煤质分析基础 与化验常用的符号

煤质分析基础

1、煤炭质量的基本指标

一、水分（M )

煤的水分分为两种，一是内在水分（Minh ) ，是由植物变成煤时所含的水分；二是外水（Mf ) ，是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分．全水分是煤的外在水分和内在部分总和。一般来讲，煤的变质程度越大，内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高，贫煤、无烟煤内在水分较低。

水分的存在对煤的利用极其不利，它不仅浪费了大量的运输资源，而且当煤作为燃料时，煤中水分会成为蒸汽，在蒸发时消耗热量；另外，精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 % ，发热量降低100kcal/kg(大卡／千克）；冶炼精煤中水分每增加1 % ，结焦时间延长5 一10min .

二、灰分（A )

煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分，灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰分越高，煤的可选性越差。灰是有害物质．动力煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每增加2% ?发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加，高炉利用系数降低，焦炭强度下降，石灰石用量增加；灰分每增加1 % ，焦炭强度下降2 % ，高炉生产能九下降3 % ，石灰石用量增加4 % .

三、挥发分（V )

煤在高温和隔绝空气的条件下加热时，所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲，随着煤炭变质程度的增加，煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高，瘦煤、无烟煤挥发分较低。

四、固定碳质最（FC )

固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物，它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准，可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。

五、发热量（Q )

发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量，主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳／千克

（MJ/kg ) ，常用单位大卡斤克，换算关系为：1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4 . l8J 。如发热量550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550÷239 . 14 = 23MJ／kg .为便于比较，我们在衡量煤炭时消耗时，要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤，标准煤的发热量为29 . 27MJ/kg ( 700okcal / kg ）。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量（Qnet,ar) ，它反映煤炭的应用效果，但外界因素影响较大，如水分等，因此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量（Qnet,ar) ，它能较为准确的反映煤的真实品质，不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下，空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g ( 300kcal / kg）左右．

六、胶质层最大厚度（Y )

烟煤在加热到一定温度后，所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。动力煤胶质层厚度大，容易结焦；冶炼精煤对胶质层厚度有明确要求．

七、粘结指数（G )

在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力，它是煤炭分类的重要标准之一，是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高，结焦性越强．

八、煤灰熔融性温度（灰溶点）

在规定条件下得到的随加热温度而变化的煤灰熔融性变形温度（DT ）、软化温度( ST ）、流动温度（FT ) ，常用软化温度（ST ）来表示。灰熔融性温度越高，煤灰不容易结渣。因锅炉设计不同，对灰熔融性温度要求也不一样。煤灰熔融性温度的高低，直接关系到煤作为燃料和气化原料时的性能，煤灰熔融性温度低，煤灰容易结渣，增加了排渣的难度，尤其是固态排渣的锅炉和移动床的气化炉，煤灰熔融性温度要求较高。

九、哈氏可磨指数（HGI )

哈氏可磨指数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，磨碎成粉的难易程度。可磨指数赵大，煤赵容易磨碎成粉。在发电煤粉锅炉和高炉喷吹用煤，可磨指数是质量评价的一个重要指标。＋、吉氏流动度（ddpm)煤的流动度是表征煤在干馏时形成的胶质体的粘度，是煤的塑性指标之一。流动度是研究煤的流变性和热分解力学的有效手段，又能表征煤的塑性，可以指导配煤和焦炭强度预测。吉氏流动度是以固定力矩在煤受热形成的胶质体中转动的最大转速表示的流动度指标，用每分钟转动的角度来表示。

十一、增锅膨胀序数（CSN )

增塌膨胀序数是在规定条件下以煤在增祸中加热所得焦块膨胀程序的序号表征煤的膨胀性和塑性指标．增祸膨胀序数的大小取决于煤灰熔融性、胶质体生成期间析气情况和胶质体的不透气性。

十二、焦渣特征（CRC )

煤炭热分解以后剩余物质的形状。根据不同形状分为8 个序号，其序号即为焦渣特征代号。1──粉状。全部是粉末，没有相互粘着的颗粒．

2──粘着。用手指轻碰即为粉末或基本上是粉末，其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。

3──弱粘性。用手指轻压即成不块。

4 ──不熔融粘结。用手指用力压才裂成小块，焦渣上表面无光泽，下表面稍有银白色光泽．

5 ──不膨胀熔融枯结。焦渣形成扁平的块，煤粒的界限不易分清．焦渣上表面有明显的银白色金属光泽，下表面银白色光泽更明显。

6──微膨胀熔融粘结。用手指压不碎，焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，但焦渣表面具有较小的膨胀泡．

7──膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽，明显膨胀，但高度不超过15mm。8──强膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面有银白色金属光泽，焦渣高度大于15mm。

十三、煤炭工业分析指标的基准（详见有关章节）

2、煤炭分级与分类常识

一、煤炭分级

按目前国家标准，以灰分作为划分煤炭级别的标准，灰分小于12 . 5 ％的煤炭，称为冶炼用炼焦精煤；灰分在12 . 51 ％一16 ％的煤炭，称为其它用精煤。动力用煤通称动力煤．冶炼用炼焦精煤分级以A =5 . 01 ％一5 ％为一级精煤，以0 . 5 ％的灰分为一个级差，依次上升，共分十五级，如A =5 . 51 毛0 ％为二级精煤：其它用炼焦精煤，以A=12 . 51 ％-13 为一级其它精煤，以0 .5 ％的灰分为一个级差，依次上升，共分七级，如A=13.01 ％一14 % 为二级其它精煤，等等．动力煤分级以如A = 4 . 01 ％一5 ％为一级动力煤，以1％的灰分为一个级差，依次上升至A = 40 % ，共分三十六级，如混煤A =20 ％一21 % ，为十七级动力煤，等等。

二、煤炭分类及代号

主要分类标准依据为可燃基挥发分、粘结指数、胶质层厚度，煤炭共分14 个品种：（1）无烟煤（WY）。尤烟煤挥发分产率低，固定碳含量高，密度大（密度最高可达1 . 90g / cm3 ），硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。对这类煤又分为：01 号无烟煤为年老无烟煤：02 号无烟煤为典型无烟煤：03 号无烟煤为年轻无烟煤。北京、晋城、阳泉三矿区的无烟煤分别为01 号、02 号、03 号无烟煤。无烟煤主要是民用和合成氨的造气原料，而且还可以制造各种碳素材料，某些优质无烟煤制成的航空用型煤可用于飞机发动机和车辆马达的保温。目前我国攻克白煤炼焦技术难关，年产120 万t的无烟煤炼焦项目已在山西高平开工。

（2）贫煤（PM）贫煤是煤化度最高的一种烟煤，不粘结或微具粘结性。在层状炼焦炉中不结焦。燃烧时火焰短，耐烧，主要是用为发电燃料，也可民用和工业锅炉的配煤。山东淄博矿区有典型的贫煤。

（3）贫瘦煤（PS）贫瘦煤是高变质、低挥发分、弱粘结性的一种烟煤。结焦性较典型瘦煤差，单独炼焦时。生成的焦粉较多。配煤炼焦时，配入一定比例贫瘦煤也能起到瘦煤的瘦化作用，对提高焦炭的块度能起到良好的作用。这类煤也是发电、机车、民用及其他工业炉窑的较好燃料。河南省的鹤壁矿区就有典型的贫瘦煤。

（4）瘦煤（SM ) 瘦煤是低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤。在炼焦时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时，能得到块度大、裂纹少、抗碎性较好的焦炭，但焦炭的耐磨性较差；作为炼焦配煤使用时效果较好。高灰、高硫的瘦煤一般只作为电厂及锅炉燃料。峰峰四矿产典型的痰煤。

（5）焦煤（JM）焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘性的一种烟煤。由口热时能

产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭．其耐磨性也好。但单独炼焦时，产生的膨胀压力大，使推焦困难。作为炼焦配煤使用，效果较好。峰峰五矿、淮北石台矿及西山的西曲等矿井拥有典型的焦煤资源。

（ 6 ）肥煤（FM）肥煤是中等、中高挥发分的强粘结性烟煤，加热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度较高的焦炭，其耐磨性有的也较焦煤焦炭好。缺点是单独炼出的焦炭，横裂纹较多，焦根部分常有蜂焦。我国的开滦枣庄是产肥煤的主要矿区。

( 7 ) 1/3 焦煤（l/3JM）1 / 3 焦煤是新煤种，它是中高挥发分、一强枯结性的一种烟煤，是介于焦煤、肥煤、气煤三者之间的过渡煤。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭。焦炭的抗碎强度接进肥煤生成的焦炭，焦炭的耐磨强度又明显高于气肥煤气煤生成的焦炭．

( 8 ）气肥煤（QF ) 气肥煤是一种挥发分和胶质层指数都很高的强枯结性肥煤，有的称为液肥煤。炼焦性能介于肥煤和气煤之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液化产品。气肥煤最适合于高温干馏制造煤气，也可用于炼焦配煤，以增加化学产品尸率。江西乐平和浙江长广一煤田是我国气肥煤典型矿区。

（9 ）气煤（QM）气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较高的挥发分和较多’的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤，能够单独炼焦。但焦炭多呈细长条而易碎，有较多的纵裂纹，因而焦炭的抗碎强度和耐磨强度均较其他炼焦煤差。在配煤炼焦时加入气煤，可增加煤气和化学产品的回收率。

（10）l/2中粘煤（1/2ZN）1/2中粘煤是一种中等粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭，可作为炼焦配煤的原料。粘结性较差的一部分煤在单独炼焦时，形成的焦炭强度差，粉焦率高。所以它主要用于气化用煤球和动力用煤；在配煤炼焦中也可适量配入。我国目前尚未发现单独生产1/2中粘煤的矿井。

（11）弱粘煤（RN）。弱粘煤是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时，产生较少的胶质体。单独炼焦时，有的能结成强度很差的小焦块，有的则只有少部分凝结成碎焦屑，粉焦率很高。

（12）不粘煤（BN）不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的低变质程度到中等变质程度的烟煤．加热时，基本上不产生胶质体。煤的水分大，有的还含有一定的次生腐殖酸，含氧量较高，有的不粘煤氧含量高达10 ％以上。不粘煤一般用于气化及动力用煤．我国山西大同矿区以产典型的弱粘煤为主。

（13）长焰煤（CY）长焰煤是变质程度最低的高挥发分烟煤，煤的燃点低，纯煤热值也不

高．从无粘结性到弱粘结性的均有。其中最年轻的还含有一定数量的腐殖酸．贮存时易风化碎裂。煤化程度较高的年老煤，加热时能产生一定量的胶质体．单独炼焦时也能结成细小的长形焦炭：但强度极差，粉焦率很高。长焰煤一般不用于炼焦，多作为电厂、机车、工业炉窑燃料，也可用于气化用煤。辽宁省的阜新矿区是我国最大的长焰煤矿区。（14）褐煤（HM）褐煤分为透光率：PM< 30 ％的年轻褐煤和：PM> 30 ％一50 ％的年老褐煤两小类．褐煤的特点为：含水量高，密度较小，无粘结性，并含有不同数量的腐殖酸，煤中氧含量高（氧含t 常达15％-30 ％左右）．化学反应性强，热稳定性差，块煤加热时破碎严重。存放空气中易风化变质，易破碎成小块甚至粉末状，发热量低，煤灰熔点也低，其灰中含有较多的CaO，而有较少的A12O3 。褐煤多作为发电燃料，也可作气化原料和锅炉嫩料。褐煤有的可提取蜡，制造磺化煤，活性炭。年轻褐煤可提腐植质等有机肥料，中国煤炭分类总表见下表。

中国煤炭分类简表

对G > 85 的煤，再用Y 值或b 值来区分肥煤、气肥煤与其它煤类，当Y > 25 .0mm时，应划分为肥煤或气肥煤；如Y < 2 5 . Omm ，则根据Vr 的大小而划为相应的其他煤类。按 b 值划分类别时，Vr < 28 . 0 ％、暂定b > l 50 ％为肥煤，Vr > 2 8.0 % ，暂定b>22 .0 ％的为肥煤或气肥煤，如按b 值和Y 值划分的类别有矛盾时，以Y 值划分的类别为准。……对Vr > 37 . 0 ％、G <=5 的煤，再以透光率PM 来区分其为长焰煤或褐煤．…… 对Vr > 37.0T、PM > 30 --50 ％的煤，再测QGW -AGN，如其值＞24MJ/kg ( 5700cal/g）, 应划分为长焰煤。注：分类用的煤样，除Ag < 1 0 . 0 ％的不需减灰外，对Ag > l 0 . 0 ％的煤样，应采用抓化锌重液选扣的浮煤样对易泥化的褐煤亦可采用灰分较低的原煤）。

3、工业用煤质量要求简介

一、煤焦用煤对煤质的要求

1 、单种炼焦煤的结焦特性及其在配煤中的作用

(1）气煤．气煤在加热时能产生较多的胶质体．但这种胶质体的热稳定性差，容易分解。气煤由半焦转变为焦炭时，产生大量挥发物：因此收缩度大，形成焦炭纵裂纹多，块度小，机械强度名日氏。但在配煤中配入气煤，可以音化工产品的回收率．降低煤的膨胀压力。( 2 ）肥煤．肥煤在加热时能产生大量胶质体．热稳定性较好．成焦时熔融性较好，但是由于肥煤成焦时，其内部应力未及时松驰。会产生较多的横裂纹。肥煤在配煤中的作用很重要。被认为是基础煤，因此它具有很强的粘结力，可以粘结一部分弱粘煤炼成强度较好的冶金焦炭。

( 3 ）焦煤（通常称主焦煤）。炼焦煤具有中等挥发分与中等胶质层，单独炼焦时形成热稳定性很好的胶质体。能炼制成块大、裂纹少、耐磨性好的焦炭，在工业不发达时常用它单独炼焦。但在现代室式焦炉中用焦煤单独炼焦时，由于收缩小，膨胀压力大，造成推焦困难．甚至损坏焦炉。在配煤中它可以起到提高焦炭强度的作用。

( 4 ）痰煤。瘦煤在加热时产生的胶质体t 少，形成的焦炭块度大，裂纹少，但不耐磨。在配煤中配入瘦煤可以增加焦炭的块度。

2 、焦炭在高炉炼铁中的作用高炉炼铁使用的炉料包括铁矿石〔天然矿石、烧结矿或球团矿）、溶剂（石灰石或白云石）和焦炭，炉料从炉顶依次分批装入炉内．焦炭在高炉炼铁中的作用可以概括为：

( l ）提供热量．焦炭在焦炉风口前的回旋区内激烈燃烧，燃烧产生的热能是主炉冶炼过程中的主要热源。

( 2 ）还原作用。焦炭是回旋区内姗烧生成的高温煤气。在上升过程中将热能供给炉料，使之与焦炭发生吸热反应，生成CO 和H2 ，随后CO 与铁矿石中的铁氧化物发生还原反应转化为金属铁．

( 3 ）骨架作用。高炉冶炼过程都发生在煤气上升和炉料下降的相向运动和相互作用之中，整个料柱的透气性是高炉运行的关键。在料柱上部，焦炭起煤气流分配层的作用；在料柱中部．焦炭起骨架作用，支撑着已经熔融的铁矿石，使煤气正常上升：在料柱下部，高温下仍以固态块状存在的焦炭与已经成为液态的铁水和熔渣混在一起，成为煤气上升与铁水、炉渣下降的疏松骨架．

3 、焦炭质量标准

( l ）抗碎机械强度（M40 ) ，指焦炭在转鼓中转动一定时间后，大于40mm的重量所点试样总质量的百分数。

( 2 ）抗耐磨强度（M10 ）。指焦炭在转鼓中转动一定时间后，小于IOmm 的质量所点试样．总质量的百分数。

4 、焦炭质量对高炉炼铁的影响

( 11 ）抗碎强度M40 、抗磨强度M10 的影响，M40 每降1 % ，高炉利用系数降低3 ％一4 % ，焦比（冶炼1t 生铁所消耗的焦炭的质量）增加1 . 3 ％一5% , M10 每降低0 . 1 % , 高炉生产能力提高0 . 3 ％一1 . 3 % ，焦比降低0 . 2 % －0．6 % .

〔2 ）硫分。炼焦时，煤中的硫分约60 ％转入焦炭，硫是焦炭中的有害杂传，能使生铁变脆。为了脱除焦炭过高的硫分，需增加溶液石灰石和焦炭的用量，从而降低了高炉的利用系数，使生铁产量下降，焦炭的硫分每提高0 . 1 % ，石灰石和焦炭的用量将分别增加3 .

7 ％和1 . 8 % ，高炉生产能力降低2 ％一2 . 5 ％。冶金焦的硫分规定不大于0 . 8 ％。( 3 ）灰分。炼焦时，煤中的灰分全部转入焦炭，如精煤灰分8 % ，焦炭灰分就会达到12 ％左右。焦炭灰分每提高1 % ，焦炭用量增加2 ％一2 . 5 % ，溶剂石灰石的用量增加4 % ，