煤炭的基础知识

煤的工业分析
l 煤中的矿物质大部分都不能燃烧，任何一种煤都会含 有灰分，按其成因不同分为外在灰分和内在灰分两种
l 外在灰分是在煤炭开采和加工处理中混入的矿物质 （多为在开采时由于顶板与底板的岩石混入煤中即矸 石），经过洗选后大部分都能除掉
l 内在灰分又分为原生灰分和次生灰分。成煤原始植物 （即成煤的原始物质）中本身所含的灰分称为原生灰 分；而自成煤过程中由风和水流带来的矿物质杂质形 成的灰分叫次生灰分。要除掉内在灰分是相当难的
析
工业用途及贸易定价依据等等
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的元素分析
l 碳 是煤的主要可燃元素，它在燃烧时 放出大量的热，煤碳化程度越高，含碳 量就越多
l 氢 也是煤的主要可燃元素，它的发热量 约为碳的3倍，但它的含量比碳少的多
l 氮 在煤中的含量很少，煤燃烧时大部分 氮呈游离N2状态而分解逸出
煤炭的基础知识
PPT文档演模板
2020/11/21
煤炭的基础知识
PPT文档演模板
煤的形成
¡ 煤是远古死亡植物残骸没入水中经过缺氧 及厌氧细菌生物化学作用，然后在地表升 降运动中被地层覆盖经过温度和压力的地 质化学作用而形成的有机生物岩，是由许 多高分子碳氢化合物和少量无机矿物质组 成的可燃有机矿产
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l l
PPT文档演模板
固定碳(FC)
煤样除掉水分和挥发分后，剩余下来的煤的 固体部分，成为焦炭，焦炭是由固定碳和灰 分组成的，将焦炭在空气中加热到800±25℃ 的温度下灼燃，到重量不再变化时（约两个 小时后）取出来冷却，这时焦炭失去的重量 就是固定碳的重量，剩余部分则是灰分的重 量，这两个重量各占煤样原重量的百分比， 就是固定碳和灰分在煤中的成份含量
分类指标 Y(mm) —
0（粉状） 0（成块）-8
＞8-12 ＞12-25 ＞12-25 ＞8-12 ＞9-14 ＞14-25 ＞25-30
＞30 ＞25-30
＞30 ＞25
煤炭的基础知识
中国煤分类（以炼焦煤为主）方案
气煤
弱粘煤 不粘煤 长焰煤 褐煤
PPT文档演模板
1号肥气煤 2号肥气煤 1号气煤 2号气煤 3号气煤 1号弱粘煤 2号弱粘煤
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l 挥发分不是以现成的状态存在于煤中，而是在煤被加 热时才形成的，因此所谓的煤的挥发分含量，实质上 并非指煤中含有挥发物质多少，而是指在一定加热条 件下能够分解生成的挥发物的数量
l 煤的挥发分随煤的煤化程度的加深而逐渐降低。腐泥 煤的挥发分产率要比腐植煤高。煤化程度低的泥炭挥 发分高达70%；褐煤一般为40-60%；煤化程度稍高的 烟煤一般为10-50%；煤化程度高的无烟煤则小于10%。 因此根据煤的挥发分产率可初步判断煤的煤化程度， 估计煤的种类
o 烟煤最大的特点是具有粘结性，这是其他固体燃 料所没有的，因此它是炼焦的主要原料，但需要 指出的是，不是所有的烟煤都具有同样的粘结性， 也不是所有的具有粘结性的烟煤都适合炼焦
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的分类
o 褐煤，是泥煤经过进一步变化所生成的， 由于它能将热碱水染成褐色而得名
o 褐煤水分含量较高，容易因风化而破碎， 呈褐色或黑褐色
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l （1）外在水分（Mf)，又称自由水分或表面水分，是 在开采、运输等过程中吸附在煤粒表面和煤粒裂隙中 及非毛细孔的孔穴中的水分，外在水分以机械方式和 煤结合，可以自然风干，其蒸气压与纯水蒸汽压相同， 在常温下较易失去
l 含有外在水分的煤称为收到煤，仅失去外在水分的煤 则称为空气干燥基。空气干燥煤样是煤质化验中通常 采用的分析煤样。实验室为制取分析煤样，一般将收 到煤在45-50℃下放置数小时，使外在水分不断蒸发， 至到煤表面的蒸汽压与大气湿度相平衡
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l 挥发分
l 煤样中水分蒸发后，继续升温，某些物质会 挥发成气体，煤样由于这种挥发所失去的重 量占原煤样的百分比，称为这种煤的挥发分。 挥发分的组成，除了有少量不可燃气体如氧 气、二氧化碳和氮气等外，主要为可燃气体， 如一氧化碳、氢气、硫化氢及一些碳氢化合 物等
• 根据这些元素分析值，煤的主要可燃元素是 碳，其次是氢，并含有少量的氧、氮、硫， 它们与碳和氢一起构成可燃化合物，成为煤 的可燃质
• 除此之外，在煤中还含有一些不可燃的矿物 质灰分和水分，它们称为煤的惰性质
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的分析
PPT文档演模板
v 煤的化学成分，是通过元素分 析和工业分析来测定的
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
ຫໍສະໝຸດ Baidu
l 水分
l 煤是多孔性固体，含有一定的水分。水分是煤中的 无机成分，其含量和存在状态与煤的内部结构及外 界条件有关。按照煤中水分存在的形态及物理化学 性质，可分为外在水分、内在水分和化合水三种类 型。
l 水分是煤的杂质，煤的水分不仅是煤在储运过程中 容易碎裂，增加运输费用，而且水分还会降低煤的 发热量，这是因为水分在蒸发时要消耗一定的汽化 热
v 元素分析：碳、氢、氧、氮、 硫、磷
v 工业分析：水分、灰分、挥发 分、固定碳、发热量、焦渣特 征，灰融点
煤炭的基础知识
煤 的 元 素 分 析
PPT文档演模板
煤是复杂多种高分子物质的 混合物，元素分析就是测定这些 元素的组分，它与煤的工业分析 同是煤质的基本分析，通过它们 可以对煤的化学成分有个最基本 的了解，元素组成可以用来估算 煤的发热量、理论燃烧温度及燃 烧产品的组成等，一般元素分析 采用干燥无灰基（可燃基）为基 准。
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l 化合水 l 煤中的化合水是指以化学方式与矿物质结合，
有严格的分子比，在全水分测定后仍保留下来 的水分，即通常所说的结晶水化合水。由于其 含量不大，在煤的工业分析中一般不考虑化合 水
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l l
PPT文档演模板
灰分（A）
l 内水在室温下不易失去，将空气干燥煤样加热至105110℃时失去水分即内在水分。失去内在水分的煤为干 燥煤
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l 以上两种水分是以机械方式及物理化学方式与 煤结合，通常称为游离水，煤中的游离水在常 压下105-110℃时经短时间干燥即可全部蒸发。 把煤的外在水分与内在水分的总合称为煤的全 水分，简记符号为Mt
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的元素分析
l 硫 在煤中有3种存在形态：
l 有机硫（S机）来自母体植物，与煤成化合状态，均 匀分布
l 黄铁矿硫（S矿）与铁结合在一起，形成FeS2，也叫 硫化物硫。
l 硫酸盐硫（S盐）以各种硫酸盐的形式（主要是 CaSO4·2H2O和FeSO4·7H2O）存在于煤的矿物杂 质中
l 煤的发热量主要取决于煤的水分、灰分和煤化 程度，煤的发热量随着碳化程度的提高而不断 增大，在含碳量为87%左右时，发热量达到最 大值，以后则开始下降，因为纯煤的发热量主 要与煤的元素（碳、氢、氧等）成份有关。在 烟煤向无烟煤过渡时，发热量有所降低，而氢 含量大大降低，由于氢在燃烧时发出的热量约 等于碳的3倍，所以某些烟煤（焦煤、肥煤） 的发热量高于无烟煤就是这个道理
焦煤
肥煤
PPT文档演模板
小类别 名称
1号瘦煤 2号瘦煤 瘦焦煤 主焦煤 焦瘦煤 1号肥焦煤 2号肥焦煤 1号肥煤 2号肥煤 1号焦肥煤 2号焦肥煤 汽肥煤
Vr(%) ≤10 ＞10-20 ＞14-20 ＞14-20 ＞14-18 ＞18-26 ＞20-26 ＞26-30 ＞26-30 ＞26-37 ＞26-37 ≤26 ≤26 ＞37
灰分是煤中不能燃烧的矿物质，是煤在规定 的条件下完全燃烧后的残留物。由于灰分是 不可燃烧的物质，含灰量多时必然导致可燃 成份降低，就会降低煤的发热量。同时在燃 烧中部分灰分包围了可燃成份，影响了可燃 质的正常燃烧，所以灰分是煤的有害成分， 灰分大致呈以下方式：二氧化硅（SiO2）、 氧化铝（Al2O3）、氧化铁(Fe2O3)、氧化钙 （CaO）、氧化镁（MgO）等 煤炭的基础知识
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的元素分析
l 氧 氧不能燃烧，所以是煤中的一种不利 元素，因为它和碳、氢等可燃元素构成氧 化物而使它们失去了进行燃烧的可能性， 从而降低煤的发热量，但氧高的煤往往挥 发分高，容易燃烧，煤中的氧一般不直接 测定，是根据其他成分的测定值进行差减 法求得
l 磷 磷在煤中含量也极少，并且对于冶金 是有害的物质
o 我国的无烟煤目前已探到的储量约1044亿吨，主 要集中在山西省和贵州省
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的分类
o 烟煤，是一种炭化程度较高的煤，与褐煤相比， 它的挥发分较少，密度较大，吸水性较小，含碳 量增加，氢和氧的含量减少。烟煤在自然界中分 布最广，储量最多，品种也最多，是冶金工业和 动力工业不可缺少的燃料，也是化学工业的重要 原料
l 其中有机硫和黄铁硫都能参与燃烧反应，因而总称 为可燃硫或挥发硫；而硫酸盐硫则不能进行燃烧反 应，把黄铁矿硫和硫酸盐硫叫做无机硫，即煤中硫 分为有机硫和无机硫
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的元素分析
l 硫在煤中是一种极为有害的物质，在燃烧、运
输、气化和炼焦时都会带来很大的危害；且硫 燃烧后生成SO2和SO3能危害人体健康和造成大 气污染，会形成酸雨。在加热炉中造成金属的 氧化和脱碳，在炼焦过程中硫化物侵蚀设备等 等，所以对于煤中硫的控制，一般都比较严。 但另一方面，硫又是一种重要的化工原料，寻 求高效经济的脱硫方法和硫的回收利用途径， 具有重大意义。
¡ 煤作为一种主要的能源，在国民经济中起 着举足轻重的作用；作为一种商品和工业 原料，其性质，质量与煤的价格，煤的利 用关系密切，这就需要对煤进行了解和研 究
煤炭的基础知识
煤的分类
o 无烟煤，又称白煤，因燃烧无烟而得名，是矿物 化程度最高的煤，也是年龄最老的煤。它的特点 是密度大，含碳量高，挥发分极低，燃点高，组 织致密而坚硬，吸水性小，适于长途运输和长期 储存。无烟煤的主要缺点是受热时容易破裂成碎 片，可燃性差，不易着火，但由于其发热量高， 灰分少，含硫量低，因此受到重视
煤炭的基础知识
煤的工业分析也叫技术分析或
煤
实用分析，包括煤中的水分、灰分、 挥发分的测定及固定碳的计算。此
的
外还单独列出煤中硫分测定和发热
工
量的测定结果。煤的工业分析是了 解煤质特性的主要指标，也是评价
业
煤质的基本依据，根据工业分析的
分
各项测定结果可以初步判断煤的性 质、种类和各种煤的加工利用效果、
— — —
＞30-37 ＞30-37
＞37 ＞37 ＞37 ＞20-26 ＞26-37 ＞20-37 ＞37 ＞40
＞9-14 ＞14-25 ＞5-9 ＞9-14 ＞14-25 0(成块)-8 0(成块)-9 0（粉状）
0-5 —
煤炭的基础知识
煤的组成
• 煤主要是由碳、氢、氧3种元素组成，并含 有少量的氮、硫、磷和一些稀有元素
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l （2）内在水分（Minh），是指在一定条件下达到空 气干燥状态时所保留的水分，即存在于煤粒内部直径 小于0.000005cm的毛细孔中的水分。该水分以物理化 学方式与煤结合，其含量除与煤的表面大小和吸附能 力有关外，还与煤的煤化程度有关，一般煤化程度在 焦煤、肥煤阶段的水分最低，年轻的褐煤内在水分最 高，而年老的无烟煤的内水又明显增高
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的分类
o 泥煤，是最年轻的煤，也就是由植物刚刚变 来的煤，结构上它尚保留着植物遗体的痕迹， 是棕褐色或黑褐色的不均匀物质，质地疏松， 吸水性强。实际上，泥煤属于植物成煤过程 中的过渡产物
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
中国煤分类（以炼焦煤为主）方案
大类别 名称
无烟煤 贫煤 瘦煤
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l 发热量（Q） l 是指单位质量的煤完全燃烧时所发出的热量。
煤炭发热量是动力用煤最重要的一项指标， 发热量的高低，直接影响煤的经济价值。 l 煤的发热量种类很多，通常分为弹筒发热量、 高位发热量和低位发热量3种
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析
l 我们经常使用的热量单位有2种：焦耳（J）和 卡(cal)
l 焦耳（J）：是法定计量单位，煤的发热量测 定方法规定的用焦耳/克（J/g），千焦/千克 （kj/kg）和兆焦/千克（Mj/kg）来表示。
l 卡（cal）:1卡等于将1克纯水温度升高1℃所需 要的热量，一般用换算的等式为:
l 1cal(20℃)=4.1816J
PPT文档演模板
煤炭的基础知识
煤的工业分析