煤的热稳定性

煤的热稳定性检测的应用意义王晓琳;周飞飞【摘要】煤的热稳定性主要是指气化或者高温燃烧过程中煤对于热的一种稳定程度，换而言之，就是指在高温下煤块保持原有颗粒程度的性质。

热稳定性是用来表现其热能的重要指标，对于煤化工产业具有非常重要的意义。

主要是通过对煤的热稳定性概念及其检测方法的研究和探讨，进而得出煤在热稳定性检测方面的应用意义。

【期刊名称】《黑龙江科技信息》【年(卷),期】2016(000)012【总页数】1页(P31-31)【关键词】煤炭检测;热稳定性;应用意义【作者】王晓琳;周飞飞【作者单位】黑龙江煤田地质测试研究中心，黑龙江哈尔滨 150036;黑龙江省地质测试应用研究所，黑龙江哈尔滨 150036【正文语种】中文煤炭是我国的重要能源之一，煤炭行业也是我国的主要能源行业，近些年来因为部分地区的过度不合理开采，我国的煤炭储量已经大大的减少，而煤炭又是一种不可再生资源，所以这就要求煤炭企业不仅要合理适度开采，还需要不断的提高开采和生产的工艺，深入对于煤炭各项指标的研究和分析。

煤炭的热稳定性作为检验煤炭品质的主要指标之一，其检测方法具有非常重要的研究和应用意义。

研究煤的热稳定性检测的应用意义，首先要了解什么是煤的热稳定性，其次要掌握其检测方法。

煤炭在气化和高温燃烧的过程中对热所表现出来的稳定程度，或者说是在高温作用的影响下煤块保持其原有的颗粒程度的性质就是煤的热稳定性。

检测煤的热稳定性，有助于提高煤炭质量，减少安全事故，提高生产和使用效率。

煤产品的种类比较多，例如无烟煤、工业型煤等，由于各种煤炭产品的性质略有不同，所以其热稳定性的检测方法也不同。

2.1 第一种方法适用于13到25毫米级块煤的无烟煤、不粘结性烟煤以及褐煤的热稳定性检测。

这种方法需要先取煤炭样品，并将其放在预热到850℃的马弗炉上进行热处理大概15分钟，然后计算出各筛级和总残焦的百分比数；然后根据累计的百分数作出曲线，把其中＞13毫米级百分数标记为S+13，并将其作为热稳定性的指标，将＜1毫米级百分数标记为S-1作为热稳定性的辅助指标.。

煤炭质量常用指标的释义一、煤的基准在科学研究和生产过程中，为了使用方便，可以将煤炭中的某些成分去除之后视为一个新的组合体，然后计算各组分的含量，这种组合体就称为"基准"。

换句话说就是以一个特定的煤炭状态表示化验结果，这样更科学更实用。

常用的燃煤基准有四种：（1）空气干燥基（简称：空干基，原称：分析基），符号：ad ，是指：以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，由实验室直接测定出的结果一般都是分析基结果，如Mad、Aad、Vad等。

（2）干燥基（简称：干基），符号：d，是指以假想无水状态的煤为基准，干基结果是换算出来的。

（3）收到基（原习惯称：应用基），符号：ar，是指以收到状态的煤为基准。

收到基结果也是换算出来的，收到基指标在运销中使用较多，一般用户都要求收到基结果。

（4）干燥无灰基（原习惯称：可燃基），符号：daf，是指以假想无水、无灰状态的煤为基准，也是换算出来的。

表示燃煤的化验结果时，只有标明了基准才有实用意义，因为同一组分的化验结果，用不同的基准表示会相差很大，以至于缺少可比性，引起诸多不便。

使用基准的方法是，先将化验项目的代表符号用大写英文字母书写好，将基准的代表符号用小写的英文字母写在右下角，例如：Mar，表示"收到基水分"（M是水分的代表符号，ar是收到基的代表符号）。

同样，其他项目都有固定的代表符号。

不同基准间也可以进行换算。

这样既正确反映了煤的质量，也方便了技术人员的使用。

二、水分符号：M，单位：%，是一项重要的煤质指标，煤的水分对其加工利用、贸易、运输和储存都有很大的影响。

一般说来，水分高要影响煤的质量。

在煤的利用中首先遇到的是煤的破碎问题，水分高的煤就难以破碎；在锅炉燃烧中，水分高就影响燃烧稳定性和热传导；在炼焦时，水分高会降低焦产率；而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期；在煤炭贸易中，水分也是一个定质和定量的主要指标，在签订销煤合同时，用户一般都会提出煤中水分的限值。

第二章煤的生成一、腐植煤的成煤作用过程1、从植物死亡，堆积到转变为煤经过一系列复杂的演变过程，此过程称为成煤作用。

成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用和煤化作用。

（1）泥炭化作用：高等植物残骸在泥炭沼泽中，经过生物化学和地球化学作用演变成泥炭的过程。

（2）煤化作用：泥炭在以温度和压力为主的作用下变化为煤的过程。

2、煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。

在温度和压力影响下，泥炭进一步变为褐煤（成岩作用），再由褐煤变为烟煤和无烟煤（变质作用）。

褐煤影响煤变质的因素主要有温度、压力和时间。

第三章煤岩学一、煤岩学研究方法分为宏观研究法和微观研究法。

宏观方法：肉眼或放大镜观察；微观方法：用显微镜研究；二、煤的显微组分，按其成因和工艺性质的不同可分为镜质组、壳质组、惰性组三大类，研究煤结构时一般采用镜质组作为研究对象。

第四章煤的结构一、煤的结构包括大分子结构和物理空间结构。

1、煤大分子结构：多个相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成的，这种基本结构单元分为分规则和不规则两部分。

（1）规则部分由几个或十几个苯环、脂环、氢化芳香环及杂环（含氮、氧、硫等元素）缩聚而成，称为基本结构单元的核或芳香核。

（2）不规则部分是连接在核周围的烷基侧链和各种官能团（含氧、硫、氮官能团）；含氧官能团：羟基、羧基、羰基、甲氧基、醚键；含硫官能团：硫醇、硫醚、二硫醚、硫醌、杂环醚；含氮官能团：六元杂环、吡啶环、喹啉环；2、煤结构模型的分为化学结构模型和物理结构模型。

化学结构模型：Fuchs Given、Wiser、本田、Shinn结构模型等；物理结构模型：Hirsch模型、交联模型、两相模型、单相模型；二、煤大分子结构的现代概念1、煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物；2、结构单元的核心是缩合芳香核；3、结构单元的周边有不规则部分；4、结构单元之间由桥键连接；5、氧、氮、硫的存在形式；6、低分子化合物；7、煤化程度对煤结构的影响第五章煤的工业分析和元素分析一、煤是由无机组分和有机组分组成。

第七节中国煤炭质量分级标准在任何一门科学中，只有对所研究的个别观察及把研究中所积累的各种资料，加以系统地整理、汇总，才能作出科学的分析。

煤炭质量分级也是一样。

从井口或露天开采出来的煤炭，经过拣矸、筛分或选煤加工后，根据其用途和质量的不同，可以划分为若干品种与等级。

这样不仅可以提高煤炭质量，做到对路供应，合理利用煤炭资源，而且还可以增加企业的经济效益与社会效益。

目前，已制订出十余项有关煤炭质量的分级标准，其中七项为国家标准（或报批稿），其余均为行业标准（报批稿）。

制订煤炭质量分级标准的主要依据是：以“中国煤种资源数据库”中存贮的国有重点煤矿和主要勘探区的煤质资料为基础，分别汇总和统计了全国及各大区有关质量指标的分级范围的煤炭储量和产量及其占全国煤的百分比，并根据各种工业用煤对煤的相应质量的要求，提出了具有实用意义的有关煤炭质量指标的分级标准（或报批稿）。

一、煤炭灰分分级灰分是煤中有害物质。

煤的灰分越高，其发热量越低，经济价值也越低。

高灰煤作工业燃料和原料时，因排灰量的增大，增加堆灰场地面积和城市垃圾运量，同时增加三废污染。

至于炼焦用煤受灰分的影响更显著，炼焦精煤灰分每增加1 ％，焦炭平均灰分提高1．33 ％，而焦炭灰分每增加1 ％，炼铁焦比就增加2 ％～2．5 ％；同时还多用石灰石，少产生铁2 ％～3 ％。

发电用煤的灰每增加1 ％，发热量就下降200 ～360J／g ，每度电的标准煤耗增大2 ～5g 。

为了充分利用我国煤炭资源，提高煤炭的热能利用率和提高用煤企业的经济效益，因此制订出煤炭灰分分级国家标准具有十分重要的实用意义。

煤炭灰分分级按表能 2 －36 进行分级。

二、煤炭硫分分级硫是煤中的主要有害元素之一，其分布范围很广，从0．1 ％到10 ％以上，相差1m倍之多。

燃煤排入大气的SO2 形成酸雨会严重影响环境，破坏生态平衡和名胜古迹，同时燃用高硫煤的各种工业炉窑及其管道的寿命也会因此缩短；炼焦时煤中约有80 ％的硫分进入焦炭，而焦炭每增加0．1 ％的硫，焦比约增加1．5 ％左右，而高炉生产能力降低2 ％～5 ％，石灰石用量增加2 ％；如果钢锭中的硫分超过0．07 ％，则为废品，因此，已根据我国煤炭资源特点，结合各工业用煤对硫分的要求以及煤炭计价中硫分的比价不同，制订出适合我国的煤炭硫分分级国家标准。

第一节煤的基本知识一、煤的形成煤是由植物在湖泊、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，地球上水陆纵横，沼泽密布，气候温和湿润，很适合植物的生长，到处是茂密的植物群。

植物死后，遗骸堆积在充满水的沼泽中，由于地壳变动，沉积地带逐渐下降，泥沙不断冲击，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他原因，已生成的腐泥、泥炭被埋在地表深处，在温度、压力作用下，随着时间的推移，逐渐失去氧、氮和氢，相对地增加了碳的含量和硬度，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，煤化程度进一步加深，褐煤逐步变成烟煤，最后变成无烟煤。

根据煤的形成过程，煤可以分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。

这四大类煤炭的主要特征列于表2-1。

二、煤的组成和性质由于成煤的原生物质和成煤的地质地理条件不同，不同地区各种煤的组成和性质有很大的差异。

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，所以也叫可燃体。

无机物质主要是各种矿物杂质，通常不能燃烧。

煤的性质包括物理性质、化学组成、工艺性能和燃烧性能等。

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、泥炭化程度等。

煤岩组成可分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭4种。

它们在外观上有很大差别。

镜煤和亮煤都有光泽，但镜煤的端口呈贝壳状，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，丝炭很像碎木屑。

煤岩组成对煤的性质和用途有重要影响。

煤的化学组成包括元素组成和工业分析。

煤化学复习题一、判断题1.固态排渣气化炉：灰熔点高，灰黏度大；液态排渣气化炉：灰熔点低，灰黏度小。

（√）2.低煤化度煤的活化能较小，高煤化度煤的活化能较大。

（√）3.只有在变质程度相同的煤中划分和相互比较煤的光泽类型。

（√）4. 木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分。

（√）5. 植物中的脂类化合物与蛋白质均参与成煤作用。

（Х）6. 煤中的瓦斯主要是在煤化作用过程中形成的，也称为煤层气，其主要成分为甲烷。

（√）7. 结焦性较好的炼焦用煤其碳含量低、氧含量高。

（Х）8. 通常工业分析中，煤的水分是指空气干燥基水分，而外在水分、内在水分、最高内在水分等不属工业分析范围。

（√）9. 煤的灰分不是煤中的固有组成，而是由煤中的矿物质转化而来的。

（√）10. 挥发分等同于挥发物。

（Х）11. 固定碳不能单独存在，它与煤中的灰分一起形成焦渣，从焦渣中扣除灰分就是固定碳。

（√）12. 煤化程度相同时，煤岩组成中的氧含量有区别。

对高变质烟煤和无烟煤：镜质组＞惰质组＞壳质组。

（√）13. 镜煤V、H高，黏结性强，矿物质含量少。

（√）14. 随煤化程度提高，显微硬度直线增加。

（Х）15. 沥青烯是加氢液化重要的中间产物。

（√）16. 一般认为，煤化程度越深，加氢液化越困难。

（√）17. 温度在200℃以下的抽提，采用具有电子给予体性质的亲核性溶剂抽提，属于物理过程。

（√）18. 氢含量高的腐泥煤和稳定组高的残殖煤其发热量均高于腐殖煤。

（√）19.胶质层厚度只能反映胶质体的数量，不能反映胶质体的质量。

（√）20. 煤的润湿热指煤被液体润湿时吸收的热量。

（Х）21．灰渣的灰黏度越小，流动性越好。

（√）22．煤中镜质组反射率随煤化度增加而保持不变。

（Х）23．煤岩显微组分的组成一般用无矿物质镜质组含量Vtdmmf表示。

（√）24．煤结构的研究一般以镜质组为研究对象。

（√）25．碳分子筛是极性微孔结构。

（Х）26．煤料的散密度越大，形成胶质体的流动性越好。

煤化学复习资料一、名词解释1、真相对密度：在20℃时，单位体积（不包括煤的所有孔隙）煤的质量与同体积水的质量之比。

2、视相对密度：在20℃时，单位体积（不包括煤粒间的空隙，但包括煤粒内的孔隙）的质量与同体积水的质量之比。

3、反应性：在一定温度下煤与不同气体介质（如二氧化碳、水蒸气、氧气等）相互作用的反应能力。

4、结焦性：在工业条件下将煤炼成焦炭的性能。

5、粘结性：煤在隔绝空气条件下加热时，形成具有可塑性的胶质体，黏结本身或外加惰性物质的能力。

6、热稳定性：块煤在高温下保持原来粒度的性能。

7、煤的风化：靠近地表的煤层受大气和雨水中氧长时间的渗透、氧化和水解，性质发生很大变化的过程。

8、内在水分：煤在一定条件下达到空气干燥状态时所保持的水分。

9、外在水分：在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时失去的水分。

10、透光率：煤样和稀硝酸溶液，在100℃（沸腾）的温度下，加热90min后，所产生的有色溶液，对一定波长的光（475nm）透过的百分数。

11、孔隙率：煤粒内部存在一定的孔隙，孔隙体积与煤的总体积之比。

12、高位发热量：由弹筒发热量减去硝酸生成的热和硝酸校正热后得到的发热量。

13、恒容低位发热量：由高位发热量减去水（煤中原有的水和煤中氢燃烧生成的水）的汽化热后得到的发热量。

二、填空1、由高等植物形成的煤称作腐殖煤，由低等植物形成的煤称作腐泥煤。

2、影响变质作用的因素主要有：温度、压力、时间。

3、煤的大分子结构是由多个结构相似的基本结构单元通过桥键连接而成的。

4、由泥炭逐渐转变为岩石状的褐煤的这一过程称为煤的成岩作用。

5、煤的有机显微组分有镜质组、壳质组、惰质组。

6、工业分析将煤分为水分、灰分、挥发分、固定碳四种组分。

7、煤灰中主要的成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、CaO。

8、胶质体的性质有：热稳定性、透气性、流动性、膨胀性。

9、常见的气化介质有二氧化碳、水蒸气、氧气。

10、粘结性烟煤热解过程分为干燥脱吸、活波分解、二次脱气三个阶段。