煤参数的测定、相应标准及作用

煤参数的测定、相应标准及作用目前国际煤炭分类时联合国欧洲经济委员会1956年修订的硬煤国际分类。此分类法实际是欧洲经济委员会的分类方法，而不是ISO 标准。硬煤指恒湿无灰基高发热量大于23.9MJ/kg的烟煤和无烟煤。硬煤国际分类采用3位有效数字表示煤的类别，第1位数字为煤的类别，用干燥无灰基和恒湿无灰基发热量表示煤化度。第2位数字为煤的组别，用表征煤的粘结性的坩埚膨胀序数或罗加指数来评价。第3位数字为亚组别，用代表煤的结焦性的膨胀度或葛金焦型来区分。这个分类采用了炼焦煤为主的体系。

中国标准GB5751-86规定了中国煤炭分类方案。本标准按煤的煤化程度及工艺性能进行分类。采用煤化程度参加来区分无烟煤、烟煤和褐煤。

无烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分和干燥无灰基氢含量作为指标，以此来区分无烟煤的小类。

采用两个参数来确定烟煤的类别，一个是表征烟煤煤化程度的参数，另一个时表征烟煤粘结性的参数。烟煤粘结性的参数，根据粘结性的不同选用粘结指数、胶质层最大厚度（或奥亚膨胀度）作为指标，以此来区分烟煤的类别。

褐煤煤化程度的参数，采用透光率作为指标，用以区分褐煤和烟煤，以及褐煤中划分小类。并采用恒湿无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤。

各类煤用两位阿拉伯数字表示。十位数系按煤的挥发分分组，无烟煤为0，烟煤为1~4，褐煤为5。个位数，无烟煤类为1~3，表示煤化程度；烟煤为1~6，表示粘结性；褐煤为1~2，表示煤化程度。1.煤的发热量的测定

1）测试方法：GB/T 214-2008

2)作用：

煤的发热量是单位质量的煤完全燃烧时放出的热量，单位为kJ/g 或MJ/kg。煤的发热量时煤质分析的重要指标，是热工计算的基础。在煤的燃烧或转化过程中，常用发热量来进行热平衡、热效率和耗煤

量计算，并据此进行设备的选型或燃烧方式的选择。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。

中国标准（GB/T 214-2008）采用氧弹热量计测定煤的发热量。在氧弹热量计中测出的煤的发热量称为弹筒发热量。氧弹量热法的测定原理：在氧弹中，在有过剩氧气存在的条件下，点燃一定量煤样，使之完全燃烧，燃烧放出的热量用水吸收，由水温的升高来计算发热量。其计算式如下：

m

q q C h l h t EH Q n n ad b )(])()[(2100, 式中ad b Q ,—分析试样的弹筒发热量，J/g ；

E —热量计的热容量，J/K ；

q 1—点火热量，J ；

q 2—添加物如包纸等产生的总热量，J ；

t 0—点火时的内筒温度，K ；

h 0—t 0的刻度修正值，K ；

t n —终点时的内筒温度，K ；

h n —t n 的刻度修正值，K ；

m —试验质量，g ；

H —贝克曼温度计的平均分度值；

C —冷却校正值，K 。

煤在氧弹中燃烧时，煤中的硫生成稀硫酸，煤中的氮生产稀硝酸；而煤在工业装置中燃烧时，硫生成二氧化硫，氮生成游离氮。由弹筒发热量减掉稀硫酸生成热和二氧化硫生成热二者之差，再减去稀硝酸的生成热，得出的就是高位发热量。因为弹筒发热量的测定时在恒定容器中进行的，所以由此算出的高位发热量也称为恒容高位发热量。其计算式如下： )·95(,,,,ad b ad b ad b ad gr Q S Q Q α+-=

ad gr Q ,—分析试验的高位发热量，J/g ；

ad b Q ,—分析试验的弹筒发热量，J/g ；

ad b S ,—煤的含硫量，%；

95—煤中每1%的硫的校正值，J ；

α—硝酸校正系数，对无烟煤为0.0010，对其他煤为0.0015。

煤的工业燃烧与氧弹燃烧的另一个不同的条件是，工业燃烧时全部水（包括燃烧生成的水和煤中原有的水）呈蒸汽状态随燃烧废气排出；而氧弹燃烧时水蒸汽凝结成液体。由恒容高位发热量减掉水的蒸发热，得出的就是恒容低位发热量。

2.煤的工业分析

煤的化学组成很复杂，但归纳起来可分为有机质和无机质两大类，以有机质为主体。

煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中，碳、氢、氧占有机质的95%以上。此外，还有极少量的磷和其他元素。煤中有机质的元素组成，随煤化程度的变化而有规律地变化。一般来讲，煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量则与煤的成因类型有关。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素，氧是助燃元素，三者构成了有机质的主体。煤炭燃烧时，氮不产生热量，常以游离状态析出，但在高温条件下，一部分氮转变成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体，不仅腐蚀金属设备，与空气中的水反应形成酸雨，污染环境，危害植物生产，而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时，煤中的硫和磷大部分转入焦炭中，冶炼时又转入钢铁中，严重影响焦炭和钢铁质量，不利于钢铁的铸造和机械加工。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时，各种管道和炉壁会遭到强烈腐蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料，砷含量过高，会增加产品毒性，危及人的身体健康。

煤中的无机质主要是水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值，其中绝大多数是煤中的有害成分。另外，还有一些稀有、分散和放射性元素，例如，锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等，它

们分别以有机或无机化合物的形态存在于煤中。其中某些元素的含量，一旦达到工业品位或可综合利用时，就是重要的矿产资源。

通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量，通过工业分析可以初步了解煤的性质，大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。

2.1水分的测定

a ）测试方法：GB/T 212-2008；

b ）作用：

指单位重量的煤中水的含量。煤中的水分有外在水分、内在水分和结晶水三种存在状态。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大，水分含量越高。水分对煤的加工利用是有害物质。在煤的贮存过程中，它能加速风化、破裂，甚至自燃；在运输时，会增加运量，浪费运力，增加运费；炼焦时，消耗热量，降低炉温，延长炼焦时间，降低生产效率；燃烧时，降低有效发热量；在高寒地区的冬季，还会使煤冻结，造成装卸困难。只有在压制煤砖和煤球时，需要适量的水分才能成型。

煤的水分测定方法有三种：通氮干燥法、甲苯蒸馏法和空气干燥法。通氮干燥法和甲苯干燥法属于所有煤种，而空气干燥法仅适用于烟煤和无烟煤。

1.通氮干燥法：称取1g 空气干燥煤样，置于105-110℃干燥箱中，在干燥氮气流中干燥得到质量恒定，然后根据煤样的质量损失计算水分的百分含量：

1001⨯=m

m M ad 式中 M ad —空气干燥煤样的水分含量，%；

m 1—煤样干燥后失去的质量，g ；

m —煤样的质量，g 。

2.甲苯蒸馏法：称取25g 空气干燥煤样于圆底烧瓶中，加入甲苯共同煮沸。分馏除的液体收集在水分测定管中并分出，量除水的体积（ml ）。以水的质量占煤样质量百分数作为水分含量：