煤炭工业分析指标.pptVIP

2009 年 8 月 煤质工业分析指标及表达基准 李东涛 首钢技术研究院 2006 年 11 月 1 煤质分析指标的意义及作用 煤是世界上少有的复杂物质，是一 种混合物 煤的成因很复杂，每种成因对应一定 的指标 每种指标只能表征一部分特征 煤炭分类应用的需要 煤质评定的需要 2006 年 11 月 2 煤质分析指标的分类及内容 工业分析 与元素分析 煤的工艺性质指标 水分、灰分、挥发分、固定炭含量 、元素分析 粘结性、结焦性、可选性、低温干馏性 质、可磨性、发热量 岩相组成及性质 物理性质及固 态胶体性质 宏观煤岩组成、显微组成， 反射率、荧光特性 密度、机械性质，热性质、 光性质、电性质、磁性质、 固态胶体性质 煤 质 分 析 指 标 2006 年 11 月 工业分析指标介绍提纲 1 工业分析的定义 2 煤中的水分 3 煤中的矿物质及灰分 4 煤的挥发分产率 5 固定炭 6 煤质分析结果的基准及换算 2006 年 11 月 1 工业分析：也称为实用分析或技术分析。 2006 年 11 月 2 煤中的水分【全水分（外在水分内在水分）化合水分】 全水分：Total Mositure，Mt。 2.1 外在水分（Free Moisture;Surface Moisture） 定义：开采、运输、储存、洗选过程中带入的、附着在煤的表面和直径大于105cm 孔径中的水分。 特点：以物理机械的作用与煤的表面相结合，其蒸汽压与纯水的相同，易蒸发。室 温放置足够时间，与空气的湿度达到平衡，可以完全蒸发掉。 意义：含有外在水分的煤，其计算基准称为“收到基（ar）”；脱去外在水分的煤， 其计算基准称为“空气干燥基（ad）”。 2 煤中的水分 2006 年 11 月 2.2 内在水分 （Moisture in air-dried coal;Inherent Moisture） 定义：是煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水分，简记为，Minh. 特点：以物理化学方式与煤相结合，以吸附或凝聚的方式存在于煤中直径小于 105cm的孔径中。其蒸汽压低于纯水，要在较高的温度（105110 oC） 下才能蒸发。 意义：将空气干燥基的煤加热至105110 oC所失去的水分为内在水分。失去内 在水分的煤样为干燥基煤样（d）。 影响因素：受煤的内表面积和毛细孔的影响。 其它：最高内在水分（相对湿度96，30 oC下测试 ）。 2006 年 11 月 2.3 化合水（Water of Constitution） 定义：煤的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，即结晶水和结合水。 特点：与矿物质相结合的结晶水或结合水，化合水含量少，而且必须在 更高的温度下除去。 CaSO42H2O 在163 oC 脱水 Al2O3 SiO 2 2H2O 在450 oC600 oC脱水。 意义：在煤的工业分析中一般不予考虑。 2006 年 11 月 3 煤中的矿物质（Mineral Matter，简写为：MM） 和煤的灰分产率(Ash,简写为A)。 定义：煤中的矿物质除水外所有无机物质的总称。主要有黏土、 高岭石、黄铁矿和方解石等。 煤 的 灰 分 煤中所有可燃物质完全燃烧后，煤中的矿物 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，其实指的是灰分产率。 煤中的矿物质 煤的灰分 2006 年 11 月 矿物质来源： 1 原生矿物质：主要是碱金属和碱土金属盐类，参与煤的分子结构 形成，在煤中呈现细分散分布，难以用机械方式洗掉。 含量少，仅12。 2 次生矿物质：成煤过程中，由外界混入煤层中的矿物质。分布形态各异。 煤中的高岭土、方解石、黄铁矿等由胶体溶液沉淀形成；石英、长石、 云母等，经风力、水力作用与泥炭同时沉积形成；煤层形成后，由于 地下水的淋滤作用，方解石、石膏等填充于煤层缝隙中。 3 外来矿物质：开采过程中混入煤中的矿物质，主要来自于煤层顶、底板 的岩石和夹矸层中的矸石，主要有SiO2，Al2O3,CaCO3, CaSO4和FeS2等。 2006 年 11 月 煤中灰分的来源： 煤高温燃烧时，大部分矿物质发生分解和化学变化得到的最终产物。 (1)脱结晶水 CaSO42H2O 163 oC 脱水 CaSO4 + 2H2O Al2O3 SiO2 2H2O 450 oC600 oC Al2O3 SiO2 （2）碳酸盐分解 CaCO3 CaOCO2； FeCO3 FeOCO2 （3）硫化物矿物或热分解产物发生氧化反应 4FeS2 11O2 2Fe2O38SO2； 2CaO+2SO2+O2 2CaSO4； 4FeOO2 2Fe2O3 （4）碱金属氧化物和氯化物的挥发。 2006 年 11 月 矿物质和灰分产率之间的关系： MM1.08A+0.55St (派尔公式) MM1.10A+0.5Sp (克雷姆公式) MM1.13A+0.47Sp+0.5Cl (吉文公式) MM1.06A+0.67St+0.66CO2-0.30 (费莱台公式) 2006 年 11 月 定义： 煤在规定的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（Volatile Matter）。 挥发分 有机质热解产物碳酸盐分解生成的CO2水分 是煤在特定条件下产生的产物。 Vadm1/m*100-Mad 如果煤中碳酸盐形式的CO2含量大于或等于212时，应扣除之。 Vad=Vad-(CO2)ad 应用：表征煤的变质程度。 4 煤的挥发分 2006 年 11 月 5 煤中的固定炭 固定炭的概念 从测定煤样挥发分后的焦渣中减去灰分后的残留物。 是煤中的有机质在一定的加热制度下产生的热解固体产物， 属于焦渣的一部分。 从元素组成上，固定炭由C、H、O、N几种元素组成， 所以固定炭与元素分析上的炭含量不是一个概念，数值也不 会相同。 煤中的干燥无灰基固定炭FCdaf随煤化程度的增加而增加，实际 上与Vdaf是一个事情的两个方面。 2006 年 11 月 固定炭的计算 2006 年 11 月 6 煤质分析结果的基准及换算 纯煤 2006 年 11 月 （1）收到基（aras received basis）：以收到状态的煤为基准； Var+Fcar+Aar+Mar=100 （2）空气干燥基（ad-air dried basis）：以达到空气干燥状态的煤为基准； Vad+FCad+Aad+Mad=100 （3）干燥基（dry basis）：以假想无水状态下的煤为基准； VdFCdAd100 （4）干燥无灰基（dafdry ash-free basis）：以假想无水、无灰状态的 煤为基准； Vdaf+FCdaf=100 （5）干燥无矿物质基（dmmfdry mineral matter free basis）：以假想 无水