太原理工大學(xué)

1、太原理工大學(xué)-煤科學(xué)A汨奧他劉A應(yīng)$圳L> 落劑加凱亶插波化.垠除煜黑北北節(jié)、成煤3置喋勾A昭董甲醇舍成化丁原I甲心產(chǎn)品1啊油替伐燃卅*二甲敬破楚二牛賂MTGMT。*j.rTE*MTU蟋科汽什蓍，扉、叱定*酚苓化學(xué)品A冊貴、疣擊制£落圭骨.石次西H電否生產(chǎn)酷電石*乙烷此學(xué)勵干哺嫌氣噤料氣-低*焦部*浪體略.沖瓦油莫叱孝路仍7"貿(mào)旋供鞘A動力炫料鰥旋目.吧愜眼化工原料無擋慰利、還原到、勺化峰料抵農(nóng)腐碰陵、耦媒.爵等其他應(yīng)用氨化、分孑話、活性斐等齊荷應(yīng)用(4M>/煤的元素分析O>N,St,d本分CHNHVSos,灰份。卜梟M內(nèi)在水finh乳攻*-TfL血兄入千

2、at蹇,dark干除鼻.ll%via'收到紜河.一-ivia-IIltini<itcAnalysisProximateAnalysis/煤的工業(yè)分析：水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳Moisture:最高內(nèi)在水分MHC(moistureholdingcapacity)定的濕度和溫度下，內(nèi)在水分可以達(dá)到最大值。此時的內(nèi)在水分即稱為最高內(nèi)在水分。揮發(fā)分V(Volatilematter)、固定碳FC(fixedcarbon):煤的揮發(fā)分是指煤在900C下隔絕空氣熱分解后氣體產(chǎn)物的量，稱作揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)率。揮發(fā)分不是煤的固有物質(zhì)，而是煤在特定溫度下的分解產(chǎn)物。在900°C的高溫下，不僅煤

3、的有機(jī)質(zhì)會發(fā)生分解而且煤中的礦物質(zhì)也都會有不同程度的熱分解。作為煤分類指標(biāo)時是要用干燥無灰基的揮發(fā)份產(chǎn)率FCdaf=100Vdaf%表示FCad=100-(Mad+Aad+Vad)WdafDW"OwOr-*°*O20304050RLf沖煤的最高內(nèi)在水分MHC與揮發(fā)分Vdaf的關(guān)系煤中固定碳FC:煤在隔絕空氣下高溫?zé)峤夂髿埓嬖诮乖械囊蕴紴橹鞯挠袡C(jī)部分。含有碳、氫、氧、氮等元素礦物質(zhì)：原生礦物質(zhì)(1%2%)、次生礦物質(zhì)和外來礦物質(zhì)The灰Ash:Major:SiO2、AI2O3、CaO、MgO>95%rest:K2O、Na2O、SO3、P2O5、鐵磁性物質(zhì)Isimpor

4、tant:灰熔點(diǎn)，熔渣粘度，流動性UltimateAnalysis(daf%)/煤的元素分析：C、H(<7%)、O(30%1%)、N(0.53.0%):2.5以下，Ndaf=0.3Hdaf、S(0.110%):Sp：團(tuán)狀黃鐵礦一般可洗，極細(xì)的難除典型煙煤的熱解PyrolysisSt=So+Sp+Ss+SeSo：有機(jī)硫processoftypicalbituminous:£i£loi"|ihojsasmit切n#4：taroiib-nioistiirc-.#i»rmongE01002003004005006007008005001000Y：Plian

5、tiJcflfiisiunflnHIii以swelliiiir#c4iddyslirinkiiiLiandciasking，PivkIik%di3Tc<ialplasticity-semi-cofcechaivFrgyg一di丁dconiewit.ion_|一uolyni-ri-erI煤的膠質(zhì)層指數(shù)Y:又稱煤的膠質(zhì)層最大厚度。Y值具有可加性?？梢詮膯蚊鹤畲蠛穸扔?jì)算到配煤最大厚度。種指煤的粘結(jié)指數(shù)G（cakingindex）:表征煙煤粘結(jié)性的標(biāo)。級別名稱，代+站結(jié)指數(shù)（Gux激黏站煤，F(xiàn)C1/免融靖煤，1wm中,好>5080r'強(qiáng)黏站區(qū)，WCI>80”、姬煤黏結(jié)指數(shù)分飯

6、«E:煤的煤的奧壓膨脹度b（%）（Audiberts-Arnudilatation）結(jié)焦性指標(biāo)、區(qū)分強(qiáng)粘結(jié)性煤的一個輔助指標(biāo)。近姑埃、煙尊一虱幅堞的分丈:表CoalFormedunderconditions:HighPressure、HighTemperature、OxygenPoorEnvironment煤的宏觀巖相組分：鏡煤（鏡質(zhì)組）、亮煤（三種組分）、暗煤（三種組分）、絲炭（絲質(zhì)體）腐植煤的有機(jī)顯微組分包括；鏡質(zhì)組、情質(zhì)組和殼質(zhì)蛆U鏡質(zhì)組Vitrinitemacerals:凝膠化作用，占50to90%量。惰質(zhì)組（絲質(zhì)體）inertinitemacerals:絲炭化作用殼質(zhì)組（穩(wěn)

7、定組）Theliptinitemacerals:瀝青化作用煤巖顯微組分在成煤過程中的變化：C含量：鏡質(zhì)組v殼質(zhì)組v惰質(zhì)組H含量：惰質(zhì)組V鏡RvQ-Rand)andO含量：鏡質(zhì)組惰質(zhì)組殼質(zhì)組質(zhì)組v殼質(zhì)組鏡質(zhì)組的反射率：R°%最大反射率：Rmax%max%（相對最大反射率）orRo%煤中含氧官能團(tuán)：qh、-COOH、-CO、QCH3、檢測手段：濕化學(xué)法（滴定法）、光譜（UV,IR）,1HNM13CNMR（液體煤樣分析），CP/MAS（去偶極、自旋化13C-NMR（固體煤樣分析），XPS芳碳:fa=Ca/C橋鍵:CH2-,-CH2-CH2-CH2-S-,-S-S-,-CH2-O-,-CH2

8、-S-考題?一.出下列符號或縮寫所代表的意義（每題1分）共5分?1.Vdaf%:干燥無灰基揮發(fā)分的量?2.Rmax%:鏡質(zhì)組最大反射率?3.M40和M10:焦炭的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)焦炭的抗碎強(qiáng)度是指焦炭能抵抗受外來沖擊力而不沿結(jié)構(gòu)的裂紋或缺陷處破碎的能力，用M40值表示；焦炭的耐磨強(qiáng)度是指焦炭能抵抗外來摩榛力而不產(chǎn)生表面玻璃形成碎屑或粉末的能力，用M10值表示。?4.F-T合成：費(fèi)托合成（Fischer-Tropschsynthesis）?5.IGCC:煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電<lnte£ratedCoaFGasificadanCombuicdCyciet簡稱1C1CC）聯(lián)合搪環(huán)發(fā)電燃?xì)庹?/p>

9、氣化聯(lián)合律環(huán)發(fā)電（簡禰IGCC）是先將煤氣化，產(chǎn)生的媒氣經(jīng)厘化后驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電.再利用煙氣余熱產(chǎn)生高壓過炊蒸汽膽動蒸汽輪機(jī)發(fā)電?二.根據(jù)題意填空（每題1分）共10分?1.煤中的礦物質(zhì)根據(jù)不同來源可分為三類：其中用洗選的方發(fā)易除去的是（外來礦物質(zhì)）。?2.宏觀煤巖有機(jī)顯微組分中的惰質(zhì)組主要存在于下列那種煤宏觀巖相成分中：（絲炭）?3.煤中含氧官能團(tuán)隨煤化程度增加而降低，在高階煤中不再存在的是下列哪種？（-OCH3）?4.煤的加壓氣化能使下列煤氣組成中哪中種成分顯著提高。（CH4）LoweroutlettemperatureyieldsmoreCH4.MethanationreactionsCH

10、4increasesathigherpressures?5.下列哪個選項(xiàng)是焦化廠廢水重要的治理內(nèi)容？（A?A.CODB.COB?C.懸浮物D.硫化氫?6.煤氣中占含硫總量90%以上主要化合物是下列哪種？（B）焦?fàn)t煤氣中硫化物的含量主要取決于配合煤中的含硫量。高溫?zé)捊箷r，配合煤中的硫與30-40%轉(zhuǎn)/形成的硫化物按其化合狀態(tài)可分為兩類：一類是硫的無機(jī)化合物，主要是硫化氫；另一類是硫的有機(jī)化合物，如二氧化硫、n塞吩及硫氧化碳等。有機(jī)硫化物在較高溫度下進(jìn)行變換反應(yīng)，幾乎全部轉(zhuǎn)化為硫化氫，故煤氣中硫化氫所含硫約占煤氣中硫總量的90%以上。?A.CS2B.H2S?C.SO2D.COS?7.焦油精制前的準(zhǔn)

11、備包含下列哪幾步（?A.均合B.脫水?C.脫石僉D.脫鹽?8.煤氣化方法按照煤與氣化劑的接觸形式不同可分為（BCD）氣化。?A.循環(huán)床B.移動床?C.流化床D.氣流床?9.下列哪些指標(biāo)與煤結(jié)焦性有關(guān)。（?A.最大膠質(zhì)層厚度B.芳香度?C.奧亞膨脹度D.粘結(jié)指數(shù)?10.根據(jù)瀝青的軟化點(diǎn)不同，可分為：根據(jù)瀝青軟化點(diǎn)不同，可分為軟質(zhì)瀝青，軟化點(diǎn)為?A.軟瀝青?C.低溫瀝青?三.判斷對錯4055C;中溫瀝青，軟化點(diǎn)為B.中溫瀝青D.硬瀝青（用v7或X表示，每題I煤氣中。所ABDACD（ABD）6590C;硬質(zhì)瀝青，軟化點(diǎn)高于0.5分）共5分90Co?1.焦?fàn)t燃燒室火焰主要以輻射方式傳熱，輻射給熱系數(shù)為

12、：?ar=q/（Tg-TC）（其中：q為熱流，Tg為火焰實(shí)際溫度，TC為爐墻實(shí)際溫度）（）?2.焦化工業(yè)是荼和蕙的主要來源。（V）?3.煤直接液化工藝中熱解和供氫是重要的過程，不需要催化劑。（x）?4.煤氣化是一個均相反應(yīng)過程，反應(yīng)速度主要由化學(xué)動力學(xué)控制。（x）?5.降低或除去煙氣中SO2共有三種方法，爐前脫硫（煤脫硫），爐內(nèi)脫硫（燃燒時向爐內(nèi)噴入石灰石或白云石），爐后脫硫（煤氣脫硫）。（/）?6.煤中主要元素組成C、H、O、N、S含量均與煤變質(zhì)程度有關(guān)。（x）?7.煤具有芳香炷結(jié)構(gòu)，所以毗嚏等雜環(huán)炷和酚類對煤的抽提率局。（x）?8.低溫甲醇洗滌法可脫除粗煤氣中的二氧化碳、硫化氫等不飽和炷等

13、。（）?9.提高裝爐煤的堆密度是不能改善焦炭質(zhì)量。（X）?10.可按下式計(jì)算焦?fàn)t燃燒室燃燒過程空氣過剩系數(shù)a（）。?a=1+K（O2-0.5CO）/（CO2+CO）K為系數(shù)?四.回答下列問題共12分?1.何為煤的干偕？簡述煤的低溫、中溫及高溫干儲的產(chǎn)物及工藝特點(diǎn)。6分煤的干偕：指煤在隔絕空氣條件下加熱、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤氣等產(chǎn)物的過程。煤氣主要成分為氫氣和甲烷，可作為燃料或化工原料。按加熱終溫的不同，可分為三種：低溫干偕:400600Co適合年輕煤種，長焰煤、褐煤等的提質(zhì)利用技術(shù)。固體產(chǎn)物為結(jié)構(gòu)疏松的黑色半焦，煤氣產(chǎn)率低，焦油產(chǎn)率高；低溫干偕煤焦油比高溫焦油含有較多烷炷

14、，是人造石油重要來源之一。高溫干偕:9001100C。固體產(chǎn)物則為結(jié)構(gòu)致密的銀灰色焦炭，煤氣產(chǎn)率高而焦油產(chǎn)率低。主要用于生產(chǎn)冶金焦炭,所得的焦油為芳香炷、雜環(huán)化合物的混合物，是工業(yè)上獲得芳香炷的重要來源；中溫干偕:700-900C。利用揮發(fā)分高的氣煤等弱粘結(jié)性煤或黏結(jié)性煤生產(chǎn)煤氣，產(chǎn)物的收率則介于低溫干偕和高溫干儲之間。2.煤中主要元素組成有哪些？寫出它們在以水蒸氣和氧氣為氣化劑的煤氣化過程中發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)。7分煤中的主要元素：C、H、O、N、S氣化發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)：C十I'i0>COCombw;tionitiiOn肆iiCh-O2*tdCasiTKitioiLvm(1iC

15、aitioiiDioxideC+CO2*2COGnsifirtioimidiC-HjOCD+mwuhHvdiosenC+C.Wmwr-tiwSliiltCO+虬。耳+CO2CO-3Hj皿+%0Gmt'oiqjosinnn(諭蜘)COjC-60COj5-15場02-30C'H4053虹COS0-01N,0.5-4位»-2-1NH/HCN0-0.3AslvSlagChemistry&ReactionsunderGasificationThefollowingreactionsareimportantincoalgasificationCoalDevolatiliz

16、ation=CH4+CO+CO2+Oils+Tars+C(Char)H(298K,0.1MPa)kJ/molC+O2=CO2(exothermic-rapid)-409C+1/2O2=CO(exothermic-rapid)-123C+H2O=CO+H2(endothermic-slowerthanoxidation)+119C+CO2=2CO(endothermic-slowerthanoxidation)+162CO+H2O=CO2+H2ShiftReaction(slightlyexothermic-rapid)-42CO+3H2=CH4+H2OMethanation(exothermi

17、c)-206C+2H2=CH4DirectMethanation(exothermic)-87證明煤中存在小分子的方法:萃取、抽提技術(shù)，使煤大分子發(fā)生溶脹。主要分為以下幾種:CD普通抽提，桐提溫度在100C以下.用晉通的1E佛點(diǎn)甫機(jī)溶列.如苯，弟仿和乙尊等相提.此韓抽提的抽出珂很少,煙煜的袖璟珈產(chǎn)率通常抽出物也市材浦和樹蜻斯趣成的低分子有機(jī)化合物，不是煤的代表性靖構(gòu)成分.C2Jt?fe抽提h抽提倒成為明0。以下,采用具有電子紿子體性質(zhì)的豪核性溶劑，如毗啜類、曲類和肢賣等的抽提*抽提勒產(chǎn)率可達(dá)甚至超過5。由于抽出物敬量倉.抽提中基*上無化學(xué)變化，所得抽出物與煤有機(jī)廈的基本結(jié)構(gòu)單元類似，故對煤的結(jié)

18、構(gòu)研究待別重要、*夠抽虬抽提溫度在300上.以春邱芳妗為溶劑.如芥、知咬畔和焦灑愉分等的抽提*因抽提中伴有熱解反座,故稱熬解抽握.抽提產(chǎn)室一般在80%以上,少數(shù)煤甚至高達(dá)閭呢溶砌解液化法即色此開安而成（4）超臨界抽提。以甲茉、二甲苯、異丙醇或水為溶劑在超過溶劑臨界點(diǎn)的條件下抽提%抽提溫度一®*400C左札抽揖率可達(dá)30%以上,它已發(fā)展成為一種煤液化T藝.5）加璽抽提.袖提溫度在3OCTC以上,采用供筌溶劑.如四機(jī)票,9,1。一二急非等或采用非供狙溶劑但在氧氣存在下避行抽槌。抽提中作有拽解和加釵反應(yīng)，是典型的煤液化方法，因此抽提率很高*隨著煤化程度的增大，煤越年老，煤中小分子含量越低,

19、抽提率越低。隨著煤化程度的增大，灰分、水分、揮發(fā)分、發(fā)熱量、密度、C、H、O含量，含氧官能團(tuán)、礦物質(zhì)含量、芳香度、煤中小分子含量、G值等的變化關(guān)系：灰分：水分：先降低7無煙煤7后增加內(nèi)表面積：先降低7無煙煤7后增加（與水含量有關(guān)）揮發(fā)分：先降低r無煙煤r后增加發(fā)熱量：先緩慢增大后顯著降低。從泥炭開始增大到焦煤時，然后開始降低，直到無煙煤（H的發(fā)熱量比C高3倍，無煙煤中H少）。煤化程律低的時候,H鑿度嘩加緩櫻：拔近無煙煤時.真密度增加很快口C:逐漸增加H:逐漸降低O:逐漸降低密度：通過CO2吸收劑測定C含量I通過水吸收劑測定H含量fO含量高不利于長途運(yùn)輸，因此需要提前脫水，但同時又存在運(yùn)輸中負(fù)吸

20、的問題（褐煤）N:與煤化程度沒有規(guī)律性關(guān)系通過開式法測定N含量真密度：從褐煤到煙煤真密度變化不明顯，至無煙煤階段真密度隨煤化程度的加深而急劇增加。褐煤：1.281.42g/cm3,煙煤：1.271.33g/cm3,無煙煤：1.401.80g/cm3脆度：煤化程度高度的煤和煤化程度低的煤的脆性都較??；10%的無WH)SA35中等煤化程度的焦煤、肥煤脆性較大；揮發(fā)t-COOH煙煤要比揮發(fā)分大的褐煤低。含氧官能團(tuán)：含量逐漸降低，礦物質(zhì)含量：與煤化度沒有直接關(guān)系inaPM值（透光率）：逐漸增大芳香度Fa:逐漸增大煤中小分子量：逐漸降低，縮合度逐漸增大煤中側(cè)鏈：逐漸減少，越年輕，側(cè)鏈越多。燃料比：煤中固

21、定碳和揮發(fā)分之比稱為燃料比（fuelratio）,記為FCdaf/Vdaf。隨煤化程度的增大逐漸增大。（從褐煤到無煙煤）煤的工藝性質(zhì)主要包括：粘結(jié)性和結(jié)焦性、發(fā)熱量、化學(xué)反應(yīng)性、熱穩(wěn)定性、透光率、機(jī)械強(qiáng)度和可選性等。粘結(jié)性和結(jié)焦性：煤化程度最高和最低的煤，一般都沒有粘結(jié)性，膠質(zhì)層厚度也很小?；瘜W(xué)反應(yīng)性：煤的活性一般隨煤化程度加深而減弱熱穩(wěn)定性：又稱耐熱性。是指煤在高溫作用下保持原來粒度的性能。熱穩(wěn)定性的好壞，直接影響爐內(nèi)能否正常生產(chǎn)以及煤的氣化和燃燒效率。機(jī)械強(qiáng)度：是指塊煤受外力作用而破碎的難易程度。機(jī)械強(qiáng)度低的煤投入氣化爐時，容易碎成小塊和粉末，影響氣化爐正常操作。因此，氣化用煤必須具備較高

22、的機(jī)械強(qiáng)度?？蛇x性：是指煤通過洗選，除去其中的夾砰和礦物質(zhì)的難易程度。與配煤相關(guān)的參數(shù)：膠質(zhì)層厚度、黏結(jié)性、膨脹壓力洗煤：煤炭洗選可脫除煤中50%80%的灰分、30%40%的全硫（或60%80%的無機(jī)硫），燃用洗選煤可有效減少煙塵、SO2和NOx的排放，入洗1億t動力煤一般可減排6070萬tSO2，去除砰石16Mt。煉焦用煤的基本要求： 揮發(fā)分、黏結(jié)性、結(jié)焦性，保證盡可能低的灰分、硫分、磷分的含量。煤先經(jīng)洗選，煉煤過程還要考慮膨脹壓力。 肥煤的黏結(jié)性最好，焦煤的結(jié)焦性最好。煉焦煤：氣、肥、焦、瘦。非煉焦煤：可作為型煤或型煤的原料。無煙煤可做瘦化劑。煤的三種加工方式：焦化、氣化、液化的異同：1都

23、是熱加工過程，但加熱程度不同；氣氛不同；都有熱解的過程，深度不同。2煤液化是活潑熱分解，在催化劑作用下，及時把H2加入，將裂解的小碎片穩(wěn)定下來；焦化是剩下的繼續(xù)縮聚；氣化是在熱分解的過程中，碎片與氣化劑作用。煤氣化：煤炭氣化時.必須具備三個條件，即弋化爐、氣化制，供給熱跋,三者缺一不可#氣化過程使用不同的氣化劑可制取不同種類的煤汽，主要反應(yīng)都相同.*47各神化爐的操作精京瑛日情定床流化床氣被床周體鞅粒的工作狀志咕1涎,床曜庭廈基本不變怛留在隙層內(nèi)而不旅出均與分敝到，化刑中，并與/北刑f起椎出原料爆紋度及其如A方式的缺煤或除煤-由上都麗入33mm的煤粒，宙h酬加入費(fèi)SUS%叫上趣煎:冷。崗h與氣

24、化刑從下稿并況洞入氣化靴餉入方式由氣化戶霍邯航人畝代化爐曜郎敢入W5隊(duì)F押井魂炯人爐由情況湖煉與產(chǎn)生的蝶氣I氣優(yōu)劑號遂法系也行逆向焦文樵煤與氣化前傳谿快，湄度均勻嫌與氣化劑樣宸潞火焰中疫應(yīng)懊氣勺從漁出口蝠癥摟近爐航擂齒爐溫灰傲拌出狀香灌志戒豎壽高低1高烘的密堆*如人撲）1600700400&QODMQ.1MPM0(4心，返卷程度|«»8機(jī)嚅版型）E15（洗柱型，8-12氣化指標(biāo)瞥寄爐七輝此床）泓克鞭爐匚涕聘味K-T妒床丁化BlA/MFh2,0-10常展常1£弋化#眼口煤氣ii/rcSaOtJOu8(H)J500MOS1fj(JO燥在護(hù)內(nèi)的件德時1間flOminIStrnnq化炭神不哺管、不燃岸料神曜550013mm杵町籽0BffIs"r*1=，r"-H<Q.1(0.047rnm占WM)燃?xì)庵杏蠮L焦袖，勵等-X適用煤種塊煤、無粘結(jié)性、弱黏結(jié)性