煤质分析结果的表示方法1.docx
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煤质分析结果的表示方法1.docx
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煤质分析结果的表示方法1
煤质分析结果的表示方法
序号
术语名称
英文名称
定义
符号
允许使用的同义词
停止使用的同义词
2.4.1
收到基
Asreceivedbasis
已收到状态的煤为基准
ar
应用基
2.4.2
空气干燥基
Airdriedbasis
与空气湿度达到平衡状态的煤为基准
ad
分析基
2.4.3
干燥基
Drybasis
以假想无水状态的煤为基准
d
干基
2.4.4
干燥无灰基
Dryash-freebasis
以假想无水、无灰状态的煤为基准
daf
可燃基
2.4.5
干燥无矿物质基
Drymineralmatterfreebasis
一假想无水、无矿物质状态的煤为基准
dmmf
有机基
2.4.6
恒湿无灰基
Moistashfreebasis
一假想含最高内在水分、无灰状态的煤为基准
maf
2.4.7
恒湿无矿物质基
Moistmineralmatter-free-baisis
以假想含最高内在水分、无矿物质状态的煤为基准
M,mmf
煤的分类
序号
术语名称
英文名称
定义
符号
允许使用
的同义词
停止使用
的同义词
2.6.1
类别
class
根据煤的煤化程度和工艺性能指标把煤划分成的大类
2.6.2
小类
group
根据煤的性质和用途的不同,把大类进一步细分成的小类
2.6.3
褐煤
Browncoal;lignite
煤化程度地的煤,外观多呈褐色,光泽暗淡或成沥青光泽,含有较高的内在水分和不同数量的腐植酸
HM
2.6.4
烟煤
Bituminouscoal
煤化程度高于褐煤而低于无烟煤,其特点是挥发分产率范围大,单独炼焦时从不结焦到强结焦均有,燃烧时有烟
YM
2.6.5
无烟煤
anthracite
煤化程度高的煤,挥发分低、密度大,燃点高,无粘结性,燃烧时多不冒烟
WY
白煤
2.6.6
硬煤
Hardcoal
一般指烟煤和无烟煤的总称,或者指恒湿无灰基高位发热量等于或大于24MJ/KG的煤,以及恒湿无灰基高位发热量等于或小于24MJ/KG,但镜质体平均随机反射率等于或大于0.6%的煤
2.6.7
长焰煤
Longflamecoal
变质程度最低、挥发分最高的烟煤,一般不结焦,燃烧时火焰长
CY
2.6.8
气煤
Gascoal
变质程度较低、挥发分较高的烟煤,单独炼焦时,焦炭多细长、易碎,并有较多的纵裂纹
QM
2.6.9
肥煤
Fatcoal
变质程度中等的烟煤。
单独炼焦时,能生成熔融性良好的焦炭,但有较多的横裂纹,焦根部分有蜂焦
FM
2.6.10
焦煤
Cokingcoal
变质程度较高的烟煤。
单独炼焦时,生成的胶质体热稳定性好,所得焦炭的块度大、裂纹少,强度高
JM
2.6.11
瘦煤
Leancoal
变质程度高的烟煤。
单独炼焦时大部分能结焦。
焦炭的块度大、裂纹少,但熔融性较差,耐磨强度低
SM
2.6.12
1/3焦煤
1/3cokingcoal
介于焦煤、肥煤与气煤之间的含中等或较高挥发分的强粘结性煤。
单独炼焦时,能生成强度较高的焦炭
QF
2.6.13
气肥煤
Gas-fatcoal
挥发分高、粘结性强的烟煤。
单独炼焦时,能产生大量的煤气和胶质体,但不能生成强度高的焦炭
QF
2.6.14
1/2中粘煤
1/2mediumcakingcoal
粘结性介于气煤和弱粘煤之间的、挥发分范围较宽的烟煤
1/2ZN
2.6.15
贫瘦煤
Meagerleancoal
变质程度高,粘结性较差、挥发分低的烟煤。
结焦性低于瘦煤
PS
2.6.16
贫煤
Meagercoal
变质程度高、挥发分最低的烟煤。
不结焦
PM
2.6.17
不粘煤
Non-cakingcoal
变质程度较低的、挥发分范围较宽的烟煤。
无粘结性的烟煤
BN
2.6.18
弱粘煤
Weaklycakingcoal
变质程度较低的、挥发分范围较宽的烟煤。
粘结性介于不粘煤和1/2中粘煤之间
RN
2.6.19
天然煤
carbonite
煤层中的煤因受岩浆热的影响而形成的焦炭
自然焦
6.20
风化煤
WEATHEREDCOAL
受风化作用的影响,含氧量增高,发热量较低,并含有再生腐植酸等明显变化的煤
煤及其产品
序号
术语名称
英文名称
定义
符号
允许使用
的同义词
停止使用
的同义词
2.1.1
煤
coal
植物遗体在覆盖地层下,压实、转化而成的固体有机可燃沉积岩
煤炭
2.1.2
煤的品种
Categoriesofcoal
以不同方式加工成不同规格的煤炭产品
2.1.3
标准煤
Coalequivalent
凡能产生29.27MJ的热量(低位)的任何数量的燃料折合为1kg标准煤
2.1.4
毛煤
Run-of-minecoal
煤矿生产出来的,未经任何加工处理的煤
2.1.5
原煤
Rawcoal
从毛煤中选出规定粒度的矸石(包括黄铁矿等杂物)以后的煤
2.1.6
商品煤
Connercialcoal;salablecoal
作为商品出售的煤
销煤
2.1.7
精煤
clenedcoal
煤经精选(干选或湿选)后生产出来的、符合质量要求的产品
洗精煤
2.1.8
中煤
Middings
煤经精选后的道德、灰分介于精煤和矸石之间的产品
2.1.9
洗选煤
Washedcoal
经过洗选后的煤'
2.1.10
筛选煤
Screenedcoal;sievedcoal
经过筛选加工的煤
2.1.11
粒级煤
Sizedcoal
煤通过筛选或精选生产的,粒度下限大于6mm并规定有限下率的产品
2.1.12
粒度
Size
颗粒的大小
2.1.13
限上率
Oversizefraction
筛下产品中大于规定粒度上限部分的质量百分数
2.1.14
限下率
Undersizefraction
筛上产品中小于规定中的粒度下限部分的质量百分数
含末率
2.1.15
特大块
Uitralargecoal(>100mm)
大于100mm的粒级煤
2.1.16
大块煤
Largecoal(>50mm)
大于50mm的粒级煤
2.1.17
中块煤
Medium-sizldcoal(25~50mm)
5~50mm的粒级煤
2.1.18
小块煤
Smallcoal(13~25mm)
13~25mm的粒级煤
2.1.19
混中块
Mixedmedium-sizedcoal(13~80mm)
13~80mm的粒级煤
2.1.20
混块
Mixedlumpcoal(13~300mm)
13~300mm之间的粒级煤
2.1.21
粒煤
Peacoal(6~13mm)
6~13mm的粒级煤
2.1.22
混煤
Mixedcoal(>0~50mm)
0~50mm之间的煤
2.1.23
末煤
Slack;slackcoal(>0~25mm)
0~25mm之间的煤
2.1.24
粉煤
Finecoal(>0~6mm)
0~6mm之间的煤
2.1.25
煤粉
Coalfines(>0~0.5mm)
小于0.5mm的煤
2.1.26
煤泥
slime
煤经洗选或水采后粒度在0.5mm以下的产品
2.1.27
矸石
Shale
采.掘过程中从顶、底板或煤层混入煤中的岩石
矸子
2.1.28
夹矸
Dirtband
夹层在煤层中的矿物质层
2.1.29
洗矸
washeryrejects
从洗煤中排出的矸石
2.1.30
含矸率
Shalecontent
煤中大于50mm矸石的质量百分数
以煤为原料,发展燃料甲醇
方德巍房鼎业
1.以煤为原料,发展燃料甲醇的意义
我国煤与天然气资源丰富,利用煤与天然气为原料(2种化石资源),选用先进的制气技术(1个制气过程),生产国民经济急需的燃料甲醇系列含氧化合物、液体烃类燃料和低碳烯烃(3类化工产品),即“2-1-3”技术,是我国发展经济与保障能源安全的重要战略部署。
本文主要阐述发展煤基燃料甲醇的意义。
20世纪40年代以来,石油一直在世界能源结构中占主导地位,是国际社会赖以生存和发展的基础。
但由于几十年来大量开采,石油资源短缺已显端倪,并出现多次石油危机。
因此寻求石油替代能源的任务非常迫切,在此情况下,煤成为首选的石油替代能源。
进入21世纪以来,能源结构的多元化已成为不可逆转的发展趋势。
我国的能源结构调整更显迫切。
我国石油资源有限,目前剩余探明可采储量为22亿多吨,仅够开采数十年。
我国已从石油输出国变成进口油国,这两年,每年进口原油约7000余万吨,成品油约3000万吨,这使我国的经济,尤其是汽车工业的发展受到限制。
而另一方面,我国煤炭资源丰富,剩余探明可用资源近1万亿吨,可供采用一、二百年。
因此,迅速发展新一代煤化工,发展煤基合成气制燃料甲醇,作为车用燃料,以补充石油资源非常必要,也十分紧迫。
可以预见,从可持续发展战略考虑,我国的汽车燃料将实施烃类(汽、柴油)、醇醚(甲醇、二甲醚)和燃料电池多体系并举的路线。
2.消除顾虑,努力推广车用燃料甲醇
社会上对推广车用燃料甲醇有种种顾虑,归纳起来有6个问题,即使用毒性、发动机动力性、尾气排放安全性、醇油互溶性、材料腐蚀性、溶胀性和运营使用经济性,前5个是技术问题,后1个是经济问题。
现对这六个问题发表看法,供参考。
(部分内容参考潘奎润教授“甲醇汽车对环境与健康的影响”一文。
)
2.1燃料甲醇毒性
由于受假酒事件影响,甲醇毒性使人关注。
必须搞清一个概念,甲醇与汽油一样,均具中等毒性。
甲醇不可饮用,不可溅入眼中;汽油也不可饮用,也不应溅入眼中,甲醇是单一化合物,其毒性清楚,不致癌;汽油是多组分混合物,由几百种烃类组成,其中还含一些强烈致癌物,如丁二烯、芳烃等。
甲醇工厂与车间的工人长期从事操作,未发现健康有异常,长期从事甲醇汽车试验与驾驶甲醇汽车的司机,未发现因甲醇而中毒。
理论与实践表明,只要遵守使用规程,甲醇作为燃料是安全的。
举一个题外的例子,“电”是很危险的,触电会死亡,但只要采取切实措施,重视用电安全,电已造福于全人类,电已成了人类不可缺少的朋友。
2.2发动机动力性
甲醇化学组成单纯,辛烷值高,含有49.9%(W)的氧,完全燃烧时所需空气量比汽油少,燃烧产生的尾气带走损失的热量也相应减少,发动机热效率得以提高。
对低比例(甲醇含量≤15%)甲醇燃料,山西省在多种型号汽车上进行了长时间试验,汽车发动机无需改造,其功率、加速性、最高最低车速、爬坡性、起动性与汽油车比,均无变化。
对高比例(甲醇含量≥85%)甲醇燃料,汽车发动机需要改造,其动力性能优于汽油车。
2.3尾气排放安全性
甲醇燃料汽车的常规排放物比汽、柴油车低60%,国际能源机构所作的评估报告认为甲醇汽车常规排放性能比汽油车好,比洁净燃料CNG和LPG略好,NOX的排放是各种燃料中最低的。
甲醇燃料汽车的非常规排放物中没有汽、柴油车排放物的致癌物丁二烯、苯与颗粒物,非常规排放尾气中甲醛含量经尾气催化处理后低于汽、柴油车。
低温起动时尾气排放的甲醛可通过设置的催化转化装置加以解决。
2.4醇油互溶性
甲醇与水可按任何比例互溶,但甲醇与汽油在室温范围内不能按任何比例互溶。
为此:
第一,燃料甲醇中水要尽可能少,因为水对醇-油互溶影响很大,即使带入少量水分,也会使已互溶的甲醇-汽油重新分层。
第二,加入助溶剂,甲醇的同系醇类是很好的助溶剂,而异构醇类的正构醇类效果更好,随着炭原子数增大,其助溶性能也增大,丙酮、乙醚等酮、醚类物质也是很好的助溶剂,而正构烯烃基本上无助溶作用。
各地已研制出多种醇-油互溶剂,并已作为商品出售。
2.5腐蚀溶胀性
甲醇燃烧过程中尾气的甲醛、甲酸、水蒸汽、未燃甲醇等对金属表面有腐蚀性,磨损较严重的是燃烧室周围的机件。
此外,甲醇还会使一般的橡胶与塑料件产生溶胀。
防止腐蚀磨损与溶胀的措施:
一是改变机件的材质与热处理工艺;二是采用甲醇汽车专用润滑油与添加燃料腐蚀抑制剂;三是使用发动机尾气催化处理器,减少排放中甲醛等含量。
现在,解决腐蚀、磨损与溶胀,在技术上已无问题。
2.6使用经济性
煤制甲醇的实际生产成本约为800元(大型装置)~1200元(中小型装置)。
有3个因素还可使甲醇成本下降,一是在煤矿产地建甲醇装置,原料价格更具有优势;二是随着有我国自主知识产权的新技术的应用,无需引进口技术与装备;三是装置的大型化,预计吨醇成本可降低到650~800元。
相对于汽、柴油的价格,甲醇燃料在经济性上具有竞争性。
由于经济性是燃料甲醇实行市场化的关键之一,除燃料甲醇的成本外,还牵涉到甲醇汽车的制造成本(或原汽车发动机改造成本)、燃料甲醇的输配运营成本等,从山西等省的示范情况来看,这些成本与汽柴油相比增加不多,具有明显的经济效益。
3.统筹安排,抓细车用燃料甲醇推广中的几个环节
燃料甲醇推广是一个系统工程,要统筹安排,至少包括制定燃料甲醇标准、建立燃料甲醇示范装置、组织燃料甲醇输配供应、做好燃料甲醇汽车发动机开发等环节。
其中制定标准是政府的事,建立生产装置是化工行业的事,组织输配供应是商业部门的事,改造发动机是汽车行业的事。
3.1制定燃料甲醇标准
燃料甲醇与化学品甲醇应有一定的区别,燃料甲醇对水分含量有明显要求,但对高碳组分含量的要求没有必要像化学品那么高,甚至还应尽可能提高产品中高碳组分的含量。
因为高碳组分的存在对醇油互溶有利,对燃烧运行也有利。
目前尚无燃料甲醇的国家标准,山西省在长期进行燃料甲醇与甲醇汽车的试验与示范的基础上建立了燃料甲醇的省标:
“车用燃料甲醇(DB14/793-2002)”和“M5、M15车用甲醇汽油(DB14/792~2002)”。
其中对车用燃料甲醇提出的技术要求是:
密度(20℃)791~795kg/m3,水分含量≤0.15%,沸程(101.3KPa)64~66℃,酸度(以HCOOH计)≤0.005%,碱度(以NH3计),≤0.002%,蒸发残渣含量≤0.005%,羰基化合物(以CH2O计),≤0.015%,辛烷值(RON)≥110。
3.2建立燃料甲醇生产示范装置
燃料甲醇生产示范装置可起带头羊的作用,应该对我国自主知识产权的技术进行系统集成,建设以下4种类型的燃料甲醇生产示范装置:
(1)以煤为原料的中小合成氨厂联产燃料甲醇。
目前我国联醇厂不少,但规模偏小,开开停停,竞争不过大型装置,因此中小化肥厂联产燃料甲醇的质量一般应达到年产5万吨以上才具备竞争力与生命力。
(2)以煤为原料的中小合成氨厂改产低压燃料甲醇,由于单产甲醇,其规模更应考虑经济性,产量一般应达到年产8~10万吨。
(3)以焦炉气为原料年产10万吨燃料甲醇示范装置。
(4)以高硫煤为原料年产30~60万吨以上的大型燃料甲醇装置。
本文第4节将对这几种工业示范装置的建设提出看法。
3.3组织燃料甲醇输配供应
在组织燃料甲醇输配供应方面,以下一些意见可供参考:
(1)有专家建议,与汽油加臭可供识别一样,燃料甲醇可采用加色措施以供识别。
(2)可在现有常规汽柴油加油站场地增设一套甲醇输配加注装置,供应M100燃料甲醇或M5~15醇油燃料,(3)对甲醇汽油的添加剂、防腐剂、互溶剂等的生产采取定点生产与经营许可证度,由生产单位向输配加注的加油站提供。
(4)甲醇汽车有明确标志,如“全燃料甲醇汽车”或“M5~15比例燃料甲醇汽车”等。
(5)对使用燃料甲醇的汽车及燃料甲醇加油站要有一定的政策优惠。
3.4改造甲醇汽车发动机
当使用低比例甲醇汽油掺烧时,汽车发动机无需改造;当使用M15~100时需对汽车发动机进行改造。
国内在这方面已积累一定经验。
如太原理工大学与榆次新天地发动机制造公司研制成功了M85多点电喷发动机,并已投放市场。
目前国内加装全甲醇(M100)燃烧装置的试点工作稳步推进,仅山西省就有近千辆M100汽车在8城市运行,运行情况良好,实现了在用车燃烧甲醇方面的突破。
4.系统集成,建设燃料甲醇生产示范装置前已述及,为发展燃料甲醇生产,推广燃料甲醇应用,应建设多种类型的生产示范装置。
4.1年产5万吨左右中小合成氨厂联产燃料甲醇装置
我国原有1000多家小合成氨厂和50多家中型合成氨厂,这几年在剧烈的市场竞争中,有约一半的小型合成氨厂和个别中型合成氨厂关闭与停产,坚持生产的企业效益时好时差,决定于化肥价格的走势。
为了适应化工企业发展的趋势,提供企业的经济效益,中小合成氨装置势必要进行结构调整,走产品多元化之路。
而以煤为原料的中小合成氨装置联产甲醇使合成气中的氢与氮合成氨,氢与一氧化碳合成甲醇,充分利用煤基合成气的有效组分,减少二氧化碳的排放。
对企业而言,增加了一种碳一化工产品,提供了经济效益,减少了环境污染,既保证了农业化肥的需要,又提供了车用燃料,具有重要意义。
合成氨装置联产燃料甲醇的技术路线有“串联”与“并联”两种工艺。
(1)串联式联醇工艺
甲醇合成的位置在脱硫工序之后,微量一氧化碳脱除(铜洗或甲烷化)之前,将甲醇合成串联嵌入在合成氨流程中。
串联流程的优点明显:
增添了一种新产品-燃料甲醇;进铜洗的一氧化碳负荷降低,甚至可用“双甲”工艺;变换工序的变换率适当放宽,可节省蒸汽;还可使用氨厂扩产时闲置不用的合成塔外筒、循环机等设备。
串联联醇,投资省,上马快。
串联联醇存在的问题是全气量通过甲醇合成,精脱硫负荷较重,若舍弃精脱硫而“拼”铜基催化剂,则甲醇催化剂使用寿命太短,反而得不偿失。
国内湖北化学研究所等单位研制开发出行之有效的精脱硫技术,可在接近常温下用复合脱硫剂将硫含量降至0.1ppm以下,使甲醇合成催化剂使用寿命达2年。
(2)并联式联醇工艺
氨、醇两条生产线并联,合成氨维持原生产路线,甲醇生产线与之并联,固定床气化生产符合甲醇生产要求的水煤气,将氨合成与甲醇合成两个工序的弛放气中的氢用变压吸附法或膜分离法回收,配入水煤气,混合作甲醇原料气。
这种流程,甲醇生产线简洁、适用,由于甲醇原料气由水煤气与回收的氢气混合制成,(H2-CO2)/(CO+CO2)接近于2,可省去变换与脱碳工序。
甲醇原料气量并非合成氨全气量,原料气量少,精脱硫负荷低,精脱硫比较有效,甲醇合成催化剂适用寿命延长。
由于氨、醇流程分开,甲醇可以在中压(11~12Mpa)下合成,也可在低压(5~6Mpa)下合成。
合成氨联产燃料甲醇必须要有一定的规模。
若甲醇燃料规模小于5万吨/年,效益甚微。
技术经济评价认为,要搞就搞5万吨/年以上的燃料甲醇装置。
对目前6~20万吨/年的合成氨装置,在适当进行扩产的技术改造过程中,可采用联醇工艺,生产5~15万吨/年的氨,并副产5万吨/年甲醇,此时联产装置的醇氨比为(1:
3)~(1:
1)。
醇氨比低时,联产装置的指标比较容易控制。
醇氨比较高,接近1:
1,操作指标较难控制,但并非不能控制,原北京化工试验厂就达到1:
1的醇氨比。
合成氨联产甲醇的合成工序完全可以用成熟的国内技术,杭州林达公司研制的均温型甲醇合成反应器良好的适用效果。
还值得一提的是,由于将燃料甲醇作为产品,而不是生产化学品,所以主要将粗甲醇中的水分精馏掉即可,此时只需一个精馏塔,精馏工序的能耗可大大节省。
4.2年产10万吨左右、中小合成氨单产低压燃料甲醇装置
中小合成氨厂若改为年产10万吨左右单产低压甲醇装置,应考虑以下改造事宜。
(1)制气工序沿用该厂原有制气装置,如UGI炉间歇制气装置,但需生产水煤气,当固定床UGI气化炉由生产半水煤气改为生产水煤气时,其发气量要减少20%左右。
(2)耐硫变换工序国内耐硫变换催化剂研发起步晚,但研制、开发、推广速度快,目前已有多种型号Co-Mo型耐硫变换催化剂产品用于工业生产,主要开发单位有湖北化学所、齐鲁公司研究院、上海化工研究院、辽河催化剂厂等。
我国的耐硫变换催化剂具有宽温、宽硫、高强度、高抗水合性、高抗氧化性与低生产成本等特点,具有自主的知识产权。
(3)湿法脱碳脱硫工序国内已有多种脱除气体中CO2、H2S的方法用于生产实际,作为物理吸收法的有碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法(NHD)、N-甲基吡咯烷酮法(Purisol)、低温甲醇洗法(Rectisal)、常温甲醇洗法(Amisol)、环丁砜法(Sulfinol)等,作为烷基醇胺法的有一乙醇胺法(MEA)、二乙醇胺法(DEA)、甲基二乙醇胺法(MDEA)和空间位阻胺法等,作为碱性溶液吸收法的有苯菲尔法(Benfield)、改良G-V法、改良B-V法等。
作为低压单醇生产,推荐较多的是NHD法和Rectisol法,国内几套年产10~20万吨甲醇装置基本上用此两种方法。
(4)干法精脱硫工序活性碳、氧化铁、氧化锌等均可作为H2S的干法脱硫剂;有机硫可通过水解催化剂转化为H2S。
国内在干法脱硫方面已积累丰富经验,特别是湖北化学所、齐鲁研究院等研究成果产业化后提供了低成本、高效的精脱硫方法。
(5)甲醇合成对年产10万吨左右燃料甲醇的低压甲醇合成装置,华东理工大学开发的具有自主知识产权的绝热-管壳复合式甲醇合成反应器催化床层温度分布合理,可副产中压蒸汽,床层温度调节方便,床层中消除了壁效应,绝热层可吸收原料气的微量硫而大大延长使用寿命,山东鲁南化肥厂使用此种反应器催化剂使用周期长达3年。
杭州林达公司开发的均温型甲醇合成反应器也是一种性能比优良的反应器。
(6)甲醇精馏当生产化学品甲醇时,可采用双塔精馏或三塔精馏;当生产燃料甲醇时,要去除水分,单塔即可。
若采用加盐精馏,则效果更好。
4.3年产10万吨左右,以焦炉气为原料生产燃料甲醇装置
焦炉气是生产甲醇的重要原料,目前尚未得到重视与利用。
以山西省为例,全省每年放空的焦炉气达100亿M3,而建设一套年产10万吨燃料甲醇的装置仅需焦炉气2亿M3,若将山西省放空的焦炉气50%利用,即可生产250万吨甲醇。
焦炉气制
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