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1、煤炭开采与化工生产培训，主讲人：范志斌电话：箱：2010年版权所有，河北省发电煤炭质量监督检验中心，07.07.2020，a，2，第1章煤炭基础，煤炭是一种自然形成的混合物，成分和结构复杂，要充分利用煤炭资源，必须掌握这一章主要阐述煤炭的形成过程，煤炭的主要类型和特征，煤炭的物理化学特性， 介绍了煤的基本组成和表现形式、发电常用的煤的特性指标、物理意义及其与发电的关系等。07.07.2020，a，3，第1节煤的形成和类型，1。煤的形成煤是一种自然资源，是由古代植物形成的。植物分为两类：低等植物和高等植物。地球上储量最大的煤是由高等植物形成的，统称为腐殖质煤。从死亡到积

2、累，植物变成煤，大致可分为两个阶段：泥炭阶段和煤化阶段。1.泥炭化阶段：沼泽植物残体生化和物理化学变化形成泥炭的过程。细菌古代植物(腐烂分解)变成了气体和泥炭。07.07.2020，a，4，煤的形成和类型，2。煤化阶段：将泥炭压入地下并使其变硬的过程(压力、温度和时间)，消除气体和水分，增加碳含量。这种成岩作用和变质作用统称为煤化作用。综上所述，煤实际上是由古代植物遗迹的地质变化形成的固体有机可燃矿物岩石。在成煤过程中，各阶段的主要影响因素和化学变化见表1-1。07.07.2020，a，5，表1-1煤形成过程中的主要因素和化学变化，07.07.2020，a，6，煤的形成和类型，2。煤的类型和特

3、性。煤的煤化过程是一个增加碳的碳化过程。这是一个从低级到高级的渐进变化过程。成煤条件的变化决定了煤的多样性、复杂性和非均质性。因此，根据煤化程度、地质年代和含碳量，煤可分为三类：褐煤、烟煤和无烟煤。07.07.2020，a，7，从植物的成煤过程来看，植物埋在地下的时间越长，煤在成煤过程中的煤化程度越深，煤中的水分和挥发分含量越小，碳含量越高。2.各种煤的基本特征褐煤是煤化程度最低的煤。外观为褐色或深褐色，光泽暗淡，质地柔软，易破碎，挥发分和内部水分高，褐煤易风化，热量明显降低。煤的形成和类型，07.07.2020，a，8，煤的形成和类型，烟煤的煤化程度高于褐煤但低于无烟煤。它是自然界中分布最广

4、的煤。烟煤有不同程度的光泽，大多数呈带状。它的特点是挥发分范围广，不同类型烟煤的粘结性差异大，燃烧时烟多。其特征基本介于无烟煤和褐煤之间。例如，贫煤的性质最接近无烟煤，因此有时被称为半无烟煤；长焰煤的性质最接近褐煤。07.07.2020，a，9，煤的形成和类型，无烟煤的煤化程度最高。低挥发分、高密度、高含碳量、高燃点、不结块、灰黑色外观、金属光泽、无明显带状、燃烧时无烟、短焰。褐煤、烟煤和无烟煤的主要特性见表1-2。07.07.2020，a，10，煤的形成和类型，表1-2，煤的类型和特征，07.07.2020，a，11，第2节，煤的岩相组成，1 .煤岩学的概念煤是一种有机岩矿，用通常的岩石研究

5、方法研究煤的学科叫做煤岩学。第二，煤岩学的研究方法宏观研究方法和微观研究方法宏观研究方法是用肉眼观察和区分煤层的岩相地层。显微研究方法是用显微镜鉴别煤的纤维组成，07.07.2020，a，12，煤的岩相组成，3，宏观煤与岩石组成，4，煤与岩石的有机显微组分，镜质体，绢云母和地壳稳定群。5.煤和岩石中的矿物无机显微成分煤=灰分，硫含量6。煤中常见的矿物，如粘土矿、黄铁矿、应时和方解石，07.07.2020，a，13。第三节煤炭分类标准简介。一、中国煤炭分类中国煤炭分类标准主要依据煤炭的煤化程度(Vdaf、Pm)和技术特性(G、Ymm等)。用煤的煤化度参数Vdaf将煤分为三类：无烟煤、烟煤和褐煤。

6、干无灰挥发分含量为10.0%的煤为无烟煤；10.0%是烟煤；37.0%是褐煤。07.07.2020，a，14，煤分类标准简介，根据干无灰挥发物(Vdaf)和干无灰氢(Hdaf)的含量，无烟煤可分为三种类型：1号无烟煤、2号无烟煤和3号无烟煤。用两个参数来确定烟煤的分类，一个是表征烟煤煤化程度的参数(Vdaf)，另一个是表征烟煤粘结性的参数(G)、(Ymm)或(B)。烟煤细分为1/2ZN子类，即贫煤(PM)、贫煤(PS)、贫煤(SM)和炼焦煤(JM)，07.07.2020，a，15，煤分类标准简介，根据透光率指数(Pm)，褐煤可分为两个子类，即褐煤1号和褐煤2号。其次，煤产品品种和等级所谓的煤产

7、品品种是指经过煤分选或筛选和加工后获得的不同质量和用途的煤产品。根据用途(冶炼或其他用途)、加工方法(洗涤或筛分)和技术(粒度和灰分)的要求，煤炭产品分为五大类28个品种。07.07.2020，a，16，煤炭分类标准简介，洁净煤(含2个品种)。经过选择性加工生产的产品符合质量要求。它们大多是低灰分、低硫分的优质煤。颗粒煤(包括16个品种)。筛分或洗涤生产的煤炭产品，粒度下限大于6mm。洗煤(含7个品种)。煤经过洗涤和加工。原煤。煤矸石(包括黄铁矿和其他杂物)后的规定粒度的煤炭产品选自原煤。劣质煤(包括2个品种)。一般指各种低热值(14.5MJ/kg)和高灰分(40%)的煤产品或煤泥(洗煤厂粒度

8、小于0.5毫米的洗煤产品)。07.07.2020，a，17，煤炭分类标准简介，三。煤粉锅炉发电用煤技术条件为了适应火力发电厂用煤的特点，提高煤的利用效率，根据电厂固体排渣煤粉锅炉的技术要求，选择了7个指标进行划分，这是锅炉设计和煤源选择的依据之一。分类指标包括7项指标：干无灰挥发物、接收基低位热值、干灰分、总水分、干总硫、煤灰熔融软化温度、哈氏合金可磨性HGI等。07.07.2020，a，18，第四节煤的组成和表达，一、煤的组成煤是各种有机和无机物质的混合物，其组成和结构非常复杂。煤中的无机物主要以硅酸盐(铝、钙、镁、钠和钾)、碳酸盐(主要是钙、镁、铁和其他盐)、硫酸盐和硫化物(黄铁矿)的形式

9、存在。此外，还有一些相关的稀有元素。煤在工业上通常分为工业分析成分和元素分析成分。07.07.2020，a，19，煤的成分和表达式，II。工业分析的成分与煤的元素分析的关系，煤中工业分析的各成分以百分含量的形式表示，总和为100。即水分、灰分、挥发性物质、固定碳=100。煤中元素的分析成分是煤中可燃有机物的划分，所以根据相应的可燃成分，加上不可燃成分，水分和灰分，总数为100。也就是说，碳、氢、氮、氧、硫、水分和灰分=100，见图11。，07.07.2020，a，20，煤的组成和表达式，1-1煤的工业分析和元素分析图，07.07.2020，a，21，煤的组成和表达式，从中我们可以看出，从煤的组

10、成来看，煤中的碳、氢、氮、氧和硫如灰，其英文名称是ash，所以它用a表示；另一个例子：水分，英文名称为湿气，用m表示，07.07.2020，a，22，煤的组成和表达式，1-3常用的煤质特性指数表达式方法，07.07.2020，a，23，工业分析中成分百分比的表达式为：并购价值=100。元素分析中组成百分比的表达式为：M A C H N O S=100，07.07.2020，A，25。第五节煤的物理化学性质。一、煤的物理性质主要包括：相对密度(比重)、颜色、光泽和煤。煤的物理性质主要影响煤的成因因素，即原料及其聚集条件、煤化程度或变质程度；煤的灰分、水分和风化程度。07.07.2020，a，26

11、，煤的物理特性，1。煤的相对密度(比重)真实相对密度(真实比重):在相同的温度和体积(不包括煤的所有空隙)下，20时煤的质量与水的质量之比。它是计算煤层平均质量和研究煤的性质的重要指标。煤的真实相对密度随煤化程度而变化。以镜质组密度为例，当煤化程度较低时，镜质组密度随着煤化程度的增加而降低；然而，当碳含量为87%左右时，镜质体有一个最小值，然后随着煤化程度的增加而迅速增加。07.07.2020，a，27，煤的物理特性，煤的表观相对密度(表观比重):在相同的温度和体积(包括煤的所有空隙)下，煤的质量与水的质量之比。它是计算煤炭储量、煤仓设计和运输、破碎、燃烧等过程的指标。煤的孔隙度：根据煤的真实

12、比重和表观比重计算煤的孔隙度。它与煤的反应性和强度有一定的关系。孔隙率大的煤具有大的表面积和良好的反应性，但其强度通常较小。孔隙率=真比重-表观比重100%真比重，07.07.2020，a，28，煤的物理特性，煤的堆积比重：在相同温度和体积下，自由堆积煤的质量与水的质量之比(包括煤的所有孔隙和煤堆体积，包括煤块之间的孔隙)，在20。注：这是自由堆积，不是压实，包括煤块之间的孔隙，单位为t/cm3。在设计煤仓、估算炼焦煤装载量和装载量时使用。07.07.2020，a，29，煤的物理特性，影响煤的比重的因素1。煤的类型(遗传因素)2。岩相成分3。煤化度4。矿物的类型和含量。水分和风化，07.07.

13、2020，a，30，煤的物理特性，2。煤的颜色与煤的性质有关，并随着煤变质程度的加深而变化。褐煤主要是由于褐煤中的腐植酸。烟煤是黑色的；无烟煤会变成钢灰色。颜色的变化也受变质程度和矿物的影响。例如，深度变质的褐煤为深棕色至黑色。07.07.2020，a，31，煤的物理特性，3。煤的光泽是指煤表面的反射能力，通常是完全黑暗、半黑暗、半明亮、完全明亮和非常明亮。煤的光泽的影响因素(1)煤的成分(2)煤化程度(3)灰分含量，07.07.2020，a，32，煤的物理特性，4。煤的硬度指的是其他坚硬物质的强度。了解煤的硬度可以使人们考虑采煤中使用的机械装置，推测机械磨损等。同时，可以提前预测破碎成型加工

14、的难易程度。煤的显微硬度是指煤对坚硬物体的抵抗力。测量原理是在光滑的煤样平面上压一个坚硬的特殊形状的压力，在煤表面压一个压痕，然后在显微镜下观察压痕的大小。压痕越大，煤的显微硬度越低。煤的显微硬度随着煤变质程度的加深而变化和增加。07.07.2020，a，33，煤的物理特性，5。煤的粉碎(可磨性)煤被粉碎(磨成粉末)的难度通常用煤的可磨性指数(HGI)来表示。可磨性指数越大，就越容易压碎。研磨法则：在研磨成粉末时消耗功(能量)，其与煤产生的新表面积成比例。测量方法1。全江苏热工研究院(BTN法)2。哈德格罗夫方法(Hardgrcve)，07.07.2020，a，34，煤的物理特性，6。煤的热稳

15、定性是指煤在高温燃烧或气化过程中对热的稳定性。也就是说，煤块在高温作用下保持原来的粒度。煤的热稳定性与煤的类型有关。无烟煤因其致密的结构，受热时内外温差大，造成不同程度的膨胀和破裂，导致热稳定性差；褐煤含有大量水分，在加热过程中会大量蒸发，因此煤容易破碎，热稳定性差。07.07.2020，a，35，煤的化学性质，二。煤的化学性质主要包括煤的风化、氧化和热分解。1.煤的热分解在热分解过程中会形成不同数量和组成的产物，即胶体状态、粘结、焦化等。由于煤的结构复杂且不稳定，热分解过程中的分解方式和产物性质受外界影响，主要与煤化程度、煤的成分和加热方式有关。07.07.2020，a，36，煤的化学性质，

16、2。煤的风化、氧化和自燃。当煤堆积在空气中或靠近地表的煤层受到大气因素的综合影响时，它们的物理性质、化学性质和工艺性质会发生一系列变化，这些变化称为风化，即氧化。主要原因是煤中的有机物和矿物质被氧化，释放热量。如果释放的热量不能及时释放，就会在煤层或煤堆中积聚越来越多，煤的温度会越来越高，这将加速氧化过程，释放更多的热量，从而达到煤的燃点，引起自燃。07.07.2020，a，37，煤的化学性质，经过风化和氧化后，其性质变化：1。外观颜色发生变化；2.煤的化学性质的变化；3.煤的热值变化。07.07.2020，a，38，第5节煤质特性指标与电力生产的关系，煤粉悬浮燃烧主要用于电厂锅炉。发电厂使用的煤的质量由发电厂的设计和煤类型的检查决定。一、工业分析特征指标1。水的可燃部分(M)含量相对降低，热值降低；气体排放过程带走热量；降低炉温，延迟点火时间，增加化学和机械不完全燃烧的热量损失；07.07.2020，a，39，煤质特性指标与电