煤質(zhì)技術(shù)指標(biāo)-發(fā)熱量常見問題

1.什么是煤的發(fā)熱量？

答：煤的發(fā)熱量，又稱為煤的熱值，即單位質(zhì)量的煤燃燒所發(fā)出的熱量。 煤的發(fā)熱量是煤按熱值計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)指標(biāo)。煤作為動(dòng)力燃料，主要是利用煤的發(fā)熱量，發(fā)熱量愈高，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值愈大。同時(shí)發(fā)熱量也是計(jì)算熱平衡、熱效率和煤耗的依據(jù)，以及鍋爐設(shè)計(jì)的參數(shù)。

煤的發(fā)熱量表征了煤的變質(zhì)程度（煤化度），這里所說的煤的發(fā)熱量，是指用 1.4 比重液分選后的浮煤的發(fā)熱量（或灰分不超過 10% 的原煤的發(fā)熱 量）。成煤時(shí)代晚煤化程度低的泥炭發(fā)熱量低，一般為 20.9 ～ 25.1MJ/Kg ，成煤早于泥炭的褐煤發(fā)熱量增高到 25 ～ 31MJ/Kg ，煙煤發(fā)熱 量繼續(xù)增高，到焦煤和瘦煤時(shí)，碳含量雖然增加了，但由于揮發(fā)分的減少，特別是其中氫含量比煙煤低的多，有的低于 1% ，相當(dāng)于煙煤的 1/6 ，所以發(fā)熱量高 的煤還是煙煤中的某些煤種。 鑒于低煤化度煤的發(fā)熱量，隨煤化度的變化較大，所以，一些國家常用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量作為區(qū)分低煤化度煤類別的指標(biāo)。我國采用煤的恒濕無灰基高位發(fā) 熱量來劃分褐煤和長(zhǎng)焰煤。

2.什么叫彈筒發(fā)熱量？（ Qb ）

答：?jiǎn)挝毁|(zhì)量燃料（氣態(tài)除外）在充有氧氣的氧彈內(nèi)（ 25 ～ 35 個(gè)大氣壓左右）完全燃燒這是所釋放的熱量為彈桶發(fā)熱量（燃燒產(chǎn)物的溫度規(guī)定為 25℃ ）。 　　

由于煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的，因此發(fā)生了煤在空氣中燃燒時(shí)不能進(jìn)行的熱化學(xué)反應(yīng)。如：煤中氮以及充氧氣前彈筒內(nèi)空氣中的氮，在空氣中燃燒時(shí)，一般呈氣態(tài)氮逸出，而在彈筒中燃燒時(shí)卻生成 N2O5 或 NO2 等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶于彈筒稅種生成硝酸，這一化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。另外，煤中可燃硫在空氣中燃燒時(shí)生成 SO2 氣體逸出，而在彈筒中燃燒時(shí)卻氧化成 SO3 ， SO3 溶于彈筒水中生成硫酸。 SO2 、 SO3, 以及 H2SO4 溶于水生成硫酸水化物都是放熱反應(yīng)。所以，煤的彈筒發(fā)熱量要高于煤在空氣中、工業(yè)鍋爐中燃燒是實(shí)際產(chǎn)生的熱量。為此，實(shí)際中要把彈筒發(fā)熱量折算成符合煤在空氣中燃燒的發(fā)熱量。

彈筒發(fā)熱量 4 種表示方式：

Qb,ad—— 分析基彈筒發(fā)熱量； Qb,d—— 干燥基彈筒發(fā)熱量； Qb,ar—— 收到基彈筒發(fā)熱量； Qb,daf—— 干燥無灰基彈筒發(fā)熱量。

3. 什么叫高位發(fā)熱量？ （ Qgr ）

答：煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產(chǎn)生的熱量。實(shí)際上是由實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得的煤的彈筒發(fā)熱量減去硫酸和硝酸生成熱后得到的熱量。

　　 應(yīng)該指出的是，煤的彈筒發(fā)熱量是在恒容（彈筒內(nèi)煤樣燃燒室容積不變）條件下測(cè)得的，所以又叫恒容彈筒發(fā)熱量。由恒容彈筒發(fā)熱量折算出來的高位發(fā)熱量又稱為恒容高位發(fā)熱量。而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件濕恒壓的（大氣壓不變），其高位發(fā)熱量濕恒壓高位發(fā)熱量。恒容高位發(fā)熱量和恒壓高位發(fā)熱量?jī)烧咧g是有差別的。一般恒容高位發(fā)熱量比恒壓高位發(fā)熱量低 8.4 ～ 20.9J/g, 實(shí)際中當(dāng)要求精度不高時(shí)，一般不予校正。

高位發(fā)熱量 4 種表示形式：

Qgr,ad—— 分析基高位發(fā)熱量；

Qgr,d—— 干燥基高位發(fā)熱量；

Qgr,ar—— 收到基高位發(fā)熱量；

Qgr,daf—— 干燥無灰基高位發(fā)熱量。

4.什么叫低位發(fā)熱量？（ Qnet ）

答： 煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產(chǎn)生的熱量，扣除煤中水分（煤中有機(jī)質(zhì)中的氫燃燒后生成的氧化水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發(fā)熱），剩下的實(shí)際可以使用的熱量（高位發(fā)熱量減去水）。

我國電廠鍋爐技術(shù)中常采用低位發(fā)熱量。 　

同樣，實(shí)際上由恒容高位發(fā)熱量算出的低位發(fā)熱量，也叫恒容低位發(fā)熱量，它與在空氣中大氣壓條件下燃燒時(shí)的恒壓低位熱量之間也有較小的差別。

低位發(fā)熱量 4 種表示形式：

Qnet,ad—— 分析基低位發(fā)熱量；

Qnet,ar—— 收到基低位發(fā)熱量；

Qnet,daf—— 干燥無灰基低位發(fā)熱量

5.什么叫煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量（ Qmaf ）

答： 恒濕，是指溫度 30C ，相對(duì)濕度 96% 時(shí)，測(cè)得的煤樣的水分（或叫內(nèi)在水分）。煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量，實(shí)際中是不存在的，是指煤在恒濕條件下測(cè)得的恒容高位發(fā)熱量，除去灰分影響后算出來的發(fā)熱量。

恒濕無灰基高位發(fā)熱量是低煤化度煤分類的一個(gè)指標(biāo)。

答：煤的各種基準(zhǔn)的發(fā)熱量間的換算公式和煤質(zhì)分析中各基準(zhǔn)的換算公式相似。如：

Qgr,ad=Qgr,ad× （ 100-Mar ） /(100-Mad)

Qgr,d=Qgr,ad×100/(100-Mad)

Qgr,daf=Qgr,ad×100/(100-Mad-Aad-CO2,d) 　　

式中：

CO2,d—— 分析煤樣中碳酸鹽礦物質(zhì)中 CO2 的含量（ % ），當(dāng) CO2 含 ≤2% 時(shí)，此項(xiàng)可略去不計(jì)

Qgr ， maf=Qgr,ad× （ 100-M ） /(100-Mad-Aad-Aad×M/100) 　　

式中：

Qgr ， maf—— 恒溫?zé)o灰基高位發(fā)熱量；

M—— 恒濕條件下測(cè)得的水分含量， % 。

7.發(fā)熱量換算公式是什么？

Qgr.daf(MJ/kg)=31.45+1.09Hdaf

無煙煤及Vdaf小于24%的煙煤:

Hdaf=Vdaf/(0.1462Vdaf+1.1124)

煙煤 :

Hdaf=2.888+0.392 (√Vdaf)-0.0023Ad

褐煤:

褐煤: Hdaf=0.835Vdaf+1.206

式中 :

Hdaf=H a d×{100/(100-Mad-Aad)} 干燥無灰基氫含量%

Vdaf=Va d×{100/(100-Mad-Aad)} 干燥無灰基揮發(fā)分產(chǎn)量%

Aad=(m 1 /m) ×100

其中: m 1---- 殘留物的質(zhì)量,g;

m—空氣干燥煤樣的質(zhì)量,g;

Vad=(m 1 /m) ×100 空氣干燥基煤樣揮發(fā)分產(chǎn)率%

Mad=(m 1 /m) ×100 空氣干燥基煤樣水分產(chǎn)率%

其中: m 1---- 煤樣干燥后失去的質(zhì)量,g;

m—空氣干燥煤樣的質(zhì)量,g;

Ad=Aad×100/(100-Mad) 干燥基煤樣灰分產(chǎn)率%;

煤的高位發(fā)熱量計(jì)算公式為：

Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad 　　

式中：

Qgr,ad—— 分析煤樣的高位發(fā)熱量， J/g;

Qb,ad—— 分析煤樣的彈筒發(fā)熱量， J/g;

Sb,ad—— 由彈筒洗液測(cè)得的煤的硫含量， % ；

95—— 煤中每 1% （ 0.01g ) 硫的校正值， J/g;

a—— 硝酸校正系數(shù)。 Qb,ad≤16700J/g,a=0.001

16700J/g<QB,AD Qb,ad>25100J/g ,a=0.0016 　　

當(dāng) Qb,ad 〉 16700J/g ， 　　

或者 12500J/g<QB,AD< SPAN> ，同時(shí)， Sb ， ad≤2% 時(shí)， 　　

可用 St,ad 代替 Sb,ad 。 　　

（ 5 ）煤的低位發(fā)熱量的計(jì)算

Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023Mad 　　

式中：

Qnet,ad—— 分析煤樣的低位發(fā)熱量， J/g;

Qgr,ad—— 分析煤樣的高位發(fā)熱量， J/g ；

Had—— 分析煤樣氫含量， % ；

Mad—— 分析煤樣水分， % 。

8.幾種常用的點(diǎn)火（引火）物在點(diǎn)火時(shí)放出的熱量是多少？

鐵絲：6700J/K

鎳絡(luò)絲：1400J/g

銅絲：2500J/g

棉線：17500J/g

9.測(cè)定發(fā)熱量對(duì)電力生產(chǎn)的意義？

答：1、它在煤質(zhì)計(jì)價(jià)、編制消耗定額和供應(yīng)計(jì)劃、核算發(fā)電成本和計(jì)算能源利用效率等方面都以發(fā)熱量為依據(jù)；
2、在設(shè)計(jì)鍋爐上，對(duì)設(shè)計(jì)爐膛負(fù)荷、選則磨煤機(jī)容量、計(jì)算物料平衡的重要參數(shù)
3、是鍋爐熱平衡、配煤燃燒及負(fù)荷調(diào)節(jié)的主要依據(jù)，同時(shí)又是計(jì)算煤耗的依據(jù)之一。

10.燃料煤發(fā)熱量的含義是什么？

答：燃料的發(fā)熱量是指單位重量的燃料完全燃燒時(shí)所釋放出來的熱量，其單位是J/g或MJ/kg。

煤的熱量值曾經(jīng)用“卡（ cal ）”表示，但已為廢棄單位，現(xiàn)在用“焦耳（ J ）”表示熱量基本單位。鑒于目前許多用煤企業(yè)仍用卡來表示熱值單位。因而下面仍對(duì)“卡”的含義做一下介紹。 1cal 熱量是 1g 純水溫度升高 1℃所需要的熱量。水的比熱容隨水溫的不同而稍有差異，所以在熱量單位中使用的卡還常分為不同溫度下的卡，如 20 ℃卡、 15 ℃卡或 25 ℃卡等。通常所說的 20 ℃卡（或 15 ℃等）是指 1g 純水從 19.5 ℃（或 14.5 ℃）加熱到 20.5 ℃（或 15.5 ℃）所需要的熱量。我國的熱量單位采用 20 ℃卡，德國等某些西歐國家則采用 15 ℃卡。而在國際蒸汽表熱量單位低于 15 ℃卡。在低溫卡（如 15 ℃卡），每卡所含的熱能比高溫度卡（ 20 ℃卡）稍高。

11.對(duì)煤炭發(fā)熱量測(cè)定室有何要求？

答：（1）熱量室應(yīng)作為發(fā)熱量測(cè)定專用室，室內(nèi)不得進(jìn)行其它試驗(yàn)工作；

（2）室內(nèi)應(yīng)配備窗簾，避免陽光直射；

（3）每次測(cè)定溫度變化不超過1℃為宜；冬夏室溫差以不超過15~30℃為宜。因此，有條件者應(yīng)配制空調(diào)設(shè)備；

（4）測(cè)定發(fā)熱量時(shí)，室內(nèi)應(yīng)避免強(qiáng)力通風(fēng)及熱源輻射，總之，為了減少環(huán)境條件對(duì)發(fā)熱量測(cè)定結(jié)果的影響，發(fā)熱量測(cè)定室應(yīng)盡可能地保持室溫的相對(duì)恒定。在室溫尚未恒定的時(shí)候不得進(jìn)行發(fā)熱量的測(cè)定。

12.影響煤發(fā)熱量的各項(xiàng)指標(biāo)和作用的因素有哪些？

從成分上說：
1.碳：主要可燃成分，占50-95%，含碳越高，燃點(diǎn)越高，越容易著火。
2.氫：占2-4%，H的發(fā)熱量很高。會(huì)占煤的一部分發(fā)熱量，越大越好。
3.氧：起到助燃的作用。
4.硫：是煤中的有害成分，要避免。
5.氮：燃燒時(shí)，隨著煙氣一同排出，損失熱量。
6.灰分：含的越少越好，是垃圾。
7.水分：對(duì)煤的燃燒有影響。含適量的水分，可以放出H,但含水太多了，著火難，煙氣含水大。
8.磷：是占很少的，有的煤種基本不含，磷也可以燃燒放出熱量。

灰分：灰分含量會(huì)使火焰?zhèn)鞑ニ俣认陆担饡r(shí)間推遲，燃燒不穩(wěn)定，爐溫下降。
水分：水分是燃燒過程中的有害物質(zhì)之一，它在燃燒過程中吸收大量的熱，對(duì)燃燒的影響比灰分大得多。
發(fā)熱量：為的發(fā)熱量是鍋爐設(shè)計(jì)的一個(gè)重要依據(jù)。由于電廠煤粉對(duì)煤種適應(yīng)性較強(qiáng)，因此只要煤的發(fā)熱量與鍋爐設(shè)計(jì)要求大體相符即可。
灰熔點(diǎn)：由于煤粉爐爐膛火焰中心溫度多在 1500℃以上，在這樣高溫下，煤灰大多呈軟化或流體狀態(tài)。
煤的硫分硫是煤中有害雜質(zhì)，雖對(duì)燃燒本身沒有影響，但它的含量太高，對(duì)設(shè)備的腐蝕和環(huán)境的 污染都相當(dāng)嚴(yán)重。因此，電廠燃用煤的硫分不能太高，一般要求不能超過2.5%。

揮發(fā)分：是判明煤炭著火特性的首要指標(biāo)。揮發(fā)分含量越高，著火越容易。根據(jù)鍋爐設(shè)計(jì)要求，供煤揮發(fā)分的值變化不宜太大，否則會(huì)影響鍋爐的正常運(yùn)行。如原 設(shè)計(jì)燃用低揮發(fā)分的煤而改燒高揮發(fā)分的煤后，因火焰中心逼近噴燃器出口，可能因燒壞噴燃器而停爐；若原設(shè)計(jì)燃用高揮發(fā)分的煤種而改燒低揮發(fā)分的煤，則會(huì)因 著火過遲使燃燒不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤時(shí)要盡量按原設(shè)計(jì)的揮發(fā)分煤種或相近的煤種供應(yīng)。
從工業(yè)分析：
1.揮發(fā)分：占15-20%，越高越好，越高發(fā)熱量越高。
2.固定碳：燃燒C和CO都可提供熱量。
3.灰分及溶渣：占2-5%，灰分高的煤，易熔渣和結(jié)焦。
4.水分：如上所述。

13.燃料發(fā)熱量的大小取決于什么？

答：發(fā)熱量的大小取決于燃料中碳、氫、硫元素含量的多少。

14.何謂標(biāo)準(zhǔn)煤？

答：收到基低位發(fā)熱量為29309kJ/kg的煤稱為標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)煤實(shí)際是不存在的，只是人為規(guī)定的。提出“標(biāo)準(zhǔn)煤”的主要目的是把不同的燃料劃歸統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，便于分析、比較熱力設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性。

15.何謂燃料？

答：燃料是指用來燃燒以取得熱量的物質(zhì)。

16.燃料按其物理形態(tài)可分為哪幾種？

答：燃料按其物理形態(tài)可分為固體燃燒（煤、木柴、頁巖等）、液體燃料（石油等）和氣體燃料（天然氣、煤氣等）。

17.煤的發(fā)熱量分級(jí)

煤炭發(fā)熱量分級(jí):

注：煤田地質(zhì)勘探系統(tǒng)在按發(fā)熱量分級(jí)時(shí)，可采用全水分（ Mt ）進(jìn)行計(jì)算。

發(fā)熱量（ Qnet,ar ）等級(jí)劃分:

18.煤炭產(chǎn)品的類別、品種和技術(shù)要求

注： (1) 取篩上物累計(jì)產(chǎn)率接近、但不大于 5% 的那個(gè)篩孔尺寸，作為粒度。

(2) 如用戶需要，須采取有效的環(huán)保措施，不違反環(huán)保法規(guī)的情況下供需雙方協(xié)商解決。

(3) 當(dāng)發(fā)熱量數(shù)據(jù)和灰分?jǐn)?shù)據(jù)不能同時(shí)達(dá)到規(guī)定時(shí)，以灰分為準(zhǔn)。

19.煤的彈筒發(fā)熱量、高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量之間有什么區(qū)別

煤的彈筒發(fā)熱量是指單位質(zhì)量的煤樣在熱量計(jì)的彈筒中經(jīng)過量的高壓氧氣燃燒后產(chǎn)生的熱量。在這種條件下燃燒時(shí)，煤中原有的水和氫元素燃燒后生成的水冷凝在彈筒中。而氮在空氣中燃燒時(shí)仍以游離態(tài)逸出，不產(chǎn)生熱量，但在彈筒中燃燒時(shí)卻成為二氧化氮或者五氧化二氮的高價(jià)氧化物，這些氮化物溶解于彈筒內(nèi)的水后生成硝酸而產(chǎn)生熱量。煤中的可燃硫化合物在空氣中燃燒時(shí)只聲場(chǎng)二氧化硫氣體，但在彈筒中燃燒時(shí)卻氧化成三氧化硫，它溶于彈筒內(nèi)的水后成為硝酸而產(chǎn)生為硫酸。從二氧化硫氧化成三氧化硫，以及硫酸溶于水生成硫酸水化物等都是放熱反應(yīng)。這就清楚地表明，煤在彈筒中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量要比空氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量多。因此，在實(shí)用上常常以彈筒發(fā)熱量中減去硝酸和硫酸的生成熱后的熱值，成為“高位發(fā)熱量”。
計(jì)算煤的高位發(fā)熱量時(shí)水以液態(tài)存在，而煤在工業(yè)鍋爐中燃燒時(shí)水呈氣態(tài)蒸發(fā)，而水由液體變成蒸汽需要吸收部分熱量。因此在實(shí)際燃燒時(shí)可以利用的熱量比煤的高位發(fā)熱量要低，也就是說須從高位發(fā)熱量中減去水的汽化熱，才是煤的有效熱量。這種熱量稱為煤的低位發(fā)熱量。

21.煤的水分、煤的灰分、煤的揮發(fā)分和煤的發(fā)熱量對(duì)燃燒性能的影響

人們通常把開發(fā)煤炭資源的企業(yè)稱作煤礦，把開采出來的煤礦產(chǎn)品稱為煤炭。我國古代曾稱煤炭為石涅，或稱石炭。它是植物遺體埋藏在地下經(jīng)過漫長(zhǎng)復(fù)雜的生物化學(xué)、地球化學(xué)和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)化而成的一種固體可燃礦產(chǎn)。它不僅是工農(nóng)業(yè)和人民生活不可缺少的主要燃料，而且還是冶金、化工、醫(yī)藥等部門的原料。
一、礦物原料特點(diǎn)
(一) 煤的物理性質(zhì)
煤的物理性質(zhì)是煤的一定化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)的外部表現(xiàn)。它是由成煤的原始物質(zhì)及其聚積條件、轉(zhuǎn)化過程、煤化程度和風(fēng)、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導(dǎo)電性等。其中，除了比重和導(dǎo)電性需要在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定外，其他根據(jù)肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質(zhì)可以作為初步評(píng)價(jià)煤質(zhì)的依據(jù)，并用以研究煤的成因、變質(zhì)機(jī)理和解決煤層對(duì)比等地質(zhì)問題。
1.顏色
是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對(duì)不同波長(zhǎng)的光波吸收的結(jié)果。呈褐色—黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。
2.光澤
是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。煤化程度越高，光澤越強(qiáng)；礦物質(zhì)含量越多，光澤越暗；風(fēng)、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。
3.粉色
指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時(shí)留下的痕跡，所以又稱為條痕色。呈淺棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重
煤的比重又稱煤的密度，它是不包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內(nèi)的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重是計(jì)算煤層儲(chǔ)量的重要指標(biāo)。褐煤的容重一般為1.05～1.2，煙煤為1.2～1.4，無煙煤變化范圍較大，可由1.35～1.8。煤巖組成、煤化程度、煤中礦物質(zhì)的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質(zhì)含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增大。
5.硬度
是指煤抵抗外來機(jī)械作用的能力。根據(jù)外來機(jī)械力作用方式的不同，可進(jìn)一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三類。煤的硬度與煤化程度有關(guān)，褐煤和焦煤的硬度小，約2～2.5；無煙煤的硬度大，接近4。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物質(zhì)、煤巖成分、煤化程度等都對(duì)煤的脆度有影響。在不同變質(zhì)程度的煤中，長(zhǎng)焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度大，無煙煤的脆度小。
7.斷口
是指煤受外力打擊后形成的斷面的形狀。在煤中常見的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。煤的原始物質(zhì)組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。
8.導(dǎo)電性
是指煤傳導(dǎo)電流的能力，通常用電阻率來表示。褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過渡時(shí)，電阻率劇增。煙煤是不良導(dǎo)體，隨著煤化程度增高，電阻率減小，至無煙煤時(shí)急劇下降，而具良好的導(dǎo)電性。
(二) 煤的化學(xué)組成
煤的化學(xué)組成很復(fù)雜，但歸納起來可分為有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)兩大類，以有機(jī)質(zhì)為主體。
煤中的有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮和有機(jī)硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧占有機(jī)質(zhì)的95%以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機(jī)質(zhì)的元素組成，隨煤化程度的變化而有規(guī)律地變化。一般來講，煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量則與煤的成因類型有關(guān)。碳和氫是煤炭燃燒過程中產(chǎn)生熱量的重要元素，氧是助燃元素，三者構(gòu)成了有機(jī)質(zhì)的主體。煤炭燃燒時(shí)，氮不產(chǎn)生熱量，常以游離狀態(tài)析出，但在高溫條件下，一部分氮轉(zhuǎn)變成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃燒時(shí)生成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設(shè)備，與空氣中的水反應(yīng)形成酸雨，污染環(huán)境，危害植物生產(chǎn)，而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時(shí)，煤中的硫和磷大部分轉(zhuǎn)入焦炭中，冶煉時(shí)又轉(zhuǎn)入鋼鐵中，嚴(yán)重影響焦炭和鋼鐵質(zhì)量，不利于鋼鐵的鑄造和機(jī)械加工。用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時(shí)，各種管道和爐壁會(huì)遭到強(qiáng)烈腐蝕。將含有砷的煤用于釀造和食品工業(yè)作燃料，砷含量過高，會(huì)增加產(chǎn)品毒性，危及人民身體健康。
煤中的無機(jī)質(zhì)主要是水分和礦物質(zhì)，它們的存在降低了煤的質(zhì)量和利用價(jià)值，其中絕大多數(shù)是煤中的有害成分。
另外，還有一些稀有、分散和放射性元素，例如，鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾……等，它們分別以有機(jī)或無機(jī)化合物的形態(tài)存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦達(dá)到工業(yè)品位或可綜合利用時(shí)，就是重要的礦產(chǎn)資源。
通過元素分析可以了解煤的化學(xué)組成及其含量，通過工業(yè)分析可以初步了解煤的性質(zhì)，大致判斷煤的種類和用途。煤的工業(yè)分析包括對(duì)水分、灰分、揮發(fā)分的測(cè)定和固定碳的計(jì)算四項(xiàng)內(nèi)容。
1.水分
指單位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、內(nèi)在水分和結(jié)晶水三種存在狀態(tài)。一般以煤的內(nèi)在水分作為評(píng)定煤質(zhì)的指標(biāo)。煤化程度越低，煤的內(nèi)部表面積越大，水分含量越高。水分對(duì)煤的加工利用是有害物質(zhì)。在煤的貯存過程中，它能加速風(fēng)化、破裂，甚至自燃；在運(yùn)輸時(shí)，會(huì)增加運(yùn)量，浪費(fèi)運(yùn)力，增加運(yùn)費(fèi)；煉焦時(shí)，消耗熱量，降低爐溫，延長(zhǎng)煉焦時(shí)間，降低生產(chǎn)效率；燃燒時(shí)，降低有效發(fā)熱量；在高寒地區(qū)的冬季，還會(huì)使煤凍結(jié)，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時(shí)，需要適量的水分才能成型。
2.灰分
是指煤在規(guī)定條件下完全燃燒后剩下的固體殘?jiān)Ｋ敲褐械牡V物質(zhì)經(jīng)過氧化、分解而來。灰分對(duì)煤的加工利用不利。灰分越高，熱效率越低；燃燒時(shí)，熔化的灰分還會(huì)在爐內(nèi)結(jié)成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時(shí)造成排渣困難；煉焦時(shí)，全部轉(zhuǎn)入焦炭，降低了焦炭的強(qiáng)度，嚴(yán)重影響焦炭質(zhì)量。煤灰成分十分復(fù)雜，成分不同直接影響到灰分的熔點(diǎn)。灰熔點(diǎn)低的煤，燃燒和氣化時(shí)，會(huì)給生產(chǎn)操作帶來許多困難。為此，在評(píng)價(jià)煤的工業(yè)用途時(shí)，須分析灰成分，測(cè)定灰熔點(diǎn)。
3.揮發(fā)分
指煤中的有機(jī)物質(zhì)受熱分解產(chǎn)生的可燃性氣體。它是對(duì)煤進(jìn)行分類的主要指標(biāo)，并被用來初步確定煤的加工利用性質(zhì)。煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤化程度有密切關(guān)系，煤化程度越低，揮發(fā)分越高，隨著煤化程度加深，揮發(fā)分逐漸降低。
4.固定碳
測(cè)定煤的揮發(fā)分時(shí)，剩下的不揮發(fā)物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發(fā)的固體可燃物，可以用計(jì)算方法算出。焦渣的外觀與煤中有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)有密切關(guān)系，因此，根據(jù)焦渣的外觀特征，可以定性地判斷煤的粘結(jié)性和工業(yè)用途。
(三)煤的工藝性質(zhì)
為了提高煤的綜合利用價(jià)值，須了解、研究煤的工藝性質(zhì)，以滿足各方面對(duì)煤質(zhì)的要求。煤的工藝性質(zhì)主要包括：粘結(jié)性和結(jié)焦性、發(fā)熱量、化學(xué)反應(yīng)性、熱穩(wěn)定性、透光率、機(jī)械強(qiáng)度和可選性等。
1.粘結(jié)性和結(jié)焦性
粘結(jié)性是指煤在干餾過程中，由于煤中有機(jī)質(zhì)分解，熔融而使煤粒能夠相互粘結(jié)成塊的性能。結(jié)焦性是指煤在干餾時(shí)能夠結(jié)成焦炭的性能。煤的粘結(jié)性是結(jié)焦性的必要條件，結(jié)焦性好的煤須具有良好的粘結(jié)性，但粘結(jié)性好的煤不一定能單獨(dú)煉出質(zhì)量好的焦炭。這就是為什么要進(jìn)行配煤煉焦的道理。粘結(jié)性是進(jìn)行煤的工業(yè)分類的主要指標(biāo)，一般用煤中有機(jī)質(zhì)受熱分解、軟化形成的膠質(zhì)體的厚度來表示，常稱膠質(zhì)層厚度。膠質(zhì)層越厚，粘結(jié)性越好。測(cè)定粘結(jié)性和結(jié)焦性的方法很多，除膠質(zhì)層測(cè)定法外，還有羅加指數(shù)法、奧亞膨脹度試驗(yàn)等等。粘結(jié)性受煤化程度、煤巖成分、氧化程度和礦物質(zhì)含量等多種因素的影響。煤化程度高和低的煤，一般都沒有粘結(jié)性，膠質(zhì)層厚度也很小。
2.發(fā)熱量
是指單位重量的煤在完全燃燒時(shí)所產(chǎn)生的熱量，亦稱熱值，常用106J/kg表示。它是評(píng)價(jià)煤炭質(zhì)量，尤其是評(píng)價(jià)動(dòng)力用煤的重要指標(biāo)。國際市場(chǎng)上動(dòng)力用煤以熱值計(jì)價(jià)。我國自1985年6月起，改革沿用了幾十年的以灰分計(jì)價(jià)為以熱值計(jì)價(jià)。發(fā)熱量主要與煤中的可燃元素含量和煤化程度有關(guān)。為便于比較耗煤量，在工業(yè)生產(chǎn)中，常常將實(shí)際消耗的煤量折合成發(fā)熱量為2.930368×107J/kg的標(biāo)準(zhǔn)煤來進(jìn)行計(jì)算。
3.化學(xué)反應(yīng)性
又稱活性。是指煤在一定溫度下與二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反應(yīng)能力。它是評(píng)價(jià)氣化用煤和動(dòng)力用煤的一項(xiàng)重要指標(biāo)。反應(yīng)性強(qiáng)弱直接影響到耗煤量和煤氣的有效成分。煤的活性一般隨煤化程度加深而減弱。
4.熱穩(wěn)定性
又稱耐熱性。是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。它是評(píng)價(jià)氣化用煤和動(dòng)力用煤的又一項(xiàng)重要指標(biāo)。熱穩(wěn)定性的好壞，直接影響爐內(nèi)能否正常生產(chǎn)以及煤的氣化和燃燒效率。
5.透光率
指低煤化程度的煤(褐煤、長(zhǎng)焰煤等)，在規(guī)定條件下用硝酸與磷酸的混合液處理后，所得溶液對(duì)光的透過率稱為透光率。隨著煤化程度加深，透光率逐漸加大。因此，它是區(qū)別褐煤、長(zhǎng)焰煤和氣煤的重要指標(biāo)。
6.機(jī)械強(qiáng)度
是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機(jī)械強(qiáng)度低的煤投入氣化爐時(shí)，容易碎成小塊和粉末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用煤須具備較高的機(jī)械強(qiáng)度。
7.可選性
是指煤通過洗選，除去其中的夾矸和礦物質(zhì)的難易程度。我國現(xiàn)行的選煤方法，詳見第四節(jié)。
二、用途與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
(一) 煤的工業(yè)分類
1958年，國家頒布了以煉焦用煤為主的分類方案，為工業(yè)部門合理使用煤炭資源創(chuàng)造了有利條件，但在實(shí)踐中也出現(xiàn)了一些問題。在認(rèn)真分析研究和吸收國外先進(jìn)分類方法的基礎(chǔ)上，為了使各項(xiàng)分類的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能反映煤的質(zhì)量特點(diǎn)，達(dá)到更加合理地利用煤炭資源的目的，1986年，國家重新頒布了從褐煤到無煙煤的全面技術(shù)分類標(biāo)準(zhǔn)，將自然界中的煤劃分為14大類，其中，褐煤和無煙煤又分別劃分為2個(gè)和3個(gè)小類(表2.2.1)。這就是我國現(xiàn)行的煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)。
中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn) (GB5751-86)
(1) 分類指標(biāo)及其符號(hào)Vr為干燥無灰基揮發(fā)分(%)；Hr為干燥無灰基氫含量(%)；GR.I(簡(jiǎn)記G)為煙煤的粘結(jié)指數(shù)；Y為煙煤的膠質(zhì)層厚度；PM為煤樣的透光率(%)；b為煙煤的奧亞膨脹度(%)；Q-A.GNGW為煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量(MJ/kg)。
(2) 煤類的編碼各類煤用兩位阿拉伯?dāng)?shù)碼表示。10位表示煤的揮發(fā)分，個(gè)位數(shù)在無煙煤及褐煤表示煤化程度，在煙煤表示結(jié)粘性。
(二) 各煤類的主要特征和用途
1.褐煤
它是煤化程度低的煤。其特點(diǎn)是水分高、比重小、揮發(fā)分高、不粘結(jié)、化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)、熱穩(wěn)定性差、發(fā)熱量低，含有不同數(shù)量的腐殖酸。多被用作燃料、氣化或低溫干餾的原料，也可用來提取褐煤蠟、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一號(hào)褐煤還可以作農(nóng)田、果園的有機(jī)肥料。
2.長(zhǎng)焰煤
它的揮發(fā)分含量很高，沒有或只有很小的粘結(jié)性，膠質(zhì)層厚度不超過5mm,易燃燒，燃燒時(shí)有很長(zhǎng)的火焰，故得名長(zhǎng)焰煤。可作為氣化和低溫干餾的原料，也可作民用和動(dòng)力燃料。
3.不粘煤
它水分大，沒有粘結(jié)性，加熱時(shí)基本上不產(chǎn)生膠質(zhì)體，燃燒時(shí)發(fā)熱量較小，含有一定的次生腐殖酸。主要用作制造煤氣和民用或動(dòng)力燃料。
4.弱粘煤
水分大，粘結(jié)性較弱，揮發(fā)分較高，加熱時(shí)能產(chǎn)生較少的膠質(zhì)體，能單獨(dú)結(jié)焦，但結(jié)成的焦塊小而易碎，粉焦率高。這種煤主要用作氣化原料和動(dòng)力燃料。
5. 1/2中粘煤
它具有中等粘結(jié)性和中高揮發(fā)分。可以作為配煤煉焦的原料，也可以作為氣化用煤和動(dòng)力燃料。
6.氣煤
揮發(fā)分高，膠質(zhì)層較厚，熱穩(wěn)定性差。能單獨(dú)結(jié)焦，但煉出的焦炭細(xì)長(zhǎng)易碎，收縮率大，且縱裂紋多，抗碎和耐磨性較差。故只能用作配煤煉焦，還可用來煉油、制造煤氣、生產(chǎn)氮肥或作動(dòng)力燃料。
7.氣肥煤
它的揮發(fā)分和粘結(jié)性都很高，結(jié)焦性介于氣煤和肥煤之間，單獨(dú)煉焦時(shí)能產(chǎn)生大量的氣體和液體化學(xué)物質(zhì)。適合高溫干餾制造煤氣，更是配煤煉焦的好原料。
8.肥煤
具有很好的粘結(jié)性和中等及中高等揮發(fā)分，加熱時(shí)能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體，形成大于25mm的膠質(zhì)層，結(jié)焦性強(qiáng)。用這種煤來煉焦，可以煉出熔融性和耐磨性都很好的焦炭，但這種焦炭橫裂紋多，且焦根部分常有蜂焦，易碎成小塊。由于粘結(jié)性強(qiáng)，因此，它是配煤煉焦中的主要成分。
9. 1/3焦煤
它是介于焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤，具有很強(qiáng)的粘結(jié)性和中高等揮發(fā)分，單獨(dú)用來煉焦時(shí)，可以形成熔融性良好、強(qiáng)度較大的焦炭。因此，它是良好的配煤煉焦的基礎(chǔ)煤。
10.焦煤
具有中低等揮發(fā)分和中高等粘結(jié)性，加熱時(shí)可形成穩(wěn)定性很好的膠質(zhì)體，單獨(dú)用來煉焦，能形成結(jié)構(gòu)致密、塊度大、強(qiáng)度高、耐磨性好、裂紋少、不易破碎的焦炭。但因其膨脹壓力大，易造成推焦困難，損壞爐體，故一般都作為煉焦配煤使用。
11.瘦煤
具有較低揮發(fā)分和中等粘結(jié)性。單獨(dú)煉焦時(shí)，能形成塊度大、裂紋少、抗碎強(qiáng)度較好，但耐磨性較差的焦炭。因此，用它加入配煤煉焦，可以增加焦炭的塊度和強(qiáng)度。
12.貧瘦煤
揮發(fā)分低，粘結(jié)性較弱，結(jié)焦性較差。單獨(dú)煉焦時(shí)，生成的焦粉很多。但它能起到瘦化劑的作用。故可作煉焦配煤使用，同時(shí)，也是民用和動(dòng)力的好燃料。
13.貧煤
具有一定的揮發(fā)分，加熱時(shí)不產(chǎn)生膠質(zhì)體，沒有粘結(jié)性或只有微弱的粘結(jié)性，燃燒火焰短，煉焦時(shí)不結(jié)焦。主要用于動(dòng)力和民用燃料。在缺乏瘦料的地區(qū)，也可充當(dāng)配煤煉焦的瘦化劑。
14.無煙煤
它是煤化程度高的煤。揮發(fā)分低、比重大、硬度高、燃燒時(shí)煙少火苗短、火力強(qiáng)。通常作民用和動(dòng)力燃料。質(zhì)量好的無煙煤可作氣化原料、高爐噴吹和燒結(jié)鐵礦石的燃料，以及制造電石、電極和炭素材料等。

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