中国煤炭分类特性和利用

1、中国煤炭分类、特性和利用知识讲座 主要内容1 煤炭的分类 2 各类煤的根本特性和主要用途 3 各种工业用煤的技术要求 1 煤炭的分类1.1 煤炭分类概述为了适用不同用煤部门的要求，根据煤的属性和成因条件，将煤分成多种类别。煤的分类是按照同一类别煤,其根本性质相近的科学原那么进行的。煤炭分类的作用：地质勘探部门对资源的评价、储量计算；采煤部门确定开采、选煤加工方案；供销部门制定供煤体系、煤价；用煤部门如焦化、动力工业指导配煤和采用洁净煤技术。因此煤炭分类是合理、洁净利用煤炭、优化资源配置的一项系统工程。对煤炭进行分类时，根据分类的目的不同，分为实用分类技术分类和商业编码和科学/成因分类两大类。1

2、.2 分类研究的历史沿革1800年以前的研究工作，只是按煤外观不同把煤分为亮煤、暗煤和褐煤。19世纪工业革命以来，煤成为主要的能源和原料，其用途日益广泛，产生了对煤分类的客观要求。1820年，英国开始按煤性质对煤进行简单的分类，出现了瘦煤、肥煤、硬煤、烟煤等名词。1826年德国卡斯滕用煤热解后残渣特性，对煤进行分类。1837年法国勒尼奥参照煤田的地质年代和构造，按照相对密度和元素分析结果，对世界一些地区不同级别的煤进行分类。1857年德国舍恩多夫用挥发分和焦渣特征进行煤炭分类，可以看作现代煤分类的雏形。1899年英国的塞勒，提出了著名的煤科学分类，以煤的元素分析为根底，用碳、氢做分类指标。塞勒

3、在1931年和1938年又做修订，用煤中的碳、氢、氧、氮之和及挥发分，作为分类指标，同时用各种煤的黏结特性、焦炭质量和煤的工业用途等作为分类方案的注解。 1946年英国科学和工业研究部建议采用挥发分和格金焦型为分类指标；20世纪以来，各国大多倾向于以炼焦煤为主的分类，这些分类主要以表征煤化程度的挥发分为主要分类指标，其中比较典型的是美国分类。同时还采用煤的黏结性作为另一个分类指标，如英国采用格金焦型，美国和法国采用坩埚膨胀数序，中国的黏结指数，前苏联的最大胶质层厚度，波兰的罗加指数等。随着煤岩学在煤炭勘探和利用领域的推广使用，20世纪70年代后期，许多国家逐渐引人煤岩指标，如镜质组反射率和惰性

4、组分含量等作为分类指标，把新的煤岩成果引入煤分类体系。近几十年来，煤田地质学家有根据成煤的原始植物和聚集环境，制订了煤的成因分类，将煤分为腐殖煤、腐泥煤、腐殖腐泥煤等。煤岩工作者提出煤的显微组分分类等，丰富了煤分类的科学内容。第二次世界大战后，煤炭国际贸易量大幅度增加，迫切需要一个统一的国际煤分类，1949年联合国欧洲经济委员会曾组织欧洲和美国等10个国家研究制定国际统一的煤的分类方法，1956年提出“硬煤国际分类；1959年提出“褐煤国际分类，但这些分类方法都未能在世界各国取得统一，各国仍然以本国的煤炭分类方法为主。1980年后，欧洲经济委员会又提出“硬煤分类编码系统和“煤层煤分类，都因体系

5、太繁复，得不到国际标准化组织ISO的认可,未能在国际间推广应用。90年代后，ISO应煤炭的开展需求，重新组织各国煤分类专家，制订新的国际煤分类标准ISO11760:2005，目的是按照标准标准评价煤质资源和储量，指导煤炭勘探、开采和利用。国际煤炭分类已趋向采用表征煤化程度、煤岩特征和煤的工艺性质的多种指标的编码分类，使每一类煤都有表示其性质的编码，根据煤的编码，即可较全面的了解煤的性质。我国最早的煤炭分类方法是1936年由翁文灏和金凯英提出的“翁-金氏分类法。 新中国成立后，在学习前苏联经验的根底上，1954年开始制定了中国东北区和华北区的两个地区性煤炭分类方案。1956年由煤炭部、冶金部和中

6、国科学院等单位共同研究，提出了统一的“中国煤以炼焦煤为主分类方案，1958年在全国试行。从1975年起，由煤炭部和冶金部的生产使用和科研单位，经过10年共同研究，于1985年提出“中国煤炭分类国家标准(GB/T5751-86)，1986年由原国家标准局批准发布，1991年正式实施。最新的中国煤炭分类标准是2021年6月1日发布，2021年1月1日实施的GB/T5751-2021代替GB/T5751-86。1.3 我国煤炭分类原那么适应我国当前技术开展水平；符合我国煤炭资源特点，有利于开采、有效洁净和合理利用煤炭；有利于煤炭用户提高产品质量和产量；是一系列有科学根据并有实用价值的分类，包括从褐煤

7、到无烟煤的分类；煤类的划分要简明可行，切合实际应用，分类指标要反映煤化程度和主要工艺性质，测定方法简易可行，便于推广。分类方案简洁、明了，便于储量和生产调运统计，有利于国际上的相互比照与交流。1.4 中国煤炭分类参数中国煤炭分类是按照煤化程度及工艺性能进行分类。采用煤化程度参数来区分无烟煤、烟煤和褐煤。无烟煤煤化程度参数用枯燥无灰基挥发份和枯燥无灰基氢含量两个指标，以此区分无烟煤的亚类。烟煤类别确实定： 用烟煤煤化程度和烟煤粘结性两个参数来确定。煤化程度的参数用枯燥无灰基挥发分，粘结性用粘结指数、胶质层最大厚度或奥亚膨胀度为指标，区分烟煤中的类别.褐煤类别确实定： 煤化程度用透光率为指标，区分

8、褐煤和烟煤及褐煤划分小类，并用恒湿无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤。参数符号及含义：Vdaf 枯燥无灰基挥发分；定义：煤样在规定条件下隔绝空气加热，并进行水分校正后的质量损失。GR.I. 粘结指数，定义：在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力。Y 胶质层最大厚度，定义：烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、下层面差的最大值。b 奥亚膨胀度，定义：在奥阿膨胀计试验中，以膨胀杆上升的最大距离占煤笔原始长度的百分数作为煤的膨胀度。PM 透光率。定义：专指褐煤、长焰煤在规定条件下用硝酸与磷酸的混合液处理后所得溶液的透光百分率。Hdaf 枯燥无灰基氢定义：煤中氢的含量。 1.5 煤炭分

9、类表 1.5.1 无烟煤、烟煤及褐煤分类表类别符号数码 分类指标Vdaf %PM%无烟煤WY01，02，03 10.0烟煤YM11，12，13，14，15，1610-2021，22，23，24，25，2620-2831，32，33，34，35，3628-3741，42，43，44，45，4637褐煤HM51，5237.0a50b a 但凡Vdaf 37.0%、G5，再用透光率PM来区分烟煤和褐煤在地质勘探中，在不压饼的条件下，测定的焦渣特征为1-2号的煤，再用PM来区分烟煤和褐煤。 b 但凡Vdaf 37.0%、PM 50%者，为烟煤。30%24MJ/kg,那么划分为长焰煤,否那么为褐煤。 1

10、.5.2 无烟煤亚类的划分类别符号编码分类指标Vdaf % Hdaf %a无烟煤一号WY101 3.5 2.0无烟煤二号WY2023.56.52.03.0无烟煤三号WY3036.510.03.0 a 在已确定了无烟煤亚类的生产矿、厂的日常工作中，可以只按 Vdaf分类；在地质勘探中，为新区确定亚类，或生产矿、厂和其他单位需要重新核定亚类时，应同时测定Vdaf和Hdaf，按上表分亚类。如两种结果有矛盾，以按Hdaf划分亚类的结果为准。烟煤局部，挥发分分4个阶段：低级10%-20%，中级20%-28%,中高级28%-37%，高级37%;黏结指数分6个阶段：不黏结或微黏结0-5，弱黏结5-20；中等

11、偏弱黏结20-50;中等偏强黏结50-65;强黏结65；特强黏结85。1.5.3 烟煤的分类类别符号编码分类指标Vdaf ,% GR.IY,mmb,%b贫煤PM1110 - 20 5贫瘦煤PS1210 - 205 - 20瘦煤SM131410 - 2010 - 2020- 5050- 65焦煤JM15242510 - 2020 - 28 20 - 2865 a 50- 6565 a 2525 150150烟煤的分类(续上表)类别符号编码分类指标Vdaf %GR.IY,mm b,%b肥煤FM16263610 - 2020 - 28 28 - 3785a85a85a2525251501502201

12、/3焦煤1/3M3528 - 37 65a25220气肥煤QF46 37 85a 25 220烟煤的分类(续上表)类别符号编码分类指标Vdaf % GR.IY,mmb,%b气煤QM3443444528 - 37 37 37 3750- 6535- 5050- 65 65a 25220中粘煤ZN233320 -2820 -3730- 5030- 50 烟煤的分类(续上表)类别符号编码分类指标Vdaf %GR.IY,mm b,%b弱粘煤RN223220 - 28 28 - 375 305 30 不粘煤BN213120 -2828 - 37 5 5 长焰煤CY4142 3737 55 35a当烟煤黏

13、结指数G 85时， 用枯燥无灰基挥发分Vdaf和黏结指数G来划分煤类。当烟煤黏结指数G85时， 用枯燥无灰基挥发分Vdaf和胶质层最大厚度Y，或用枯燥无灰基挥发分Vdaf和奥亚膨胀度b来划分煤类。对 G85，再用 Y 或 b并列作为分类指标。当Vdaf28.0%，暂定b为150%； Vdaf28.0%，暂定b为220%。 如按b和Y划分有矛盾时，以Y值划分的类别为准。分类用的煤样，如原煤灰分10%，不需减灰。灰分10%的煤样，需按GB474的煤样制备方法，用氯化锌重液减灰后再分类。 1.5.4 褐煤亚类的划分类别符号编码分类指标PM%Qgr,maf MJ/kga褐煤一号HM1 5130褐煤二号

14、HM2 523050 24*a 凡Vdaf 37.0%、 PM30%-50%的煤，如恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf大于24MJ/kg,那么划为长焰煤。 2 各类煤的根本特性和主要用途 2.1 无烟煤 (WY)特点： 挥发分低Vdaf 10.0 % ，固定碳高； 有较强光泽，硬度高，无黏结性； 相对密度高纯煤 1.351.90； 燃点高一般 350420左右， 燃烧时不冒烟；典型产地： 北京01，年老无烟煤 山西晋城02，典型无烟煤 山西阳泉03，年轻无烟煤主要用途： 无烟煤一号， Vdaf 520。 受热后产生很少量的胶质体，黏结性差； 单独炼焦时粉焦多，配煤炼焦时作为瘦 化剂，起到提高焦

15、炭块度的作用；典型产地：山西西山矿务局主要用途： 冶金工业配煤炼焦 发电、民用及其它工业炉窑的燃料 2.4 瘦煤 SM)特点： 烟煤中煤化程度较高、挥发分较低； Vdaf 大于10 % 20%；G 2065。受热后产生一定数量的胶质体；单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、熔融性较差、耐磨性不好的焦炭；典型产地 河北峰峰四矿主要用途： 冶金工业配煤炼焦 高灰、高硫的瘦煤一般作为电厂和工业锅炉的燃料 2.5 焦煤 JM)特点 煤化程度中等或偏高； Vdaf 10 % 28%；G 50；Y 25mm; 受热后产生热稳定性较好的胶质体，具有中等或较强的黏结性； 单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗 碎强度和

16、耐磨强度都很高的焦炭; 单独炼焦时膨胀压力大，使推焦困难;典型产地：山西高阳，淮北石台，西山马兰主要用途： 配煤炼焦 2.6 肥 煤FM)特点 煤化程度中等、强粘结性煤； Vdaf 10 % 37%；G 85;Y25mm。 加热时产生大量胶质体; 单独炼焦产生熔融性好、强度高、耐 磨性好的焦炭，但有较多的横裂纹;典型产地 河北开滦、贵州盘江主要用途 冶金工业配煤炼焦根底煤 2.7 1/3焦煤1/3M) 特点 煤化程度中等，性质介于气煤、肥煤、焦煤之间。 Vdaf 28 % 37%；G 65; Y 25mm 。 中等、偏高挥发分,较强粘结性煤 单独炼焦炼出的焦炭强度高，是配煤炼焦的好原料；典型产

17、地 安徽淮南、河南永荣主要用途 冶金工业配煤炼焦根底煤 2.8 气肥煤 (QF)特点 煤化程度和气煤相近，挥发分高，黏结性强； Vdaf 37%；G 85;Y25mm。高挥发分，高胶质体厚度y值 单独炼焦产生大量煤气和液体化学产品，不能生成致密、高强度的焦炭。典型产地 江西乐平、浙江长广主要用途 配煤炼焦增加化学产品收率 高温干馏，制造城市煤气 2.9 气煤 QM特点 变质程度较低、挥发分较高、黏结性强弱不等的烟煤 Vdaf 37%；G 35; Y25mm 。 加热时产生较高的煤气和较多的焦油 单独炼焦时炼出的焦炭呈细长状，有较多的纵裂纹，易碎，其强度和耐磨性均较差。典型产地 辽宁抚顺、山西平

18、朔主要用途 配煤炼焦增加煤气和化学产品收率 电厂和工业锅炉的燃料 高温干馏，制造城市煤气 2.10 1/2中黏煤 1/2 ZN)特点 挥发分变化范围较宽、中等结焦性煤；Vdaf 20 % 37%；G 3050; 储量、产量不多 单独炼焦时强度差、粉焦率高主要用途 气化用煤 动力用煤 配煤炼焦 2.11 弱粘煤 (RN)特点 低、中变质程度、弱粘结性非炼焦煤 Vdaf 20 % 37%；G 530; 加热时产生少量胶质体多生成于中生代的早、中期侏罗纪典型产地:山西大同主要用途 电厂和工业锅炉的燃料 煤的气化原料 2.12 不粘煤特点 煤化程度较低、挥发分范围较宽、无粘结性。Vdaf 20 % 3

19、7%；G 5; 加热时不产生胶质体 低灰、低硫 灰熔融性低典型产地 内蒙东胜、神府矿区，甘肃靖远、新 疆哈密矿区主要用途发电用煤 气化用煤 民用和其它动力燃料 2.13 长焰煤 (CY) 特点 烟煤中煤化程度最低、高挥发分最高； Vdaf 37%；G 5 煤的燃点低,纯煤热值较低； 受热后一般不结焦，燃烧时火焰长； 无粘结性到弱粘结性都有； 贮存时易风化碎裂；典型产地 内蒙准格尔矿区，辽宁阜新、铁法等矿区主要用途 电厂及其它工业锅炉燃料 气化用煤 2.14 褐煤 (HM)特点 煤化程度最低，外观呈褐色到黑色，光泽暗淡或呈沥青光泽； 含较高内在水分和不同数量腐植酸； 挥发分高Vdaf 37% ，

20、不粘结，热值低 孔隙度大 化学反响性高，热稳定性差 贮存时易风化变质和碎裂 灰熔融性普遍较低典型产地 内蒙平庄、霍林河矿区，云南小龙潭等主要用途发电燃料 气化燃料 加氢液化原料 提取褐煤蜡或腐植酸的原料3 各种工业用煤的技术要求3.1. 动力用煤 动力用煤 但凡作为发电、机车、非电站锅炉、烧 制水泥等都属于动力用煤。主要煤种 褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、贫煤、粘结性较差的气煤，少局部无烟煤主要商品煤形式 洗混煤，洗中煤、煤泥、末煤、粉煤、 筛选煤 3. 1. 发电用煤质量要求 1煤种 煤粉锅炉一般大型电厂，褐煤到无烟煤都能烧； 枯燥无灰基挥发分 23MJ/kg 一般中、小型电厂：Qnet,a

21、r 18.823MJ/kg 沸腾燃烧的小型电厂： Qnet,ar 12.5MJ/kg 燃用褐煤的发电厂： Qnet,ar 12MJ/kgGB/T7562?发电煤粉锅炉用煤技术条件? 中发热量技术要求发热量 Qnet,ar MJ/kg发热量 Qnet,ar 卡/克Q1 24.00约 5700Q221.0124.00约 5000 5700Q317.0121.00约 40005000Q415.5117.00约 37004000Q5 12.00 （褐煤）约 2800GB/T 7562-1998中发热量技术要求 3 挥发分 保证锅炉内好的燃烧性能； 锅炉设计与使用煤种相适应 一般：Vdaf 10 较好：

22、Vdaf 20 更易燃烧： Vdaf 304037 褐煤电厂： Vdaf 4037 GB/T 7562-1998中挥发分和发热量综合要求符号挥发分 Vdaf %发热量 Qnet,ar MJ/kg（卡/克，大卡）V16.50 10.00(不宜单独燃用） 21.00（约5000大卡）V210.01 20.00 18.50 （约4400大卡）V320.0128.00 16.00 （约3800大卡）V428.0037.00 15.50 （约3700大卡）V537.00 （褐煤） 12.00 （约2900大卡） 4灰分 灰分高影响热效率 一般以干基灰分Ad不大于30为宜 为充分利用低质煤， Ad可放宽到

23、40 GB/T 7562-1998中灰分要求符号灰分 Ad, %A120A220.01-30.00A330.01-40.00 5 全硫 腐蚀燃煤设备，污染环境 1为宜 高硫煤区：37.00 M420.0 (褐煤）37.00 7 煤灰熔融性 影响锅炉结渣、除渣，一般要配煤。 不同发热量有不同要求(固态排渣) 发热量12.5 MJ/kg 时 软化温度1350 发热量12.5 MJ/kg 时 软化温度不限 GB/T 7562-1998 煤灰熔融性要求符号软化温度 ST ST1 11501250ST2 12601350ST3 13601450ST4 1450 7 可磨性 影响磨煤机功耗和磨粉能力 通常

24、要求HGI 50；大于80为最好 GB/T 7562-1998 可磨性要求符号 哈氏可磨性，HGIHGI1 4060HGI2 6080HGI3 803.1.2 气化用煤煤质要求煤的气化是将煤转化为含H2和CO等成分 的可燃气体的过程不同的气化炉对煤质的要求不同3.1.2.1 常压固定床煤气发生炉用煤要求 该炉应用广泛，煤种适应性强，煤质要求适中 1煤种 长焰煤、不粘煤、弱粘煤，1/2中粘煤、 气煤、1/3焦煤、贫煤和无烟煤。 2品种 为保证气化炉正常运行，应使用块煤 无烟煤类：6mm13mm 13mm25mm ；25mm50mm 50mm80mm 烟煤类：13mm25mm 25mm50mm 5

25、0mm100mm 限下率：一般 18%； 含矸率： 最高3% 3灰分 宜低灰，最好Ad18%；不应超244全硫 St,d 60(%)，抗碎强度60(%) 6煤灰熔融性 影响气化炉排渣； Ad 1150; Ad 18%的煤，ST1250;7) 发热量 无烟煤，Qnet,ar 23.00MJ/kg; 烟煤，Qnet,ar 21.00MJ/kg。8胶质层最大厚度Y值 炉内有搅拌装置,Y16(mm); 炉内无搅拌装置,Y12(mm). 合成氨用煤要求1煤种 国内普遍采用无烟煤为原料；GB/T7561?合成氨用煤质量?2品种 块煤： 13mm25mm小块，限下率18% 25mm50mm 中块，限下率18

26、% ，最正确 50mm100mm 大块，限下率15% 13mm70mm 混中块，限下率12% 含矸率 4% 。3 灰分4全硫5固定碳灰分Ad %全硫St,d %固定碳FCd%一级75二级16200.51.07075三级20241265706煤灰熔融性 影响气化炉结渣、排渣和产气率 ST1250。7全水分、热稳定性、抗碎强度Mt70(%)，抗碎强度65(%)3.1.2.3 沸腾床气化炉用煤要求 我国也用该炉生产合成氨原料气。1煤种褐煤Mt12%,Ad25%)、长焰煤、 不粘煤2粒度8mm，但1mm的粉煤越少越好。3全硫 St,d 1200。5活性越大越好 一般在950下，CO2转化率60%。3.

27、1.4 液化用煤煤质要求煤的液化是将煤转化为液体燃料、化学产品、或化工原料的过程两种方法：直接液化、间接液化3.1.4 .1直接液化工艺用煤要求 液化温度400-470，压力10-30MPa 1煤种 低变质程度的年轻烟煤和年老褐煤。 2挥发分Vdaf35% 3灰分 宜低灰，Ad5%;碳含量85%; 碳氢质量比16。 影响煤气中H2S含量；增加脱硫本钱。5其他 芳香度0.7 活性组分大于80%，壳质组和镜质组含量越高越好； 矿物质中富含硫铁矿3.1.4 .2间接液化工艺用煤要求 1923年德国人提出用铁催化剂把CO和H2反响而获得烃类液体产品的方法。目前南非应用。 1煤种 没有黏结性褐煤、长焰煤，也可用无黏结性贫煤类。 2块煤粒度650mm; 3灰分 Ad30%3.1.5 水泥回转窑用煤质量要求 水泥、玻璃、陶瓷、瓦片、石灰等建筑材料都要经过各种炉窑焙烧、煅烧甚至融化等高温处理，煤炭是主要原料。其中水泥工业用煤量大，对煤质要求较高。水泥窑有回转窑和立窑2种，回转窑应用广泛。1煤