第九章煤的工艺性质

第九章煤的分类和煤质评价第一节煤炭分类意义和分类指标一、煤炭分类的意义煤的分类不仅具有科学意义，而且还有其重要的经济意义。

煤是重要的能源和化工原料，它的种类繁多，其组成、性质又各不相同，而各种工业用煤对煤的质量又有特定的要求，所以为了保证合理地利用煤炭资源和指导生产，必须将煤炭进行分类。

只有不断完善煤炭分类方案，才能搞清各种煤的工艺性质和经济价值，才能有计划地开采和利用，所以煤的分类是煤炭勘探、开采规划、分配和合理使用的共同依据。

二、煤炭分类的方法和原则人们对各种自然界物质进行分类时，需要遵循两个共同原则:第一是根据物质各种特性的异同，划分出自然类别(分类学);第二是对划分出的类别加以命名表述。

这是分类系统学的通常程序。

对煤炭进行分类时，根据分类目的的不同，有实用分类(技术分类和商业编码)和科学/成因分类(即使是纯科学分类，通常也有实际用途)两大类。

这两大类构成了煤炭分类的完整体系。

煤炭的科学分类包括下列几项原则:(1)要全面地包括各产地的全部煤种;(2)能包括各种煤的全部性质，如物理性质、化学性质、物理化学性质和工艺性质;(3)能确定各种煤的现代工业用途，炼焦、气化、低温干馏、加氢、动力以及其他综合利用。

三、煤炭分类的指标煤的牌号反映着煤的有机质特性，因此，以煤化程度和煤的黏结性作为煤的工业分类两个指标。

目前，世界各国分类指标不统一，各主要工业国家和国际上煤分类方案的选用指标见表9-1。

(一)煤化程度从表9-1可知，各国用来反映煤化程度的指标是干燥无灰基挥发分(V daf)，这是因为它能较好地反映煤化程度，并与煤的工艺性质有关，而且其区分能力强，测定方法简单，易于标准化。

但是煤的挥发分不仅与煤的变质程度有关，而且还受煤的岩相组成的影响。

同一种煤的不同岩相组成其挥发分有很大差别。

变质程度相同的煤田，由于岩相组成的不同而有不同的挥发分值;而不同变质程度的煤，在岩相组成不同的情况下，也可能得到相同的挥发分值。

煤的工艺性质为了提高煤的综合利用价值，必须了解、研究煤的工艺性质，以满足各方面对煤质的要求。

煤的工艺性质主要包括：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。

1.粘结性和结焦性性是指煤在干馏过程中，由于煤中有机质分解，熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。

结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能。

煤的粘结性是结焦性的必要条件，结焦性好的煤必须具有良好的粘结性，但粘结性好的煤不一定能单独炼出质量好的焦炭。

这就是为什么要进行配煤炼焦的道理。

粘结性是进行煤的工业分类的主要指标，一般用煤中有机质受热分解、软化形成的胶质体的厚度来表示，常称胶质层厚度。

胶质层越厚，粘结性越好。

测定粘结性和结焦性的方法很多，除胶质层测定法外，还有罗加指数法、奥亚膨胀度试验等等。

粘结性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响。

煤化程度最高和最低的煤，一般都没有粘结性，胶质层厚度也很小。

2.发热量是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量，亦称热值，常用106J/kg表示。

它是评价煤炭质量，尤其是评价动力用煤的重要指标。

国际市场上动力用煤以热值计价。

我国自1985年6月起，改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价。

发热量主要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关。

为便于比较耗煤量，在工业生产中，常常将实际消耗的煤量折合成发热量为2.930368×107J/kg的标准煤来进行计算。

3.化学反应性又称活性。

是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。

它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。

反应性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。

煤的活性一般随煤化程度加深而减弱。

4.热稳定性又称耐热性。

是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。

它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。

热稳定性的好坏，直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。

5.透光率指低煤化程度的煤(褐煤、长焰煤等)，在规定条件下用硝酸与磷酸的混合液处理后，所得溶液对光的透过率称为透光率。

煤的性质和分类1.煤是如何形成的？煤是由植物在湖泊、沼泽地带埋没在水底、泥沙中，经过漫长的地质年代和地壳运动，在隔绝空气的情况下，在细菌、高温、高压的作用下，经过生物、物理、化学作用，逐步演变而成的。

距现在约2.5亿年以前，植物死后，遗骸堆积在充满水的沼泽中，由于地壳变动，沉积地带下降，泥沙不断冲积，植物遗骸一层一层地埋在地层中，在缺氧的条件下，受厌氧细菌的作用，发生复杂的生物化学、物理化学变化，逐渐变成腐泥和泥炭。

这是成煤过程的第一阶段——泥炭化阶段。

成煤过程的第二阶段是变质阶段，也叫煤化阶段，也就是从腐泥、泥炭转化成煤。

由于地壳下沉和变动及其它原因，泥炭逐渐失去氧、氮和氢，相对地增加了碳含量和硬度，变成了最年轻的煤——褐煤。

随着地壳的继续下沉，温度和压力继续上升，煤层的煤质继续发生变化，煤化过程进一步加深，褐煤逐步变成烟煤，最后变成无烟煤。

2.煤的性质有哪些？煤是不均质的混合物，由有机物质和无机物质两部分组成，主要是有机物质。

有机物质，可以燃烧，所以也称为可燃体。

无机物质主要是各种矿物杂质，通常不能燃烧。

煤的性质分为物理性质、化学组成、工艺性能等。

3.煤的物理性质有哪些？煤的物理性质包括煤岩组成、颜色、光泽、密度、硬度、导电性、导热性、耐热性、磁性、粒度组成、泥化程度等。

分析和研究煤的物理性质既有理论意义又有实践价值，它将为煤炭加工技术的发展提供许多重要的信息。

4.什么是煤岩组成？煤岩组成可分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种。

它们在外观上有很大差别。

镜煤和亮煤都有光泽，但镜煤的断口呈贝壳状，质地较致密。

暗煤和丝炭都无光泽，暗煤的质地坚硬而无层理，丝炭很象碎木屑。

煤岩组成对煤的性质和用途有重要影响。

5.煤的化学组成包括哪些？煤的化学组成包括煤的工业分析和元素分析。

煤的工业分析包括测定煤中的水分、灰分、挥发分和固定碳四项。

根据煤的水分和灰分，可以大致了解煤中有机质质或可燃物的百分含量，如煤的水分和灰分高，则有机质含量就少，因而发热量低、经济价值小；从煤的挥发分可以大致了解到煤中有机物质的性质、煤化程度的高低、粘结性的强弱和发热量的高低。

燃煤机组生产单位技术人员及运行人员需要知道的关于“煤”的性质1.煤粉的一般特性1）吸附性：煤粉是由不规则形状的微细颗粒组成的颗粒群，其尺寸一般小于300μm，其中100μm以下的颗粒占多数（尤其20～50μm的颗粒）。

与其它颗粒群不同的是，煤粉由于在制粉系统中被干燥，其水份一般为～（内在水份）。

因此干燥的煤粉具有很强的空气吸附能力。

2）流动性：刚刚磨制出的煤粉是松散的，轻轻堆放时，自然倾斜角为25°～30°。

吸附了空气薄层的煤粉的自然堆积密度为700kg/m3。

堆放久了的煤粉，被压紧成块，流动性减少，其堆积密度可达到800～900kg/m3。

由于干燥的煤粉流动性好，它可以通过很小的间隙，因此制粉系统的严密性是设计和运行制粉系统都必须考虑的，煤粉的自流给锅炉运行中的调整和操作造成困难。

3）吸湿性：干燥的煤粉也有很强的从周围的环境中吸收水份的能力，称为吸湿性。

煤粉吸收水份后会影响其自身的导电性、自黏性，尤其是是流动性。

而流动性直接影响煤粉的正常气力输送。

4）磨蚀性：煤粉在管道中进行输送及在制粉系统内部流动时，在惯性力的作用下对管道及各种部件的金属表面进行冲撞和摩擦以致造成壁面的磨蚀，这就是煤粉的的磨蚀性。

在制粉系统中，分离器内筒、导向叶片，以及旋风分离器进口气流第一次拐弯处的筒壁、锥体部分磨损的情况特别严重。

其中对分离器锥体部分的磨损主要是由于大颗粒的煤粉冲击的结果，这些大颗粒从器壁上反弹而作跳跃运动，在很多情况下，大颗粒的煤粉未返回磨煤机而在分离器的锥体部分继续旋转，使锥体部分受到更为严重的磨损。

5）自黏性：自黏性是由于静电作用力、分子引力及毛细作用力所引起的，这是描述煤粉颗粒之间相互作用的力。

除此之外黏附性则描述煤粉颗粒与器壁表面的相互吸引的作用力。

6）自燃性：煤粉长期堆放在某一死区内，与空气中的氧气长期接触而氧化时，自身热分解释放出挥发分和热量，使温度升高，而温度升高又会加剧煤粉的氧化。

第一章煤的种类、特征与生成1、泥炭化作用泥炭化作用是植物物质经受生物化学分解及合成的复杂的过程。

最终形成泥炭的作用.属性：泥炭化作用也是-种植物物质的生物化学分解作用，它与水解作用、氧化与还原作用有关。

条件:泥炭化作用发生于覆水地区的水位以下，即与大气局部沟通的状态下.泥炭化作用的直接产物除了泥炭以外，分解出的气态产物有二氧化碳、水、沼气和少量氮.泥炭化过程的生物化学变化大致可分儿两个阶段；第一阶段：植物残骸中的有机化合物经过氧化分解、水解，转化为简单的化学性质活泼的化合物；第二阶段:分解产物相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

1.1 凝胶化作用(一）概念与条件：1。

概念：凝胶化作用：指植物的主要组成部分在泥炭化过程中经过生物化学变化和物理化学变化，形成以腐植酸和沥青质为主的要成分的胶体物质（凝胶和溶胶）的过程。

2。

条件：凝胶化作用的条件:①较为停滞的、不太深的覆水条件下,②弱氧化至还原环境,③在厌氧细菌的参与.植物的木质纤维组织一方面进行生物化学变化，一方面进行胶体化学变化,二者同时发生和进行导致物质成分和物理结构两方面都发生变化。

1。

2 丝炭化作用（1）概念：植物的木质纤维组织在泥炭沼泽的氧化环境中，受到需氧细菌的氧化作用，产生贫氢富碳的腐殖物质，或遭受“森林火灾"而炭化成木炭的过程。

产物为丝炭，依成因分为氧化丝质体与火焚丝质体。

2、根据形成煤炭的物质基础划分煤炭的类型称为成因类型。

（1）腐植煤 Humic Coal：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。

(2)腐泥煤 sapropelite：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。

储量大大低于腐植煤，工业意义不大。

(3）残植煤 liptobiolite:由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分（孢子、角质层、树皮、树脂)富集而成。

（4)腐植腐泥煤humic—sapropelic coal：由高等植物、低等植物共同形成的煤.煤化作用的因素：1、温度（最重要的影响因素)；2、时间;3、压力（压力因素虽阻碍化学反应，但却引起煤的物理结构发生变化.)3、煤化作用特点：(1）.煤在连续地系列演化过程中,可明显地显现出增碳化（相对）趋势（特点）（2）.随着煤化作用进程,煤的有机分子表现为结构单一化趋势（3）。

工艺技术一．煤的性质1.煤的元素组成煤的组成以有机质为主题。

煤的工艺用途只要是以煤中有机质的性质来决定的。

煤中有机质主要由:碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五类元素组成，另外一些数量很少的元素如：：磷（P）、氯（CL）、和砷（AS）等一般不列入有机质元素组成之内，其中C.H.O 元素占煤中有机质的95%以上。

2.煤的工业分析按国家标准GB212的规定，煤中的工业分析是煤的水分(Mad)、灰分（Aad）、按发分（Vad）和固定碳（FCad）四个分析项目的总称。

利用工业分析结果可初步判断煤的质量，特别是作为燃烧的质量，利用干燥无灰基挥发分（Vdaf）及焦渣特征可以大致确定煤的牌号。

另外，从工业分析数据还可以计算煤的发热量和焦化产品的产率等。

但是为了在工业生产中使用方便，通常还会加上全硫（Sta）和低发热值（Qnet）.(1).水分根据水分的结合状态可分为游离水和结晶水两大类，前者又可分为外在水分和内在水分两种。

矿物质所含的结晶水或化合水，在煤的工业中不考虑。

煤的水分测定方法多种，我国国家标准采用两种测定发发分别为（1）通氮干燥法，适用于所有煤种；（2）空气干燥法仅适用于烟煤和无烟煤。

其重点为：秤取一定量的空气干燥煤样，置于105-110℃干燥箱中干燥到恒重。

然后根据煤样的质量损失计算出水分的质量分数（空气干燥基）。

(2)灰分煤的灰分不是煤的一种固有性质，因为煤中并不含灰，灰分是煤在一定条件下完全燃烧后得到的残渣。

在焦化过程中，煤中的有机质部分分解出大量挥发物，故焦炭中的灰分无疑就高于装炉煤的灰分，且焦炭的灰分与培育炉煤的灰分成正比，并可由煤中的灰分及挥发分产率计算出来。

灰分按其存在的形态可分为内在灰分和外在灰分。

内在灰分源于原生矿物质和次生矿物质，很难用洗选法去除。

外在灰分源于外来物质比较容易洗选去除。

灰分的去除方法有缓慢和快速灰化法。

其重点是秤取一定量的空气干燥煤样，放入马弗炉中，一定温度下灼烧到质量恒定，以残留物的质量占煤样质量的百分数作为煤样灰分的测定值（空气干燥基）。

煤的灰熔点和煤的燃点、煤的工艺性煤的工艺性（一）煤的粘结性和煤的燃点及煤灰熔点[煤的工艺性质]煤的工艺性质包括：（1）煤的粘结性和结焦性指数；（2）煤的发热量和煤的燃点；（3）煤的反应活性；（4）煤灰熔融性（煤的灰熔点）和结渣性等1、煤的粘结性和结焦性煤的粘结性和结焦性，是两个有联系、有区别，又难以严格区别开来的概念。

煤的粘结性是煤粒（d<0.2mm）在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质（即无粘结力的物质）成焦块的性质；煤的结焦性是煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭的性质。

两者都是炼焦煤的重要特性之一。

煤在干馏结焦过程中，一般要经过软化、熔合、膨胀、固化和收缩几个阶段，最后生成品质不同的焦炭。

当温度等于或高于煤的软化点（一般为315～350c）时，煤都软化成胶质体。

当温度等于或高于煤的固化点（一般为420c～450c）时，煤都结成半焦。

从软化到固化的时间愈长，煤就熔化得愈好，焦炭结构愈均匀。

为了了解煤的结焦性，人们设计了许多实验室方法，直接测试模拟工业焦化条件下所得焦炭品质（2200Kg小焦炉试验）；或测试上述胶质体的某一性质也有的直接观察实验室所得焦块的性质，表征煤的结焦性。

本节只阐述与我国煤的现行分类有关的几个测试指标。

（1）煤的胶质层指数煤的胶质层指数，又称煤的胶质层最大厚度，或Y值。

它是原苏联、波兰等国家煤的分类指标之一，也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个分类指标。

煤的胶质层指数，是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。

它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度（X值）和体积曲线，来表征煤的结焦性。

其中，Y值应用的最广。

Y值是通过测试胶质层的上部层面高度和下部层面高度得出的（一般出现在520～630C之间），X值是曲线终点与零点线间的距离。

Y值、X值和体积曲线都是通过胶质层指数测试仪上的记录转筒和记录笔记记录下来的。