煤炭基础知识.ppt

1、煤炭基础知识,煤资源概况,煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，是世界上最重要的矿产资源,根据国际能源专家估计,世界煤炭的可采储量约达6875亿吨标准煤.煤炭是我国的主要能源,我国煤炭产量和消耗量每年大体12亿吨.。 中国煤炭资源丰富，主要分布于内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南、贵州、云南、四川等省份。 内蒙古已探明煤炭资源储量达7413.9亿吨，居全国第一位。,中国煤炭的特点,煤炭资源丰富，但人均占有量低。 煤炭资源的地理分布极不平衡，北多南少，西多东少，煤炭资源的分布与消费区分布极不协调。 各地区煤炭品种和质量变化较大，分布也不理想。 适于露天开采的储量少。,煤的作用,煤炭的用途十分广

2、泛，可以根据其使用目的总结为两大主要用途: (1)动力煤 (2)炼焦煤,煤的作用,我国动力煤的主要用途有： 发电用煤：我国约1/3 以上的煤用来发电，目前平均发电耗煤为标准煤370g/(kWh)左右。电厂利用煤的热值，把热能转变为电能。 蒸汽机车用煤：占动力用煤2%左右，蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨km)左右。 建材用煤：约占动力用煤的l0%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦等。 一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多，数量大且分散，用煤量约占动力煤的30%。 生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的20%。 冶金用动力煤：

3、冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤，其用量不到动力用煤量的1%。,煤的作用,我国虽然煤炭资源比较丰富，但炼焦煤资源还相对较少，炼焦煤储量仅占我国煤炭总储量27.65%。 炼焦煤类包括气煤(占13.75%)，肥煤(占3.53%)，主焦煤(占 5.81%)，瘦煤(占4.01%)，其它为未分牌号的煤(占 0.55%)；非炼焦煤类包括无烟煤(占10.93%)，贫煤(占5.55 % )， 弱碱煤(占1.74%)，不缴煤(占13.8%)，长焰煤(占12.52%)，褐煤(占12.76%)，天然焦(占0.19%)，未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。 炼焦煤的主要用途是炼焦炭，

4、焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成，一般1.3 吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢，是目前钢铁等行业的主要生产原料，被喻为钢铁工业的“基本食粮”。,成煤的条件和环境,煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。 煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用价值的煤炭矿藏。包括： （1）大量植物的持续繁殖 (生物、气候的影响) （2）植物遗体不能完全腐烂适合的堆积场所 （3）地质作用的配合（地壳的沉降运动形成上覆岩层和顶底板多煤层）,成煤的条件和环境,一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快，植

5、物遗骸堆积的厚，这座煤矿的煤层就厚，反之，地壳下降的速度缓慢，植物遗骸堆积的薄礼，这座煤矿的煤层就薄。,成煤作用过程,由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。整个成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用 过程和煤化作用。 煤化作用又分为两个连续的过程，即成岩作用和变质作用。 图示如下：,1 泥炭化作用peatification,泥炭化作用的概念：高等植物死亡后，在生物化学作用下biochemical reactions，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。 在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，

6、进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸humic acid、沥青质pitch等。 植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨大变化：,（1）组织tissue器官 organs（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体泥炭；（2）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到40%以上。,1 泥炭化作用peatification,2 煤化作用 Coalification,煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。 2.

7、1 成岩作用diagenesis 泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物sedimentary cover的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤。,2.2 变质作用 metamorphism,当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产生了较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度

8、的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变化，最终变成无烟煤。,2 煤化作用 Coalification,变质作用的因素： 促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（5060），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有3亿年以上，但仍处于褐煤阶段。通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速度越快。因为变质作用的实质是煤分子的化学变化，温度高促进了化学反应速度的提高。,泥炭沼泽中植物与泥炭层的形成,泥炭,煤化程度的概念,在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程中 ，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。煤的这种转化阶段称为煤

9、化程度，有时称为变质程度，或煤级。按煤化程度由低到高依次是： 褐煤 5% 烟煤 （长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤） 75% 无烟煤 20%,煤分类的指标,1、煤化程度指标：反映煤化程度的指标主要有干燥无灰基挥发分（Vdaf）、干燥无灰基氢元素含量（Hdaf）、目视比色透光率（PM）、恒湿无灰基高位发热量（Q gr, maf）等。此外，在研究煤质时，还经常用到碳元素含量（Cdaf）、镜质组最大反射率（Rmax）等。 2、粘结性指标：煤的分类中反映煤的粘结性指标，主要有粘结指数GRI、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度b。,我国原有煤的分类方案,由中国科学院、原煤炭部、原冶金部等单位共同研究，于1

10、956年12月提出的方案，1958年4月经原国家技术委员会正式颁布试行。 该分类方案的分类指标是煤的干燥无灰基挥发分（Vdaf）和胶质层最大厚度（Y值）。从褐煤到无烟煤之间的所有煤种，共分为十大类，二十四小类，见P147表9-2。,中国煤炭现行分类方案,1974年我国有关部门开始对煤炭进行新的分类研究，经有关部委、科研机关和高等院校的专家、教授多次会议论证，并对全国主要煤矿、煤产地煤质资料进行了全面分析研究，基本上取得了一致意见。于1985年1月19日通过了煤炭分类国家标准，并于1989年10月1日起正式实施。,中国煤炭现行分类方案 （二）分类表示方法 （1）汉字：如褐煤、长焰煤、气煤等； （

11、2）符号：汉语拼音字头，如HM，CY，QM等； （3）数码：根据分类指标数值的大小给定两位数码。,（三）煤炭分类总表,中国煤炭现行分类方案 （四）无烟煤的分类,中国煤炭现行分类方案 （五）烟煤的分类,（六）褐煤的分类,注：凡Vdaf37.0%，PM30%50%的煤，如恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf24MJ/kg，则划为长焰煤。,煤炭工业分析指标,前面分类指标有挥发分、奥雅膨胀度等等还有工业分析的指标：主要有灰分、水分、硫份、挥发分、发热量、其他元素含量等。还有粒度（大小）。一般动力煤主要看发热量，炼焦主要看灰分、水分、挥发分、粘结指数等。,煤炭工业分析指标,煤的水分，是煤炭计价中的一个辅助

12、指标。煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在烯烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运略多于，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。,煤炭工业分析指标,煤的灰分：煤中灰分来源于矿物质。煤中矿物质烯烧后形成灰分。如：粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合，有一部分变成气体逸出，留下的残渣就是灰分。灰分是煤中的有害物质，同样影响煤的使用、运输和储存。煤用作动力燃料时，灰分增加，

13、煤中可燃物质含量度相对减少。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量，影员了锅炉操作（如：易结渣、熄火），加剧了设备磨损，增加排渣量。煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随之增加，从而降低了高炉的利用系数。还必须指出的是，煤中灰分增加，增加了无效运略多于，加剧了我国铁路运输的紧张。 煤中灰分是煤炭计价指标之一。,煤炭工业分析指标,煤的灰发分：即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量，灰发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物。 挥发分是煤分类的重要指标，反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程式度由小到大。如泥炭的的挥发分高达

14、70%，褐煤一般为40%60%，烟煤一般为10%50%，高变质的无烟煤则小于10%。世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要指标。,煤炭工业分析指标,煤的固定碳：煤中去掉水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳。煤的固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标，随变质程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。 煤的硫分。硫是煤中有害杂质。煤作为燃料在燃烧时生成S02,S03不仅腐蚀设备，而且污染空气，甚至降酸雨，严重危及植物生长和人的健康。虽对燃烧本身没有影响，但由于对设备的腐蚀和环境的污染

15、都相当严重。因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%。,煤炭工业分析指标,煤的发热量：又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。 发热量单位：焦耳（J）、卡（cal）、Btu（英） 我国惯用的热量单位卡；1卡=4.1816焦耳,煤的加工方式分类,按煤的加工方法和质量规格可分为原煤、精煤、粒级煤、洗选煤和低质煤等五类： 1、原煤：是指从地上或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁石等后的煤。煤矿生产

16、出来的未经洗选、未经加工的毛煤也叫原煤。 2、精煤：是指经过精选（干选或湿选）后生产出来的，符合质量要求的产品。 3、粒级煤：是指煤通过筛选区或精选生产的，粒度下限大于6mm，灰分小于或等于40%的煤。按不同的粒度可分为洗中块、中块、洗混中块、混中块、洗混块和混块、洗大块和大块、洗特大块和特大块、洗小块和小块、洗粒煤和粒煤。 4 、洗选煤：是指将原煤经过洗选和筛选加工后，已除或减少原煤中所含的矸石、硫分等杂质，并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成若干品种等级的煤。 5、低质煤：是指灰分含量很高的各种煤炭产品。因为低质煤灰分比较大，经济性差，灰分量大，对受热面的冲刷、磨损严重。,煤炭分类名词含义,

17、(1) 38块煤 S6600 用于高炉喷吹 灰分小于10%，硫分0.5%，发热量大于6600大卡，水分小于8,电煤的质量分级,电煤的质量要求有明确的相关国家标准，质量分级如下： 挥发分（V daf，%）：分五个等级6.5-10, 10.01-20, 20.01-28, 28, 37;但对其相对应的发热量(Qnet,ar, MJ/kg)也有限制,分别是:21, 18.5, 16, 15.5, 12 发热量(Qnet,ar, MJ/kg): 五个等级: 24, 21.01-24, 17.01-21, 15.51-17, 12 灰分(Ad,%):分三个等级: 20, 20-30, 30-40 全水分

18、(M,%):分四个等级: 8, 8.1-12, 12.1-20, 20 硫(st,d,%):分四个等级: 0.5, 0.51-1, 1.01-2, 2.01-3 煤灰熔融软化温度(st,): 分四个等级: 1150-1250, 1260-1350, 1360-1450, 1450 煤的哈氏可磨性(HGI):分三个等级:40-60, 60-80, 80 粒度(mm):分四个等级:6, 13, 25, 50,电煤的质量分级,电厂用煤质量与锅炉设备应相互适应,对于不符合标准要求的煤炭,经电厂同意,由煤炭部门提供适宜煤炭供电厂选择.对于某一指标达不到要求的煤炭,而又确需使用的,应由供需双方协商解决. 电煤的标准要求很宽,只要符合上述8项指标的煤炭(包括褐煤),都可以使用.即使有某一项指标达不到要求,甚至不适应某种锅炉设备,都可以协商解决.,相关名词-哈氏可磨指数,哈氏可磨指数（HGI）是反映煤的可磨性的重要指标。煤的可磨性是指一定量的煤在消耗相同的能量下，磨碎成粉的难易程式度。可磨指数越大，煤越容易磨碎成粉。在发电煤究锅炉和高炉喷吹用煤中，可磨指数是质量评价的一个重要指标,相关名词-标准煤,能源的种类很多，所含的热量也各不相同，为了便于相互对比和在总量上进行研究，我国将每公斤含热7000大卡（29306千焦）的定为标准确性煤，也称