第九章煤的工艺性质
煤化学 第九章 煤的分类和煤质评价
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 煤的燃点(煤化学课件)
燃点
混合
以4.5～5℃/min的 速度加热
煤样 爆燃
煤样爆燃时的加热 温度即为煤的燃点。
用不同的氧化剂、不同的 操作方法特别是不同的氧 化剂会得到不同的燃点。
规范性 很强
实验室测出的煤的燃点是相 对值，并不能直接代表煤在 日常生活中和在工业条件下 的煤开始燃烧的温度。但它 们有对应关系，总的趋势是 一致的。
燃点测定意义
煤样燃点的测定可以辅助判断煤炭变质程度、自燃的难易程度 以及判断煤样是否被变质。
思考题：煤的燃点测定过程中加入氧化剂的作用？
一般煤化程度越低的煤越容易自燃。
如褐煤和长焰煤很容易自燃着火；气煤、肥煤和焦煤 稍次，瘦煤、贫煤和无烟煤自燃着火的倾向最小一般 随煤化程度升高，自然趋势减小。
（3）根据燃点变化判断煤是否被氧化。
氧化程度
还原煤样燃点℃- 原煤样燃点℃ 还原煤样燃点℃- 氧化煤样燃点℃
上式的计算值越大，煤被氧化的程度越高，煤氧化或风化后燃 点明显降低，据此能判断煤的氧化程度。
随煤化程度的增加而增高。变质程度高的煤燃点高，变质程度低 的煤燃点低。
煤种 褐煤 长焰煤 气煤 肥煤 焦煤 无烟煤
燃点 260-290 290-330
330340
340350
370-380
400以上
（2）煤的燃点与自燃的关系
A
煤的燃点与自
燃的关系
B
可以根据氧化煤样与还原煤样的燃点温度之差 △T（℃）来判断煤自燃的难易程度。
煤的燃点
煤的燃点
煤加热到开始燃烧时的温度，叫做煤的燃点（也称着火点， 临界温度，发火温度）。
燃点的测定方法
将粒度小于0.2mm的 空气干燥煤样，干燥 后与亚硝酸钠以1： 0.75的质量比混合放 入燃点测定仪中。
煤的工艺性质
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。
煤的工业分析和工艺性质
• 注：煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下加 热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气 等产物的过程。按加热终温的不同，可分为三种： 900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中 温干馏；500～600℃为低温干馏（见煤低温干馏）。 煤的干馏是属于化学变化
灰分（A）
• 煤中的灰分是指煤在规定条件下完全 燃烧后剩下的固体残渣。
• 外在灰分（顶板、底板和夹矸） • 内在灰分 • 灰分越高，煤质越差。但煤灰可作为
一种资源利用，如制造复合肥，提取 氯化铝以及一些稀有元素等。
挥发分（V）
• 煤在隔绝空气的条件下，在900摄氏度加减10摄氏度的 情况下，加热7分钟，从煤中分解出来的液体（蒸汽状 态）和气体产物。
• 例如：某煤样：灰分17.5%，挥发分25.7%，水分 0.49%则固定碳为100-17.5-25.7-0.49=56.31，即为 56.31%
煤的工艺性质指标
• 煤的工艺性质是评价煤的深加工和综合利用方向的指标。 煤的工艺性质主要包括：
• 1、发热量 • 2、粘结性和结焦性 • 3、热稳定性 • 4、机械强度 • 5、可选性
发热量（Q）
• 发热量是指单位重量的煤，在完全燃烧时所产生的热量。 • 依据煤的分类，按照发热量的大小： • 褐煤：25.10--30.50MJ/kg • 烟煤：30.50--37.20MJ/kg • 无烟煤：32.20--36.10MJ/kg
粘结性和结焦性
• 粘结性：煤在干馏过程中，煤中有机质分解、熔融而使 煤粒粘结呈块的性能。
热稳定
• 煤的热稳定是指煤在燃烧或气化过程中， 在高温环境下保持原来煤块粒度的程度。
煤化学-煤的化学性质
煤和烃类元素组成比较
煤和烃类元素组成比较
元 素
无 烟 煤
中挥 发分 烟煤
高挥 发分 烟煤
褐 煤
煤沥 青
甲 苯
粗石 油
汽油
Hale Waihona Puke 甲 烷C 93.7 88.4 80.3 72.7 87.4 91.3 83.8 86 75
H 2.4 5.0
5.5 4.2 6.5 8.7 11.1 14 25
O 2.4 4.1 11.1 21.3 3.5
在碱性介质中用高锰酸钾或双氧水氧化。产物是可溶于 水的复杂有机酸，如果增加氧化剂用量或延长氧化时 间，生成的产物可以继续氧化为分子更小的苯羧酸甚至 氧化为二氧化碳和水。利用煤的中度氧化或深度氧化可 以制备芳香羧酸。
其特点是煤大分子结构缩合环受到破坏。
煤的化学性质
一、煤氧化的程度oxidation degree （四）煤的完全氧化 煤的完全氧化是指煤在高温空气中的燃烧过程，生成二氧
200 ～300℃在碱溶液中，用 空气或氧气加压氧化； 碱性介质中，用KMnO4或 H2O2氧化
条件与III相同，但增加氧化 剂用量，延长反应时间
溶于水的复杂有 机酸
可溶于水的苯羧 酸
煤的完全氧化 完全氧化（氧气或空气中燃 CO2和H2O 烧）
煤的化学性质
一、煤氧化的程度 1、煤的表面氧化 氧化条件较弱，一般是在100℃以下的空气中进行，氧化反
被开采出来存放在地面上的煤，经长时间与空气作 用，也会发生缓慢的氧化作用，使煤质发生变化，这一 过程也称为风化作用。
煤风化的本质是煤的氧化作用过程。
第一节 煤的氧化
二、煤的风化 2、煤风化后的变化
●化学组成的变化：碳元素和氢元素含量下降，氧含量 增加，腐植酸含量增加；
煤的性质和分类
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。
煤的工艺性质
柠檬K24
煤的工艺性质
煤的工艺性质
炼焦煤工艺性质
根据胶质层数量和性质
奥亚膨胀度 b&a
基氏流动度 α max 胶质层厚度 ymax 罗加指数 R.I 粘结指数 G.R.I 坩埚自由膨胀序数 CSN 葛金指数/葛金焦型 G-K
根据煤粘结惰性物料的能力强弱 根据试验所得焦块外形
气化用煤的工艺性质
无缝隙1块；少缝隙26块；多缝隙6块以上
小孔隙；小孔隙带大孔 隙；大孔隙
无绽边；低绽边；高绽 边；中等绽边 黑色；深灰；银灰
熔合情况
粉状；凝结；部分熔合； 全部熔合
体积曲线
——典型曲线制定
平滑下降——瘦焦煤
平滑斜降——贫煤、瘦煤
波形——主焦煤
微波行——主焦煤
大之字——气煤 之字型 小之字——1/3焦煤
>85 >85 >85 ＞85 ＞50-65 ＞35-50 ＞50-65 ＞65 ＞30-50
肥煤Ⅰ 肥煤Ⅱ 肥煤Ⅲ 气肥煤 气煤Ⅰ 气煤Ⅱ 气煤Ⅲ 气煤Ⅳ 1/2中粘煤 弱粘煤 不粘煤 长焰煤 褐煤
ymax >25 ymax >25 ymax >25 ymax >25
ymax ≤25
其他 烟煤
＞5-30 ≤5 ≤5或＞5-30
t1-开始软化温度；t2-开始膨胀温度；t3-固化温度 b-最大膨胀度（%）；a-最大收缩度（%）
基氏流动度 α max
——表征煤的粘结性
将煤样装入有垂直搅拌器的特制煤杯中，对搅拌器加一恒定力矩并在规 定条件下加热，煤受热软化后，搅拌器开始旋转，待到塑性固化后停止旋转。 在塑性期间定期记录旋转角速度。
表征烟煤粘结性的一种指标，现在已作为我国区分煤的粘结性和结焦性能烟 煤的重要分类指标之一。 主要以1g粒度<0.2mm（具体为0.1-0.2mm占30%，＜0.1mm占70%）与5g或 3g标准无烟煤（宁夏汝箕沟平峒二层无烟煤，标准水份、灰份等）混合均匀后放入专用 马弗炉中，850℃快速加热15min，所得焦炭在特定转鼓中进行二次转鼓试 验，测定G.R.I值。
煤的特性
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。
煤的性质
• 煤的风化、自燃 2、煤的自燃 煤风化过程的实质是煤的氧化过程，是放热过程 如果煤氧化释放的热量不能及时散发，则会被煤吸收 而使煤温度提高。温度的提高又促使煤剧烈的氧化，放 热更多。当温度达到煤的温度着火点就会发火燃烧，故 称为自燃。 风化是由于煤低温氧化热量积累而燃烧。
b. 惰质组：是由植物的木质纤维组织经过丝炭化作用形 成的。惰质组也是煤中比较常见的一种显微组分，在 煤中的含量约为10%~20%。
c. 壳质组：是由植物有机组分中化学性质稳定的角质层， 孢粉、树脂、树蜡等保存在煤中形成的。成煤过程中 几乎没有发生质的变化，其原始形态特征保存完好。 壳质组在煤中的含量不多。
热稳定性差的块煤在气化或燃烧时迅速爆裂成小块或煤粉，轻则 炉内结渣，增加炉内阻力和带出物，降低气化或燃烧效率，重则 破坏整个气化过程，甚至造成停炉事故。因此，块煤气化或燃烧 要求有足够的热稳定性。
6、煤的电性质与磁性质
主要包括导电性，介电常数、磁化率等。煤的电、磁性质， 对于煤的结构研究及其工业应用具有很大的意义。
氧化丝质体，胞腔充填黄铁矿
二、煤的物理性质
颜 色 和 光 泽
断 口 和 裂 隙
煤 的 密 度
煤 的 机 械 性 质
煤 的 热 性 质
电 性 质 与 磁 性 质
煤 的 光 学 性 质
1、煤的颜色和光泽
• 煤的颜色 煤的颜色是指新鲜（未被氧化）的煤块表面的天然 色彩，它是煤对不同波长的可见光吸收的结果。 条痕色：煤在磁板上划出条痕的颜色，反映煤真 正的颜色轭。 • 煤的光泽 煤的光泽是指煤的新鲜断面对正常可见光的反射能 力，是肉眼鉴定煤的标志之一。
第一章
煤化学基础
Байду номын сангаас气 煤
煤化学知识点(期末考试)
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）。
煤的性质
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。
第九章煤的粘结性和结焦性指数测定
隙中的CO2、CO、CH4和N2等气体的 脱吸进程。煤粒外形不发作变化。
第九章 煤的粘结性和结焦性指数测定
第一节 粘结性与结焦性
二、烟煤的热解进程 2、第二阶段〔300~550℃或600℃〕
粘结构成半焦阶段 300~450℃时期，煤猛烈分解和硬化，
发生少量热分解气体〔CH4等烃类， CO2、CO、CH4、H2和不饱和烃类〕 和焦油。 当温度到达450℃以上~550℃〔或 600℃〕时期，胶质体就分解，缩聚、 固化成半焦。
二、烟煤的热解进程 烟煤的热解，是指煤在隔绝空气
的条件下加热，煤在不同温度下发作 一系列物理变化和化学反响的复杂进 程。其结果是生成气体〔煤气〕、液 体〔焦油〕、固体〔半焦或焦炭〕等 产品。
有粘结性烟煤的热解进程，大 致可分红三个阶段：
第九章 煤的粘结性和结焦性指数测定
第一节 粘结性与结焦性
二、烟煤的热解进程 1、第一阶段〔室温~300℃〕 枯燥脱吸
第九章 煤的粘结性和结焦性指数测 定
第二节 烟煤胶质层指数的测定
一、各项胶质层指数的测定 1.胶质层最大厚度y值〔mm〕
胶质层指数的测定，是模拟工业焦炉的 碳化室，对装有煤样的煤杯停止底部等 速升温干馏〔最后30min以7~8℃升温， 到250℃后以3℃/min升温〕干馏。
第九章 煤的粘结性和结焦性指数测 定
第九章 煤的粘结性和结焦性指数测 定
第二节 烟煤胶质层指数的测定
一、各项胶质层指数的测定
2.体积曲线类型
(1) 平滑下降型
温度，℃ 250 310 370 430 490 550 610 670 730
0 20 40 60 80 100 120 140 160
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23M t
Qgr, v, ar 206Har 23M t
Qnet, v, d
(Qgr, v, ad
206H
ad
)
100 100 M
ad
Qgr, v, d 206H d
Qnet, v, daf
(Qgr, v, ad
206H
ad
)
100
100 M ad
Aad
Qgr, v, daf 206Hdaf
第一节 煤的发热量
（一）对N、S特殊热效应的校正––恒容高位发热量
从弹筒发热量中扣除稀硫酸和稀硝酸生成热，称为恒容
高位发热量，简称高位发热量，用符号Qgr,
v,
表示：
ad
Qgr, v, ad Qb, ad (95Sb,ad Qb, ad )
式中：Sb, ad－由弹筒洗液测得的硫含量，％，满足下列条件之 一时，即可用全硫代替： Qb, ad >14.6kJ/g，或St, ad < 4%。
C 6 H 12
+ C2H6 →C3 2HH 2 4＋H2
C H2 C H2
OH
+ H2
+ H2
+ H 2O
++ C H 3 C H 4 H 2 6
+ +
C 2 H H 4 2
N H2
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
二 、煤热解过程主要的反应类型 ●煤热解中的缩聚反应
♣ 胶质体固化过程的缩聚反应，主要是在热解生成的自 由基之间的缩聚，其结果生成半焦。 ♣ 半焦分解，残留物之间缩聚，生成焦炭。缩聚反应是 芳香结构脱氢。
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
一 、煤的热解 ★概念－煤在隔绝空气的条件下进行加热，发生一系列的 物理变化和化学反应，生成气体(煤气)、液体(焦油)、固 体(半焦或焦炭)的过程，称为煤的热解(pyrolysis)、干馏或 炭化(carbonization)。 ★热解分类 按热解终温
低温干馏(500-600℃)－以液体产物为目标 中温干馏(700-800℃)－制取燃料煤气 高温干馏(950-1050℃)－炼焦
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
三、粘结性烟煤热解过程 （2）胶质体的生成和固化阶段（300～550℃）
● 300～480℃：煤分解、解聚，析出大量焦油和气体 其中：在450℃左右的温度区间，焦油的析出量最
大。在该阶段由于热解，生成了气(煤气和呈气态的焦油)、 液、固(未分解的煤)三相共存的物质，称为胶质体。 ● 450～550℃(600℃)胶质体固化成为半焦：胶质体分解 加速，开始缩聚，生成分子量很大的物质，胶质体固化为 半焦。
因此，煤热解后不同煤粒生成的液相之间的相互渗透 只限于煤粒的表面。这就是说，煤粒间的粘结过程，只在 煤粒的接触表面之间进行，煤的粘结是煤粒间的表面粘结。
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
（3）熔融煤粒的融合 煤粒熔融形成胶质体，其液相物质具有一定的流动性，
在液相物质中气体压力的作用下，液相就会相互渗透、融 并成为一体。
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
七、煤的成焦机理－半焦转化为焦炭 （2）成焦的宏观变化
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
五、煤热解产生胶质体的性质
●胶质体的概念 ●胶质体的热稳定性（温度间隔 ） ●胶质体的透气性 ●胶质体的流动性 ●胶质体的膨胀性
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
六、煤的粘结成焦机理 （一）煤的粘结机理－煤粒借胶质体粘结固化成半焦 （1）胶质体的生成及来源
煤热解过程中芳香族化合物热解后，煤分子结构单元 之间的桥键断裂，形成自由基碎片，其中分子量不太大的、 含氢较多的成为液体产物。脂肪族化合物分解后也会生成 少量的液体产物。胶质体是煤热解反应过程中生成的瞬时 性存在的物质，是不可逆过程。
100 100 M ad
Aad
Qgr, v, ar
Qgr, v,ad
100 M t 100 准换算
◆换算公式 （2）低位发热量的基准换算公式
第一节 煤的发热量
Qnet, v, ar
(Qgr, v, ad
206H
ad
)
100 M t 100 M ad
第一节 煤的发热量
五、恒湿无灰基高位发热量
恒湿无灰基是指煤样含有最高内在水分但不含灰分的一种 假想状态，这时煤样中只含有可燃质和最高内在水分。煤的恒 湿无灰基高位发热量不能直接测定，需用空气干燥基的高位发 热量进行换算，公式如下：
Qgr, maf
Qgr, v, ad
100(100 MHC)
100(100 M ad ) Aad (100 MHC)
生成的水）的汽化热，称为恒容低位发热量，简称低位发 热量，用符号Qnet, v, ad表示，计算公式如下：
Qnet, v, ad = Qgr, v, ad－206Had－23Mad 式中： Qnet, v, ad–空气干燥基的恒容低位发热量，J/g； Mad－煤样的空气干燥基水分，%； 206－0.01g氢生成的水的汽化热，J； 23－0.01g吸附水的汽化热，J。
等； ♣ 含氧官能团的裂解，含氧官能团的热稳定性顺序为：
－OH > >C=O > —COOH > －OCH3。 ♣ 煤中低分子化合物的裂解，是以脂肪化合物为主的
低分子化合物，其受热后，可分解成挥发性产物。
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
二 、煤热解过程主要的反应类型 ●一次热解产物的二次热解反应
♣ 裂解反应，如 ♣脱氢反应 ，如 ♣加氢反应 ，如 ♣缩合反应 ，如
3.0MPa，然后放入有水的内桶中；
（2）点燃煤样，煤样燃烧释放的热量传给内桶中的水；
（3）测定内桶水温，校正热损失，即可计算弹筒发热
量，用Qb,
表示。测定装置示意图。
ad
第一节 煤的发热量
三、煤在氧弹中燃烧与在大气中燃烧的区别 （1）燃烧条件的区别：温度、气氛、压力、恒容、恒压 （2）燃烧结果的区别：反应、产物 （3）对发热量的影响：弹筒发热量大于煤的真实热值 四、发热量的校正 （1）弹筒发热量：弹筒直接测得的发热量。 （2）高位发热量：由弹筒发热量扣除氮、硫特殊反应热。 （3）低位发热量：由高位发热量扣除水蒸汽冷凝热。
第五部分 煤的性质
第七章 煤的物理性质和物理化学性质 第八章 煤的化学性质 第九章 煤的工艺性质
第九章 煤的工艺性质
第一节 煤的发热量 第二节 煤的热解和粘结成焦性质 第三节 煤炭气化与燃烧的工艺性质
工艺性质概述
◆煤的工艺性质的概念 是指煤在一定的加工利用过程中所呈现出的性质，如
发热量、粘结性、反应性、煤灰熔融性、可磨性等。 ◆研究煤的工艺性质的重要意义
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
二 、煤热解过程主要的反应类型
● 煤的热解中的裂解反应 ● 一次热解产物的二次热解反应 ● 煤热解中的缩聚反应
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
二 、煤热解过程主要的反应类型 ● 煤的热解中的裂解反应
♣ 结构单元之间的桥键断裂生成自由基碎片； ♣ 脂肪侧链受热易裂解，生成气态烃，如：CH4﹑C2H6
煤粒的融合方式 ♣ 包裹型：熔融颗粒与临近的不融颗粒只是接触点的
粘连，如果胶质体足够多，胶质体也可以部分或整体包裹 不融颗粒，或与临近的其他熔融颗粒共同包裹不融颗粒。 这种颗粒的均质性差，固化后形成的焦炭的强度也差。
♣ 渗透型：如果两个或多个颗粒均是熔融颗粒，则会 相互渗透，形成均质性较好的熔融体，固化后形成的焦炭 的强度高。
－硝酸生成热校正系数。试验证明，与Qb, ad 有关，取值如
下： Qb, ad 16.7kJ/g时，=0.0010 16.7kJ/g < Qb, ad 25.10 kJ/g时，=0.0012 Qb, ad > 25.10 kJ/g时，=0.0016
第一节 煤的发热量
（二）对水不同状态热效应的校正––恒容低位发热量 从恒容高位发热量中扣除水（煤中的吸附水和氢燃烧
第一节 煤的发热量
七、影响煤发热量的因素 煤的发热量是煤质特性的综合指标，许多因素对煤的
发热量有不同程度的影响。 成因类型的影响 ：腐泥煤、残植煤 和腐植煤 煤岩组成的影响 ：镜质组、稳定组、丝质组 矿物质的影响：矿物质分解吸热、矿物质不发热 风化的影响 ：氧含量增加、灰分增加 煤化程度的影响：元素组成的变化
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
四、非粘结性煤热解过程
●煤化程度低的非粘结性煤如褐煤、长焰煤等，其热解过 程与烟煤大体类似，同样有分解、裂解和缩聚等反应发生， 生成大量气体和焦油，只是在热解过程中没有胶质体生成， 不会产生熔融、膨胀等现象，热解前后煤粒仍然呈分离状 态，不会粘结成块。 ●煤化程度高的非粘结性煤，如贫煤、无烟煤，其热解过 程较为简单，以裂解为主，释放出少量的热解气体，其中 热值高的烃类如甲烷含量较低，氢含量则较高，煤气热值 相对较低。
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
七、煤的成焦机理－半焦转化为焦炭 （1）成焦的化学反应
胶质体固化形成半焦后继续升高温度，半焦发生裂解， 析出以氢气为主的气体，几乎没有焦油产生。这时的裂解 反应主要是芳香化合物脱氢，同时产生带电的自由基，自 由基相互缩聚而稳定化，温度进一步升高，缩聚反应进一 步发展，自由基的缩聚使芳香碳网不断增大，碳网间的排 列也趋于规则化。
该液相物质具有胶一样的粘性，可以粘合粉状煤料。
第二节 煤的热解和粘结成焦性质
（2）胶质体在煤粒之间迁移—表面迁移 煤粒之间的粘结主要发生在煤粒的表面上。表面的粘
结不仅发生在熔融颗粒与不熔颗粒之间，也发生在相邻颗 粒产生的胶质体交界面上。研究表明，煤粒间的粘结只发 生在煤粒间的表面分子层上，就是流动性最大的肥煤胶质 体的液相在塑性阶段的平均移动距离只有1.9微米，这与 煤粒的大小相比是可以忽略的。