太原理工大学-煤科学

MinhMarMadMfMinhMarMadMfProximateAnalysis/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)：一定的湿度和温度下，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900℃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℃作为煤分类指标时是要用干燥无灰基的挥发份产率Vdaf%表示FCad=100–(Mad+Aad+Vad)FCdaf=100–Vdaf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灰Ash：Major：SiO2、Al2O3、CaO、MgO＞95%Therest：K2O、Na2O、SO3、P2O5、铁磁性物质Isimportant: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（0.5~3.0%）：2.5以下，Ndaf=0.3Hdaf、S（0.1~10%）：St=So+Sp+Ss+SeSp：团状黄铁矿一般可洗，极细的难除。So：有机硫典型烟煤的热解Pyrolysisprocessoftypicalbituminous：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。煤的粘结指数G（cakingindex）：表征烟煤粘结性的一种指标。煤的奥压膨胀度b（%）（Audiberts-Arnudilatation）：煤的结焦性指标、区分强粘结性煤的一个辅助指标。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）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（稳定组）Theliptinitemacerals：沥青化作用

煤岩显微组分在成煤过程中的变化：随着煤化程度的增大，煤越年老，煤中小分子含量越低，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→无烟煤→后增加内表面积：先降低→无烟煤→后增加（与水含量有关）挥发分：先降低→无烟煤→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）。密度：C:逐渐增加通过CO2吸收剂测定C含量H:逐渐降低→通过水吸收剂测定H含量O:逐渐降低→O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：1.28~1.42g/cm3，烟煤：1.27~1.33g/cm3，无烟煤：1.40~Odaf%脆度：煤化程度高度的煤和煤化程度低的煤的脆性都较小；中等煤化程度的焦煤、肥煤脆性较大；挥发性小于10%的无烟煤要比挥发分大的褐煤低。Odaf%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。PM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的机械强度。可选性：是指煤通过洗选，除去其中的夹矸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60～70万tSO2，去除矸石16Mt。炼焦用煤的基本要求：①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。②肥煤的黏结性最好，焦煤的结焦性最好。③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：适用煤种块煤、无粘结性、弱黏结性的无烟煤、焦炭、烟煤、亚烟煤。可处理水分大、灰分高的劣质煤。高反应性的、适宜于低阶煤，如褐煤、亚烟煤等具有高水分、高灰分、高灰熔点的煤。几乎所有煤中都可以使用；灰熔点需要低于1300℃，适于烟煤，不太适于褐煤、无烟煤；气化：升高温度、降低压力，可使CO含量增加。煤非均相反应包括几个阶段：外扩散→表面吸附→内扩散→反应→脱附→外扩散气化发展方向：消除扩散，向动力学控制方向发展灰熔聚流化床：灰熔聚流化床粉煤气化以碎煤为原料(<6-8mm)，以空气、富氧或氧气为氧化剂，水蒸汽或二氧化碳为气化剂，在适当的气速下，使床层中粉煤沸腾，床中物料强烈返混，气固两相充分混合，温度均一，在部分燃烧产生的高温（950-1100℃利用灰熔聚原理，实现选择性排灰；提高了操作温度，拓宽了适用煤种范围。原理及特点：气固流态化：适当气速使煤沸腾流化、传热传质性能好、气化强度高中心射流形成局部高温区（1200-1300℃）：提高气化强度、促使灰渣团聚；炉料炭含量高结渣风险小、炉温提高煤种适应性宽灰团聚成球，借助重量的差异与半焦有效地分离，排灰碳含量低（<10%）；飞灰经过旋风除尘器捕集后返