煤炭用途及对产品的技术要求

煤炭用途及对产品的技术要求合理利用煤炭资源是建设资源节约型和环境友好型社会的要求，是“节能减排”和“保护环境”两项基本国策的重要举措。

煤炭用途基本分两大类（1）煤炭作为燃料，包括发电用煤，工业窑炉用煤，民用煤等（2）煤炭作为原料，生产固体、液体、气体和其它化工产品，包括炼焦用煤、喷吹用煤、煤化工用煤、煤基碳素制品和水煤浆等。

不同用途的煤炭要求不同的煤质指标，煤质指标分三大类：1.基本煤质指标，如挥发分、灰分、粘结指数、发热量2.工艺性能指标，如全水分、可磨性、燃点、粒度组成、有害元素含量、煤灰熔剂特性温度、煤灰粘度、结渣性及镜质组反射率等。

3.燃煤特性，如碳氢含量、密度、硬度、比热、导热系数、膨胀系数、灰渣强度等。

下面就不同用途对煤质指标的要求分述：一、发电用煤。

发电用煤占我国煤炭消费量约50%，未来10年仍要增加，约占60%。

不同设备的火力发电厂彩用煤炭的煤类和质量规格不同，层状锅炉用块煤，新建的电厂采用粉煤锅炉进行喷吹，一般采用粒度小于25或13mm的末煤，也有用水煤浆发电的。

一般来说，其挥发分大于6.5%均可用于发电。

大多数发电厂是根据新使用煤炭的挥发分、发热量（或炭分，水分）可磨性灰熔点等指标进行设计的。

发电用煤灰分每增加1%，发热量就下降200～360J/g，每度电的标准煤耗增加2～5g，同时影响锅炉的煅烧效率。

硫分则对锅炉的管道、设备引起腐铵，同时对烟道气二氧化硫的排放物量起决定性影响。

下面是国家1998年颁发的《发电煤粉锅炉用煤技术条件》的国家标准（GB/T7562-1998）表3-1挥发分技术条件注：①不宜单独燃用。

②适用于褐煤。

表3-2发热量技术条件注：*适用于褐煤。

表3-3灰分技术条件表3-4全水分技术条件注：*适用于褐煤表3-6煤灰融融性软化温度技术条件℃发电用煤时对灰分的要求一般不超过25%，从环保的角度考虑应该采用选后的动力煤，既节约煤炭，减少无效运输（约18%）、又可减少炉渣、烟尘和二氧化硫等污染物的排放。

对水分的要求，烟煤全水分不应高于12%，褐煤不高于40%；硫分不高于1%，超过1%的电厂，国家要求采用脱硫装置。

煤的灰熔化温度不低于1150℃，最好高于1350℃，哈氏可磨性指标要求在50以上。

我国电厂用煤平均发热量在21.0MJ/kg，灰分25%，硫分约1%。

二、炼焦用煤我国炼焦用煤量仅次于发电用煤，每年用量超过3.0多亿。

炼焦用煤必须是具有一定粘结性的洗选过的烟煤精煤，主要是焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤和瘦煤及少量的1/2中粘煤及贫煤。

精煤的灰分必须低于12.5%，硫分一般低于1.5%，水分低于12%。

冶金部门的资料表明：精煤灰分每降低1%，焦炭灰分可降低1.33%，而焦炭灰分每降低1%，炼铁焦比可降低2%，高炉利用系数可提高3%，同时可以降低石灰石的耗量，提高生铁的质量，因此钢铁厂要求精煤的灰分尽量降低，以便提高焦炭的质量，增加经济效益。

但是，我国炼焦煤资源储量相对较少，尤其是肥煤，焦煤和瘦煤，三者只占储量的14%，优质炼焦煤储量更少，因此从充分利用炼焦煤资源考虑，精煤灰分不宜降的太低。

硫分对焦炭质量和炼铁影响更大，它使钢铁变脆，因此炼焦精煤对硫分的要求十分严格。

通常硫分每提高0.1%，相当于灰分增加1%。

水分对焦炉寿命有不良影响，而且廷长炼焦时间，消耗热量。

冬季东寒冷地区使精煤冻结，影响运输，所以要尽量降低精煤水分。

现在我国炼焦精煤灰分平均9.5%左右，水分平均10%左右。

2009年公布《炼焦用煤技术条件》国家标准（GB/T397-2009）：表3 -13冶金焦用原料煤技术要求注：①对于不符合表中灰分、全硫、磷含量、黏结指数和全水分要求的部分原料煤，由供需双方协商解决。

②东北、西北、华北地区冬季有火力干燥设备的选煤厂，冬季全水分(M1)≤10. 0%，冬季一般指11月15日至3月15日，在特殊情况下，由供需双方协商，根据防冻的要求提前或延长。

注：①对于不符合表中灰分、全硫、磷含量、黏结指数和全水分要求的部分原料煤，由供需双方协商解决。

②东北、西北、华北地区冬季有火力干燥设备的选煤厂，冬季全水分（Mt）≤10.0%，冬季一般指11月15日至3月15日，在特殊情况下，由供需双方协商，根据防冻的要求提前或延长。

三、高炉喷吹用煤。

高炉采用喷吹煤可以节约焦炭用量，既保护稀缺的炼焦煤资源，且具有很好的经济效益，一吨高炉喷吹煤可以代替0.75～0.8吨焦炭。

现在年用量约3500～4000万吨，今后还将大幅度增加，过去采用无烟煤粉煤，近年来也采用挥发分较低的贫煤、贫瘦煤，甚至气煤，一般采用无烟煤和烟煤的混合喷气煤，其比例为7：3或6：4。

高炉喷吹用煤一般要求灰分低于12%，且越低越好；硫分要求低于1%，最好在0.5%以下；全水分越低越好，一般应低于10%，磷的含量（Pd）应低于0.02%；粒度应小于13mm(或25mm)未煤；煤的可磨性要好，哈氏可磨性指数（HGI）一般应大于45，固定碳（DEd）要大于75%煤灰中的SiO2/CaO的比值越小越好下面为2008年公布的《高炉喷吹用煤技术条件》国家标准（GB/T18512-2008）表3 -15 高炉喷吹用无烟煤的技术要求注：煤中钾和钠总量的计算式为22[0.830()0.742()]()()100dw K O w Na O A w K w Na ++=式中w(K)+w(Na) —煤中钾和钠的总量，%； 0. 830 —钾占氧化钾的系数；w(K 2O) 一煤灰中氧化钾的含量，%； 0.742 —钠占氧化钠的系数： w(Na 2O)—煤灰中氧化钠的含量，%； A d —煤的干燥基灰分，%。

表3 - 17 高炉喷吹用其他烟煤的技术要求注：煤中钾和钠总量的计算方法同表3 -15。

四、气化用煤煤的气化是指在一定温度、压力条件下，将煤中的有机质（碳、氢）转变为煤气（CO、H、CH4等可燃组分）的过程。

将煤气再进一步团支书化成甲烷（CH4）成分占94%以上妈为天然气。

当前，煤的气化主要关注两点：1.煤制天然气。

我国天然气缺口大，市场前景大。

其工艺流程简单，技术可靠，单位成本低，总热效率高。

2.煤制合成气（主要为CO和H2）,是煤基化工，煤间接液化的理想原料气煤气化对煤质的要求很宽松。

不同的煤气化工艺对煤质的要求不同。

1.固定床气化。

2008年发布新的国家标准《常压固定床气化用煤技术条件》（GB/T9143-2008）注：对黏结性指数在40～50的低挥发性烟煤，应采用“胶质层最大厚度(Y)”指标，即无搅拌装置时，Y ≤12. 0mm ；有搅拌装置时，Y ≤16. 0mm ，相应的试验方法为GB/T 479。

2.流化床气化比较适合高挥发分、高活性的年轻煤，最适合使用的煤类是褐煤和低阶烟煤，但不太适合无烟煤及煤灰熔融温度高的煤（一般要求ST<1250℃）。

煤的水分要求<10%，最好<5%；煤的粒度较小（0～10mm ）。

为了减少飞灰，有时将<0.5mm 的粉煤篩掉。

3.气流床气化不同气流床气化炉对煤质有不同的要求： （1）以水煤浆为原料的气流床加压气化炉原料煤适宜较年轻的烟煤，常选用弱粘煤，不粘煤、气煤等，这类烟煤挥发分高且成浆性好。

煤的灰熔点应尽量低，灰分不宜大于13%，内车水分不超过5%，发热量宜大于22.9MJ/kg ；灰渣粘度控制在20～30Pa.S 。

对煤的粘黏性、热稳定性没有严格的限制。

（2）干煤粉气流床气化炉气化原料煤适应性宽，从年轻的泥煤、褐煤、烟煤到年老的无烟煤和石油焦均可采用。

对煤的灰分要求不严格。

对水分要求越低越好。

煤的硫分越低越好。

硫分高影响合成气质量。

煤的氧元素越高越好，含氧高可以减少制氧成本； 煤的灰熔不宜过高，以免影响液太排渣。

煤的可磨性好，一般要求HGI>60 五、直接液化用煤直接液化对原料煤的煤类、显微煤岩组分及煤质指标要求比较严格。

通常选用优质高挥发分年轻烟煤和高煤阶褐煤作为煤直接液化用煤。

2009年国家发布了《直接液化用原料煤技术条件》国家标准（GB/T23810-2009），对直接液化用原料煤的煤类、技术要求提出了规定：煤类：褐煤、烟煤中的长焰煤、不粘煤、弱粘煤及气煤。

注：煤样的氢碳原子比( H/C)的计算式为A dafCA dafHN H M H N C CM 式中 H/C —氢碳原子比，以干燥无灰基表示； H daf —干燥无灰基煤样中氢的质量分数，%； C daf —干燥无灰基煤样中碳的质量分数，%； M C —碳元素的相对原子质量，数值为12； M H —氢元素的相对原子质量，数值为1；N A —阿伏伽德罗常数，数值为6.02×1023mol -1。

六、水煤浆用煤水煤浆既是以煤代油的新型煤基流体燃料，又可作为气流床气化炉生成合成气的原料。

制备水煤浆要求原料煤具有良好的成浆性。

影响煤炭成浆性的主要因素有Mad 、HGI 、OJ ，即煤的空气干燥基水分（%），可磨性指数，氧元素含量（%）。

用于制备水煤浆的煤类主要有高挥发分的低阶至中阶烟煤：不粘煤、弱粘煤、1/2粘煤、气煤等煤类，长焰煤、贫瘦煤可用作配煤制浆。

烟煤成浆性分类等级见下表 C ——水煤浆表观黏度为1000mPa ·s （剪切速率为100s -1）时的质量百分浓度，%。

2008年国家公布了《水煤浆技术条件》（GB/T18855-2008）国家标准2000年国家公布《水泥回转窑用煤技术条件（GB/T7563-2000）国家标准》见表。

注：①该条不受表中有些指标的限制。

②个别矿区S t,d达不到要求时，由供需双方协商解决。

八、碳素制品用煤碳素制品主要是电极炭和煤基活性炭。

1.煤基电极炭用无烟煤经1100～1350℃热处理后可生产出高炉炭块和碳素电极。

它要求精煤灰分<10%含硫少、耐磨性好的块煤，而不用末煤。

2.煤基活性炭原料煤经炭化、活化可制成煤基活性炭。

2006年我国公布了《煤基活性炭用煤技术条件》（MT/T1011-2006）行业标准，对煤制活性炭原料煤的技术要求作出了规定。

对进口煤炭质量的建议1.我国正处在工业化和城镇化的深入发展时期，对能源的需求将持续增长。

充分利用国内和国外的煤炭资源来涉足我国对能源需求增长是必要，因此要适量进口国外煤炭，补充国内对煤炭的需求。

2.根据美、日进口煤炭的经验，进口煤炭质量应该高于国内煤炭的质量。

比如美国日本对国外进口煤炭用于发电厂和水泥厂的要求是发热量6500千卡/千克，硫分<1.0%。

3.对进口动力煤的质量建议：发热量≥5500千卡/千克St≤1.0%炼焦精煤A%≤10%St%≤1.0%炼焦原煤A%≤25%St%≤1.2%4.鉴于南方煤炭资源储量少、煤质差，在进口煤炭时，条件可以适当放宽一些。