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)熱量是煤按熱值計價的基礎(chǔ)指標(biāo)。煤作為動力燃料，主要是利用煤的發(fā)熱量，發(fā)熱量愈高，其經(jīng)濟(jì)價值愈大。同時發(fā)熱量也是計算熱平衡、熱效率和煤耗的依據(jù)，以及鍋爐設(shè)計的參數(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，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焰煤。

2.什么叫彈筒發(fā)熱量？（ Qb ）

答：單位質(zhì)量燃料（氣態(tài)除外）在充有氧氣的氧彈內(nèi)（ 25 ～ 35 個大氣壓左右）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，一般呈氣態(tài)氮逸出，而在彈筒中燃燒時卻生成 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生成 SO2 氣體逸出，而在彈筒中燃燒時卻氧化成 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)驗室中測得的煤的彈筒發(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)熱量兩者之間是有差別的。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，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 ，相對濕度 96% 時，測得的煤樣的水分（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，此項可略去不計

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， Sb ， ad≤2% 時， 　　

可用 St,ad 代替 Sb,ad 。 　　

（ 5 ）煤的低位發(fā)熱量的計算

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.測定發(fā)熱量對電力生產(chǎn)的意義？

答：1、它在煤質(zhì)計價、編制消耗定額和供應(yīng)計劃、核算發(fā)電成本和計算能源利用效率等方面都以發(fā)熱量為依據(jù)；
2、在設(shè)計鍋爐上，對設(shè)計爐膛負(fù)荷、選則磨煤機(jī)容量、計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)，同時又是計算煤耗的依據(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“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.對煤炭發(fā)熱量測定室有何要求？

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

（2）室內(nèi)應(yīng)配備窗簾，避免陽光直射；

（3）每次測定溫度變化不超過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）測定發(fā)熱量時，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)境條件對發(fā)熱量測定結(jié)果的影響，發(fā)熱量測定室應(yīng)盡可能地保持室溫的相對恒定。在室溫尚未恒定的時候不得進(jìn)行發(fā)熱量的測定。

12.影響煤發(fā)熱量的各項指標(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，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：灰分含量會使火焰?zhèn)鞑ニ俣认陆?，著火時間推遲，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)計的一個重要依據(jù)。由于電廠煤粉對煤種適應(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)，雖對燃燒本身沒有影響，但它的含量太高，對設(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)計要求，供煤揮發(fā)分的值變化不宜太大，否則會影響鍋爐的正常運(yùn)行。如原 設(shè)計燃用低揮發(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)計燃用高揮發(fā)分的煤種而改燒低揮發(fā)分的煤，則會因 著火過遲使燃燒不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤時要盡量按原設(shè)計的揮發(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

煤炭發(fā)熱量分級:

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

發(fā)熱量（ Qnet,ar ）等級劃分:

18.煤炭產(chǎn)品的類別、品種和技術(shù)要求

注： (1) 取篩上物累計產(chǎn)率接近、但不大于 5% 的那個篩孔尺寸，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)不能同時達(dá)到規(guī)定時，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，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仍以游離態(tài)逸出，不產(chǎn)生熱量，但在彈筒中燃燒時卻成為二氧化氮或者五氧化二氮的高價氧化物，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只聲場二氧化硫氣體，但在彈筒中燃燒時卻氧化成三氧化硫，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，煤在彈筒中燃燒時產(chǎn)生的熱量要比空氣中燃燒時產(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”。
計算煤的高位發(fā)熱量時水以液態(tài)存在，而煤在工業(yè)鍋爐中燃燒時水呈氣態(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)驗室測定外，其他根據(jù)肉眼觀察就可以確定。煤的物理性質(zhì)可以作為初步評價煤質(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，是煤對不同波長的光波吸收的結(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。煤的容重是計算煤層儲量的重要指標(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、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質(zhì)程度的煤中，長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，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，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，煤中的硫和磷大部分轉(zhuǎn)入焦炭中，冶煉時又轉(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，各種管道和爐壁會遭到強(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，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)分析包括對水分、灰分、揮發(fā)分的測定和固定碳的計算四項內(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，會增加運(yùn)量，浪費(fèi)運(yùn)力，增加運(yùn)費(fèi)；煉焦時，消耗熱量，降低爐溫，延長煉焦時間，降低生產(chǎn)效率；燃燒時，降低有效發(fā)熱量；在高寒地區(qū)的冬季，還會使煤凍結(jié)，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時，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渣。它是煤中的礦物質(zhì)經(jīng)過氧化、分解而來?；曳謱γ旱募庸だ貌焕?。灰分越高，熱效率越低；燃燒時，熔化的灰分還會在爐內(nèi)結(jié)成爐渣，影響煤的氣化和燃燒，同時造成排渣困難；煉焦時，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，會給生產(chǎn)操作帶來許多困難。為此，在評價煤的工業(yè)用途時，須分析灰成分，測定灰熔點(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
測定煤的揮發(fā)分時，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值，須了解、研究煤的工藝性質(zhì)，以滿足各方面對煤質(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。測定粘結(jié)性和結(jié)焦性的方法很多，除膠質(zhì)層測定法外，還有羅加指數(shù)法、奧亞膨脹度試驗等等。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所產(chǎn)生的熱量，亦稱熱值，常用106J/kg表示。它是評價煤炭質(zhì)量，尤其是評價動力用煤的重要指標(biāo)。國際市場上動力用煤以熱值計價。我國自1985年6月起，改革沿用了幾十年的以灰分計價為以熱值計價。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。它是評價氣化用煤和動力用煤的一項重要指標(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。它是評價氣化用煤和動力用煤的又一項重要指標(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，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個和3個小類(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Vr為干燥無灰基揮發(fā)分(%)；Hr為干燥無灰基氫含量(%)；GR.I(簡記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。一號褐煤還可以作農(nóng)田、果園的有機(jī)肥料。
2.長焰煤
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，燃燒時有很長的火焰，故得名長焰煤。可作為氣化和低溫干餾的原料，也可作民用和動力燃料。
3.不粘煤
它水分大，沒有粘結(jié)性，加熱時基本上不產(chǎn)生膠質(zhì)體，燃燒時發(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?？梢宰鳛榕涿簾捊沟脑希部梢宰鳛闅饣妹汉蛣恿θ剂?。
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，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，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，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，也是民用和動力的好燃料。
13.貧煤
具有一定的揮發(fā)分，加熱時不產(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，煉焦時不結(jié)焦。主要用于動力和民用燃料。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、燃燒時煙少火苗短、火力強(qiáng)。通常作民用和動力燃料。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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