洁净煤技术 全套课件.pptx
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洁净煤技术 全套课件.pptx
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第1章绪论1.1能源概况世界能源中国能源一二三煤炭开发利用与环境一、世界能源能源:
亦称能量资源或能源资源,是指可产生各种能量或可作功的物质的统称。
按能源的产生方式,可分为一次能源和二次能源。
一次能源指天然能源,二次能源指由一次能源加工转换而成的能源产品。
能源是人类生存与经济发展的物质基础。
据BP公司统计,2011年世界一次能源消耗总计12274.6百万吨油当量。
虽然在一次能源消费结构中占的比例大于煤炭(表1-1),但由于石油分布的不均匀性和消费比重高于储量的状态,储量占绝对优势的煤炭仍然受到重视。
二、中国能源据IEA报告分析,2010年到2035年全球能源需求将增长1/3,中国将继续巩固其全球最大能源消费国位置;到2035年,其能源消费将比美国高出将近70%。
我国是一个缺油,少气的国家,目前我国煤炭资源占一次能源消费总量70%左右。
煤炭提供了80%的电力能源,70%的工业燃料,60%化工原料和80%的民用燃料。
尽管随着我国能源结构的调整,煤炭的比重会逐渐下降,但因其资源的丰富和价格的相对稳定,仍将是动力生产的首选燃料,其主导地位不会变。
三、煤炭开发利用与环境煤炭在能源结构中占有相当高的比例,煤炭也是制造污染最多的能源资源。
煤炭的组成分为有机组分和无机组分。
其中,有机组分主要是由C、H、O、N、S等元素组成的高分子有机化合物;无机组分则主要是矿物质和水分。
煤炭的燃烧过程中形成TSP、SO2、NOx、CO2和微量重金属等。
这也是造成我国煤烟型大气污染的最根本原因。
中国科学院专家曾测算:
预计到2020年,中国的SO2排放量将达4056万-5738万t,NOx排放量将达3521万-4982万t,污染气体减排压力十分巨大,形成对我国可持续发展的重大威胁。
从社会发展和客观需要出发,如何在煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术上减少污染并提高效率,已经成为世界各国亟待解决的重要问题。
1.2洁净煤技术洁净煤技术的概念与分类中国洁净煤一二三世界主要经济体洁净煤发展战略四发展洁净煤技术的意义一、洁净煤技术的概念与分类洁净煤技术(CCT):
指煤炭从开发到利用的全过程中,旨在减少污染排放和提高利用效率的加工、转化、燃烧和污染控制等高新技术的总称;它是使煤炭作为一种能源应达到最大限度潜能的利用而释放出的污染控制在最低水平,达到煤炭的清洁利用的技术。
洁净煤技术由洁净开采技术、燃前加工与转化技术、燃中处理及集成技术和燃后处理技术构成(表1-3)。
二、中国洁净煤“中国洁净煤”的构想是以实现煤作为燃料的洁净化为最终目的,在煤炭燃烧或利用之前对可能排放的所有污染物(CO2除外)进行有效控制,即“中国洁净煤”的核心是煤的燃烧或利用前的加工与转化。
选煤、水煤浆、型煤与动力配煤都属于煤炭加工技术的范畴。
选煤是指煤炭经过加工方法去除成煤和开采时混入的无机矿物杂质,脱除大部分灰分和硫分,对不同质量的产品分别利用,对脱除的尾矿集中治理。
水煤浆是由煤、水和添加剂按一定比例制成的一种低污染、高效率的代油煤基流体燃料,可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧。
该技术在中国已经步入商业化阶段。
型煤加工是用粉煤或低品质煤制成具有一定强度和形状的煤制品的煤炭加工技术。
在加工过程中,由于煤的物理和化学特性同时发生变化,克服了原煤存在的一些缺陷,而使煤的性质得到改善。
动力配煤技术是根据用户燃煤设备所需的煤质指标,将不同类别、不同性质的煤经过筛选、破碎和按比例配合等过程(必要时加入添加剂),实现煤质互补,优化产品结构,满足用户所需煤质指标的技术。
煤炭转化是煤炭经过热加工或化学加工转变成新的物质(或热能)的各种工艺过程。
我国从20世纪90年代初提出发展洁净煤技术,国家陆续出台了一系列促进洁净煤技术发展的法规和政策,已有不少技术得到产业化应用,同时一些技术也正处于工业示范或研究开发阶段。
三、世界主要经济体洁净煤发展战略1、美国的洁净煤战略与对华合作自奥巴马总统上台以来,美国制定了一系列应对气候变化和清洁能源方面的政策。
美国的碳捕集与封存技术(CCS)对碳捕集在煤炭燃烧前和燃烧后都有进行,然后利用管道运输系统把捕集到的CO2运往储存地。
美国Flour公司对燃煤电厂进行的CCS技术具有典型的代表性,迄今为止,该公司在全球拥有35个重量级生产许可证和多项专利技术。
中美两国合作共建了中美清洁能源研究中心,双方各拿出1500万美元启动资金,在各自国内建立总部。
2、欧盟的洁净煤战略与中欧合作欧盟计划在2020年完成单位GDP降低20%的能源消耗。
长期来看,欧盟计划在2020年以后,对所有化石能源发电厂使用和推广CCS技术。
欧盟与中国在研究和发展欧盟框架计划项目(FP7)以及气态燃料制氢技术方面一直进行着卓有成效的合作。
3、日本的新洁净煤政策日本把能源利用的3E作为能源政策的基础,即经济性(Economy)、供应稳定性(EnergySecurity)和环境适宜性(Environment)。
日本推行的CoolGen计划,通过IGCC和CCS技术实现燃煤发电的零排放。
日本将立足于实现环保清洁的燃煤发电技术,面向亚洲乃至世界,进行技术的推广和普及。
4、俄罗斯煤炭产业的发展自1954年起,前苏联就开始了煤制液体燃料的研究,主要是Kansk-Achinsk盆地生产合成液体燃料。
煤制液体燃料技术在1960-1980年间发展迅速,以固体加热转化为基础的煤液化技术成为世界最先进的技术之一。
俄罗斯科学院西伯利亚分院建有煤炭及煤炭燃料化工研究所,他们探索的合成液体燃料和发电联合的基本模式为:
煤气化生产合成气+合成气催化合成液体燃料+合成液体燃料发电。
5、印度的煤炭可持续发展战略印度经济的快速增长对能源的需求缺口越来越大,在印度“十一五”规划(2007-2012年)期间,印度新增电力装机容量的68%用煤作为燃料,长远预计要求印度最低产煤能力达到16亿t/a。
印度对煤炭的洁净利用主要体现在煤层气的开发和煤炭的气化。
印度与美国政府合作,为中央矿山规划设计研究院有限公司建立矿井瓦斯和煤层气数据库,用以促进洁净煤技术的发展。
四、发展洁净煤技术的意义我国能源资源条件和现有经济条件还不足以支撑大规模用油、气作为一次能源,如何能高效、节能和清洁的把煤炭利用好是我国能源史上的大问题。
由煤炭而引发的环境问题、资源问题和能源问题三者交互影响,已成为限制我国经济和社会发展的关键因素,出路之一即是实施中国洁净煤战略。
发展洁净煤技术对于改善终端能源结构,形成循环经济的产业链,实现能源、经济、环境协调发展将起到积极的促进作用。
发展洁净煤技术,可以在充分利用我国丰富煤炭资源的前提下,解决环境污染问题;还可将煤炭转化为清洁的油、气,在相当程度上可以缓和我国石油、天然气供应的不足,保障能源安全。
大力发展洁净煤技术,对于保障高效、清洁的能源供应将起到相当重要的作用,是现实经济条件下实现可持续发展的必然选择。
第2章煤及煤的特性本章重点:
煤的宏观及微观煤岩类型的分类及物理特征;煤的工业分析、元素分析、物理性质、化学性质、物理化学性质、工艺性质等及其相互关系;煤的分子结构理论,煤质分析方法;中国煤炭的分类方案。
第一节煤的结构一、煤的大分子构成煤具有分子聚合物的结构,但又不同于一般的聚合物,它没有统一的聚合单体。
煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成。
这种基本结构单元类似于聚合物的聚合单体,它可分为规则部分和不规则部分。
1、煤大分子规则部分煤大分子规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环(含氮、氧、硫等元素)缩聚而成,称为基本结构单元的核或芳香核。
2、基本结构单元的不规则部分基本结构单元的缩合环上连接有数量不等的烷基侧链、官能团和桥键,这些基团和官能团是煤分子结构单元的不规则部分。
2、基本结构单元的不规则部分连接在缩合环上的烷基侧链是指甲基、乙基、丙基等基团。
烷基侧链的平均长度随煤化程度提高而迅速缩短。
煤分子上的官能团主要是含氧官能团,有羟基、羧基、羰基、甲氧基等。
煤中含氧官能团随煤化程度提高而减少,其中甲氧基消失得最快,在年老褐煤中就几乎不存在了;其次是羧基,到中等煤化程度的烟煤时,羧基已基本消失;羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在,甚至在无烟煤阶段还有发现。
2、基本结构单元的不规则部分煤中除含氧官能团外,还有少量的含氮官能团和含硫官能团。
含氮官能团主要是吡啶和喹啉的衍生物和胺基等;含硫官能团多以硫醇、硫醚和二硫化物等形式存在。
3.煤中的低分子化合物对煤的分子结构有了一个较为准确的认识,将其总结如下几点:
(1)煤分子是由多个基本结构单元构成的高分子,其核心是缩合芳香核;
(2)基本结构单元有不规则部分,即侧链和官能团;(3)连接基本结构单元的是桥键;(4)氧、氮、硫以官能团形式存在;(5)分子中有低分子化合物的存在;(6)不同煤化程度的煤的结构存在差异本田模型Wiser化学结构模型Hirsch物理结构模型第二节煤的基本特征一、煤的岩石类型1、镜煤2、亮煤3、暗煤4、丝炭1、镜煤镜煤特点是均一、光亮化,具有内生裂隙,在成煤过程中,由植物的木质纤维组织经凝胶化作用形成。
镜煤呈黑色、光泽强、结构均匀、性脆、具有贝壳状断口。
镜煤内生裂隙发育,裂隙面呈眼球状,随煤化程度加深,颜色由深变浅,光泽变强,内生裂隙增多。
2、亮煤光泽次于镜煤、具有微细层理,呈黑色,其光泽、脆性、密度、结构均匀性和内生裂隙发育程度都次于镜煤。
3、暗煤光泽暗淡、坚硬、表面粗糙。
呈灰黑色、内生裂隙不发育、密度大、坚硬且具有韧性,层理不清晰,呈粒状结构,断口粗糙。
4、丝炭有丝绢关泽、纤维状结构、性脆。
外观像木炭,灰黑色,质疏松多孔,性脆、易碎、在煤粉中含量较多。
二、煤的光泽岩石类型1、光亮煤2、半亮煤3、半暗煤4、暗淡煤1、光亮煤光亮煤是煤层中总体相对光泽最强的类型,其含有大于75%的镜煤和亮煤,含少量暗煤和丝炭。
光亮煤具有贝壳状断口,内生裂隙发育,较脆,易破碎。
2、半亮煤半亮煤是煤层中总体相对光泽较强的类型,其中镜煤和亮煤含量大于50%-75%,其余为暗煤,也可能夹杂丝炭。
半亮煤内生裂隙发育,有菱角状断口。
3、半暗煤半暗煤是煤种中总体相对光泽较弱类型,其中镜煤和亮煤的含量仅为25%-50%,其余为暗煤,也夹杂丝炭。
半暗煤硬度、韧度、密度都较大。
4、暗淡煤暗淡煤是煤层中总体相对光泽最弱的类型,其中镜煤和亮煤含量小于25%,其余为暗煤,也夹少量丝炭。
暗淡煤呈块状构造,层理不明显,内生裂隙不发育,煤质坚硬,韧性大,密度大。
三、煤的显微组分1、煤的有机显微组分2、煤的无机显微组分1、煤的有机显微组分
(1)镜质组镜质组是由成煤植物的木质纤维组织,经过腐殖化作用和凝胶化作用所形成的显微组分。
在煤化程度低的烟煤中,镜质组的透光率为橙色-橙红色,随煤化程度不断加深,反射率增大,反射色变浅,由深灰色变为白色;透光色变深,由橙红色变为棕色,直至不透明。
(2)惰质组惰质组是由成煤植物的木质纤维组织受丝炭化作用转化形成的显微组分。
油浸反射光下呈灰白色-亮白色,反射力强,中高突起,透射光下呈棕黑色,为透明或不透明。
一般不发荧光。
(3)壳质组壳质组主要来源于高等植物的繁殖器官、保护组织、分泌物和菌藻类,以及这些相关的降解物。
从低煤级的烟煤到中煤级烟煤,壳质组在透射光下呈柠檬黄色-黄色-橘黄色-红色,轮廓清晰,外形特征明显,在油浸反射光下呈灰黑色到深灰色,反射率比其他显微组分都低,突起由中高突起降到微突起。
2、煤的无机显微组分
(1)粘土类矿物粘土类矿物包括:
高岭土、水云母等矿物,它是矿物质的主要成分。
其镜下特征:
呈灰色、棕黑色、暗灰色或灰黄色,轮廓清晰,表面不光滑,呈颗粒状或团块状结构。
反光油浸镜下呈带灰的深绿色,轮廓及结构不清楚;在煤中呈薄层状、透镜状、浸染状和不规则形态出现。
(2)硫化物类矿物硫化物类矿物包括:
黄铁矿、白铁矿等矿物。
其镜下特征:
反光油浸镜下为强亮黄白色,突起很高,轮廓清楚,表面不太平整。
填充于裂隙及孔洞中。
(3)碳酸盐类矿物碳酸盐类矿物包括:
方解石及菱铁矿等矿物。
其镜下特征:
在反光干物镜下为灰色,中突起或低突起。
表面平整光滑,有内反射现象;多填充于有机组分的细胞腔或小裂隙中;菱铁矿常呈结核状,球粒状集合体。
(4)氧化物类矿物氧化物类矿物包括:
石英、蛋白石等矿物。
其镜下特征:
石英多为单个颗粒或较大的块体出现,反光干物镜下为深灰色或灰色,轮廓清晰,表面光滑,突起很高且出现黑色边缘。
四、煤岩学的应用1、煤的成因研究2、煤的可选性研究3、评价煤质、指导煤炭加工利用第三节煤的化学组成一、煤的工业分析1、煤中的水分2、煤的灰分3、挥发分和固定碳4、焦渣特征1、煤中的水分
(1)煤中水分的特点:
水分是煤中的重要组成部分,是煤炭质量的重要指标。
煤中的水分一般是指与煤呈物理态结合的水,它吸附在煤的外表面和内部孔隙中。
因此,煤的颗粒越细、内部孔隙越发达,煤中吸附的水分就越高。
(2)煤中水分的来源煤中的水分有三种来源,即在成煤过程中,环境中的水随着成煤过程进入煤中;在煤层形成后,地下水进入煤层的裂隙、孔隙中;开采、洗选、运输、储存过程中进入煤中。
(3)外在水分、内在水分煤中的水分可分为两类,即在常温的大气中易于失去的水分和不易失去的水分,前者称为外在水分,后者称为内在水分。
内在水分和外在水分之和称为全水分。
严格地说,外在水分是指煤放置在大气中使水分不断蒸发,当煤中水的蒸气压与大气中水蒸气分压达到平衡时,煤中水分不再变化。
这时所失去的水分占煤样质量的百分数就是外在水分,用表示。
而残留在煤内部孔隙中没有蒸发出来的水分称为内在水分,用表示。
(4)收到煤样和收到基水分按照一定的采样标准从商品煤堆、商品煤运输工具或用户煤场等处所采煤样,称为应用煤样,将应用煤样送到化验室后称为收到煤样,它含有的水分占收到煤样质量的百分数称为收到基水分,也称全水分,用或表示。
外在水分和内在水分构成了收到基水分。
(5)煤的最高内在水分煤的最高内在水分是指煤样在30,相对湿度达到96%的条件下吸附水分达到饱和时测得的水分,用符号表示。
这一指标反映了年青煤的煤化程度,用于煤质研究和年青煤的分类。
2、煤的灰分煤样在规定条件下完全燃烧后得到残渣,该残渣的质量占测定煤样质量的百分数称为灰分产率,简称为灰分灰分产率用表示。
煤的灰分不是煤中的固有组成,而是由煤中的矿物质转化而来的。
煤的灰分与矿物质有很大的区别,首先是灰分的产率比相应的矿物质含量要低,其次是在成分上有很大的变化。
矿物质在高温下经分解、氧化、化合等化学反应之后才转化为灰分。
3、挥发分和固定碳在高温条件下,将煤隔绝空气加热一定时间,煤的有机质发生热解反应,形成部分小分子的化合物,在测定条件下呈气态析出,其余有机质则以固体形式残留下来。
呈气态析出的小分子化合物称为挥发分,以固体形式残留下来的称为固定碳。
实际上,固定碳不能单独存在,它与煤中的灰分一起形成焦渣,从焦渣中扣除灰分就是固定碳了。
挥发分用表示,固定碳用表示。
影响挥发分的因素:
煤的挥发分主要决定于其煤化程度,但成因类型和煤岩组分也有影响。
腐植煤的挥发分低于腐泥煤。
这是因为成煤原始植物和结构的差异引起的。
腐植煤以稠环芳香族物质为主,受热不易分解,而腐泥煤则以脂肪族为主,受热易裂解为小分子化合物成为挥发分。
壳质组的挥发分最高,镜质组次之,惰质组最低。
二、元素分析二、元素分析、煤中的碳元素2、氢元素在煤分子上的位置3、煤中的氧元素4、煤中的氮元素5、煤中的硫元素6、煤中的有害元素7、煤中的伴生元素、煤中的碳元素影响碳含量的因素与煤化程度、煤岩组成及成因类型有关。
(1)煤化程度:
煤化程度提高,煤中的碳元素逐渐增加,从褐煤的60左右一直增加到年老无烟煤的98。
(2)煤岩组成:
在煤化程度相同的煤中,煤岩组成的碳含量:
惰质组镜质组壳质组。
(3)成因类型:
腐植煤的碳含量腐泥煤的碳含量。
2、氢元素在煤分子上的位置影响氢含量的因素有以下几方面:
(1)煤化程度:
随煤化程度的提高而呈下降趋势。
从低煤化度到中等煤化程度阶段,氢元素的含量变化不十分明显,但在高变质的无烟煤阶段,氢元素的降低较为明显而且均匀,从年轻无烟煤的4下降到年老无烟煤的2%左右。
(2)煤岩组成:
在煤化程度相同的煤中,煤岩组成中的氢含量:
壳质组镜质组惰质组。
(3)成因类型:
腐泥煤腐植煤的氢含量。
3、煤中的氧元素影响氧含量的因素主要有以下几方面:
(1)煤化程度:
随煤化程度的提高,煤中的氧元素迅速下降,从褐煤的23左右下降到中等变质程度肥煤的6%左右,此后氧含量下降速度趋缓,到无烟煤时大约只有2%左右。
氧元素在煤燃烧时不产生热量,在煤液化时要无谓地消耗氢气,对于煤的利用不利。
(2)风化:
风化后煤的氧含量急剧增大。
(3)煤岩组成:
在煤化程度相同的煤中,煤岩组成中的氧含量:
镜质组惰质组壳质组。
(4)成因类型:
腐植煤的氧含量腐泥煤的氧含量。
4、煤中的氮元素氮也是组成煤有机质的元素之一,主要存在于煤分子的杂环和氨基上。
煤中的氮元素含量较少,一般为0.51.8。
5、煤中的硫元素
(1)煤中硫的分类煤中硫以无机硫和有机硫的形态存在,两者合称为全硫。
有机硫主要来自成煤植物和微生物的蛋白质,均匀地分布在煤的有机质结构之中,通常以噻吩、硫茚、硫醚、硫蒽、二硫蒽和硫醌等结构存在。
无机硫又可分为硫化物硫和硫酸盐硫两类,主要来自矿物质中的各种含硫化合物。
硫化物硫绝大多数以黄铁矿形态存在。
此外还有少量的白铁矿。
硫酸盐硫主要以石膏形态存在,少数以绿矾以及其它硫酸盐形式存在。
(2)煤中硫的危害高硫煤用作燃料时,燃烧后产生的二氧化硫气体,严重污染环境,造成公害。
用高硫煤制半水煤气时,由于煤气中硫化氢等含硫气体较多且不易脱净,会使合成氨催化剂毒化而失效,影响操作和产品质量。
煤中的硫化铁硫能促进煤的氧化和自燃,对于煤的贮存是不利的,同时也造成煤的灰分增加和热值下降等。
煤在炼焦时,约60%的硫进入焦炭,如果煤的硫分高,将会影响钢铁质量,因为钢铁中如果含硫量超过0.07%,会使其产生热脆性而无法轧制成材。
6、煤中的有害元素煤中的有害元素主要有硫、磷、氯、砷、氟等,它们的危害主要表现在煤炭应用过程中会产生有害的物质,对人体造成损害、对环境造成污染,或是对产品质量造成危害。
7、煤中的伴生元素煤中常见的伴生元素有铀、锗、镓、钒、钍、铼、钛、铍、锶、锂等。
表1-1煤中主要元素随煤化程度变化规律表第四节煤的一般性质一、煤的物理性质和物理化学性质二、煤的化学性质一、煤的物理性质和物理化学性质1、煤的密度
(1)真(相对)密度20时煤的质量与同体积(不包括煤的所有孔隙)水的质量之比为煤的真(相对)密度。
真密度是煤的主要物理性质之一,在研究煤的分子结构、确定煤化程度、制定煤的分选密度时,都会用到煤的真密度。
成因类型矿物质的影响煤化程度的影响
(2)煤的视(相对)密度20时煤的质量与同体积(仅包括煤粒的内部孔隙)水的质量之比为煤的视相对密度。
视相对密度是表示煤物理特征的一项指标,用于煤矿及煤田地质勘探部门计算煤的储量,另外,在储煤仓的设计、煤的运输、磨碎、燃烧等过程的有关计算中也都需要该项指标。
(3)煤的堆积密度20下煤的质量与同体积(包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙)水的质量之比,用表示。
堆积密度的大小除了与煤的真密度有关外,主要决定于煤的粒度组成和堆积的密实度。
2、煤的机械性质
(1)煤的硬度刻划硬度显微硬度
(2)煤的可磨性煤的可磨性是指煤磨碎成粉的难易程度。
其基本依据是研磨煤粉所消耗的功与新产生的表面积成正比。
在低煤化度阶段,随煤化程度的增加,煤的可磨性缓慢增加,在碳含量为87%90%时,可磨性迅速增大,在碳含量为90%左右达到最大值,此后随煤化程度的进一步提高而迅速下降。
(3)煤的热性质煤的热性质包括比热容和导热性。
煤的比热容是在一定的温度范围内,单位质量的煤温度升高1所需的热量。
室温下,煤的比热容为1.0-1.266KJ/(kgK)。
煤的导热性包括煤的导热系数和导温系数两个基本常数。
煤的导热系数与其水分、灰分、温度及煤种有关。
煤中的水分增大,煤的导热系数将变大;煤的导热系数与温度成正比关系,随温度的上升而增大;腐植煤中泥炭的导热系数最低,烟煤的导热系数明显高于泥炭,烟煤中的焦炭和肥煤的导热系数最小,无烟煤具有更高的导热系数。
(4)煤的电性质煤的导电性煤的介电常数(5)煤的光性质煤的透光率是指煤样在100的稀硝酸溶液中处理90,所得有色溶液对一定波长(475)的光的透过率。
有色溶液透光率的测定有分光光度计法和目视比色法两种。
分光光度计法因其重现性差,一般用得不多,我国国家标准采用目视比色法测定有色溶液的透光率,用表示。
(6)煤的磁性质煤的有机质一般具有抗磁性,即在外磁场的作用下产生的附加磁场与外磁场的方向相反。
磁化率是指磁化强度(抗磁性物质是附加磁场强度)与外磁场强度之比.(7)煤的润湿性煤的润湿性间的作用力大于液体分子间的作用力,则固体可被液体润湿,反之,则不能。
当液体和固体接触时,如果固体分子与液体润湿。
图1-1煤的润湿现象(8)煤的润湿热润湿热的本质:
年轻煤的润湿热较高,但随着煤化程度的提高而急剧下降,在碳含量为90左右达到最低值,以后又有所上升。
润湿热的产生实际上是液体在煤的孔隙内表面上发生吸附作用的结果。
吸附作用越强,比表面积越大,润湿热就越高。
润湿热的影响因素介质的种类、矿物质的含量等均对润湿热有影响,但主要与比表面积有关。
试验表明,煤的润湿热大致为0.39-0.42J/m2。
利用润湿热可以大致估计煤的比表面积,但不准确。
(9)煤的孔隙率和比表面积煤的孔隙率煤的比表面积煤的孔隙率表1-2煤中孔径的划分二、煤的化学性质1、煤的氧化
(1)煤氧化的程度
(2)煤的自燃表1-3煤的氧化程度
(1)煤氧化的程度
(2)煤的自燃防止煤自燃的措施是隔离空气或增强通风,不使热量积聚。
具体可采取下列措施:
(1)隔断空气。
在水中或惰性气体中贮存;储煤槽密闭,煤堆尽量压紧,上面可选择盖一层没分、煤泥、黏土或重油;
(2)通风散热。
不能隔断空气时可使用换气筒等,对煤堆通风散热;(3)通过分选减少黄铁矿含量;(4)短时间贮存。
二、其他的化学反应1、煤的加氢反应2、煤的氯化反应3、煤的水解反应第五节煤的利用特性一、煤的发热量二、煤的热解和粘结成焦性质一、煤的发热量1、煤发热量的测定要点
(1)称量1g煤样置于氧弹中,并将氧弹充入纯氧2.63.0MPa,然后放入有水的内桶中;
(2)点燃煤样,煤样燃烧释放的热量传给内桶中的水;(3)测定内桶水温,校正热损失,即可计算弹筒发热量,用表示。
2、煤的发热量影响因素
(1)成因类型的影响
(2)煤岩组成的影响(3)矿物质的影响()风化的影响()煤化程度的影响二、煤的热解和粘结成焦性质1、煤的热解
(1)第一阶段(室温到350400):
干燥脱气阶段(从室温到活泼热分解温度)。
褐煤在200以上发生脱羧基反应,约300开始热解反应。
烟煤和无烟煤的原始分子结构仅发生有限的热解作用。
(2)第二阶段(活泼热分解温度到550):
生成和排出大量挥发物(煤气和焦油),在450550气体析出量最多。
烟煤约350开始软化,随后是熔融、粘结,到550时结成半焦。
这一阶段的特征是活泼分解,以解聚和分解反应为主。
烟煤在这一阶段经历了软化、熔融、流动和膨胀直到再固化,形成气、液、固三相共存的胶质体。
胶质体的数量决定了煤的粘结性和结焦性。
(3)第三阶段(5501000):
二次脱气阶段。
半焦变成焦炭,以缩聚反应为主。
析出的焦油量极少,挥发分主要是煤气。
煤气的主要成分是,少量和的氧化物。
从半焦到焦炭,一方面析出大量煤气,另一方面焦炭本身的密度增加,体积收缩,导致生成许多裂纹,形成碎块。
焦炭的块度和强度与收缩情况有直接关系。
2、煤在热解过程的化学反应
(1)煤热解中的裂解反应桥键断裂生成自由基脂肪侧链裂解煤中的低分子化合物的裂解含氧官能团裂解
(2)煤热解中的缩聚反应胶质体固化过程的缩聚反应从半焦到焦炭的缩聚反应图1-2煤的芳香结构脱氢缩聚反应半焦和焦炭的物理化学性质变化表1-3芳香晶核尺寸的变化2、煤的粘结与成焦图1-3胶质体形成过程测定煤粘结性和结焦性的方法可以分为以下三类:
(1)根据胶质体的数量和性质进行测定,如胶质层厚度、基氏流动度、奥亚膨胀度等。
(2)根据煤的粘结惰性物料能力的强弱进行测定,如罗加指数呵粘
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