煤化学第3章-煤的工艺性质.doc

能源化学讲稿煤化学3.煤的工艺性质3煤的工艺性质（多媒体课件脚本）教学目标： 掌握煤的黏结性、结焦性及发热量的基本概念理解煤的黏结性与结焦性主要表征指标项目的测定方法原理了解煤的可选性、低温干馏性及煤的气化性质及其影响因素。教学内容：煤的黏结性与结焦性煤的可选性煤炭气化的工艺性质 煤的发热量指煤在一定加工工艺与转化进程中表现的性质。加工与转化工艺性质选煤高温干馏气化燃烧低温干馏可选性粘结性、结焦性反应性，机械强度，热稳定性，结渣性，灰熔点，灰黏度反应性，机械强度，热稳定性，结渣性，灰熔点，灰黏度，发热量低温干馏性了解煤的工艺性质，是合理选择煤的利用途径的前提。3.1煤的粘结性与结焦性3.1.1煤的粘结性与结焦性的概念（1） 煤的（高温）干馏过程 干馏 固化黏结收缩 无烟煤 软化熔融胶质体半焦焦碳（）概念粘结性指烟煤在干馏时黏结其本身或外加惰性物的能力。它反映烟煤在干过程中能够软化熔融形成胶质体并固化黏结的能力。结焦性反映烟煤在干馏过程中软化熔融黏结成半焦，以及半焦进一步热解、收缩最终形成焦碳全过程的能力。（）关系：结焦性描述的范围比黏结性宽，温度不同；粘结性好是结焦性好的重要条件，但不是充分条件。例粘结性最好肥煤，结焦性最好焦煤。3.1.2粘结性和结焦性的主要测定方法类型指标说明表征粘结性坩埚膨胀系数罗加指数.I黏结指数基氏流动度max胶质层指数Y，X奥亚膨胀度b，a，T葛金焦型粘结性煤的膨胀性与透气性容纳外加惰性物的能力容纳外加惰性物的能力熔融时的流动性、粘性熔融时液相的数量（厚度）、收缩度膨胀度、收缩度、熔融温度区间低温下，干馏产物产率及粘结性结焦性试验焦炉炼焦试验工业炼焦焦碳抗碎强度M25耐磨强度M103.2 煤的可选性工业上，从煤中选除矿物质选煤，一般用水作选煤介质故称为洗煤。开采后未经洗选的煤原煤原煤选除部分矿物质后洗精煤或精煤选煤时的副产品： 中煤由夹石矸、矸石、精煤组成的混合物 煤泥直径小于1mm的精煤 矸石从煤中分离出的粒块状矿物质。 煤的可选性按要求的质量指标（A、S等），从原煤中分离出矿物质，选出合格 产品的难易程度。3.2.1可选性曲线 方法：筛分试验沉浮试验绘制可选性曲线（1） 筛分试验求粒度组成矿井生产质量的依据，影响煤的洗选。方孔筛 筛孔边长mm：150 100 50 25 13 6 3 1 0.5 筛级 mm：+150，150100，100500，31，10.5，-0.5 表征：各筛级质量，质量百分数，累积百分数，粒度特性曲线。（2） 浮沉试验密度（比重）组成以密度液（比重液）作为分离介质，通过浮沉，将煤分成各个密度级。密度液：ZnCl+H2O，CCl4+C6H6，CCl4+HCBr3密度级：烟煤 1.3，1.4，1.5，1.6，1.7，1.8，2.0 无烟煤 1.6，1.8，2.0 浮沉方向浮沉后，各级上浮物洗涤，烘干，测定灰分。表征，各密度级质量，质量百分数，灰分。（3） 列表作图可选性曲线共五条：浮物曲线浮物累积产率与其平均灰分的关系。 沉物曲线沉物累积产率与其平均灰分的关系。 密度曲线浮物（沉物）累积产率与重液密度的关系。 密度0.1曲线某一密度0.1密度范围的浮物产率。 灰分特性曲线浮物（沉物）产率与其分界灰分的关系。（4） 可选性曲线的应用 曲线表灰分在各密度级煤中的分布。、曲线表浮物（沉物）的理论灰分，或给定灰分下的产率。曲线可由浮煤灰分，查出分选密度值。3.1.2可选性标准 有0.1含量法，中煤量法等多种方法。我国常用0.1含量法（MT56），如分选 密度1.5，其0.1范围为1.41.6，其间含量越多，表明煤与矿物质混杂严重，越 难洗选。可选性分类等级：p54，表3-23.3 煤的铝甑低温干馏试验目的：平定煤对焦油的适应性，鉴定煤在干馏时的性质，预测产率。方法（GB480） （空气干燥）20g煤 铝甑 5/min加热、 焦油 产率Tad 510后保持20min 热解水 半焦 煤气评价：Tad12% 高油煤；712%富油煤； Tad7% 贫油煤，不适合低温干馏。3.4 煤类气化的工艺性质 影响煤类气化的工艺性质，有反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、灰熔点与灰 黏度等，它们也是影响煤燃烧的工艺性质。3.4.1煤的反应性（化学活性）在一定温度下，煤与气化介质相互作用的反应能力。影响气化与燃烧的反应速度。测定：煤 干馏（900） 焦+C2O ，以C2O的还原率作为表征反应性的指标。影响：rank升高，反应性下降；t升高，反应性升高。3.4.2机械强度 煤对外力作用的抵抗能力（保持块度的能力）；影响气化炉，锅炉中煤层的透气性。测定：（1）落下试验法 60100mm的块煤25Kg 2m高处活底铁箱 自由落下至铁板上 筛出大于25mm块煤 落下试验 共三次 大于25mm的块煤占煤样量的百分数落下强度。 （2）10块试验法 60100mm的块煤，按层理确定X、Y、Z三个方向，分别作三个方向的落下 试验，共做10块。 大于25mm的煤块占10块煤总量的百分数（10块）落下强度。强度的分级：P56、表3-33.4.3煤的热稳定性 煤在热作用下保持其粒度的性能影响透气性。 测定：干馏筛分法（GB1573） 613mm煤 干馏、90015、30min 称重 筛分 大于6mm残焦占总残焦的质量百分数TS+6 热稳定性分级P57、表3-43.4.4 结渣性 煤气化与燃烧后灰渣结块的性能影响排渣的顺畅。 测定：36mm煤样 气化（燃烧） 称重 筛分 表征：大于6mm灰渣占灰渣总量的质量百分数。3.4.5 煤灰熔融性与灰黏度 （1）煤灰熔融性 煤灰软化熔融的温度范围表征，对气化、燃烧影响很大。 低液态排渣 高固态排渣 煤灰是多组分共熔体，没有一个固定的熔化温度，而是一个温度范围。 测定方法：角锥法（GB219）常用，还有高温热显微饱法，熔融物残法。 角锥法：煤灰+糊精 三角锥 加热 尖端软化（DT） 弯曲 成球（ST） 铺展（FT） P58、表3-11 指标：DT变形温度；ST软化温度；FT熔化温度 以ST表煤灰熔融性。 煤灰熔融性分级（三级） P58、5-6 （2） 灰黏度煤灰在熔融状态下流动时的内摩擦系数。指标作用与熔融性相似。测定：钢丝扭矩式黏度计。3.5 煤的发热量3.5.1测定与表征（1） 弹筒发热量氧弹法测值，Qb，ad条件：恒容、SH2SO4、NHNO3， 故Qb，ad包括H2SO4、HNO3的生成热和熔解热。（2） 恒容高温发热量 Qgr，v，ad假定条件：恒容，SSO2，NNox，H2O至0，液态水。 Qgr，v，ad = Qb，ad（95 Sb，ad+2 Qb，ad）（3）恒容低温发热量 Qnet，v，ar 假定条件：恒容，SSO2，NNox，H2O至20，水蒸气，收到煤。 Qnet，v，ar = （Qgr，v，ad206Had）100Mt，ar 23 Mt，ar 100Mad（4）恒压低温发热量 Qnet，p，ar 导出条