煤质基础知识

长沙开元仪器 售后效劳手册煤质根底学问一、煤的概述1、煤的形成泥炭在地下受地层压力和地温的影响，渐渐地被压紧和硬化，连续排出挥发性气体和水分，使含碳成分比例不断增高，最终变为我们现在开采出来的煤。2、煤的分类可分为无烟煤、烟煤、褐煤三大类。无烟煤：碳化程度最高，挥发分低，着火点高，质地坚硬，无粘结性，燃烧时多不冒烟。烟煤：碳化程度低于无烟煤，挥发分范围很大，燃烧时多冒烟。褐煤：没有或很少经过变质作用形成的煤，光泽暗淡，呈褐色，含数量不同的腐植酸，高水分、挥发分、低发热量。3、煤的成分及特性指标煤是一种混合物，主要由C、H、O、N、S五种元素组成，对煤中这五种元素含量的分析称之为煤的元素分析，是煤燃烧性能的一种分析方法。水分煤 灰分C、H、O、N、S碳：煤的主要组成元素，其含量在70%以上，打算煤发热量的凹凸，碳完全燃烧生成二氧化碳。氢：煤的重要组成元素，随煤的碳化程度加深而削减，所以无烟煤中含量最低，烟煤次之，2%—6%内。氧：在煤中呈化合态存在，含量随煤化程度的加深而削减，褐煤中有的要高达40%，无烟1%。氮：煤燃烧中的无用成分，一般含量为1%。1%以下的煤为低硫煤，3%1%—3%的为中含硫量煤。工业分析组成从煤的组成成分来分，煤是由水分、灰分、挥发分和固定碳组成。1长沙开元仪器 售后效劳手册\外在水分水分无机物 内在水分煤 灰分挥发分有机物固定碳水分：属于不行燃成分，用符号M表示。灰分：代表无机矿物质含量，属于一种不行燃成分，用符号A表示。挥发分：代表易挥发的有机物含量，主要是碳氢化合物等，属于可燃成分，用符号V表示。固定碳：代表不挥发的有机物含量，属于可燃成分，用符号FC表示。的一种最常规的、最重要的分析方法。二、反映煤炭质量的主要特性指标1、发热量Q：/〔J/g〕千克MJ/k1=4.1816焦耳。作为动力用煤，目的就是要用煤的发热量，煤的发热量凹凸与它含有的成分〔灰分、水分、挥发分〕有关系，因此，它是表征煤质好坏的综合性指标，我国的煤炭价格，主要是以发热量议价，是以收到基低位发热量为计价标准。用于测量煤的发热量的仪器为量热仪。2、挥发分V：2煤的挥发分是指煤中的有机组成成分，在燃烧过程中，碳氢化合物分解氧化成CO和H，H2和CO很快燃烧，且释放大量的热能，很快点燃了固定碳，所以煤中的挥发分越高，煤越简洁着火，固定碳也越简洁烧尽。一般状况下，在发热量一样的煤中，假设挥发分较高，2有马弗炉、自开工业、挥发分测试仪等。3、水分：分和内在水分组成。2长沙开元仪器 售后效劳手册外在水分：开采、运输、存储以及洗煤时，煤外表所附着的水分，将煤置于空气中枯燥时，煤的外在水分会蒸发掉。内在水分：煤所固有的游离水，在室温条件下，这局部水不易失去。煤中的水分过高，发热量必定降低，且蒸发还要吸热，降低炉温，使煤不易着火，煤中水分业和微波水分仪等。4、灰分A：煤中全部可燃成分完全燃烧以及煤中矿物质在肯定温度下产生一系列分解煤着火困难，灰分含量高，其发热量肯定低，灰分每增加1%，发热量降低约0.4MJ/kg，所以可依据灰分估算动身热量，但估算值误差较大。5、硫S：煤中硫可分为可燃硫和不行燃硫，是一个重要的环保指标。3 可燃硫燃烧后，虽然放出一局部热量，但会生成SO2和少量的SO，SO会从烟囱排放到大气中，污染大气。SO3和水汽结合形成硫酸蒸汽，并在低温受热面上分散而腐蚀设备，所以现在越来越多的单位要求煤的含硫量在1%3 6、灰熔点：的温度称为变形温度D，进而软化和流淌，故称为软化温度S〕和流淌温度F。煤灰软化温度实际上是开头熔融的温度，故习惯称其为灰熔点ST。当炉温到达或超过灰熔点温度时，煤灰就会结成渣块，影响通风和排渣，使炉膛含碳量上升，有时会粘在炉墙管安全经济运行关系极大。7、氢H：中国的煤炭分类标准中把Hdaf位换算到低位时必需用到的一个参数。1%200J/g。行产品不相关，这里不再详述，有兴趣者可查阅有关资料。三、煤的基准前面我们提到对煤的各种煤质特性的分析，其结果均用某种成分在煤中所占的百分含量表3长沙开元仪器 售后效劳手册的百分含量，必需标明某种状态，否则结果就不具有可比性，不能正确反映煤的成分含量，这种状态，即煤的基准。1、基准的含义与分类煤所处的状态或者按需要而规定的成分组合，称为煤的基准，煤的基准一般分为四类：收到基准、空气枯燥基准、枯燥基准、枯燥无灰基准。收到基准：用户收到的原煤所处的状态。含全水分〔内水和外水到基，用符号ar表示。以收到基表示的煤质特性指标，直接反映原煤各种成分的含量与性能。空气枯燥基准：试验室内测定煤质特性指标时试样所处的状态，一般不含外水，简称空干基，用符号ad表示，试验室直接测出的煤质特性指标值，均为空干基数据。枯燥基准：除去全部水分的干煤所处的状态，不含水分，简称枯燥基，用符号d表示，用而推断测试结果的准确性。枯燥无灰基准：不计算不行燃成分〔水分和灰分〕的煤所处状态，用符号daf表示，主要用于理论计算和确定煤的特性，在现实中不存在这种基准的煤样。之，枯燥基较大，枯燥无灰基最大。FCVAFCVAMMinhMfCHONSoSp SsAdafdadarFC—固定碳V—挥发分A—灰分M—水分C—碳o H—氢 O—氧 N—氮 S —有机硫 S —o MS—硫酸盐硫MSs

内在水分MfM

外在水分3、燃烧条件与燃烧产物种类及其相态的关系燃烧燃烧燃烧产物种类及其相态热力学4长沙开元仪器 售后效劳手册条件条件CHSN状态氧弹内CO2(g)CO2(g)CO2(g)H2O(I)H2O(I)H2O(g)H2SO4(I)SO2(g)SO2(g)HNO3(I)N2(g)N2(g)恒容状态空气中恒压状态工业炉恒压状态4、基准间换算与应用我们知道不管使用何种基准，煤中以质量百分含量表示的各种成分和都应是100。即：收到基准 Mt+Aar+Var+FCar=100空气枯燥基准：Mad+Aad+Vad+FCad=100枯燥基准：Ad+Vd+FCd=100枯燥无灰基准：Vdaf+FCdaf=100依据上面四个式子和各基准的含义，我们就不难进展基准之间的换算。要求基空气枯燥基收到基干基要求基空气枯燥基收到基干基枯燥无灰基枯燥无矿物质基基adarddafdmmf空气枯燥基100ad100M100Mar100100100(MMM)ad adad100Mad100(M A)ad ad收到基100100100MMadarar100100M100100(M MM)arar100(Mar arA)ar干基d100M100ad100M100ar100100100A)d100MM )d枯燥无灰基100(Mad adA) 100(Mar arA)100100daf100Ad100100A100MMdd枯燥无矿物100(MMM)ad100ad100(MMM)ar ar100100MM100d100MMddmmf100Ad在试验室所测煤中全水分是以收到基来表示，而其他特性指标均以空气枯燥基表示。四、煤质特性检测过程概述5长沙开元仪器 售后效劳手册对所分析的试样有要求：其一，所分析的试样具有代表性，能照实反映整批煤的特性指标；其二，分析煤样的粒度应小于0.2mm，具有分析可操作性。而煤炭供货商供给的煤不行能满足这样的要求，所以从供货商供给到煤的分析试样还有一个采样、制样过程。采样：对供货商供给的煤进展采样，一般都在汽车、火车、船舶上进展。目前主要还是依靠人工采样，采样的标准可查阅现行国标GB475-1996。所实行煤样的质量，依据煤的最大粒度可在1-5kg1996年开头研制汽车机械化采样装置，1997年推出第一台样机，经过近几年来的不断改进，技术和构造已相当成熟，产品性能和质量均较稳定。对于电厂供给燃烧数据的入炉煤采样是在输煤皮带上进展的械化采样。程可查阅现行国家标准GB474-19960.2mm的分析用煤25、13、6、3、1mm五个阶段，粒度大于25mm的煤样未经过裂开不允许缩分，1mm0.2mm次裂开，直至全部煤样通过所用筛子为止。所以，为了进展制样，必需配有25、13、6、3、1、0.2mm的方孔筛及3mm圆孔筛。目前大多数单位承受的是机械方式裂开，出料粒度小13mm6mm的粗裂开，通常用鄂式裂开机，细碎多用对辊式裂开机，制粉则多承受密样粒度与所保存样品最小量之间关系见下表。缩分使用的工具为十字分样板或二分器。全水分煤样的制备与其他分析煤样的制备不同，全水分煤样粒度小于13mm时，煤样质量2kg6mm500g。煤样粒度与所保存样品最小量之间的关系：煤样粒度〔煤样粒度〔mm〕＜25＜13＜6＜31＜0.2157.53.750.10.16长沙开元仪器 售后效劳手册制样完毕后，将各煤样用瓶装好后，送化验室化验，得出测试数据，换算成相应基准后，报告有关部门及上级主管。煤炭分析试验方法一般规定〔摘录〕1．煤样分析试验煤样〔以下简称煤样〕一律按GB474制备。在制煤样时，假设在室温下连续枯燥1h后煤样质量变化不超过0.1%，则为到达空气枯燥状态。煤样应装入严密的容器中，通常可用带有严密玻璃塞或塑料塞的广口玻璃瓶。称取煤样时，应先将其充分混匀，再行称取。测定除特别要求者外，每项分析试验应对同一煤样进展2次测定〔通常为重复测定〕2次测值的差如不超过规定限度〔重复性限——同一化验室允许差T〕，则取其算术平均值作为测定331.2T3次测值的算术441.3T，则取41.3T31.2T，3果，并检查仪器和操作，然后重进展测定。凡需依据水分测定结果进展校正和换算的分析试验两者测定也应在尽量短的、煤样水分不发生显著变化的期限〔最多不超过7d〕内进展。方法周密度〔同一化验室的允许差和再现性临界差〔不同化验室的允许差〕来表示。重复性限在同一试验室中，由同一操作者，用同一台仪器，对同一分析试验煤样，于短期内所做的重复测定，所得结果间的差值〔在95%概率下〕的临界值。表性的局部所做的重复测定，所得结果的平均值间的差值〔在95%概率下〕的临界值。结果表述本标准承受下述数据修约规章：凡末位有效数字后边的第一位数字大于5，则在其前一位上15则弃去；凡末位有效数后边的第一位数等于55后面的数字并非全部为51；555前一位上增加1，如前面一位为偶数〔包括零〕，则将5舍去。所拟舍弃的数字，假设为两位以上数7长沙开元仪器 售后效劳手册一次修约出结果。4.11规定的位数。测定工程单位测定值报告值全水%小数后一位小数后一位最高内在水分%小数后二位小数后一位工业分析%元素分析%全硫各种形态硫%灰中硅、铁、铝、钛、钙磷%%小数后二位小数后二位无真相对密度发热量MJ/kg小数后三位小数后二位J/g个位十位灰熔融性特征温度℃十位十位奥阿膨胀度特征温度℃个位个位胶质层指数〔x、y〕mm0.50.5坩埚膨胀序数无1/21/2符号本标准承受各分析试验工程的英文名词第一个字母或缩略字分子式作为它们的代表符号。以下符号为煤炭分析试验工程专用符号：A——灰分，%； b——膨胀度，%；DT——灰熔融性变形温度，℃； FC——固定碳，%；FT——灰熔融性流淌温度，℃； GR.I——粘结指数；HT——灰熔融性半球温度，℃； M——水分，%；MHC——最高内在水分，%； Q——发热量，J/g或MJ/kg；ST——灰熔融性软化温度，℃； V——挥发分，%。号的右下角。8长沙开元仪器 售后效劳手册本标准所涉及的分析试验工程中承受的下标有以下几种：f——外在或游离； inh——内在；o——有机； p——硫化铁；s——硫酸盐； gr,p——恒压高位；gr,v——恒容高位； net,p——恒压低位；net,v——恒容低位； b——弹筒；t——全。细划分符号后面，并用逗号分开。本标准涉及的常用基的符号有以下几种：ad——空气枯燥基； ar——收到基；d——枯燥基； daf——枯燥无灰基；dmmf——枯燥无矿物质基。举例：如空气枯燥基全硫，以St,ad表示。试验记录和试验报告试验记录试验记录应按规定的格式、术语、符号和法定计量单位填写，并应包括以下内容：分析试验工程名称及记录纸编号；分析试验日期；分析试验依据标准及使用主要仪器设备名称或编号；样品试验室编号；分析试验数据；分析试验结果及计算；分析试验过程中觉察的特别现象及其处理；试验者和审核者；其他需说明的问题。试验报告试验报告应按规定格式、术语、符号和法定计量单位填写，并应包括以下内容：报告名称、编号，页号、总页数；试验单位名称、地址；9长沙开元仪器 售后效劳手册托付单位名称、地址〔假设适用〕；样品名称、特性和状态、原编号、送样日期；试验室样品编号；主要分析试验依据标准或规程；分析试验工程及结果；〔假设适用〕抽样程序〔包括煤产品特性、抽样依据标准、抽样基数，子样数目和质量、总样质量、抽样时间、地点和人员〕〔假设适用〕关于“本报告只对来样负责”的声明；批准、审核和主验人员、签发日期。10长沙开元仪器 售后效劳手册常用公式一、发热量计算公式1、热容量计算公式。E=QGq qE=C1 nC2、弹筒发热量计算公式Q= ECqqb G 1 23、空干基高位热值计算公式b,ad b,ad b,adQgr,ad=Q －(94.1S ＋Q )b,ad b,ad b,ad4.0014.60MJ/kg硫〔GB/T214〕S。(引用国标GB/T213-2023《煤的发b,ad9.3.24、收到基低位热值计算公式Qnet,ar=(Q

－206H

)100Mar23Mgr,ad

ad 100M ad5、空干基高位热值换算为干基高位热值公式Q Q ×100gr,d=

gr,ad

100Mad6、硝酸生成热计算公式qn=QG0.00157、冷却校正公式国标公式C=〔n－a〕Vn＋aV0当 ≤1.20时，a=1”40””

0.101”40””当 1”40””

时，a= 1”40””V0=K〔t0―tj〕＋A11

〔测发热量时用〕长沙开元仪器 售后效劳手册Vn=K〔tn―tj〕＋A瑞方公式C=nV+V V

n1 1

0 n

ti2

t t0

nt00u 0奔特公式V VC= 02

nmVrn式中：E——热容量 J/KQb——弹筒发热量 MJ/kgQgr,ad——空干基高位热值 MJ/kgQnet,ar——收到基低拉热值 MJ/kgQgr,d——干基高位热值 MJ/kgQ——苯甲酸热值 J/gG——试样重量 gq1——点火丝热值 Jq2——添加物热值 Jqn——硝酸生成热 J——主期温升 K或℃1”40””——点火后1”40””时的温升 K或℃C——温升冷却校正值 K或℃b——硝酸校正系数 当Q≤16.7MJ/kg时，＝0.001bb16.7MJ/K＜Q≤25.1MJ/kg时，＝0.0012b当QbSt——全硫 %b

＞25.1MJ/kg时，=0.0016Mar——收到基水分 %Mad——空干基水分 %Had——空干基氢 %V0——初期内筒降温速度 K/min(瑞方、奔特为K/0.5min)Vn——未期内筒降温速度 K/mintj——外筒温度 ℃12长沙开元仪器 售后效劳手册t0——点火时的内桶温度 ℃tn——终点时的内桶温度 ℃0t——初期的平均温度 ℃0t ——末期的平均温度 ℃nm——主期内每30S，温升0.3℃以上的次数，低热值时为温升0.1℃以上的次数。r30S0.3℃以下的次数，低热值时为温升0.1℃以下的次数。n——主期从点火到终点的时间 min〔瑞方、奔特为0.5min〕8、弹筒硫计算公式:Sb,ad=〔c×V/m－Qb,ad/60〕×1.6式中：Sb,ad——弹筒硫 %c——氢氧化钠溶液的浓度 0.1mol/LV——滴定用去的氢氧化钠溶液体积 mLm——试样重量 g60——相当1mmol硝酸的生成热 J41.61/2〔H2SO〕转换为硫的质量分数的转换因子。49、各种点火丝的热值表铁丝：6700J/g 镍络丝：6000J/g铜丝：2500J/g 棉线：17500J/g二、水泥等行业计算高位发热量及低位发热量方案1、依据国标GB/T213-2023，煤的高位发热量其测定方法有全硫法和弹筒硫滴定法，计算公式如下：Q

Qb,ad

b,ad

Q )b,ad滴定法测煤的高位发热量。和电厂不同的是，水泥厂使用的NaOH的浓度一般为0.15mol／L。2、煤的低位发热量的计算公式如下：Q Q 206H 23Mnet,ad gr,ad ad ad13长沙开元仪器 售后效劳手册Q =(Q

－206H

100M)

ar23Mnet,ar

gr,ad

ad100M ad可以看出，低位热值的状况下可以由弹筒热值减去一个阅历值而得到煤的低位热值，其具体状况如下：〔1〕当Q ＞6000kcal/kg时，b,adkgQ Q 180kcalkgnet,ad b,ad〔2〕当4000≤Q ≤6000kcal/kg时，b,adkgQ Q 150kcalkgnet,ad b,ad〔3〕当Q ＜4000kcal/kg时，b,adkgQ Q 120kcalkgnet,ad b,ad此方法为粗略计算，假设需要较为准确的低位发热量，应按标准方法操作。三、氢含量计算公式分析中得来。中国电力出版社〔1999年版〕出版的《电力用煤采制化技术及其应用》对于氢值计算方法有：〔1〕当V 8%时，H 0.444V 0.494daf daf daf〔2〕当8%V 24%时，H 0.075V 3.29daf daf daf〔3〕当24V 40%且焦渣特征号为3～8时，H 0.053V 3.61daf daf daf当V

daf

403～8H

daf

0.094Vdaf

1.92当V

daf

24