煤炭基礎(chǔ)知識(shí)

1、 煤炭基礎(chǔ)知識(shí)煤炭基礎(chǔ)知識(shí) 一、概述（煤的組成）一、概述（煤的組成） 二、二、煤炭的國際、國內(nèi)分類煤炭的國際、國內(nèi)分類 三、煉焦工業(yè)用煤的要求及相應(yīng)指標(biāo)三、煉焦工業(yè)用煤的要求及相應(yīng)指標(biāo) 主要內(nèi)容主要內(nèi)容 一、煤的組成一、煤的組成 1 1煤的組成煤的組成 煤包含有很多種元素，煤包含有很多種元素， 由可燃物和不可燃物兩部分由可燃物和不可燃物兩部分 組成。組成。 可燃物主要包括有機(jī)質(zhì)可燃物主要包括有機(jī)質(zhì) 和少量的礦物質(zhì)，和少量的礦物質(zhì)，不可燃物不可燃物 包括水和包括水和大部分大部分礦物質(zhì)，象礦物質(zhì)，象 堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁堿金屬、堿土金屬、鐵、鋁 等的鹽類。等的鹽類。 煤的元素組分煤的元素組分

2、即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素. . 碳是組成碳是組成煤大分子的骨架煤大分子的骨架，在各元素，在各元素 中最高，一般大于中最高，一般大于70%。隨著煤化程度。隨著煤化程度 的不斷增高，煤中碳元素的含量也越高，的不斷增高，煤中碳元素的含量也越高， 如某些超無煙煤，碳含量可超過如某些超無煙煤，碳含量可超過97%。 碳碳 煤的元素組分煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素. . 氫是煤中第二個(gè)重要的組成元素，它占?xì)涫敲褐械诙€(gè)重要的組成元素，它占 煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為煤的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16%，越是年輕的煤，越是年輕的煤， 其含量也越高。其含量也越高。

3、氫氫 煤的元素組分煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素. . 氧元素是組成煤氧元素是組成煤有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)的十分重要的元素，的十分重要的元素， 越是年輕的煤，氧元素的比例也越大，發(fā)越是年輕的煤，氧元素的比例也越大，發(fā) 熱量常隨氧元素含量的增高而降低，其含熱量常隨氧元素含量的增高而降低，其含 量從量從130%均有。均有。 氧氧 煤的元素組分煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素. . 氮元素在煤中的比例較少，一般為氮元素在煤中的比例較少，一般為0.5 3%。 氮氮 煤的元素組分煤的元素組分 即碳、氫、氧、氮、硫五個(gè)元素即碳、氫、氧、氮

4、、硫五個(gè)元素. . 硫元素也是組成煤的硫元素也是組成煤的有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)的一種常見元的一種常見元 素，它在煤中含量的多少，與煤化程度的素，它在煤中含量的多少，與煤化程度的 高低無明顯關(guān)系，其含量從最低的高低無明顯關(guān)系，其含量從最低的0.1到到 最高的最高的10%均有。均有。 硫硫 煤的元素組分的不同，不僅能反映出煤的元素組分的不同，不僅能反映出 煤化程度，而且也直接表征出煤性質(zhì)煤化程度，而且也直接表征出煤性質(zhì) 的不同的不同。 如碳含量低、氧含量高的煤，多是粘結(jié)性如碳含量低、氧含量高的煤，多是粘結(jié)性 很差或是沒有粘結(jié)性的年輕煤；碳含量高、很差或是沒有粘結(jié)性的年輕煤；碳含量高、 氧含量低的煤則常是一些

5、無粘結(jié)性的年老氧含量低的煤則常是一些無粘結(jié)性的年老 煤，只有碳含量在煤，只有碳含量在848488%88%，氫含量在，氫含量在5%5%以以 上的中等變質(zhì)程度的煤，才是結(jié)焦性較好上的中等變質(zhì)程度的煤，才是結(jié)焦性較好 的煉焦用煤。的煉焦用煤。 二、煤的分類二、煤的分類 煤的種類繁多，質(zhì)量也相煤的種類繁多，質(zhì)量也相 差懸殊，不同類型的煤有差懸殊，不同類型的煤有 不同的用途。不同的用途。 如結(jié)焦性好或粘結(jié)性好的如結(jié)焦性好或粘結(jié)性好的 煤是優(yōu)質(zhì)的煤是優(yōu)質(zhì)的煉焦用煤煉焦用煤，熱，熱 穩(wěn)定性好的無煙塊煤是穩(wěn)定性好的無煙塊煤是合合 成氨廠的主要原料成氨廠的主要原料，揮發(fā)，揮發(fā) 分和發(fā)熱量都高的煤是較分和發(fā)熱量都

6、高的煤是較 好的好的動(dòng)力用煤動(dòng)力用煤，一些低灰、，一些低灰、 低硫的年輕煤則是加壓氣低硫的年輕煤則是加壓氣 化制造化制造煤氣和加氫液化制煤氣和加氫液化制 取人造液體燃料取人造液體燃料的較好原的較好原 料。料。 2.1煤的國際分類（按熱值分類） 2.1煤的國際分類(簡單分類） 1.black coal/hard coal （黑煤或硬煤） 包括：煙煤（bituminous）和無煙煤 （anthracite） 2. brown coal（褐煤） 包括：低熱值的lignite（褐煤）和peat （泥煤） 2.22.2中國的分類法是以煉焦用煤為主中國的分類法是以煉焦用煤為主 的工業(yè)分類法的工業(yè)分類法 新

7、的煤分類國家標(biāo)準(zhǔn)把我國的煤從褐煤到無新的煤分類國家標(biāo)準(zhǔn)把我國的煤從褐煤到無 煙煤之間共劃分為煙煤之間共劃分為1414個(gè)大類和個(gè)大類和1717個(gè)小類個(gè)小類。 常見的三類：無煙煤、褐煤、煙煤常見的三類：無煙煤、褐煤、煙煤 無煙煤無煙煤 無煙煤分為三個(gè)小類：無煙煤分為三個(gè)小類： 年老無煙煤、典型無煙煤、年輕無煙年老無煙煤、典型無煙煤、年輕無煙 煤，主要是按照各小類工藝?yán)锰匦缘拿?，主要是按照各小類工藝?yán)锰匦缘?不同而劃分。不同而劃分。 褐煤褐煤 褐煤劃為褐煤劃為2 2個(gè)小類：個(gè)小類： 年老褐煤和年輕褐煤，也是根據(jù)其性質(zhì)和年老褐煤和年輕褐煤，也是根據(jù)其性質(zhì)和 利用特征不同而劃分的。利用特征不同而劃分

8、的。 貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、氣貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、氣 肥煤、氣煤、肥煤、氣煤、1/31/3焦煤、焦煤、1/21/2中粘煤、弱中粘煤、弱 粘煤、不粘煤和長焰煤共粘煤、不粘煤和長焰煤共1212個(gè)煤類。個(gè)煤類。 煙煤煙煤 按揮發(fā)份煙煤分類 煙煤按揮發(fā)分10%20%、20%28%、 28%37和37%的四個(gè)階段分為低、中、 中高及高揮發(fā)分煙煤。 按粘結(jié)性（g值）煙煤分類 05為不粘結(jié)和微粘結(jié)煤；520為弱粘 結(jié)煤；2050為中等偏弱粘結(jié)煤； 5065為中等偏強(qiáng)粘結(jié)煤；65則為強(qiáng) 粘結(jié)煤。對(duì)于強(qiáng)粘結(jié)煤，又把其中膠質(zhì) 層最大厚度y25mm或奧亞膨脹度 b150%（對(duì)于vdaf28%的

9、煙煤， b220%）的煤分為特強(qiáng)粘結(jié)煤。 關(guān)于焦、肥、氣、瘦煤的 命名 對(duì)g85的煤需再測(cè)定膠質(zhì)層最大厚度y值或奧 亞膨脹度b值來區(qū)分肥煤、氣肥煤與其它煙煤 類的界限。當(dāng)y值大于25mm時(shí)，如vdaf37%， 則劃分為氣肥煤。如vdaf37%，則劃分為肥 煤。如y值37%，則應(yīng)劃 分為氣煤類，如vdaf28%-37%，則應(yīng)劃分為 1/3焦煤，如vdaf在于8%以下，則應(yīng)劃分為 焦煤類。 煙煤分類表 國外焦煤分類（美、澳、 加） hard coking coal 硬焦煤 soft coking coal 軟焦煤 weak/semi coking coal 弱/半軟焦煤 pci coal 噴吹煤

10、國外焦煤分類（美、澳、 加） hard coking coal 硬焦煤 灰份小于10,揮發(fā)份小于27,csn/fsi大 于6 soft/weak/semi coking coal 揮發(fā)份大于27,csn/fsi小于6 三、三、煉焦工業(yè)用煤的要求及相應(yīng)指標(biāo)煉焦工業(yè)用煤的要求及相應(yīng)指標(biāo) 煤炭的主要用途是燃燒、煉焦和造氣等，也可作為煤炭的主要用途是燃燒、煉焦和造氣等，也可作為 化工原料。為了得到強(qiáng)度高，灰分、硫分低的優(yōu)質(zhì)化工原料。為了得到強(qiáng)度高，灰分、硫分低的優(yōu)質(zhì) 冶金用焦，對(duì)冶金用焦，對(duì)煉焦用煤煉焦用煤有以下要求：有以下要求： （1）有較強(qiáng)的結(jié)焦性或粘結(jié)性）有較強(qiáng)的結(jié)焦性或粘結(jié)性 （2）煤的灰分要

11、低）煤的灰分要低 （3）煤的硫分要低）煤的硫分要低 （4）配合煤的揮發(fā)分要合適）配合煤的揮發(fā)分要合適 煉焦煤與非煉焦煤基本區(qū)別指 標(biāo)在于粘結(jié)性與結(jié)焦性 煤的粘結(jié)性反應(yīng)煙煤在干餾過程中能夠軟化熔 融形成膠質(zhì)體并固化粘結(jié)的能力。煤的粘結(jié)性 是煤形成焦炭的前提和必要條件，煉焦煤中肥 煤的粘結(jié)性最好。 煤的結(jié)焦性反映煙煤在干餾過程中軟化熔融粘 結(jié)成半焦，以及半焦進(jìn)一步熱解、收縮最終形 成焦炭全過程的難能力。在煉焦煤中焦煤的結(jié) 焦性最好。 煉焦煤粘結(jié)性與結(jié)焦性的 測(cè)定方法 測(cè)定煤粘結(jié)性和結(jié)焦性的實(shí)驗(yàn)常用方法 有：坩堝膨脹序數(shù)，羅加指數(shù)、粘結(jié)指 數(shù)、基氏流動(dòng)度、膠質(zhì)層指數(shù)、奧壓膨 脹度和葛金焦型等七種 1

12、.坩堝膨脹序數(shù)（csn） / 自由膨脹序數(shù)（fsi） 坩堝膨脹序數(shù)（csn）又稱自由膨脹序 數(shù)（fsi)，它是表征煤的膨脹性和粘結(jié) 性的指標(biāo)之一，序數(shù)越大表示煤的粘結(jié) 性越強(qiáng) ，主焦煤csn一般在6以上。 2.羅加指數(shù)（ri/lr） 羅加指數(shù)是通過測(cè)定煙煤對(duì)惰性添加物（無煙 煤）的粘結(jié)能力來確定煤粘結(jié)性的一種方法 。 羅加指數(shù)lr越大，煤的粘結(jié)性越強(qiáng)。一般而 言，lr5，煤不具粘結(jié)力；lr在5至20之間， 煤粘結(jié)性很差或不具有粘結(jié)性；lr在20至45 之間，煤粘結(jié)性比較差；lr在45至80之間， 煤粘結(jié)性良好；lr在80至90之間，煤粘結(jié)性 很強(qiáng)。 3.粘結(jié)指數(shù)（g值） 粘結(jié)指數(shù)（g值）的測(cè)定

13、原理與羅加指 數(shù)的測(cè)定原理相似，不單能較好表征煤 的粘結(jié)性，而且可用作指導(dǎo)煉焦配煤、 預(yù)測(cè)焦炭強(qiáng)度以及作為煤分類等的較好 指標(biāo)。一般主焦煤的g值在80以上。 4.膠質(zhì)層指數(shù) （y值） 膠質(zhì)層指數(shù)（y值）的大小是表征煤粘結(jié) 性的好壞 。一般煤的y值越大粘結(jié)性越 好，并且，當(dāng)煤的vdaf為30左右時(shí)， y值出現(xiàn)最大值，vdaf 50的煤y值都幾乎為零，y值對(duì)中等粘 結(jié)性和較強(qiáng)粘結(jié)性煙煤都有較好的區(qū)分 能力。 5.奧亞膨脹度（最大膨脹度 b值） 奧亞膨脹度（b值）為國際上最通用的一種測(cè) 定煤膨脹性和結(jié)焦性的方法 ，b值是專門用來 區(qū)分肥煤和其他煤類的一個(gè)重要指標(biāo)（與膠質(zhì) 層最大厚度y值并列）。 vd

14、af150%的為肥煤；對(duì) vdaf28%的煤，b值220%的為肥煤（當(dāng) vdaf值37% 時(shí)）。當(dāng)按b值劃分的煤類與按y值劃分的煤 類有矛盾時(shí)，則以y值確定的煤類為準(zhǔn)。 煤的工業(yè)分析法煤的工業(yè)分析法 煤的分析檢驗(yàn)，根據(jù)目的不同，一般可煤的分析檢驗(yàn)，根據(jù)目的不同，一般可 分為工業(yè)分析和元素分析。分為工業(yè)分析和元素分析。 1 1工業(yè)分析工業(yè)分析 2 2元素分析元素分析 3 3其它分析其它分析 煤的工業(yè)分析法煤的工業(yè)分析法 煤的工業(yè)分析又叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治?，是評(píng)價(jià)煤煤的工業(yè)分析又叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治觯窃u(píng)價(jià)煤 的基本依據(jù)。的基本依據(jù)。它包括煤的水分、灰分它包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率揮發(fā)分產(chǎn)率

15、和固定碳和固定碳四個(gè)項(xiàng)目的測(cè)定。四個(gè)項(xiàng)目的測(cè)定。 通常，水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率都直接測(cè)定，固定通常，水分、灰分、揮發(fā)分產(chǎn)率都直接測(cè)定，固定 碳不作直接測(cè)定，而是用差減法進(jìn)行計(jì)算。碳不作直接測(cè)定，而是用差減法進(jìn)行計(jì)算。 有時(shí)也將上述四個(gè)測(cè)定項(xiàng)目叫做有時(shí)也將上述四個(gè)測(cè)定項(xiàng)目叫做半工業(yè)分析半工業(yè)分析，再加，再加 上煤的上煤的發(fā)熱量發(fā)熱量和煤中全硫的測(cè)定，和煤中全硫的測(cè)定，則稱為全工業(yè)分則稱為全工業(yè)分 析。析。 煤的工業(yè)分析法煤的工業(yè)分析法 煤的工業(yè)分析是了解煤的性質(zhì)和用途的重要指標(biāo)。煤的工業(yè)分析是了解煤的性質(zhì)和用途的重要指標(biāo)。 如如水分和灰分高水分和灰分高的煤，它的有機(jī)質(zhì)含量就少，的煤，它的有機(jī)質(zhì)含

16、量就少，發(fā)熱量發(fā)熱量低，低， 經(jīng)濟(jì)價(jià)值就小經(jīng)濟(jì)價(jià)值就小。 根據(jù)煤的水分、灰分、揮發(fā)分及其焦渣特征等指標(biāo)，就根據(jù)煤的水分、灰分、揮發(fā)分及其焦渣特征等指標(biāo)，就 可以比較可靠地算出煤的可以比較可靠地算出煤的高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。 煤中全硫煤中全硫分是確定煉焦用煙煤的重要指標(biāo)分是確定煉焦用煙煤的重要指標(biāo)。 對(duì)于合成氨工業(yè)，空氣干燥基的對(duì)于合成氨工業(yè)，空氣干燥基的固定碳含量固定碳含量（fcad）是）是 評(píng)價(jià)無煙煤用于制造合成氣（半水煤氣）時(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的評(píng)價(jià)無煙煤用于制造合成氣（半水煤氣）時(shí)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的 一個(gè)重要指標(biāo)。一個(gè)重要指標(biāo)。 煤的煤的外在水分和全水分外在水分和全水分，不僅影響動(dòng)

17、力用煤的低位發(fā)熱量，不僅影響動(dòng)力用煤的低位發(fā)熱量， 而且還與煤的運(yùn)輸與貯存等都有著十分密切的關(guān)系。而且還與煤的運(yùn)輸與貯存等都有著十分密切的關(guān)系。 煤工業(yè)分析常用符號(hào)煤工業(yè)分析常用符號(hào) ad air dried 空干基 ar as received 收到基 daf dry ash free 干燥無灰基 csn crucible swell number cv calorific value ddpm dial divisions per minute fc fixed carbon hgi hardgrove grindability index im inherent moisture 煤工業(yè)分析常用符號(hào)煤工業(yè)分析常用符號(hào) kcal/kg kilocalories per kilogram m40 percenta