学习情境一任务二煤的工业分析炼焦工艺31课件

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《炼焦工艺》

授课教师：郑焱学习情境一任务二煤的工业分析2任务二煤的工业分析单元一煤的组成分析单元二煤的分析测定目录3水分：

外在水分

在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分

Mf

内在水分

在一定条件下煤样达到空气干燥状态时所保持的水分

Minh

全水分

煤的外在水分和内在水分的总和

Mt

空气干燥煤样水分空气干燥煤样（粒度<0.2mm）在规定条件下测得水分

Mad灰分

煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物

A

挥发分

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

V

固定碳

从测定煤样的挥发份后的残渣中减去灰分后的残留物

FC

焦渣特征煤样再测定挥发份后的残留物的粘结性柱状

全硫

煤中无机硫和有机硫的总和

St

单元一煤的组成分析4煤的工业分析发热量单位：焦耳/克（J/g）

千焦/克（KJ/g）

兆焦/千克（MJ/Kg）

吉焦/吨（GJ/t）

1GJ/t=1MJ/Kg=KJ/g=1000J/g1kcal＝4.1816kJ=0.0041816MJ（20℃)（1cal是指1g纯水从19.5℃加热到20.5℃时所吸收的热量）5煤质指标分类

煤炭灰分分级（Ad,）

煤炭硫分分级（St，d

序号

级别名称

灰分范围（Ad）

级别名称

硫分（St，d）1

特低灰煤

≤5.00

特低硫煤

≤0.50

2

低灰分煤

5.01～10.00

低硫分煤

0.51～1.00

3

低中灰煤

10.01～20.00

低中硫煤

1.01～1.50

4

中灰分煤

20.01～30.00

中硫分煤

1.51～2.00

5

中高灰煤

30.01～40.00

中高硫煤

2.01～3.00

6

高灰分煤

40.01～50.00

高硫分煤

＞3.00

6煤炭发热量分级（Qnet，ar）

序号

级别名称

发热量范围（Qnet，ar

KJ/kg）

级别名称

分级范围（Vdaf，%）1

低热值煤

8.50～12.50

低挥发分煤

≤10.00

2

中低热值

12.51～17.00

低挥发分煤

＞10～20

3

中热值煤

17.01～21.00

中等挥发分

＞20～28

4

中高热值

21.01～24.00

中挥发分煤

＞28～37

5

高热值煤

24.01～27.00

高挥发分煤

＞37～506

特高热值

＞27.0

特高挥发分

＞50

煤挥发分分级(GB/T212)

7煤质指标分类

煤的固定碳分级(GB/T212)

序号

级别名称

分级范围

（FCd，%）

级别名称

分级范围

（Mt，%）

1

特低固定碳

≤45.00

特低全水分煤

≤6.0

2

低固定碳煤

＞45～55

低全水分煤

＞6～8

3

中等固定碳

＞55～65

中等全水分煤

＞8～12

4

中高固定碳

＞65～75

中高全水分煤

＞12～20

5

高固定碳煤

＞75～85

高全水分煤

＞20～40

6

特高固定碳

＞85

特高全水分煤

＞40

煤炭全水分分级(GB/T212)

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单元二：煤的分析测定水分全水分空干基水分灰分挥发分硫分发热量9全水分的测定称取粒度<13mm的煤样（500±10）g取出，趁热称量预先干燥并称量放入预先加热到（105~110）℃干燥箱内，鼓风干燥2h10全水分的结果计算煤样的全水分计算：

Mt=

式中：

Mt—煤中的全水分，用质量分数表示，单位为%;m—称取的煤样的重量，单位为g;m1—煤样干燥后的质量损失，单位为g.

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空气干燥基水分的测定预先干燥并称量称取粒度＜0.2mm的分析煤样（1±0.1）g放入预先加热到（105～110）℃的干燥箱内，鼓风干燥1h.取出，盖上盖子，放入干燥器中冷却到室温后称量12空干基水分的测定空气干燥煤样的水分计算：

Mad=

式中：

Mad—空气干燥煤样的水分，单位为5;m—称取的空气干燥煤样的重量，单位为g;m1—煤样干燥后的质量损失，单位为g.

13取出预先灼烧至质量恒定的灰皿称取粒度＜0.2mm的一般分析煤样（1±0.1）g,均匀地摊平在灰皿中

灰分的测定14将灰皿放入炉温不超过100℃的马弗炉恒温区中关上炉门并使炉门留有15mm左右的缝隙烟囱开关方向与烟囱方向平行12315在不少于30min的时间内将炉温缓慢升至500℃，并在此温度下保持30min继续升温到（815±10)℃，并在此温度下灼烧1h.

从炉中取出灰皿，放在石棉板上，在空气中冷却5min左右，移入干燥器重冷却至室温（约20min)后称量。16为何要在500℃停留30min?

煤样如果不在500℃下停留30min,而直接送至815℃，则CaCO3分解出CaO与S生成的SO2生成固态CaSO4,CaSO4在1250℃后才会继续分解。故CaSO4残留在灰渣中，导致灰分产率变大。

CaO+SO2+1/2O2→CaSO417灰分的计算煤样的空气干燥基灰分：

Aad=

式中：

Aad—一般分析试样煤样的灰分，单位为百分（%）；

m

—称取的一般分析试样煤样的质量，单位为（g）；

m1—灼烧后残留物的质量，单位为克（g）。18挥发分的测定取出带有严密盖并预先灼烧至恒重的瓷坩埚称取粒度＜0.2mm的一般分析煤样（1±0.1）g,然后轻轻振动坩埚，使煤样摊平19将马弗炉预先加热到920℃左右，打开炉门，迅速将有坩埚的架子送入恒温区，立即关上炉温并计时，准确加热7min.20从炉中取出坩埚，放在空气中冷却5min左右，移入干燥器中冷却到室温(约20min)后称量21挥发分的计算煤样的空气干燥基挥发分的计算：

Vad=

式中：

Vad—空气干燥基挥发分的质量分数（%）；

m

—称取的一般分析试样煤样的质量，单位为（g）；

m1—煤样加热后减少的质量，单位为克（g）。

Mad—一般分析试验煤样的水分，单位为百分数（%）22解析库仑法测煤中全硫23库仑法测试原理：1）将煤样在1150℃高温及催化剂三氧化钨的作用下，于净化空气流中充分燃烧分解。各种形态的硫转化成硫氧化物（主要为二氧化硫），并被空气流带到电解池中，与水反应生成亚硫酸及少量硫酸。

S+O2=SO2SO2+H2O=H2SO3

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3）单质溴和单质碘在溶液中迅速扩散，被生成的亚硫酸盐还原成碘离子和溴离子，如此循环，直至不再生成亚硫酸盐，电解终止，通过精确测量分析电解反应过程中所消耗的电量，有法拉第电解定律来计算硫含量。2）同时电解池响应，电解碘化钾和溴化钾溶液，生成单质碘和单质溴。SO2+2KI+2H2O=I2↓+K2SO4+2H2↑

SO2+2KBr+2H2O=Br2↓+K2SO4+2H2↑25

测定步骤1.将管式高温炉升温并控制在（1150±5）℃。2.开动供气泵和抽气泵，将抽气流量调节到1000ml/min,在抽气下，将250～300ml电解液加入电解池内，开动电磁搅动器。3.在瓷舟中加入少量非测定用的煤样，进行测定。4.于瓷舟称取粒度<0.2mm的空气干燥煤样，在煤样上盖一薄层三氧化钨。265.将瓷舟置于送样的石英托盘上，开启送样程序控制器，煤样即自动送进炉内，库仑滴定随即开始。试验结束后，记录测试结果。1.正式测试样品签，须先做2～3个废样，确保电解液达到平衡状态，然后才做正式样品。废样含硫量宜低、中、高各一个。2.一批试样最好连续做完，如中间间断比较长时间（超过15分钟），须加做一个废样再继续实验。注意27

煤中发热量的测定方法

煤的发热量在氧弹热量计中进行测定。一定量的分析试样在氧弹热量计中，在充有过量氧气的氧弹内燃烧，根据试样燃烧前后量热系统产生的温升，并对点火热等附加热进行校正后即可求得试样的弹筒发热量。再根据水分、硫含量、氢含量等即可求得高低发热量。28

仪器设备29发热量检测的步骤（１）称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样0.9g～1.1g（称准到0.0002g），放入洁净的坩埚内，然后轻轻振动坩埚，使煤样摊平，将坩埚安放在氧弹头电极架上；（２）取一段金属引燃丝（镍铬丝），将其两端分别缚紧在氧弹头的两个电极柱上，点火丝与试样保持良好接触或保持微小的距离（对易飞溅和易燃的煤），注意勿使点火丝接触坩埚（并严禁点火丝重叠在一起），以免形成短路而导致点火失败，甚至烧毁坩埚；（３）向氧弹筒内移入10mL蒸馏水（每次检定及测定移入蒸馏水量应相同），将氧弹头插入氧弹筒内，小心拧紧氧弹盖，注意避免燃烧皿和点火丝的位置因受震动而改变；。3031（4）与充氧系统相连，向弹内缓缓充入氧气，直至压力到2.8MPa～3.0MPa后计时，一般充氧时间不少于15s。如充氧不慎，弹内压力达到3.3MPa时，则中断操作，放掉氧气，更换试样后重新安装氧弹；重复做2次。（5）试样装好后将氧弹小心地移入内桶中的三角支架上，并将试样重量、收到基水分、空干基水分、全硫、氢基输入电脑中。注：氢基可能公式法，即输入灰分、挥发分、焦渣特征系数得出。

三、配合煤的质量指标及其计算方法

配煤质量指标主要是指配合煤的水分、灰分、挥发分、硫分、胶质层厚度、膨胀压力、黏结性及细度等。不同的焦炭使用部门对其质量要求不同，则配合煤指标也有所不同。1.水分配合煤水分是否稳定，主要取决于单种煤的水分。水分过小，会恶化焦炉装煤操作环境；水分过大，会使装煤操作困难。通常水分每增加1%，结焦时间约延长20分钟。另外装炉煤水分对堆密度也有影响，如图3-12为二者的关系。由图可见，煤料水分低于6～7%时，随水分降低堆密度增高。水分大于7%，堆密度也增高，这是由于水分的润滑作用，促进煤粒相对位移所致。但水分增高，会使结焦时间延长，炼焦耗热量增高，所以装炉煤水分不宜过高。而且过高不仅影响焦炭产量，也影响炼焦速度，同时影响焦炉寿命。所以要力求使配煤的水分稳定，以利于焦炉加热制度稳定。操作时，来煤应尽量避免直接进配煤槽，应在煤场堆放一定时期，通过沥水稳定水分，也可通过干燥，稳定装炉煤的水分。一般情况下，配合煤水分稳定在8%～12%较为合适。图3-12煤料堆密度与水分关系

2.灰分成焦过程中，煤料中的灰分几乎全部转入焦炭中。一般配煤的成焦率为70～80%，焦炭的灰分即为配煤灰分的1.3～1.4倍。灰分是惰性物质，灰分高则黏结性降低。灰分的颗粒较大，硬度比煤大，它与焦炭物质之间有明显的分界面，而且膨胀系数不同，当半焦收缩时，灰分颗粒成为裂纹中心，灰分颗粒越大则裂纹越宽、越深、越长，所以配合煤的灰分高，则焦炭强度降低。配合煤灰分可直接测定，也可以将各单种煤灰分用加和性原则进行计算，如下式：式中Ad──配合煤的干基灰分，%；Adi──各单种煤的干基灰分，%；Xi──各单种煤的干煤配比量，%。我国规定：一级冶金焦的灰分不大于12%，按成焦率75%计算，配合煤灰分应不大于12%×75%=9%，若焦炭灰分小于13%，全焦率按78%计算，则配合煤灰分约为：13%×78%=10.14%[例3-2]某焦化厂配煤情况如表3-2。则配合煤灰分为：

降低配合煤的灰分有利于降低焦炭的灰分，可使高炉、化铁炉等降低焦耗，提高产量；但是降低灰分会使洗精煤产率降低，提高了洗精煤成本。因此应从经济效益、资源利用等方面进行综合考虑。我国的煤炭资源中，多数的焦煤和肥煤含灰分高，属于难洗煤，而高挥发分弱黏结性气煤则贮量较多，且低灰、易洗，所以可将灰分较高的焦煤、肥煤和灰分较低的气煤相配