生成，不会产生熔融、膨胀等现象，热解前后煤粒仍然呈分离状不会产生熔融、膨胀等现象，热解前后煤粒仍然呈分离状态，不会粘结成块。态，不会粘结成块。煤化程度高的非粘结性煤，煤化程度高的非粘结性煤，如贫煤、无烟煤，其热解过如贫煤、无烟煤，其热解过程较为简单，以裂解为主，释放出少量的热解气体，其中程较为简单，以裂解为主，释放出少量的热解气体，其中热值高的烃类如甲烷含量较低，氢含量则较高，煤气热值热值高的烃类如甲烷含量较低，氢含量则较高，煤气热值相对较低。相对较低。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质五、煤热解产生胶质体的性质五、煤热解产生胶质体的性质 胶质体的热稳定性（温度间隔

19、胶质体的热稳定性（温度间隔 ）胶质体的透气性胶质体的透气性胶质体的流动性胶质体的流动性胶质体的膨胀性胶质体的膨胀性第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（一）（一）粘结性和结焦性的概念粘结性和结焦性的概念定义：定义：煤的煤的粘结性粘结性是指烟煤在干馏时产生的胶质体粘结是指烟煤在干馏时产生的胶质体粘结自身和自身和/或惰性物料的能力。煤的或惰性物料的能力。煤的结焦性结焦性是指单种煤或配是指单种煤或配合煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下（一定的升合煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下（一定的升温速度、加热终温等），粘结成块并最终形

20、成具有一定块温速度、加热终温等），粘结成块并最终形成具有一定块度和强度的焦炭的能力。度和强度的焦炭的能力。研究煤的粘结性和结焦性的意义：研究煤的粘结性和结焦性的意义：煤的粘结性是评价烟煤能否用于炼焦的主要依据，也煤的粘结性是评价烟煤能否用于炼焦的主要依据，也是评价低温干馏、气化、或动力用煤的重要依据。是评价低温干馏、气化、或动力用煤的重要依据。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（二）罗加指数（二）罗加指数R.I.测定：测定：称取称取1g煤样与煤样与5g标准无烟煤放入特制坩埚内搅拌标准无烟煤放入特制坩埚内搅拌均匀并铺平，放上钢质

21、砝码，在均匀并铺平，放上钢质砝码，在6kg负荷下压实负荷下压实30秒，加秒，加盖，连同砝码一起放入已预热至盖，连同砝码一起放入已预热至850的马弗炉灼烧的马弗炉灼烧15分分钟，取出，冷却后称量焦渣总质量为钟，取出，冷却后称量焦渣总质量为m0，用孔径为，用孔径为1mm的圆孔筛筛分，称量筛上物质量为的圆孔筛筛分，称量筛上物质量为m，然后进行每次，然后进行每次5分分钟的转鼓转磨（转鼓转速为钟的转鼓转磨（转鼓转速为50 2rpm），共），共3次，每次转次，每次转磨结束后将焦渣用磨结束后将焦渣用1mm圆孔筛筛分，并称量筛上物质量，圆孔筛筛分，并称量筛上物质量，分别得到分别得到m1、m2和和m3。计算：计

22、算：罗加指数罗加指数RI用用：第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（二）罗加指数（二）罗加指数R.I.优缺点优缺点优点：优点：罗加指数法具有明显的优点，表现在设备简单快罗加指数法具有明显的优点，表现在设备简单快速、所需试验煤样少、它不但能反映煤的粘结能力还能在速、所需试验煤样少、它不但能反映煤的粘结能力还能在一定程度上反映焦炭的强度。一定程度上反映焦炭的强度。缺点：缺点：但罗加指数也有缺点，如加热速度远远高于工但罗

23、加指数也有缺点，如加热速度远远高于工业炼焦的加热速度，使粘结性测值偏高，对强粘结性煤区业炼焦的加热速度，使粘结性测值偏高，对强粘结性煤区分能力差，对弱粘结性煤的重现性差，不同的标准无烟煤分能力差，对弱粘结性煤的重现性差，不同的标准无烟煤导致测定结果的不一致，使得各国间的测值不具可比性。导致测定结果的不一致，使得各国间的测值不具可比性。适用性：适用性：中等粘结性的煤中等粘结性的煤六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（三）粘结指数（三）粘结指数GR.I.1、来历：、来历：针对罗加指数的缺点改进而来的。针对罗加指数的缺点改进而来的。2、测定要点：、测定要点：原理和仪器与罗加指数法完全相同。标

24、准原理和仪器与罗加指数法完全相同。标准无烟煤、配比、测定步骤等有不少变化和改进。无烟煤、配比、测定步骤等有不少变化和改进。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（三）粘结指数（三）粘结指数GR.I.3、改进点及优点：、改进点及优点：（1）将标准无烟煤的粒度降为将标准无烟煤的粒度降为0.10.2mm，一方面一方面与试与试验煤样粒度接近，可防止发生煤样粒度偏析，影响测定结验煤样粒度接近，可防止发生煤样粒度偏析，影响测定结果，果，另一方面，另一方面，降低无烟煤粒度，可增加其吸纳胶质体的降低无烟煤粒度，可增加其吸纳胶质体的能力，有利于提高

25、对强粘结性煤的区分能力能力，有利于提高对强粘结性煤的区分能力；（；（2）根据煤根据煤样的粘结性强弱灵活改变配比，粘结性较强的煤用样的粘结性强弱灵活改变配比，粘结性较强的煤用1:5的比的比例，粘结性较弱的煤用例，粘结性较弱的煤用3:3的比例，可以提高强粘结性煤的的比例，可以提高强粘结性煤的区分能力和弱粘结性煤的测定准确性和重现性区分能力和弱粘结性煤的测定准确性和重现性；（；（3）转鼓转鼓试验由试验由3次改为次改为2次，提高了测定效率。次，提高了测定效率。：第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（四）胶质层指数（四）胶质层指数Y1、测

26、定要点是：、测定要点是：将煤样装入特制的将煤样装入特制的，并在上面加，并在上面加一可移动压盘，压盘通过杠杆和重锤相连，使压盘对煤样一可移动压盘，压盘通过杠杆和重锤相连，使压盘对煤样产生产生0.1MPa的压力。然后模拟煤样在焦炉中的受热过程，的压力。然后模拟煤样在焦炉中的受热过程，以以3/min的升温速度从煤杯底部单侧加热，使煤杯中的煤的升温速度从煤杯底部单侧加热，使煤杯中的煤样形成一系列温度不同的等温层。等温层的温度从上到下样形成一系列温度不同的等温层。等温层的温度从上到下依次递增。当温度升到煤的软化点时，煤开始软化形成具依次递增。当温度升到煤的软化点时，煤开始软化形成具有塑性的胶质体，当温度

27、升到固化温度时，胶质体开始固有塑性的胶质体，当温度升到固化温度时，胶质体开始固化形成半焦。这样，煤杯中的煤样就逐层软化、熔融再固化形成半焦。这样，煤杯中的煤样就逐层软化、熔融再固化。在试验过程中要用特制的探针定时测量胶质层的厚度，化。在试验过程中要用特制的探针定时测量胶质层的厚度，以胶质层最大厚度作为以胶质层最大厚度作为Y值。值。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（四）胶质层指数（四）胶质层指数Y2、胶质层指数测

28、定得到的体积曲线。、胶质层指数测定得到的体积曲线。优点：优点：其优点是其优点是Y值具有可加性。值具有可加性。缺点：缺点：（1）胶质层厚度只能反映胶质体的数量，不能胶质层厚度只能反映胶质体的数量，不能反映胶质体的质量；反映胶质体的质量；（2）测定过程的规范性强，影响测定测定过程的规范性强，影响测定结果的因素多；结果的因素多；（3）测定时所需煤样量大；测定时所需煤样量大；（4）对弱粘对弱粘煤煤(Y7mm)和胶质体流动性大的煤和胶质体流动性大的煤(Y25mm)测定的精度测定的精度差、重现性差。差、重现性差。适用性：适用性：胶质层指数法较适合于中等粘结性的煤，胶质层指数法较适合于中等粘结性的煤，第二节

29、第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（四）胶质层指数（四）胶质层指数Y3、胶质层指数之优缺点、胶质层指数之优缺点 测定要点：测定要点：将煤样按规定方法制成形状和大小类似于粉将煤样按规定方法制成形状和大小类似于粉笔的煤笔，放入专用膨胀管内，煤笔上部放置一根能自由笔的煤笔，放入专用膨胀管内，煤笔上部放置一根能自由滑动的膨胀杆。将上述装置放入专用电炉后，在膨胀杆上滑动的膨胀杆。将上述装置放入专用电炉后，在膨胀杆上端连接一枝记录笔，记录笔与卷在匀速转动的转筒上的记端连接一枝记录笔，记录笔与卷在匀速转动的转筒上的记录纸相接触，以录纸相接触，以3

30、/min的升温速度加热，在记录纸上就记的升温速度加热，在记录纸上就记录下膨胀杆上下移动的位移曲线。测量并计算位移的最大录下膨胀杆上下移动的位移曲线。测量并计算位移的最大距离占煤笔原始长度的百分数，作为煤样的膨胀度，即奥距离占煤笔原始长度的百分数，作为煤样的膨胀度，即奥亚膨胀度指标（亚膨胀度指标（b）。第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（五）奥亚膨胀度（五）奥亚膨胀度b第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（五）奥亚膨胀度（五）奥亚膨胀度b仪器仪器第二节第二节 煤的

31、热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（五）奥亚膨胀度（五）奥亚膨胀度b仪器仪器第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（五）奥亚膨胀度（五）奥亚膨胀度b膨胀管膨胀管第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（五）奥亚膨胀度（五）奥亚膨胀度b体积曲线体积曲线第二节第二节 煤的热解和粘结成焦性质煤的热解和粘结成焦性质六、煤粘结性的评定方法六、煤粘结性的评定方法（五）奥亚膨胀度（五）奥亚膨胀度b优缺点优缺点优点：优点：奥亚膨胀度对中

32、、强粘结性煤的区分能力强，对奥亚膨胀度对中、强粘结性煤的区分能力强，对强粘结性煤，区分能力好于强粘结性煤，区分能力好于Y值，测定时人为误差小，结值，测定时人为误差小，结果重现性好。果重现性好。对弱粘结性煤区分能力差，以及实验仪器加工精对弱粘结性煤区分能力差，以及实验仪器加工精度要求高，规范性太强。度要求高，规范性太强。强粘结性煤强粘结性煤与煤炭气化、燃烧有关的工艺性质，主要包括煤的与煤炭气化、燃烧有关的工艺性质，主要包括煤的发热量、煤与气化介质的反应活性、煤的着火点、煤的发热量、煤与气化介质的反应活性、煤的着火点、煤的机械强度、煤灰性质（灰熔点，结渣性和灰粘度）、煤机械强度、煤灰性质（灰熔点，

33、结渣性和灰粘度）、煤的热稳定性等。这里主要介绍煤的的热稳定性等。这里主要介绍煤的机械强度、二氧化碳机械强度、二氧化碳反应性。反应性。一、概述一、概述第三节第三节 煤炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质 煤的机械强度的意义煤的机械强度的意义测定要点：测定要点：煤的机械强度测定方法是取粒度为煤的机械强度测定方法是取粒度为60100mm的煤块的煤块25kg，放在带有活动底板的铁箱中。在地面，放在带有活动底板的铁箱中。在地面上放置一块厚度上放置一块厚度20mm的钢板，在其上方将装有煤块的铁的钢板，在其上方将装有煤块的铁箱升高到箱升高到2m的高度，然后打开活门使煤块跌落到钢板上。的高度，然后打

34、开活门使煤块跌落到钢板上。用用2525的筛子过筛，然后将筛上物重新按上法作跌落试的筛子过筛，然后将筛上物重新按上法作跌落试验并筛分，再将筛上物依上法跌落并筛分。将大于验并筛分，再将筛上物依上法跌落并筛分。将大于25mm的块煤称重，计算它占原始煤块重量的百分数，这就是煤的块煤称重，计算它占原始煤块重量的百分数，这就是煤炭的机械强度。炭的机械强度。二、煤的机械强度二、煤的机械强度 1、煤的反应性的定义：、煤的反应性的定义：是指在一定温度条件下，煤炭与不是指在一定温度条件下，煤炭与不同气体介质（同气体介质（CO2、O2、H2O等）相互作用的反应能力。等）相互作用的反应能力。2、测定要点：、测定要点：

35、煤炭反应性的表示方法很多，如用活化能、煤炭反应性的表示方法很多，如用活化能、反应速度、反应物分解率等。比较简便准确的方法是反应速度、反应物分解率等。比较简便准确的方法是CO2还原率（分解率）。还原率（分解率）。CO2还原率测定方法要点是：先将煤还原率测定方法要点是：先将煤进行干馏，取一定粒级的焦渣装入特制的刚玉反应管中，进行干馏，取一定粒级的焦渣装入特制的刚玉反应管中，通入通入CO2气在一定温度下反应，取反应后气体分析其中的气在一定温度下反应，取反应后气体分析其中的CO2浓度，浓度，。第三节第三节 煤炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质 三、煤的反应性三、煤的反应性 第三节第三节 煤

36、炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质 三、煤的反应性三、煤的反应性 3、煤的反应性的影响因素、煤的反应性的影响因素煤炭反应性与煤化程度、煤中的矿物质等因素有关。煤炭反应性与煤化程度、煤中的矿物质等因素有关。煤化程度高，煤的反应性低，煤灰中钾、钠、钙等含量高，煤化程度高，煤的反应性低，煤灰中钾、钠、钙等含量高，由于它们对反应过程有催化作用，使煤的反应性就高。由于它们对反应过程有催化作用，使煤的反应性就高。4.2 煤灰成分的表示方法煤灰成分的表示方法 煤灰化学组成十分复杂，很难测定其中的化合物，一煤灰化学组成十分复杂，很难测定其中的化合物，一般用主要元素的氧化物形式表示，如般用主要元素的

37、氧化物形式表示，如SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、TiO2、K2O、Na2O、SO3、P2O5。其中，。其中，最主要的是最主要的是SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3几种。灰分几种。灰分中各成分的含量取决于原始的矿物组成。中各成分的含量取决于原始的矿物组成。 第三节第三节 煤炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质五、煤灰熔融性五、煤灰熔融性 煤灰熔融性是指煤灰在高温条件下软化、熔融、流煤灰熔融性是指煤灰在高温条件下软化、熔融、流动时的温度特性。动时的温度特性。通常，煤灰熔融性采用角锥法进行测通常，煤灰熔融性采用角锥法进行测定，即将煤灰制成三棱锥形状的灰锥，

38、放入高温炉，在定，即将煤灰制成三棱锥形状的灰锥，放入高温炉，在一定气氛下加热，观察在加热过程中灰锥的变形情况，一定气氛下加热，观察在加热过程中灰锥的变形情况，依此确定煤灰熔融性。如下图所示。依此确定煤灰熔融性。如下图所示。第三节第三节 煤炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质测定煤灰熔融性的仪器测定煤灰熔融性的仪器第三节第三节 煤炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质5.1 煤灰熔融性的表示：煤灰熔融性的表示： 变形温度变形温度(Deformation temperature, DT)煤灰锥体尖煤灰锥体尖端开始弯曲或变圆时的温度。端开始弯曲或变圆时的温度。 软化温度软化温度(S

39、oftening temperature, ST)煤灰锥体弯曲煤灰锥体弯曲至锥尖触及底板变成球形或半球形时的温度。至锥尖触及底板变成球形或半球形时的温度。 半球温度半球温度(Half ball temperature, HT)试样形变至近试样形变至近似半球形，即高等于底长的一半时的温度。似半球形，即高等于底长的一半时的温度。 流动温度流动温度(Flow temperature, FT)煤灰锥体完全熔化煤灰锥体完全熔化展开成高度小于展开成高度小于1.5 mm薄层时的温度。薄层时的温度。 一般以煤灰软化的温度一般以煤灰软化的温度ST作为衡量煤灰熔融性的主要作为衡量煤灰熔融性的主要指标，即灰熔点。指

40、标，即灰熔点。第三节第三节 煤炭气化与燃烧的工艺性质煤炭气化与燃烧的工艺性质5、煤灰熔融性、煤灰熔融性煤灰熔融性主要取决于煤灰成分的组成比例煤灰熔融性主要取决于煤灰成分的组成比例，灰成分中，灰成分中SiO2和和Al2O3含量高，灰熔点也高。而含量高，灰熔点也高。而CaO、MgO、Fe2O3、K2O、Na2O等碱性成分高则灰熔点就低。等碱性成分高则灰熔点就低。 氧化、弱还原和强还原气氛下，氧化、弱还原和强还原气氛下，Fe元素分别以元素分别以Fe2O3、FeO和和Fe的形式存在，其熔点也各不同。的形式存在，其熔点也各不同。Fe2O3的熔点是的熔点是1560，FeO是是1535，Fe是是1420。在

41、弱还原性气氛下在弱还原性气氛下， FeO能与能与SiO2形成形成一系列低共熔混合物，如一系列低共熔混合物，如4FeO SiO2，2FeO SiO2和和FeO SiO2等，等，它们的熔融范围均在它们的熔融范围均在11381180之间。在工业条件下，煤炭燃之间。在工业条件下，煤炭燃烧或气化成渣部位的气氛一般是烧或气化成渣部位的气氛一般是弱还原性弱还原性的，因此，在测定煤的，因此，在测定煤灰熔融性时，一般模拟弱还原性气氛进行。灰熔融性时，一般模拟弱还原性气氛进行。2-H2-H22+H24+表表5-1各种煤的发热量各种煤的发热量煤种煤种Qgr,v,daf,kJ/g泥泥炭炭2024年青褐煤年青褐煤2428年老褐煤年老褐煤2830.6长长焰焰煤煤3033.5气气煤煤32.235.6肥肥煤煤34.336.8焦焦煤煤35.237.1瘦瘦煤煤3536.6贫贫煤煤