煤质管理Word格式.docx
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M
A
V
ω(FC)
W
CGD
煤的元素分析
碳
氢
氧
氮
硫
ω(C)
ω(H)
ω(O)
ω(N)
ω(S)
C
H
O
N
S
其它煤质分析
视相对密度
直相对密度
最高内在水分(%)
矿物质
发热量(MJ/Kg)
ARD
TRD
MHC
MM
Q
dsh
d
WZN
煤灰熔融性测定
变形温度
软化温度
半球温度
流动温度
DT
ST
HT
FT
T1
T2
_
T3
煤的黏结性和结焦性指标
收缩度%
膨胀度%
坩埚膨胀序数
黏结指数
罗加指数
半焦产率%
焦油产率%
干馏总水产率%
最终收缩度mm%
胶质层最大厚度
a
b
CSM
GR.L
R.L
CR
Tar
Water
X
Y
K
T
WZ
煤的氧化工艺性质
二氧化碳转化率%
结渣率%
哈氏可磨性指数
抗碎强度%
热稳定性%
Clin
HGI
SS
TS
JZ
KHG
RW
其它工艺性质
苯萃取物产率%
腐殖酸产率%
透光率
EB
HA
PM
第二章煤的工业分析
一、煤中的水分
1、煤中水分的存在形式
煤中水分的存在形式可分为外在水分、内在水分及化合水三种类型。
(1)、外在水分(Mf)
外在水分是指附着在煤的颗粒表面的水膜或存在于直径大于10-5cm的毛细孔中的水分,又称自由水分或表面水分。
(2)、内在水分(Minh)
内在水分是指在一定条件下达到空气干燥状态时所保留的水分,即存在于煤粒内部直径小于10-5cm的毛细孔中的水分。
(3)化合水
煤中的化合水是指以化学方式与矿物质结合,有严格的分子比,全水分测定后仍保留下来的水分,通常所说的结晶水和化合水。
例题:
某收到煤样的质量是1000.00g,经空气干燥后质量为900.00g,用空气干燥煤样定内在水分,两次重复测定结果如下:
1、煤样质量10.0000g,105℃干燥后煤样的质量9.5120g;
2、煤样质量10.0000g,105℃干燥后煤样的质量9.4840g,求收到煤样的全水分。
二、煤中灰分(A)
煤的灰分,是指煤完全燃烧后剩下的残渣.因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧,煤中矿物质(除水分外所有的无机质)在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物,所以确切地说,灰分应称为灰分产率。
三、煤的挥发分(V)
煤样在规定条件下隔绝空气加热,煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的液态(此时为蒸汽状态)和气态产物,这些产物称为挥发物。
挥发分不是煤中固有的,而是在特定温度下热解的产物,所以确切的说应称为挥发分产率。
四、煤的固定碳
从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物称为固定碳,简记符号为ω(FC)。
固定碳和挥发分一样不是煤中固有的成分,而是热分解产物。
在组成上,固定碳除含有碳元素外,还包含氢、氧、氮和硫等元素。
因此,固定碳与煤中有机质的碳元素含量是两个不同的概念,决不可混淆。
一般而言,煤中固定碳含量小于碳元素含量,只有在高煤化程度的煤中两者才比较接近。
煤的工业分析中,固定碳一般不直接测定,而是通过计算获得。
在空气干燥煤样测定水分、灰分和挥发分后,由下式计算煤的固定碳含量:
第三章煤的元素分析
一、煤的元素组成
1、煤中的碳
碳是煤中最重要的组成部分,是组成煤炭的大分子骨架,是煤在燃烧过程中产生热量的重要元素之一,C+O2=CO2+33.66MJ/kg。
碳是煤中有机质组成中含量最高的元素,并随着煤化程度升高而增加,因此,碳含量可作为表征煤化度的分类指标。
中国各种煤的干燥无灰基碳wdaf(C)含量为:
泥炭55%~62%,褐煤60%~77%,烟煤77%~93%,无烟煤88%~98%。
2、煤中的氢
氢元素是煤中第二重要组成元素,也是煤中可燃部分,其燃烧时放出大量的热,H2+1/2O2=H2O(蒸汽)+121.69MJ/kg。
3、煤中的氧
氧也是组成煤有机质的一个十分重要元素,越是年轻的煤,氧元素所占的比例也就越大,所以氧是影响年轻煤的性质一个重要因素。
氧元素在煤的燃烧过程中不产生热量,但能与产生热量的氢生成水,使燃烧热量降低,是动力用煤的不利的因素。
同时氧是煤中反应最强的元素。
因此,当煤用于热加工时,煤中氧的含量对热加工影响较大。
煤中氧含量变化很大,它随煤化程度增高而减少。
4、煤中的氮
煤中氮元素含量较少。
一般为0.5~3%,煤中氮在燃烧时一般不氧化,而呈游离状态N2进入废气中,当煤作为高温热加工原料时,煤中氮的一部分变成N2、NH3、HCN及其他一些有机含氮化合物逸出。
氮的含量随煤化程度而变化规律不很明显。
5、煤中的硫
硫是煤中元素组成之一。
在各种类型煤中,都含有数量不等的硫分。
煤中硫分含量高低与成煤时期沉积环境有关。
我们煤中全硫含量总的趋势是海陆交替相沉积的煤,其全硫含量普遍高,陆相沉积煤中硫分一般偏低。
煤中硫对炼焦、气化和燃烧等都是十分在害的杂质。
所以硫分是评价煤质的重要指标之一。
根据全硫含量的不同,煤分为:
特低硫煤<
0.5%,低硫煤0.51<
1.0%,低中硫煤1.0—1.5%,中硫煤1.51—2.0%,中高硫煤2.01-3.0%,高硫煤>
3%。
硫分高达5-10%则属特殊高硫煤。
煤中硫根据其存在状态可分为有机硫和无机硫两大类。
有时还有微量的呈单体状态的元素硫。
有机硫存在于煤的有机质中。
无机硫以黄铁矿、白铁矿和硫酸盐的形式存在于煤的矿物质内。
其中以黄铁矿和白铁矿形式存在矿,又称为硫化物硫。
而硫化物硫和有机硫,因其可燃故称为可燃矿;
硫酸盐硫不可燃称为非可燃硫。
煤中各形态硫的总和,称为全硫,以符号St表示。
1、煤中有机硫(So)
煤中有机硫在煤中没有固定含量,一般含硫较低的煤,所含的硫主要是有机硫。
这与沉积环境有关,有机硫是煤中有机质分子结构中的组成部分,其组成很多复,目前尚不能用机械方工选出。
有机硫一来源,多数人认为是来自成煤原始物质的蛋白质。
也有人认为还存在一些次生有机硫,它是黄铁矿与有机质相互作用的结果,有时硫化氢和植物分解产物的作用也可形成有机硫化物。
2、无机硫
无机硫以黄铁矿、白铁矿、硫化物和硫酸盐的形式存在于煤的矿物质内,偶尔也有元素硫存在。
把煤的矿物质中以硫酸盐形式存在的硫称为硫酸盐硫(Ss);
以黄铁矿、白铁矿和硫化物形式存在的硫,称为硫化铁硫(Sp).
3、煤中有机硫、无机硫与全硫的相互关系
第四章煤的发热量及换算
煤的发热量,又称为煤的热值,即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。
煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。
煤作为动力燃料,主要是利用煤的发热量,发热量愈高,其经济价值愈大。
同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据,以及锅炉设计的参数。
一、发热量的单位
热量的表示单位主要有焦耳(J)、卡(cal)。
焦耳,是能量单位。
1焦耳等于1牛顿(N)力在力的方向上通过1米的位移所做的功。
焦耳是国际标准化组织(ISO)所采用的热量单位,也是我国1984年颁布的,1986年7月1日实施的法定计量热量的单位。
煤的热量表示单位:
J/g、KJ/g、MJ/Kg,卡(cal)是我国建国后长期采用的一种热量单位。
1cal是指1g纯水从19.5C加热到20.5C时所吸收的热量。
欧美一些国家多采用15Ccal,即1g纯水从14.5C加热到15.5C时所吸收的热量。
1cal(20Ccal)=4.1816J
1cal(15Ccal)=4.1855J
由于cal/g的热值表示因15℃cal或20℃cal等的不同而不同,所以国际贸易和科学交往中,尤其是采用进口苯甲酸(标明其cal/g)作为热量计的热容量标定时,一定要了解是什么温度(℃)或条件下的热值(cal/g),否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。
为了使热量单位在国内外统一,必须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。
二、煤的各种发热量名称的含义
1、煤的空气干燥基弹筒发热量(Qb,ad)
煤的空气干燥弹筒发热量,是单位质量的煤样在热量计的弹筒内,在过量高压氧(25~35个大气压左右)中燃烧后产生的热量(燃烧产物的最终温度规定为25℃)。
二、煤的空气干燥基高位发热量(Qgr,ad)
测定弹筒发热量时,煤样是在充足的高压氧气中燃烧,这与煤在空气中空气中燃烧有很大的差别,主要差别有三个方面:
1、煤在空气中燃烧时,煤中的氮呈游离态的氮逸出,而煤在弹筒中燃烧时,煤中的一部分氮却生成NO2或者N2O5等高价氧化物,这些氮的氧化物,这些氮的氧化物又与弹筒中的水作用生成硝酸,这个过程要放出热量。
2、煤在空气中燃烧时,煤中的硫只能形成SO2气体而逸出;
而煤在弹筒中燃烧时,硫却生成稀硫酸,这个过程也要放出更出的热量。
3、煤在空气中燃烧时,煤中水呈气态逸出;
而煤在弹筒中燃烧时,煤中的水由燃烧时的气态凝结成液态,这个过程是一个放热过程。
由一于上述原因,煤中的弹筒发热量比煤在空气中燃烧产生的实际热量高,所以必须对弹筒发热量进行校正,使发热量进行校正,使发热量的的数值尽量接近煤在工业锅炉内燃烧所产生的实际热量。
高位发热量也即由弹筒发热量减去硝酸校正热后得到的发热量,公式如下:
Qgr,v,ad=Qb,ad-[94.1Wad(Sb)+aQb,ad]
Qgr,v,ad——空气干燥煤样的恒容高位发热量,J/g;
Qb,ad——空气干燥煤样的弹筒发热量,J/g;
Wad(Sb)——由弹筒洗液测得的煤的硫含量,%;
[当煤中Wad(St)≤4或Qb,ad>
14.6MJ/Kg时,可用Wad(St)代替、。
]
94.1——空气干燥煤样中每1%硫的校正值,J/g;
a—硝酸生成热校正系数。
当Qb,ad≤16700J/g,a=0.001
当16700J/g<
Qb,ad≤25100J/g,a=0.0012
Qb,ad>
25100J/g,a=0.0016
三、煤的低位发热量(Qnet)
煤的低位发热量,是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量,扣除煤中水分(煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水,以及煤中的游离水和化合水)的汽化热(蒸发热),剩下的实际可以使用的热量。
公式如下:
Qnet,v,ar=[Qgr,v,ad-206Wad(H)]*(100-Mt)/(100-Mad)-23Mt
发热量有恒容与恒压之分,这是因为煤样在不同条件下燃烧所致。
所谓恒容发热量,是指单位质量的煤样在恒定的容积内完全燃烧,无膨胀做功时的发热量。
煤在氧弹中燃烧,是在恒定容积下进行的,由此计算出的高位发热量,相应地称为空干基恒容发热量。
所谓恒压发热量,是指单位质量的煤样在恒定压力下(譬如锅炉中)完全燃烧,有膨胀做功时的发热量。
煤在锅炉中燃烧,就是在恒压下进行的,由此计算出的低位发热量,相应地应称为收到基恒压低位发热量。
在工业计算中,理应使用恒压低位发热量如有必要。
Qnet,p通常比Qnet,v低10~20J/g(约3~5卡/克)。
计算公式如下:
Qnet,p,ar=[Qgr,v,ad-212Wad(H)-0.80Wad(O)+Wad(N)]*(100-Mt)/(100-Mad)-24.4Mt
四、发热量的基准换算
实际工作中,经常使用的发热量指标主要有:
空气干燥基弹筒发热量(Qb,ad),它是发热测定的原始数据,供计算高位发热量和低位发热量时使用;
空气干燥基高位发热量(Qgr,v,ad);
干燥基高位发热量(Qgr,v,d),它常用于不同化验赛马之间发热量测守值的对比。
;
干燥无灰基高位发热量(Qgr,v,daf),干燥无灰基高位发热量用于评定煤炭质量及进行煤质研究;
收到基低位发热量(Qnet,v,ar),它最接近煤在工业锅炉中燃烧产生的实际热量,所以动力用的有关计算,工业锅炉的设计和煤炭计价等都使用收到基低位发热量;
恒湿无灰基高位发热量(Qgr,maf),它主要用于煤的分类。
1、高位发热量基准换算
Qgr,ar=Qgr,ad*(100-Mt)/(100-Mad)
Qgr,d=Qgr,ad*100/(100-Mad)
Qgr,daf=Qgr,ad*100/(100-Mad-Aad)
2、低位发热量的基准的换算
Qnet,v,M=[Qgr,v,ad-206Wad(H)]*(100-M)/(100-Mad)-23M
M——基计算基准的水分
由此可推出,根据空气干燥基高位发热量计算干燥基低位发热量、空气干燥基低位发热量和收支基低位发热量的公式:
Qnet,v,d=[Qgr,v,ad-206Wad(H)]*(100-0)/(100-Mad)
Qnet,v,ad=[Qgr,v,ad-206Wad(H)]-23Mad
例题:
测得基本煤样的Mad=2.5%,Mt=6.18%,St=1.47%,Qb,ad=29.364MJ/Kg,wad(H)=3.65%,求该煤样的空气干燥基高位发热量Qgr,v,ad、Qgr,v,d、Qnet,v,ad和Qnet,v,ar
第五章煤的分类
新的煤炭工业分类方案于1989年10月1日正式实施。
说明:
1、凡Vdaf>
37%,GR.I≦5,再用透光率Pm来区别分烟煤和褐煤。
2、凡Vdaf>
37%,Pm>
50%,为烟煤,,Pm>
30%—50%,如恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf>
246MJ/Kg,则划分为长焰煤。
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