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太原理工大学煤科学与技术小结
问题及答案:
1.煤的工业分析
煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分的测定和固定炭的计算四项内容。
水分和灰分可反映出煤中无机质的数量,而挥发分和固定炭则初步表明了煤中有机质的数量与性质。
1)水分:
按其存在状态,分为外在水分、内在水分和化合水三种。
外在水分(Mf)是指煤在开采、运输、储存和洗选过程中,附着在煤的颗粒表面以及直径大于10-5cm的毛细孔中的水分,以机械的方式与煤相结合,仅失去外在水分的煤则称为空气干燥煤;
内在水分(Minh或Mad(%))是指吸附或凝聚在煤颗粒内部表面的毛细管或空隙(直径小于10-5cm)中的水分,以物理化学方式与煤相结合,将空气干燥煤样加热至105~110℃时所失去的水分即为内在水分。
失去内在水分的煤称为干燥煤;当环境的相对湿度为96%,温度为30℃,且煤样内部毛细孔吸附的水分达到平衡(饱和)状态时,内在水分达到最大值,即为最高内在水分(MHC)。
煤的外在水分与内在水分的总和称为煤的全水分(Mt)。
化合水是指以化学方式与矿物质结合的,在全水分测定后仍保留下来的水分,即通常所说的结晶水和结合水,一般不考虑。
煤中各种水分的多少在一定程度上反映了煤质状况。
煤中的外在水分和内在水分,都与
煤质有关。
低煤化度煤结构疏松,结构中极性官能团多,内部毛细管发达,内表面积大。
因此外在水分高,内在水分大。
例如褐煤的外在水分和内在水分均可高达20%以上。
随着煤化度的提高,两种水分都在减少。
在烟煤中的肥煤与焦煤变质阶段,外在水分较少,内在水分达到最小值(小于1%)。
到高变质的无烟煤阶段,由于缩聚的收缩应力使煤粒内部的裂隙增加,外在水分与内在水分又有所增加,内在水分可达到4%左右。
煤的最高内在水分与煤化度的关系基本与内在水分相同,具有明显的规律性如图1所示。
当挥发分(Vdaf)为25%士5%时,MHC<1%,达到最小值;对于高挥发分(Vdaf>30%)低煤化度煤,MHC随着Vdaf的增加迅速增大,最高可达20%~30%;对于低挥发分(Vdaf<20%)高煤化度煤,MHC随着Vdaf的减小又略有增大。
因此,可采用MHC作为低煤化度煤的一个分类指标。
图1煤的最高内在水分MHC与挥发分Vdaf的关系
煤经风化后。
煤的内在水分增加。
所以煤内在水分的大小,也是衡量煤风化程度的标志之一。
2)灰分(ash,简记符号A)是指煤中所有可燃物质完全燃烧时,煤中矿物质在一定温度下经过一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣,因此称为灰分产率更确切。
3)挥发分:
煤在规定条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率称为挥发分,简记符号V。
事实上,煤在该条件下产生的挥发物既包括了煤的有机质热解气态产物,还包括煤中水分产生的水蒸气以及碳酸盐矿物质分解出的CO2等。
因此,挥发分属于煤挥发物的一部分,但并不等同于挥发物。
根据挥发分产率可以大致判断煤的变质程度。
一般来说,随煤阶增高挥发分产率降低。
4)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炭.简记符号FC。
2.煤的元素分析
煤的元素分析所包括的元素组成,通常是指组成煤有机质的五种主要元素,即碳、
氢、氧、氮和硫。
1)碳:
构成了稠环芳烃的骨架。
碳含量随着煤化度升高而有规律地增加。
泥炭的干燥无灰基碳含量Cdaf为55%~62%,褐煤为60%~77%,烟煤为77%~93%,无烟煤为88%~98%。
在同一种煤中,各种显微组分的Cdaf也不一样,丝质组>镜质组>稳定组。
2)氢:
随着煤化度增高,氢含量逐渐下降。
在中变质烟煤之后,这种规律更为明显。
在气煤、气肥煤阶段,氢含量能高达6.5%;到高变质烟煤阶段,氢含量甚至可下降到1%以下。
对于同一种煤化度的煤,稳定组>镜质组>丝质组。
3)氧:
有机氧在煤中主要以羧基(-COOH)、羟基(-OH)、碳基(〉C=0)、甲氧基(-OCH3)和醚基(-C-O-C-)形态存在,也有些氧与碳骨架结合成杂环。
煤中有机氧含量随煤化度增高而明显减少。
泥炭中无水无灰基氧含量Odaf高达27%~34%,褐煤中Odaf为15%~30%,到烟煤阶段为2%~15%,无烟煤为1%~3%。
对于中等变质程度的烟煤,镜质组>丝质组>稳定组;对于高变质烟煤和无烟煤,镜质组>稳定组>丝质组。
4)氮:
含量较少,一般为0.5%~3.0%,是唯一的完全以有机状态存在的元素。
以蛋白质形式存在的氮,仅在泥炭和褐煤中发现,在烟煤中几乎没有发现。
煤中氮含量随煤化度的加深而趋向减少,但规律性到高变质烟煤阶段以后才比较明显。
在各种显微组分巾,氮含量的相对关系也没有规律性。
5)硫:
以有机硫和无机硫的状态存在。
有机硫是指与煤有机结构相结合的硫,主要存在形式有硫醇、硫醚、双硫醚以及呈杂环状态的硫醌和噻吩等。
硫分在0.5%以下的大多数煤,一般都以有机硫为主。
煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物,主要有硫化物硫和少量硫酸盐硫。
硫对于炼焦、气化、燃烧和贮运都十分有害,因此硫含量是评价煤质的重要指标之一。
3.煤中矿物质
煤中矿物质(mineralmatter,简记符号MM)是除水分外所有无机质的总称。
主要成分一般有黏土、高岭石、黄铁矿和方解石等。
矿物类型属硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐、金属硫化物和硫酸亚铁等。
一般有三个来源:
1)原生矿物质:
存在于成煤植物中的矿物质,主要是碱金属和碱土金属的盐类,参与煤的分子结构,与有机质紧密地结合在一起,在煤中呈细分散分布,很难用机械方法洗选出。
含量较少,一般仅为1%~2%。
2)次生矿物质:
指成煤过程中,由外界混入煤层中的矿物质。
以多种形态嵌布于煤中,如煤中的高岭土、方解石、黄铁矿、石英、长石、云母等。
其选除的难易程度与其分布形态有关。
若在煤中分散均匀,且颗粒较小,就很难与煤分离;若颗粒较大,在煤中较为聚集,则将煤破碎后利用密度差可将其选除。
3)外来矿物质:
指在采煤过程中混入煤中的顶、底板岩石和夹矸层中的矸石。
随开采条件的不同,其数量在很大范围内波动。
主要成分是SiO2、Al2O3、CaCO3、CaSO4和FeS2等。
外来矿物质的密度越大,块度越大,越易与煤分离,用一般的物理洗选方法即可除去。
4.煤的发热量
煤的发热量简记为Q,指单位质量的煤完全燃烧所发出的热量,也是煤质评价的重要指标。
煤的发热量与煤质关系密切。
氢含量高的腐泥煤和稳定组高的残殖煤其发热量均高于腐殖煤。
煤的发热量随煤化度的增加呈现规律性的变化,如表1所示。
从褐煤到焦煤发热量随煤化度加深而增加,到焦煤阶段出现最大值,其干燥无灰基恒容高位发热量达37.05MJ/kg。
从焦煤到高变质无烟煤,随煤化度加深发热量又逐渐减少,但变化幅度较小。
这种变化规律与煤的元素组成密切相关。
因为从褐煤到焦煤阶段,碳含量不断增加,氧含量大幅度减少,而氢含量减少的幅度较小,故煤的发热量呈上升趋势;从焦煤到高变质无烟煤阶段,碳含量增加和氧含量降低的幅度变小,而氢含量明显下降。
氢含量的发热量是碳含量发热量的3.7倍,这使总的结果导致煤的发热量随煤化度的加深而缓慢下降。
表1各种煤的发热量
同样,煤的发热量随其挥发分呈抛物线的变化趋势,如图2所示。
可见,Vdaf在20%~30%相当于焦煤阶段,其发热量最高;Vdaf小于20%,发热量随Vdaf的减小而略有下降;当Vdaf
大于30%时,发热量随Vdaf的增加而显著下降。
图2煤的发热量与挥发分之间的关系
在腐殖煤中,稳定组>镜质组>丝质组。
煤的发热量还随其矿物质、水分及风化程度的增加而下降。
一般煤的灰分每增加1%,其发热量约降低370J/g;煤中水分增加1%,其发热量也约降低370J/g。
5.煤的物理性质
煤的物理性质主要包括:
空间结构性质、机械性质、热性质、光学性质、电性质与磁性质等。
1)煤的密度:
三种表示方法:
①真密度,单位体积(不包括煤的所有孔隙)煤的质量。
用比重瓶法或其他置换方法测定。
通常以氦作为置换物所测得的结果叫煤的真密度(也称氦密度)。
因为煤中的最小气孔的直径约为0.5~1nm,而氦分子的直径为0.178nm,因此氦能完全进入煤的孔隙内。
另外,由于氦不凝聚在煤的表面上,故不会干扰密度的测定。
②视密度,单位体积(不包括煤粒间的空隙,但包括煤粒内的孔隙)煤的质量。
用水中称量法(涂蜡法、涂凡士林法和水银法)测定。
③堆密度,单位体积(包括煤粒间的空隙也包括煤粒内的孔隙)煤的质量。
对同一煤样,真密度>视密度>堆密度。
镜质组密度和煤化程度的关系如图3所示。
它开始随着煤化程度增加而慢慢降低,在C85~87%之间达到最低值,当C达到90%以上时,密度急剧增高。
开始密度下降的原因是氧含量降低的影响大于碳含量增加的影响,同时在这一阶段煤分子结构的紧密程度变化不大,它的作用小于化学组成变化的效应。
在高变质阶段密度急剧升高的原因是芳香碳网增大,排列规则化和更为紧凑。
因为甲醇在煤的表而发生强烈吸附,故使用甲醇作介质时测定结果偏高,这在低煤化程
度时更加明显。
用水作置换介质时,年轻煤由于表面亲水,故测定值偏高,在C85%时与氦
的测定值一致。
C>85%时,由子表面憎水,水分子不能进入全部数孔,,故结果偏低。
图3镜质组密度和煤化程度的关系图4三种显微组分的密度和煤化程度的关系
不同显微组分的真密度如图4所示,丝质组>镜质组>稳定组。
当C达到94%以上时,三者趋于一致。
2)煤的机械性质:
指煤在外来机械力作用下表现的各种特性,比较重要的是煤的硬度、脆度、可磨性和弹性等。
煤的硬度反映煤抵抗外来机械作用的能力,影响采煤机械的工作效率,采煤机械的应用范围,各种机械和截齿的磨损情况,还决定破碎、成型加工的难易程度。
煤的显微硬度与碳含量的关系如图5所示,像一个靠背椅,“椅背”是无烟煤,“椅面”是烟煤,“椅脚”为褐煤。
(原因P105)
图5煤的显微硬度与碳含量的关系图6煤的抗碎强度与煤化度的关系
煤的脆度是表征煤炭机械坚固性的一个指标,即煤被破碎的难易程度。
煤炭脆度的试验方法有抗压强度法和抗碎强度法等。
如图6所示,最高煤化度和低煤化度煤的脆性都较小,而中等煤化度的肥煤与焦煤脆性最大。
并且挥发分小于10%的无烟煤其脆性比高挥发分的褐煤低。
煤的可磨性是指煤被磨碎成煤粉的难易程度。
通常,以某矿区易磨碎烟煤作为标准煤,
将其可磨性指数定为100。
实测的煤的可磨性指数越大则容易粉碎,反之则较难粉碎。
如图7所示,随煤化度的增加,HGI(哈氏可磨性)呈抛物线变化,在Cdaf为90%处出现最大值,此时煤最容易磨碎。
煤的可磨性和脆度都表征了煤被粉碎的难易程度,但从实验方法可见:
煤的可磨性将煤磨成细粉,该指标对非炼焦煤的制粉工艺较合适;而应用抗碎强度法所测定的煤的脆度。
其粒度范围与炼焦煤较为接近,因而煤的脆度用于衡量炼焦煤较为合适。
图7煤的可磨性与煤化度的关系图8杨氏弹性模量及刚性模量与煤化度的关系
煤的弹性是指外力(荷重)下所产生的形变,以及外力除去后形变的复原程度。
如图8所示。
3)煤的热性质:
包括煤的质量热容(旧称比热容)、导热性和热稳定性等。
煤的质量热容指单位质量的煤温度升高1K时所需的热量。
室温下煤的质量热容随煤化
度(以碳含量表示)增加而减少,如图9所示。
煤的质量热容随温度而变化,当温度从0~350℃时,质量热容增加,在270~350℃时达最大值,这是煤大分子的原子和原子团剧烈振动所致;而从350~1000℃时质量热容下降,因为350℃后煤发生了热分解,最后接近于石墨的质量热容0.71kJ/(kg·K)。
不同挥发分煤的质量热容与温度的关系如图10所示。
图9煤的质量热容与碳含量的关系图10煤的质量热容与温度的关系
腐殖煤中泥炭的热导率最低,烟煤的热导率显著比泥炭高,而无烟煤具有更高的热导率。
各种煤的导温系数也有与此大致相似的变化规律。
这些变化规律反应了煤质内部结构变化的特点,煤在变质过程中有机质结构渐趋紧密化与规则化,因而其导热性指标渐趋增大,并越来越接近于石墨。
煤的热稳定性是指块煤在高温气化或燃烧过程中对热的稳定程度,即块煤在高温作用下保持其原有粒度的能力。
热稳定性好的煤在气化或燃烧过程中能保持原来的粒度,而不碎成小块或破碎较少;热稳定性差的煤则在气化或燃烧时迅速爆裂成小块或煤粉。
轻则炉内结渣,增加炉内阻力和带出物,降低气化或燃烧效率,重则破坏整个气化过程,甚至造成停炉事故。
因此,块煤气化或燃烧要求煤有足够的热稳定性。
4)煤的光学性质:
包括煤的反射率、折射率、透光率、X射线衍射图潜、红外光谱、紫外光谱和荧光性等。
煤的反射率是煤的重要光学性质,煤的镜质组反射率(R°%)是表征煤化度的重要指标,也反映了煤的内部由芳香稠环化合物组成的核的缩聚程度。
中国煤在油浸镜下的最大平均反射率与干燥无灰基挥发分Vdaf和碳含量Cdaf的关系如图11所示,随煤化度的提高反射率增加。
当Cdaf>90%时,反射率剧增。
这是由于煤化度已接近无烟煤阶段,在结构上由于煤内部分子聚集特性发生急剧变化,分子排列更趋序理化(趋向石墨结构)、紧密化、稠环芳核层片变大,因而表现出煤的反射率有较高的变化速率。
煤的透光率是我国煤现行分类标准中用以区分褐煤和长焰煤的主要指标,简记为PM。
实际操作中,透光率是根据年轻煤与混合酸反应生成的溶液由黄到红的颜色,用目视比色法测试的。
混合酸中的磷酸主要起隐蔽三价铁对比色液颜色的干扰。
煤的透光率与煤变质程度关系密切,褐煤与混合酸反应后产生红棕色的溶液,其透光率PM<50%,低煤化度褐煤PM<30%,高煤化度褐煤PM为30-50%;长焰煤与混合酸反应后生成浅黄色至黄色溶液,PM>50%;气煤的PM>90%;肥煤至贫煤及无烟煤与混合酸反应均生成无色溶液,PM为100%。
荧光性:
稳定组是煤中荧光特性最显著的组分:
泥炭和褐煤的稳定组其荧光色总的来说是带绿的浅黄色,低煤化度烟煤的荧光色呈黄色,随煤化度提高变为黄橙色,到中等煤化度时稳定组变为红橙色。
某些烟煤的镜质组也有荧光色,随煤化度的提高,荧光色由棕褐、棕黄、深褐到黑褐色。
少数烟煤的丝质组也有荧光色,一般为黑褐或黑棕色。
图11中国煤镜质组反射率与干燥无灰基挥发分Vdaf和碳含量Cdaf的关系
5)煤的电性质和磁性质:
电性质王要包括煤的导电性与介电常数,磁性质主要有抗磁性和顺磁性、核磁共振和顺磁共振等。
(P114)
6)煤的固态胶体性质:
从胶体化学的角度研究煤的润湿性、内表面积和孔隙率等,反映了煤的主要表面性质。
(P115)
6.煤的热性质:
见上题3)
7.煤的分类
由于煤的成因、产地、种类、组成和性质等的多样性,以及分类的角度与目的的不同,因此煤分类的指标繁多,归纳起来可有如下四类:
1)煤化度指标:
主要有镜质组反射率(P110)、Vdaf(%)、Cdaf(%)、Hdaf(%)、发热量Q(kJ/kg)、最高内在水分含量MHC(%)、透光率PM(%)、显微硬度Hm(kg/mm2)、x射线衍射等。
2)煤岩显微组分指标:
采取镜质组分含量或采用惰性组分含量和稳定组分含量。
3)黏结性、结焦性指标:
采用较多的有罗加指数、黏结指数、奥亚膨胀度、自由膨胀序数、胶质层最大厚度、葛金焦型和基氏流动度等。
(P47)
4)其他煤质指标:
有镜质组反射率分布图特性,灰分、硫分、氧化程度及可选性(P52)等。
详细介绍以下几个:
发热量:
简记为Q,指单位质量的煤完全燃烧所发出的热量,也是煤质评价的重要指标,是低煤化度煤的分类指标之一。
(见第4题)
透光率:
用以区分褐煤和长焰煤的主要指标,简记为PM。
实际操作中,透光率是根据年轻煤与混合酸反应生成的溶液由黄到红的颜色,用目视比色法测试的。
混合酸中的磷酸主要起隐蔽三价铁对比色液颜色的干扰。
煤的透光率与煤变质程度关系密切,褐煤与混合酸反应后产生红棕色的溶液,其透光率PM<50%,低煤化度褐煤PM<30%,高煤化度褐煤PM为30-50%;长焰煤与混合酸反应后生成浅黄色至黄色溶液,PM>50%;气煤的PM>90%;肥煤至贫煤及无烟煤与混合酸反应均生成无色溶液,PM为100%。
煤的胶质层指数:
又称煤的胶质层最大厚度,简记为Y,是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个指标。
烟煤在干馏条件下加热到一定的温度范围时,表面逐层热分解,形成胶体状态,再逐渐固结成焦炭,这既是烟煤的一种特性,也是烟煤分类的一项指标。
一般用胶质层测定仪测定,以毫米表示,可由0到30以上。
例如主焦煤的胶质层厚度是18~26,肥煤的Y>25。
胶质层指数表征煤的结焦性的最大优点是胶质层最大厚度Y值具有可加性。
这种可加性可以从单煤最大厚度计算到配煤最大厚度,是估算配煤炼焦最大胶质层厚度的有效方法。
煤的粘结指数:
表征烟煤粘结性的一种指标,用G表示。
按照国家标准(GB/T5447-1997)测定时将1g煤样与5g标准无烟煤混合均匀,在规定条件下焦化,然后把所得焦渣在特定的转鼓中转磨两次,测试焦渣的耐磨强度,规定为煤的粘结指数,是判别煤的粘结性、结焦性的一个重要指标,是我国现行煤的分类中代表烟煤粘结力的主要指标之一。
煤的奥压膨胀度:
是在国标煤分类中,与葛金焦性并列作为硬煤分亚组的两种方法之一,一般用b(%)来表示。
其测试按照国家标准(GB5450-1997)将煤样制成一定规格的煤笔,置入一根标准口径的膨胀管内,按规定的升温速度加热,压在煤笔上的压杆纪录煤样在管内的体积变化,以体积曲线膨胀上升的最大距离占煤笔原始长度的百分数,表示煤的膨胀度b值的大小。
b值是一个综合指标,变动幅度大,对粘结性中等以上的煤可以较好的区分。
b值在国际煤炭分类中被确定为煤的结焦性指标。
在2009年中国的煤炭分类中,b值被确定为区分强粘结性煤的一个辅助指标。
中国煤炭分类:
GB/T5751-2009,凡Vdaf%>37.0%,G≦5,再用透光率PM来区分烟煤和褐煤(在地质勘查中,Vdaf%>37.0%,在不压饼的条件下侧定焦渣特征为1~2号的煤,再用PM来区分烟煤和褐煤)。
凡Vdaf>37%,PM>50%者为烟煤,30%
表4
表3
表5
8.煤中矿物质对煤加工过程的影响(P30)
1)煤中矿物质或灰分的不利影响:
增加运输负荷;
增加煤炭消耗;
影响生产操
作条件和产品质量;
腐蚀设备和装置;
造成环境污染。
2)煤中矿物质或煤灰的利用途径:
作为煤转化过程的催化剂;
生产建筑材料;
制成环保制剂或材料;
回收稀有金属和其他有用成分;
用做化肥和土壤改良剂。
3)脱除煤中矿物质的途径:
主要有物理洗选法和化学净化法两大类。
物理洗选法主要是利用煤与矸石密度或表面性质不同进行分离,包括水力淘汰法、重介质分选法、泡沫浮选法、油团聚法和磁力分离法等。
化学净化法则主要利用煤的有机质与矿物质化学性质不同而脱除矿物质,如氢氟酸和盐酸处理法、碱性溶剂处理法、溶剂抽提法等。
9.煤孔结构及煤的密度与煤化程度的关系
1)煤孔结构与煤化度的关系:
大体上随着煤化度的提高,煤的结构愈趋紧密化,煤孔结构降低。
2)煤的密度与煤化度的关系:
自然状态下煤的成分比较复杂,因各种因素的综合影响使煤的密度大体上随煤化度的加深而提高。
当煤化度不高时真密度增加较慢,接近无烟煤时真密度增加很快。
各类型煤的真密度大致范围如下:
泥炭为0.72g/cm3;褐煤为0.8~1.35g/cm3;烟煤为1.25~1.50g/cm3;无烟煤为1.36~1.80g/cm3。
10.煤的主要元素组成和煤加工利用的关系。
煤的组成以有机质为主体,煤的工艺用途主要是由煤中有机质的性质决定的。
煤中有机质主要由碳、氢、氧、氮和硫等元素组成。
各元素与煤加工利用的关系如下:
1)碳:
在煤炼焦时,它是形成焦炭的主要物质基础;在煤燃烧时,它是发热量的主要来源。
2)氢:
重要性仅次于碳,占腐殖煤有机质的质量一般小于7%。
但因其相对原子量最小,故原子百分数与碳在同一数量级,甚至可能比碳还多(如泥炭和某些低煤化度褐煤)。
氢也是组成煤大分子骨架和侧链的重要元素。
与碳相比,氢元素具有较大的反应能力,单位质量的燃烧热也更大。
3)氧:
氧反应能力很强,在煤的加工利用中起着较大的作用。
如低煤化度煤液化时,因为含氧量高,会消耗大量的氢,氢与氧结合生成无用的水;在炼焦过程中,当氧化使煤氧含量增加时,会导致煤的黏结性降低,甚至消失;煤燃烧时,煤中氧不参与燃烧,却约束本来可燃的元素如碳和氢;但对煤制取芳香羧酸和腐殖酸类物质而言,氧含量高的煤是较好的原料。
4)氮:
在煤的转化过程中,煤中的氮可生成胺类、含氮杂环、含氮多环化合物和氰化物等。
煤燃烧和气化时,氮转化成污染环境的NOx。
煤液化时,需要消耗部分氢才能使产品中的氮含量降到最低限度。
煤炼焦时,一部分氮变成N2、NH3、HCN和其他一些有机氮化物逸出,其余的氮进入煤焦油或残留在焦炭中。
炼焦化学产品中氨的产率与煤中氮含量及其存在形态有关。
煤焦油中的含氮化合物有吡啶类和喹啉类。
而在焦炭中则以某些结构复杂的含氮化合物形态存在。
5)硫:
对于炼焦、气化、燃烧和贮运都十分有害。
因此硫含量是评价煤质的重要指标
之一。
煤在炼焦时,约60%的硫进入焦炭。
硫的存在使生铁具有热脆性,用这些生铁炼制钢不能轧制成材。
为了除去硫,在高炉生产中需要增加石灰石和焦炭用量,因而导致高炉生产能力降低,焦比升高。
煤气化时,由硫生成的二氧化硫不仅腐蚀设备,而且易使合成催化剂中毒,影响操作和产品质量。
煤燃烧时,煤中的硫转化为二氧化硫排入大气,腐蚀金属设备和设施,污染环境,造成公害。
硫铁矿硫含量高的煤,在堆放时易于氧化和自燃,使煤的灰分增加,热值降低。
11.煤的化学组成与煤加工过程污染物形成的关系。
煤的化学组成中含有氮、硫元素等,煤燃烧和气化时,氮转化成污染环境的NOx;而煤
中的硫转化为二氧化硫排入大气,腐蚀金属设备和设施,污染环境,造成公害。
12.反映煤热性质(粘结性、结焦性)的主要分析方法
测定煤黏结性和结焦性的实验室方法很多,常用的方法有:
坩埚膨胀序数,罗加指数,黏结指数,基氏流动度,胶质层指数,奥亚膨胀度和葛金焦型等七种。
(P47)
13.煤热性质(粘结性、结焦性)与炼焦配煤的关系。
14.煤的主要物理性质及与煤加工利用的关系。
1)煤的密度:
在设计煤仓,估计煤堆质量,计算炼焦炉装煤量及计算商品煤的装车质
量时,都需用煤堆密度的数据。
2)煤的机械性质:
煤的硬度反映煤抵抗外来机械作用的能力,影响采煤机械的工作效率,采煤机械的应用范围,各种机械和截齿的磨损情况,还决定破碎、成型加工的难易程度。
煤的脆度是表征煤炭机械坚固性的一个指标,即煤被破碎的难易程度。
煤的可磨性是指煤被磨碎成煤粉的难易程度。
实测的煤的可磨性指数越大则容易粉碎,反之则较难粉碎。
测定煤的可磨性在某些工业部门中具有重要的意义。
例如:
使用粉煤的火力发电厂和水泥厂,在设计与改进制粉系统并估算磨煤机的产量和耗电率时,常需测定煤的可磨性;在应用非炼焦煤为主的型焦工业中,为了知道所用煤料的粉碎性,以便确定粉碎系统的级数及粉碎设备的类型等,也要预先测定煤的可磨性。
此外,煤的可磨性指数也是煤质研究的重要数据。
煤的可塑性愈大,成型愈容易;煤料的弹性大则型块较松散,难于成型或难于脱模。
要提高型块的质量就要减小煤料的弹性而增加其塑性。
低煤化度褐煤中含有较多的腐殖酸和沥青等“自身黏结剂”,其弹性小、具有塑性,有可能不加黏结剂而实现高压成型。
高煤化度褐煤、烟煤和无烟煤弹性较大,需加黏结剂提高塑性、减小煤料弹性后才能较好成型。
3)煤的热性质:
热稳定性好的煤在气化或燃烧过程中能保持原来的粒度,而不碎成小块或破碎较少;热稳定性差的煤则在气化或燃烧时迅速爆裂成小块或煤粉。
轻则炉内结渣,增加炉内阻力和带出物,降低气化或燃烧效率,重则
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