【影響煤炭發(fā)熱量的因素問(wèn)題探究15000字（論文）】

第一章緒論1.1煤炭的分類世界上的煤炭作為不可逆資源，分布非常廣闊，煤炭分為褐煤、次煙煤、無(wú)煙煤和煙煤等四類。全世界的可以采集的煤炭總儲(chǔ)量資源中中國(guó)約占12%、前蘇聯(lián)地區(qū)約占23%，美國(guó)約占25%，此外，南非、德國(guó)、印度和澳大利亞4個(gè)國(guó)家一共占世界總儲(chǔ)量的28%，世界煤炭產(chǎn)量總產(chǎn)量的80%來(lái)源于上述7國(guó)或地區(qū)，煤炭?jī)?chǔ)量豐富的國(guó)家同時(shí)也是煤炭的主要生產(chǎn)國(guó)，世界上煤炭?jī)?chǔ)量已探明的大約是石油儲(chǔ)量的63倍以上。根據(jù)國(guó)家科委推薦的《中國(guó)煤炭分類方案》，我國(guó)煤炭分為十大類，一般將長(zhǎng)焰煤、不粘結(jié)、弱粘結(jié)、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤等統(tǒng)稱為煙煤；貧煤稱為半無(wú)煙煤；揮發(fā)分大于40%的稱為褐煤[4]。無(wú)煙煤可用于制造煤氣或直接用作燃料，煙煤用于氣化工業(yè)、動(dòng)力鍋爐、配煤、煉焦；褐煤一般用于動(dòng)力鍋爐、液化氣化工業(yè)等。褐煤多為塊狀，質(zhì)地疏松、光澤暗，呈黑褐色；冒黑煙，火焰大，燃燒時(shí)上火快，容易著火，燃點(diǎn)低，含揮發(fā)分40%左右；發(fā)熱量和含碳量較低（發(fā)熱量因產(chǎn)地煤級(jí)不同差異很大），需經(jīng)常加煤，燃燒時(shí)間短。煙煤比較容易點(diǎn)燃，燃點(diǎn)不太高，揮發(fā)分大約占總質(zhì)量的30%以上，質(zhì)地細(xì)膩，大多數(shù)是黑色并且有光澤，小塊狀也有粉狀的，一般為粒狀；煤炭擁有較高的發(fā)熱量和含碳量，煤炭燃燒時(shí)間較長(zhǎng)，燃燒伴有大量黑煙，燃燒時(shí)火焰長(zhǎng)，上火快；煤炭在燃燒的時(shí)候容易結(jié)渣，而且大多數(shù)煙煤有粘性。無(wú)煙煤固定碳含量高，有的能夠達(dá)到80%以上，質(zhì)地緊密，雜質(zhì)少，呈黑色有金屬光澤而發(fā)亮，有小塊狀和粉狀兩種；不易著火，在10%以下燃點(diǎn)高，揮發(fā)分含量低；但燃燒時(shí)間長(zhǎng)，燃燒時(shí)不易結(jié)渣，粘結(jié)性弱，冒煙少，火焰短，火力強(qiáng)，火上來(lái)后比較大，剛?cè)紵龝r(shí)上火慢，發(fā)熱量高。為了使得火力強(qiáng)度減輕，應(yīng)往其中加入適量煤土燒用。1989年10月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局制定了《國(guó)內(nèi)煤炭減輕分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB5571-68），依據(jù)煤的恒濕無(wú)灰基高位發(fā)熱量Qgr、煤樣透光性P、奧亞膨脹度b、膠質(zhì)層最大厚度Y、粘結(jié)指數(shù)G、干燥無(wú)灰基揮發(fā)分Vdaf，maf，包括無(wú)灰基干燥氫含量Hdaf在內(nèi)的7個(gè)參數(shù)，將煤分為14類。即無(wú)煙煤、貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、氣肥煤、氣煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、長(zhǎng)焰煤、褐煤。國(guó)標(biāo)把煤分為三大類，即無(wú)煙煤、煙煤和褐煤，共29小類。無(wú)煙煤分為3個(gè)小類，數(shù)碼為01、02、03,數(shù)碼中的“0”表示無(wú)煙煤，個(gè)位數(shù)表示煤化程度，數(shù)字小表示煤化程度高；煙煤分為12個(gè)煤炭類別，24個(gè)小類，數(shù)碼中的十位數(shù)（1~4）表示煤化程度，數(shù)字小表示煤化程度高；個(gè)位數(shù)（1~6）表示粘結(jié)性，數(shù)字大表示粘結(jié)性強(qiáng)；褐煤分為2個(gè)小類，數(shù)碼為51、52,數(shù)碼中的“5”表示褐煤，個(gè)位數(shù)表示煤化程度，數(shù)字小表示煤化程度低。在各類煤的數(shù)碼編號(hào)中，十位數(shù)字代表?yè)]發(fā)分的大小，如無(wú)煙煤的揮發(fā)分最小，十位數(shù)字為0,褐煤的揮發(fā)分最大，十位數(shù)字為5,煙煤的十位數(shù)字介于1~4之間，個(gè)位數(shù)字對(duì)煙煤類來(lái)說(shuō)，是表征其粘結(jié)性或結(jié)焦性好壞，如個(gè)位數(shù)字越大，表征其粘結(jié)性越強(qiáng),如個(gè)位數(shù)字為6的煙煤類，都是膠質(zhì)層最大厚度Y值大于25mm的肥煤或氣肥煤類，個(gè)位數(shù)為1的煙煤類，都是一些沒(méi)有粘結(jié)性的煤，如貧煤、不粘煤和長(zhǎng)煙煤。個(gè)位數(shù)字為2~5的煙煤，他們的粘結(jié)性隨著數(shù)碼的增大而增強(qiáng)。1.2煤炭的開(kāi)采方法煤礦生產(chǎn)排放量最大的固體廢物就是矸石的排放，也是中國(guó)工業(yè)堆積量和產(chǎn)生量最大的固體廢物，中國(guó)煤矸石年排放量大約在1.5億~2.0億噸之間，產(chǎn)生量一般為煤炭產(chǎn)量的10%左右。全國(guó)煤矸石積存量截止2002年底占地2.6萬(wàn)公頃，約34億噸，是中國(guó)工業(yè)儲(chǔ)集量和產(chǎn)出量最多的固體廢物。2004年煤矸石在全國(guó)的綜合利用率為54%，利用量為1.35億噸[5]。在煤礦生產(chǎn)和建設(shè)過(guò)程中礦井排水會(huì)將生產(chǎn)中的各種滋水通過(guò)不同的方式排進(jìn)工作面和巷道，為了防止發(fā)生水害，保證安全生產(chǎn)，礦井里的水需要迅速排干。在煤炭的開(kāi)采過(guò)程中，2004年全國(guó)煤礦統(tǒng)計(jì)出礦井里面平均每噸煤涌水量約為2m3，資源的利用率大概只有22%左右，共約30億噸。在煤炭開(kāi)采前和開(kāi)采中煤礦的安全措施非常的重要，保證煤礦安全一般都是使得礦井通風(fēng)和瓦斯抽放。但瓦斯引起的溫室效應(yīng)非常強(qiáng)烈，將抽放的瓦斯直接排到大氣中，其中的甲烷所引起的溫室效應(yīng)要比二氧化碳強(qiáng)上20倍。另外煤礦的中井下巷道里在生產(chǎn)過(guò)程中每秒鐘都需要大量的新鮮空氣確保工人的活動(dòng)，礦井中的通氣也都含有一定瓦斯，它們一般都是通過(guò)礦井送風(fēng)來(lái)排出的，送風(fēng)的過(guò)程中會(huì)伴有大量粉塵。目前幾年估算出的產(chǎn)量非常所，2002年中國(guó)重點(diǎn)煤礦煤層瓦斯產(chǎn)生量為9366.37億噸，全國(guó)煤層瓦斯資源量為106億噸，利用率5%左右，其中利用瓦斯量為517.49億噸[6]。傳統(tǒng)煤炭的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)造成相當(dāng)?shù)馁Y源浪費(fèi)，造成的生態(tài)破壞影響即使忽略其它伴生、共生礦物的利用、加工、開(kāi)采，污染依然非常的嚴(yán)重。中國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)目前基本都沒(méi)有利用伴生、共生的多種礦產(chǎn)資源，此外礦物的隨意存放丟棄還會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)負(fù)面影響，污染環(huán)境。地殼內(nèi)部原有的力學(xué)平衡在煤炭開(kāi)采過(guò)程中遭到了破壞。引起原有生態(tài)系統(tǒng)受到破壞，地表塌陷。這種破壞造成生態(tài)環(huán)境惡化和地表水利設(shè)施的破壞，使原有土地收益的喪失或減少。每年大面積的開(kāi)采煤礦引起的地表塌陷面積已達(dá)40萬(wàn)平方米，而且每年塌陷的面積還在以平均1.5萬(wàn)平方米的速度在擴(kuò)大。1.3煤炭的應(yīng)用范圍煤炭具有非常多的用途，根據(jù)它的使用目的能夠歸納為三種途徑：（1)煤化工用煤，（2)煉焦煤，（3）動(dòng)力煤，主要包括加氫液化用煤，低溫干餾用煤，氣化用煤等[7]。冶金用動(dòng)力煤是一種無(wú)煙煤，它能夠?yàn)楦郀t噴吹和燒結(jié)使用，但是這些的煤炭用量不到動(dòng)力用煤使用量的1%；生活用煤：生活用煤的使用數(shù)量所占的比例比較大，約占燃料用煤總量的23%；一般工業(yè)鍋爐用煤：除大型供熱鍋爐和熱電廠外，一般企業(yè)使用的工業(yè)鍋爐數(shù)量大且分散，一般主要用作取暖，型號(hào)也很多，這種用煤量大約是動(dòng)力煤總量的26%；建材用煤：水泥煤的使用量是最多的，約占動(dòng)力用煤總量的13%以上，其次為瓦、磚、玻璃等；蒸汽機(jī)車用煤：蒸汽機(jī)車鍋爐的耗煤指標(biāo)為為100kg/（萬(wàn)噸·km）左右，占動(dòng)力用煤3%左右；發(fā)電用煤：目前中國(guó)平均發(fā)電耗煤為標(biāo)準(zhǔn)煤370g/(kW·h）左右，約1/3以上的煤用來(lái)發(fā)電。電廠利用煤炭的燃燒，把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑢?shí)現(xiàn)火力發(fā)電。中國(guó)雖然煤炭的儲(chǔ)量在世界水平內(nèi)都可以算是非常豐富的，但是煉焦煤資源卻是蘊(yùn)藏比較少，中國(guó)煤炭總含量中煉焦煤的儲(chǔ)量大約只有全部?jī)?chǔ)量的26.74%。煉焦煤類包括瘦煤（占5.12%），主焦煤（占6.14%），肥煤（占4.334%），氣煤（占12.87%），其它為未分牌號(hào)的煤（占0.49%）；非煉焦煤類包括天然焦（占1.1%），褐煤（占11.89%），長(zhǎng)焰煤（占11.98%），不粘煤（占12.9%），弱粘煤（占1.87%），貧煤（占4.66%），無(wú)煙煤（占9.87%），牌號(hào)不清的煤（占1.21%）和未分牌號(hào)的煤（占12.76%）[8]。一般1.3噸左右的焦煤只能煉大概一噸焦炭，焦炭由混合煤或焦煤高溫冶煉而成，煉焦炭也是煉焦煤的主要用途。目前焦炭是鋼鐵等行業(yè)的重要產(chǎn)品原料，是鋼鐵工業(yè)中生產(chǎn)的基本食糧。世界主要的焦炭市場(chǎng)出口國(guó)就是中國(guó)，我國(guó)是焦炭的生產(chǎn)大國(guó)。2003年，全球焦炭總銷售量為3.8億噸，中國(guó)焦炭的銷售量就超過(guò)了1.80億噸，大約是全球總銷售產(chǎn)量的47%。在出口方面，2003年中國(guó)焦煤的出口總額數(shù)1511萬(wàn)噸，其中出口歐盟的總量大約為445萬(wàn)噸，約占全部出口總量的1/3。2004年，中國(guó)一共出口焦炭1523萬(wàn)噸，這個(gè)占據(jù)了全球焦炭銷售總量的56%，雖然如此，國(guó)際焦炭的市場(chǎng)價(jià)格還是不斷升高。2008年中國(guó)焦炭產(chǎn)量總計(jì)約33100萬(wàn)噸，2009年1月至9月焦炭總銷售產(chǎn)量約為24613.65萬(wàn)噸[9]。1.4煤炭的行業(yè)發(fā)展煤炭施工企業(yè)隨著市場(chǎng)化的不斷深入，也推向了市場(chǎng)，然而管理體制機(jī)制不活，在煤炭施工企業(yè)中還沒(méi)有大的變化。煤炭施工項(xiàng)目能否順利、全面實(shí)施，解決好企業(yè)與項(xiàng)目的關(guān)系是關(guān)鍵，企業(yè)與項(xiàng)目間約束不嚴(yán)，激勵(lì)不夠，關(guān)系模糊，責(zé)任不明，煤炭項(xiàng)目施工管理被過(guò)多的不確定因素等嚴(yán)重影響正常實(shí)施，煤炭項(xiàng)目施工管理必須通過(guò)創(chuàng)新才能使適應(yīng)現(xiàn)代企業(yè)制度建設(shè)的要求。在工程投標(biāo)中煤炭施工企業(yè)存在的低價(jià)中標(biāo)，相互壓價(jià)，過(guò)渡競(jìng)爭(zhēng)，仍然是普遍現(xiàn)象。煤炭施工企業(yè)還不能完全按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的規(guī)律運(yùn)行，一些法律法規(guī)還沒(méi)有健全，存在著許多人為因素、政策導(dǎo)向、行業(yè)行為乃至灰色交易，但無(wú)論怎樣，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的潮流是不可阻擋的，煤炭施工市場(chǎng)的逐步完善和國(guó)際化必然要求我們的煤炭施工的項(xiàng)目管理要不斷創(chuàng)新來(lái)適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的規(guī)律。一般制造業(yè)中投標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)類似于市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)，我國(guó)施工企業(yè)建筑施工領(lǐng)域基本實(shí)行招投標(biāo)制后，都要以投標(biāo)報(bào)價(jià)的形式爭(zhēng)取中標(biāo)。企業(yè)間為了獲取工程項(xiàng)目競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。如果一個(gè)企業(yè)投不到項(xiàng)目工程，投標(biāo)企業(yè)就無(wú)利可談，也只能自己為投標(biāo)而付出的物財(cái)人買單。如果投標(biāo)報(bào)價(jià)時(shí)取費(fèi)不當(dāng)、漏計(jì)項(xiàng)目、計(jì)算失誤，或招標(biāo)文件中有對(duì)承包企業(yè)不利的條款和低價(jià)中標(biāo)，或由于招標(biāo)市場(chǎng)上的不規(guī)范操作和不正常的因素，再加上其他原因造成經(jīng)營(yíng)管理失敗而虧損，承包企業(yè)將承擔(dān)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。原材料壓力一是國(guó)家煤炭資源的態(tài)度;二是開(kāi)采工藝的復(fù)雜程度;三是開(kāi)采投資的占用量;四是生產(chǎn)者的經(jīng)營(yíng)管理水平;五是所采煤層的自然賦存條件等等。目前，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦管理水平、技術(shù)水平較低，開(kāi)采資金占用量小且設(shè)施簡(jiǎn)單，再加上原煤生產(chǎn)成本比國(guó)有煤礦水平要低很多，對(duì)煤炭資源不夠珍惜。鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦低65%以上的所占比例還不少，一般都要低50%左右。因此，在國(guó)有煤炭企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和扭虧增盈在鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)下，發(fā)展前景是極其不利的。中國(guó)煤炭開(kāi)采企業(yè)過(guò)于分散，煤炭行業(yè)的集中度還較低，個(gè)體開(kāi)采煤炭的情況也很常見(jiàn)，這一方面加大了地方政府和中央對(duì)煤炭企業(yè)的管理難度，安全隱患也非常大；另一方面市場(chǎng)的受到了波動(dòng)，起伏變化不穩(wěn)定，使得煤炭的供給不穩(wěn)定。煤炭是不可再生的能源物質(zhì)，隨著時(shí)間在慢慢的減少，國(guó)家必須加以控制，一定要對(duì)其開(kāi)采實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理的措施[10]。而規(guī)模較大的煤炭生產(chǎn)企業(yè)在可控性、安全性、技術(shù)性等方面都具有很大優(yōu)勢(shì)，因此，把現(xiàn)有的煤炭企業(yè)有效的整合在一起還是很有必要的。一方面，堅(jiān)決關(guān)閉那些不具備合格開(kāi)采和安全條件的企業(yè)，另一方面，依照市場(chǎng)的需求，在政府的調(diào)節(jié)下，組成大型煤炭基地和集團(tuán)，以股份制的方式把大量分散的煤炭開(kāi)采企業(yè)聯(lián)合在一起，實(shí)行統(tǒng)一銷售、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一開(kāi)采。第二章影響煤炭發(fā)熱量的幾種常見(jiàn)因素2.1煤炭中的水分含量水分是煤中的無(wú)用物質(zhì)，因此煤中的無(wú)用成分也會(huì)隨著水分含量增多而變多[11]。同時(shí)，當(dāng)煤中有大量水分時(shí)，不僅在煤的加熱過(guò)程中，要吸收大量的熱變成水蒸氣而蒸發(fā)掉，而且煤的有用成分也會(huì)減少。另外，大量的水分也會(huì)影響煤炭的制備、貯存和運(yùn)輸，還會(huì)增加煤炭的無(wú)效運(yùn)輸量[12]。例如，在零下20-30攝氏度的寒冷地區(qū)的冬季，車皮會(huì)與高水分煤就凍結(jié)在千毫而無(wú)法卸車，就不宜將水分高的煤作長(zhǎng)距離余數(shù)。同時(shí)在露天由于煤塊中的水分會(huì)讓煤炭?jī)鼋Y(jié)在一起，也無(wú)法裝車。在制備煤炭的過(guò)程中，煤中含水量太高，也會(huì)給煤的篩分和破碎帶來(lái)很多麻煩，同時(shí)煤料的配合和煤的比重配合也會(huì)受到很大影響。生產(chǎn)實(shí)踐中證明了煤煤炭中的含水量越低越好。依照煤中所含水分的存在方式和結(jié)合形式，可分為游離水和化合水兩種類型。煤中的游離水的存在形式是以武力形態(tài)存在于煤炭中的，經(jīng)過(guò)1-2小時(shí)的低溫加熱后，一般就能全部變成水蒸氣會(huì)發(fā)掉。這是因?yàn)橛坞x水在煤炭中一般都是以水分子的吸附狀態(tài)和煤炭混合在一起的?；纤敲禾恐械牟糠值V物質(zhì)與水化合而成的形態(tài)，就是通常說(shuō)的結(jié)晶態(tài)水和結(jié)合水，如硫酸鈣中的結(jié)合水和高嶺土中的結(jié)晶水。要讓結(jié)晶水解析出來(lái)通常需要200攝氏度的溫度環(huán)境，但溫度高達(dá)560攝氏度時(shí)高嶺土組分中的結(jié)合水才會(huì)水解，而硫酸鈣二水化合物在煤中含量很少，分解失水溫度僅163攝氏度[13]。根據(jù)水分在煤碳中的存在的結(jié)構(gòu)狀態(tài)來(lái)分的話，又可分為內(nèi)在水分和外在水分兩種。外在水分是附著在煤粒表面上的水。內(nèi)在水分是凝聚或吸附在煤粒內(nèi)部毛細(xì)孔中的水。在煤炭特殊結(jié)構(gòu)的吸附作用下，內(nèi)在水分要揮發(fā)出來(lái)比較困難。如外在水分在40-50攝氏度下不需要很長(zhǎng)的時(shí)間就能完全蒸發(fā)出來(lái)，而內(nèi)在水分在100攝氏度以上的溫度條件下處理較長(zhǎng)的時(shí)間才能完全蒸發(fā)出來(lái)。在實(shí)際應(yīng)用中煤炭中的水分劃分一般分為分析煤水分和氛圍應(yīng)用煤全水分兩種。前者為空氣干燥煤水分，后者則是煤在煉焦入爐前所含的全水分含量。前者用來(lái)控制生產(chǎn)的要求規(guī)定，而后者則式計(jì)算產(chǎn)量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些方法的標(biāo)準(zhǔn)都有統(tǒng)一的規(guī)定。在實(shí)際煤炭的正常中因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)原因煉焦煤水分一般不是越少越好，而都是把比例調(diào)節(jié)在一定的范圍之內(nèi)。其一，減少破碎中的粉塵飛揚(yáng)污染；其二，我國(guó)絕大多數(shù)洗煤廠無(wú)干燥設(shè)備，而煤經(jīng)水洗后的水分一般都比較高。所以我國(guó)大多數(shù)焦化廠的入爐煤水都調(diào)節(jié)在總質(zhì)量的8-10%的之內(nèi)。如果生產(chǎn)過(guò)程中企業(yè)有安裝干燥設(shè)備的條件，將煤的含水量控制到4-5%。由于含水量的減少，投入煉化爐中可以縮短煤料的結(jié)焦時(shí)間，并提高裝爐煤的堆比重，煤炭強(qiáng)度也會(huì)隨之升高，或能夠得到節(jié)省強(qiáng)粘結(jié)性煤的特性[14]。通過(guò)日本福山煉焦廠鋼管公司的研究表明，裝爐煤水分的含量從7%降低到4.4%時(shí)，生產(chǎn)總產(chǎn)量上升了8.2%，交談強(qiáng)度DI3015增加1.14%，結(jié)焦時(shí)間減少了2-3%，炭化室中每孔裝煤量增加8%，每噸的污水排放降低1%，焦?fàn)t能夠節(jié)省5*10千卡/噸煤。同時(shí)由于煤炭中水分的減少使得操作簡(jiǎn)單，便于焦?fàn)t的生產(chǎn)管理，使焦?fàn)t的生產(chǎn)條件穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，煤中含水量對(duì)焦煤生產(chǎn)影響和煤干燥的效率影響都很明顯。2.2煤炭中的碳的含量煤主要由碳、氫、氧、氮和有機(jī)硫這屋中有機(jī)元素組成。其中，碳、氫、氧在煤炭中的比例達(dá)到95%以上。此外，煤炭中的磷和其他元素也占有一定的比例，但是很少。煤中有機(jī)元素的組成比例隨煤化程度的改變而按照一定規(guī)則也在改變。一般來(lái)講，煤炭中碳的含量越高，煤化程度越大，氫和氧的含量減少，氮的含量也會(huì)隨著減少。煤炭在除去揮發(fā)分、灰分、水分后的殘留物就是固定碳，全部去除煤炭中的揮發(fā)分、灰分和水分后的差值就是煤炭中固定碳的含量[14]。從測(cè)定去除煤炭中揮發(fā)成分的殘留物焦炭渣的質(zhì)量中減去煤炭的灰分，也可以得到煤的固定碳含量。煤炭的總量減去無(wú)灰分的揮發(fā)分干燥部分就是無(wú)灰分干燥煤炭的固定碳含量。固定碳主要是由碳元素構(gòu)成的，另外還含有一定比例的氫、氧、氮、硫等其有機(jī)元素。從工業(yè)分析的角度來(lái)看煤的發(fā)熱量主要是煤炭里的固定碳燃燒產(chǎn)生的[15]。所以在國(guó)際上計(jì)算煤炭發(fā)熱量的公式利用工業(yè)分析的方法，基本都是用煤的固定碳含量作為發(fā)熱量指標(biāo)的。國(guó)內(nèi)測(cè)定灰分比較大的石煤、無(wú)煙煤和高灰分煙煤發(fā)熱量的經(jīng)驗(yàn)公式，都是用煤的固定碳含量作為計(jì)算指標(biāo)來(lái)計(jì)算的。煤的揮發(fā)分和無(wú)灰基干燥固定碳含量都是評(píng)定煤炭質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)數(shù)據(jù)，即煤中固定碳含量越高，煤炭的質(zhì)量也就越好。一般無(wú)煙煤的固定碳含量>92%，煙煤為48%～92%，褐煤的≤58%。因此像美國(guó)和日本等某國(guó)家的煤炭質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是以無(wú)灰基干燥固定碳含量作為質(zhì)量評(píng)定的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的。工業(yè)用煤也都是使用空氣干燥基固定碳含量作為評(píng)測(cè)重要指標(biāo)的。如對(duì)合成氨用煤要求固定碳含量>65%[16]。分析基固定碳含量和分析基高位發(fā)熱量之間總的趨勢(shì)是C越高的煤，其Q也越高。如我們?cè)?jì)算了78個(gè)全國(guó)統(tǒng)一檢查煤樣（包括有從無(wú)煙煤到各種牌號(hào)的煙煤和褐煤的所有煤種）的分析基固定碳含量和分析基高位發(fā)熱量間的相關(guān)系數(shù)r=0.734，自由度為52時(shí)，r的臨界值為0.268，因0.734大于0.268，故在95%的概率下，分析煤樣的固定碳含量和分析基的高位發(fā)熱量之間有顯著的線性相關(guān)關(guān)系[17]。對(duì)同一牌號(hào)的煤來(lái)說(shuō)，則分析煤樣的固定碳含量和分析基高位發(fā)熱量之間的相關(guān)系數(shù)將為更大，也就是說(shuō)，兩者之間的正變線性直線關(guān)系更為顯著。所以，在以往沿用的一些計(jì)算煤高位發(fā)熱量的經(jīng)驗(yàn)公式中，有不少都是采用C作為計(jì)算發(fā)熱量的主要參數(shù)[18]。2.3煤炭中的灰分的含量煤炭完全燃燒過(guò)程之后剩下的不能再燃燒發(fā)熱的無(wú)法被氧化分解的礦物固體殘留物就是煤炭的灰分?；曳痔鄷?huì)影響煤炭的加工使用?；曳趾吭蕉?，熱效率也就越低；煤炭中的灰分在燃燒時(shí)能夠影響煤的氣化燃燒，在爐內(nèi)灰分還會(huì)結(jié)成大片爐渣，對(duì)生產(chǎn)運(yùn)用造成麻煩；煉焦時(shí)，灰分能全部生成焦炭，降低了焦炭的質(zhì)量，和強(qiáng)度?；曳值娜埸c(diǎn)受到成分不同的影響，煤灰成分也是十分復(fù)雜的[19]?；胰埸c(diǎn)低的煤，再氣化和燃燒的過(guò)程中，能夠?yàn)橛绊懮a(chǎn)操作，造成很多的麻煩。所以，在評(píng)價(jià)煤炭的工業(yè)作用時(shí)，必須分析灰成分，測(cè)定灰熔點(diǎn)。外在灰分與采煤方法的合理與否有很大關(guān)系，是來(lái)自?shī)A矸中和頂?shù)装宓膸r石碎塊。通過(guò)分選煤炭，其中的外在灰分大部分都能去掉。原始植物在形成煤炭的過(guò)程中植物體內(nèi)所含的無(wú)機(jī)物就是內(nèi)在灰分，煤的灰分含量越高，可選性也會(huì)越來(lái)越差。動(dòng)力煤中灰分增加，煤容易結(jié)渣，排渣量增加，發(fā)熱量降低；發(fā)熱量一般隨著灰分每增加2%，降低100kca1/kg左右[20]。精煤冶煉中石灰石使用量增加，灰分也會(huì)隨之增加，高爐利用系數(shù)降低，焦炭強(qiáng)度下降；灰分的質(zhì)量增加1%，石灰石的用量就會(huì)增加4%，高爐生產(chǎn)能力下降3%，焦炭強(qiáng)度下降2%[21]。煤的灰分不是煤中的固有成分，而是煤中所有可燃物質(zhì)完全燃燒以及煤中礦物質(zhì)在一定溫度下產(chǎn)生一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)后剩下的殘?jiān)?；煤的發(fā)熱量是指每單位質(zhì)量的煤完全燃燒所產(chǎn)生的熱量，是表征煤炭各種特性的的綜合指標(biāo)。煤炭的發(fā)熱量測(cè)定在分析煤炭質(zhì)量中是一個(gè)影響因素較多、操作復(fù)雜的項(xiàng)目，特別是受到環(huán)境的影響，國(guó)標(biāo)規(guī)定：有制冷設(shè)備、測(cè)熱容量與測(cè)發(fā)熱量條件一致、室內(nèi)無(wú)空氣對(duì)流、有恒溫措施、室內(nèi)溫度要恒定等，測(cè)試條件要求非常嚴(yán)格，因此，發(fā)熱量平行樣測(cè)試結(jié)果常常超差，測(cè)定是一個(gè)較難掌握的項(xiàng)目，浪費(fèi)許多物力和人力。相比灰分測(cè)定而言，則容易得多，空氣干燥煤樣稱一定量，放到馬弗爐中，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)加熱到（815±10）℃，讓樣品燃燒到質(zhì)量基本沒(méi)有變化，以燃燒殘留的物質(zhì)占樣品總質(zhì)量的比例做為灰分產(chǎn)率。整個(gè)測(cè)定過(guò)程儀表都會(huì)自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，而且可以一次測(cè)定多個(gè)樣品數(shù)據(jù)，減少了平行煤樣的測(cè)量誤差[22]。為了能夠快速、準(zhǔn)確測(cè)定煤炭的發(fā)熱量，我們努力研究煤的灰分和煤炭發(fā)熱量的相關(guān)性，從而使用灰分量分析結(jié)果推出發(fā)熱量結(jié)果，并運(yùn)用相關(guān)關(guān)系對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)。2.4煤炭中的硫分的含量在燃燒時(shí)煤炭會(huì)產(chǎn)生較多的硫化氣體，這些氣體不僅會(huì)和空氣中的水會(huì)形成酸雨，還能腐蝕金屬設(shè)備，污染環(huán)境，危害植物生產(chǎn)，而且使用含有硫和琳的煤炭用來(lái)冶金煉焦時(shí)，煤中大部分的硫和磷冶煉時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)移到公鐵中，煉焦時(shí)又會(huì)直接轉(zhuǎn)移到焦炭中，嚴(yán)重影響焦炭和鋼鐵質(zhì)量，損耗鑄造和機(jī)械加工的鋼鐵的機(jī)械[23]。煤炭燃燒或煉焦時(shí)，如果煤炭中的氟和氯含量較高時(shí)，管道和爐壁都會(huì)被腐蝕掉。把含有砷的煤作為釀造燃料和食品工業(yè)用，砷含量偏高會(huì)危害人體的健康，使產(chǎn)品毒性增加。水分和礦物質(zhì)是煤中的主要無(wú)機(jī)物，這些物質(zhì)會(huì)使煤的利用價(jià)值和質(zhì)量大大降低，其中大部分都是煤炭的有害成分。煤炭按硫份在其中的存在形態(tài)可以分為無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫兩種。有的煤炭中會(huì)存在少量的單質(zhì)硫[24]。煤炭中的硫份，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，基本都是以有機(jī)物的形態(tài)存在于煤炭中的，至今了解的還不夠充分，煤炭中殘留的硫份通常都是以無(wú)機(jī)物形態(tài)存的。無(wú)機(jī)硫可以分為硫酸鹽硫和硫化物硫。硫化物硫中白鐵礦硫的成分較少，黃鐵礦硫的比例較多，這兩種硫份為同質(zhì)多晶體。CaSO4中的硫份主要是硫酸鹽硫。按照煤炭中的硫份能不能在空氣中燃燒又劃分為不可燃硫和可燃硫。單質(zhì)硫、硫鐵礦硫、有機(jī)硫都是可燃硫，他們都能在空氣中燃燒。硫酸鹽硫是不可燃硫，它不能在空氣中燃燒[25]。煤焦化后留在焦炭中的硫（以硫化亞鐵、硫化鈣和有機(jī)硫等為主），或燃燒后留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫?yàn)橹鳎?，稱為固體硫。焦油析出的硫和煤焦化隨煤氣或煤燃燒逸出的硫份，叫做揮發(fā)硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的揮發(fā)硫和固定硫是會(huì)改變的，隨礦物質(zhì)組分、升溫速度和焦化或燃燒的程度的數(shù)量和性質(zhì)等變化的[26]。第三章熱量計(jì)測(cè)量發(fā)熱量的原理煤的發(fā)熱量是指單位重量的煤完全燃燒后冷卻到原來(lái)溫度所放出的熱量，煤完全燃燒后，煤中的C轉(zhuǎn)變成CO，H轉(zhuǎn)變成H。O，S轉(zhuǎn)變成SO：，其它元素變?yōu)橛坞x狀態(tài)或氧化物。煤的發(fā)熱量氧彈法測(cè)定，是用氧彈式熱量計(jì)，直接測(cè)定出每單位重量的煤樣在熱量計(jì)的氧彈中于過(guò)量高壓氧氣中燃燒后產(chǎn)生的熱量，通常稱為彈簡(jiǎn)發(fā)熱量，報(bào)出結(jié)果時(shí)根據(jù)需要，再換算成高位發(fā)熱量或低位發(fā)熱量[27]。具體做法是，在一個(gè)高壓密閉稱為氧彈的容器中，在有過(guò)量氧氣條件下，點(diǎn)燃測(cè)定的樣品讓它燃燒充分，用水吸收放出的熱量，根據(jù)吸收熱量的水溫度的升高情況計(jì)算出發(fā)熱量。在測(cè)定中，先使已知熱效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)在熱量計(jì)中燃燒，比如，稱去一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)苯甲酸在氧彈中反應(yīng)，算出水的熱當(dāng)量來(lái)，熱量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)熱當(dāng)量是指熱量計(jì)氧彈周圍的液體溫度升高1℃所吸收的熱量，相當(dāng)于單位質(zhì)量熱體系物質(zhì)溫度升高1℃所需的能量，此一定物質(zhì)量的熱體系，稱為熱量計(jì)的水當(dāng)量[28]。接著，將帶測(cè)定的煤炭樣品在一樣的條件下，在氧彈內(nèi)燃燒，測(cè)量體系溫度升高的升高情況。根據(jù)所測(cè)定的溫度差值和量熱體系的水當(dāng)量，就能計(jì)算出煤炭樣品的發(fā)熱量。設(shè)在使用熱量計(jì)測(cè)量水當(dāng)量時(shí)，溫度升高為△Te，發(fā)生的熱效應(yīng)為Qe，則熱量計(jì)的水當(dāng)量K測(cè)定值可以計(jì)算為：K=Qe/△Te又設(shè)，煤樣的熱效應(yīng)測(cè)定值為Qx，未知熱效應(yīng)在熱量計(jì)中使得水溫度升高為△T，體系所需的熱量K具有使得溫度升高1Y；則Qx=K·△T=Qe/△Te·△T煤樣的熱效應(yīng)Qx與所測(cè)煤樣重量G之比Qx/G即為所測(cè)煤樣的發(fā)熱量。水當(dāng)量K值的測(cè)定結(jié)果按下列公式計(jì)算：K= 式中：K一一熱量計(jì)的水當(dāng)量(克)Q一一苯甲酸的熱值(卡／克)a一一苯甲酸重量(克)g一一引火絲的燃燒熱(卡／克)b一一實(shí)際消耗的引火絲蘑量(克)1．43一一相當(dāng)于1毫升0.1N氫氧化鈉溶液的硝酸的生成熱和溶解熱。C一一滴定洗彈液所消耗的0.1N氫氧化鈉溶液體積(毫升)H一一貝克曼溫度計(jì)的平均分度值。T一一直接觀測(cè)到的主期的最終溫度。h一一溫度為T時(shí)對(duì)溫度計(jì)刻度的校正。To一一直接觀測(cè)到的主期的最初溫度。ho一一溫度為To時(shí)對(duì)溫度計(jì)刻度的校正。．△t一一熱量計(jì)熱交換校正值。彈簡(jiǎn)發(fā)熱量是煤樣在高壓氧氣的條件下燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量因而它產(chǎn)生了一些在空氣中燃饒時(shí)不能進(jìn)行的熱化學(xué)反應(yīng)[29]。例如，煤炭在空氣中燃燒的時(shí)候樣品中所含的氮會(huì)以氣態(tài)氮逸出到空氣之中，而在氧彈中燃燒時(shí)則會(huì)生成氮的高價(jià)氧化物N2O或NO2，這些氧化物溶于彈筒里的水中后變成硝酸，這一反應(yīng)是放熱反應(yīng)。此外，煤中的可燃硫在空氣中燃燒時(shí)只形成二氧化硫氣體，而在氧彈中燃燒時(shí)絕大部分能氧化成三氧化硫，它溶于彈簡(jiǎn)里的水中后形成硫酸，二氧化硫氧化成三氧化硫以及三氧化硫溶子水中形成硫酸水合物等反應(yīng)，都是放熱反應(yīng)。所以煤的彈筒發(fā)熱量，高于煤在空氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱量。煤中的硫含量越高或煤的發(fā)熱量越大，則高出的熱量也就越多[30]。因此，在報(bào)出結(jié)果時(shí)，必須將彈筒發(fā)熱量加以校正，使煤在空氣中燃燒時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱量與之相符其，這樣就能得到高位發(fā)熱量。第四章影響因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)4.1實(shí)驗(yàn)材料4.1.1實(shí)驗(yàn)原料=1\*GB2⑴氧氣：不允許使用電解氧，壓力足以使氧彈充氧至3.0Mpa，不含可燃成分，純度至少99.5%。=2\*GB2⑵苯甲酸：二等或二等以上，基準(zhǔn)量熱物質(zhì)，經(jīng)權(quán)威計(jì)量機(jī)構(gòu)確定其標(biāo)準(zhǔn)熱量。=3\*GB2⑶點(diǎn)火絲：已知熱值的棉線或者直徑0.1㎜左右的鎳、銅、鉑絲或其他金屬絲；如果選用棉線，應(yīng)選用粗細(xì)均勻的白棉線并且不能涂臘。各種點(diǎn)火絲在點(diǎn)火時(shí)放出的熱量如下：棉線：17500J/g；銅絲：2500J/g；鎳絲：6000J/g；鐵絲：6700J/g。=4\*GB2⑷點(diǎn)火導(dǎo)絲：鎳絡(luò)絲，直徑在0.3㎜左右。=5\*GB2⑸酸洗石棉絨：使用之前在800℃溫度下灼燒30min.=6\*GB2⑹擦鏡紙：燃燒熱在前先測(cè)出。4.1.2實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備=1\*GB2⑴自動(dòng)恒溫式熱量計(jì)（儀器結(jié)構(gòu)、彈筒、內(nèi)筒、外筒、攪拌器、量熱溫度計(jì)）=2\*GB2⑵燃燒皿、壓力表和氧氣導(dǎo)管、壓餅機(jī)；=3\*GB2⑶天平（分析天平、工業(yè)天平）=4\*GB2⑷點(diǎn)火裝置：點(diǎn)火可由220V交流電源經(jīng)變壓器供給12～24V的電壓。線路中應(yīng)串聯(lián)一個(gè)指示點(diǎn)火情況的電流計(jì)和一個(gè)調(diào)節(jié)電壓的變阻器以及指示燈。在實(shí)驗(yàn)之前要確定點(diǎn)火電壓。其方法是：在大氣環(huán)境中通電接好的點(diǎn)火絲。使用熔斷式點(diǎn)火時(shí)一邊調(diào)節(jié)電壓，讓點(diǎn)火絲在一到兩秒中達(dá)到紅亮；在使用棉線調(diào)節(jié)電壓點(diǎn)火時(shí)，保證點(diǎn)火絲四到五秒內(nèi)達(dá)到暗紅。確定上述點(diǎn)火使用的電壓和時(shí)間后，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)出通電時(shí)間、電流、電壓，以便能夠得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)測(cè)量發(fā)熱量。4.2煤炭發(fā)熱量的測(cè)定4.2.1水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響取一定質(zhì)量的苯甲酸基準(zhǔn)物進(jìn)行熱量測(cè)定試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量計(jì)算出水試驗(yàn)過(guò)程中的水當(dāng)量，水當(dāng)量的測(cè)定結(jié)果不得少于5次，每?jī)纱伍g的誤差不應(yīng)超過(guò)1O克，如果前四次間的誤差不超過(guò)5克，可以省去第五次測(cè)定，取其算術(shù)平均值，作為最后結(jié)果。取同一測(cè)量樣本作為試驗(yàn)對(duì)象，分成5份，通過(guò)人工控制這5份樣品的水分含量，每份取1.0g左右作為測(cè)量樣品，然后將燃燒皿裝入氧彈的干鍋架上。試驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果參照表4.1。表4.1水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響測(cè)量結(jié)果樣品質(zhì)量（g）水分（%）T（℃）To（℃）Qt（MJ/Kg）10.98512.5021.245718.0412498220.99412.0021.231718.0347503431.01511.5021.227918.02595119451.00811.000.98110.5021.235118.0357516821.241318.03915279注：T為直接觀測(cè)到的主期的最終溫度；To為直接觀測(cè)到的主期的最初溫度。從測(cè)定結(jié)果可以看出，隨著煤炭水分的增加，發(fā)熱量是逐漸變小的。水分在煤炭中屬于無(wú)用的物質(zhì)，它在煤炭的燃燒放熱過(guò)程中會(huì)吸收大量的熱量變成水蒸氣，水分比例的增大導(dǎo)致煤炭中有機(jī)物含量的下降，煤炭中的化合水需要較高的溫度長(zhǎng)時(shí)間的加熱狀態(tài)才能釋放出來(lái)，這些都直接影響到了煤炭的發(fā)熱量。4.2.2碳的含量對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響取一定質(zhì)量的苯甲酸基準(zhǔn)物進(jìn)行熱量測(cè)定試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量計(jì)算出水試驗(yàn)過(guò)程中的水當(dāng)量，作為最后結(jié)果。取同一測(cè)量樣本作為試驗(yàn)對(duì)象，分成5份，通過(guò)人工控制這5份樣品的碳的含量，每份取1.0g左右作為測(cè)量樣品，然后將燃燒皿裝入氧彈的干鍋架上。試驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果參照表4.2。表4.2碳的含量對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響測(cè)量結(jié)果樣品質(zhì)量（g）碳含量（%）T（℃）To（℃）Qt（MJ/Kg）10.99665.0021.228618.0502597621.00460.0021.235818.0416567131.00755.0021.241718.03495119450.99850.000.97945.0021.246818.0368461921.250418.04174059注：T為直接觀測(cè)到的主期的最終溫度；To為直接觀測(cè)到的主期的最初溫度。從測(cè)定結(jié)果可以看出，在碳含量為65%以下時(shí)，隨著煤炭中碳的增加，發(fā)熱量是逐漸增大的。碳在煤炭中所占的比例最多，以往沿用的一些計(jì)算煤高位發(fā)熱量的經(jīng)驗(yàn)公式中，有不少都是采用C作為計(jì)算發(fā)熱量的主要參數(shù)。但是并不是所有的煤炭的發(fā)熱量和碳的含量都呈這種線性關(guān)系，表4.3為碳含量在85%以上的煤炭發(fā)熱量的測(cè)定結(jié)果。表4.3碳的含量對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響測(cè)量結(jié)果樣品質(zhì)量（g）碳含量（%）T（℃）To（℃）Qt（MJ/Kg）11.00685.0023.356218.0521916720.99287.0023.310518.1264901131.01289.0023.268718.21538763450.98791.001.00693.0023.159818.2482852123.045318.12618254注：T為直接觀測(cè)到的主期的最終溫度；To為直接觀測(cè)到的主期的最初溫度。由于煤的可燃基固定碳系通過(guò)100-V算出，因此它與可燃基高位發(fā)熱量的關(guān)系正好與V和Q的關(guān)系相反。即對(duì)年輕煤來(lái)說(shuō)，Q隨C的增高而增高，到C在70-80%時(shí)，Q達(dá)最高值；對(duì)C＞82%的年老煤來(lái)說(shuō)，Q則隨C的增高而降低；當(dāng)C＞96%時(shí)，其Q即達(dá)到最低值（可低至8000MJ/KG以下）。京西和四望嶂的無(wú)煙煤仍然例外，因?yàn)樗鼈兊墓潭ㄌ己侩m不是最高的，但發(fā)熱量卻是無(wú)煙煤中最低。4.2.3灰分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響取一定質(zhì)量的苯甲酸基準(zhǔn)物進(jìn)行熱量測(cè)定試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量計(jì)算出水試驗(yàn)過(guò)程中的水當(dāng)量，作為最后結(jié)果。取同一測(cè)量樣本作為試驗(yàn)對(duì)象，分成5份，通過(guò)人工控制這5份樣品灰分的含量，每份取1.0g左右作為測(cè)量樣品，然后將燃燒皿裝入氧彈的干鍋架上。試驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果參照表4.4。表4.4灰分的含量對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響測(cè)量結(jié)果樣品質(zhì)量（g）灰分含量（%）T（℃）To（℃）Qt（MJ/Kg）11.00330.0021.228618.0502458320.99125.0021.235818.0416486131.01320.0021.241718.03495117451.00815.000.99210.0021.246818.0368541621.250418.04175758注：T為直接觀測(cè)到的主期的最終溫度；To為直接觀測(cè)到的主期的最初溫度。從測(cè)定結(jié)果可以看出，隨著煤炭灰分的增加，發(fā)熱量是逐漸變小的?；曳衷诿禾恐袑儆谟泻Φ奈镔|(zhì)，它是煤炭的燃燒過(guò)程中礦物質(zhì)氧化分解產(chǎn)生的一類物質(zhì)，灰分比例的增大導(dǎo)致煤炭中有機(jī)物含量的下降，并且煤炭燃燒氧化分解這類物質(zhì)會(huì)損失一部分熱量，直接導(dǎo)致了煤炭發(fā)熱量的下降。4.2.4硫分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響取一定質(zhì)量的苯甲酸基準(zhǔn)物進(jìn)行熱量測(cè)定試驗(yàn)，通過(guò)測(cè)量計(jì)算出水試驗(yàn)過(guò)程中的水當(dāng)量，作為最后結(jié)果。取同一測(cè)量樣本作為試驗(yàn)對(duì)象，分成5份，通過(guò)人工控制這5份樣品硫分的含量，每份取1.0g左右作為測(cè)量樣品，然后將燃燒皿裝入氧彈的干鍋架上。試驗(yàn)測(cè)量的結(jié)果參照表4.5。表4.5硫分的含量對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響測(cè)量結(jié)果樣品質(zhì)量（g）硫分含量（%）T（℃）To（℃）Qt（MJ/Kg）10.9910.6021.228618.0502502121.0020.7021.235818.0416510331.0130.8021.241718.03495116451.0080.900.9921.0021.246818.0368521921.250418.04175352注：T為直接觀測(cè)到的主期的最終溫度；To為直接觀測(cè)到的主期的最初溫度。從測(cè)定結(jié)果可以看出，隨著煤炭硫分的增加，發(fā)熱量是逐漸變小的，但是減小的趨勢(shì)不是非常明顯。硫分在煤炭中是有害物質(zhì)，它在煤炭的燃燒放熱過(guò)程中會(huì)使硫化物焦化，從而影響煤炭的燃燒放熱，但是這些阻礙煤炭燃燒放熱的因素在氧彈里面幾乎可以忽略不計(jì)的，因此在試驗(yàn)過(guò)程中硫份對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響不如大氣環(huán)境中燃燒的影響大。4.2.5發(fā)熱量的驗(yàn)正交實(shí)設(shè)計(jì)及結(jié)果下面人工調(diào)試出各種配比如下比例的煤炭，對(duì)其發(fā)熱量做一個(gè)統(tǒng)計(jì)分析，這種正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以判斷出不同影響對(duì)于煤炭發(fā)熱量的影響程度的大小，具體的配置過(guò)程如下：選取三分煤炭的樣品，分別為含碳量高的無(wú)煙煤，灰分含量較高的泥煤，含硫量較高的褐煤，將這三分樣品在低溫環(huán)境中干燥，除去水分和一些易揮發(fā)的氣體物質(zhì)，可以測(cè)出這三份煤炭樣品中的碳含量、灰分含量、硫份各不相同，加上蒸餾水按照一定的計(jì)算比例可以調(diào)配出各種成分的煤炭混合物。其測(cè)定比例如下正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果參見(jiàn)表4.6。表4.6影響煤炭發(fā)熱量因素的正交實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)序號(hào)A水分（%）B碳含量（%）C灰分（%）D硫分（%）發(fā)熱量Qt（MJ/Kg）1234567891011121314151612.5090.0012.0080.0011.5070.0011.0060.0012.5080.0012.0070.0011.5060.0011.0090.0012.5070.0012.0060.0011.5090.0011.0080.0012.5060.0012.0090.0011.5080.0011.5070.0015.0020.0025.0030.0020.0015.0030.0025.0025.0030.0015.0020.0030.0015.0020.0025.001.000.900.800.700.701.000.900.801.000.900.800.700.900.800.701.008279789267585813770867335583876667175862814675155011825674246861Ⅰ位級(jí)和Ⅱ位級(jí)和Ⅲ位級(jí)和Ⅳ位級(jí)和極差1.62121.74141.65361.82591.71881.75371.66591.81190.12660.15231.23621.22331.20751.25610.12841.20531.18241.17451.18430.0676由上述處理數(shù)據(jù)可知，影響煤炭發(fā)熱量的因素主次順序?yàn)锽＞C＞A＞D。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，煤炭中碳的含量對(duì)煤炭的發(fā)熱量影響最為明顯，硫分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響是最小的，煤炭中灰分和水分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響差不多，灰分的影響程度略大于水分的影響。因此我們判斷煤炭發(fā)熱量大致可以從煤炭中碳的含量，水分和灰分這三個(gè)方面來(lái)考慮。第五章結(jié)論與展望5.1結(jié)論1.研究煤炭的組成成分或組成元素對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響對(duì)了解煤炭質(zhì)量，判斷煤的種類和加工利用途徑有著非常重要的意義。2.煤炭中的水分包括游離水和結(jié)合水，在煤炭中所占的比例大約在5%-20%之間，煤炭燃燒時(shí)需用提供一部分熱量使得這些水蒸發(fā)或者從晶體中分解出來(lái)，這部分損失的熱量會(huì)降低煤炭的發(fā)熱量。3.煤炭中的碳含量作為煤炭中有機(jī)物的主要組成部分，它直接影響了煤炭的質(zhì)量，對(duì)煤炭的發(fā)熱量的影響也是最大的，但并不是碳的含量越高，發(fā)熱量就越大，在C＞82%的煤炭中，它與可燃基高位發(fā)熱量的關(guān)系正好與V和Q的關(guān)系相反，在C含量高達(dá)到一定比例時(shí)，煤炭的發(fā)熱量會(huì)降低很多。4.煤炭中的灰分是煤炭中的無(wú)用物質(zhì)，它是煤炭中的礦物質(zhì)通過(guò)煤炭燃燒后氧化和分解形成的一類較為穩(wěn)定不可燃燒的物質(zhì)，它的比例越大，煤炭中有機(jī)物的含量也就越低，直接影響到了煤炭的發(fā)熱量，并且在這些礦物質(zhì)氧化和分解的過(guò)程中還會(huì)損失一部分熱量。5.煤炭中的硫分是煤炭中的有害物質(zhì)，這部分可以分為有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫，在煤炭的燃燒過(guò)程中，無(wú)機(jī)硫不會(huì)參加燃燒，在受到高溫的作用時(shí)，會(huì)焦化包裹在煤炭的表面從而影響煤炭的完全燃燒，降低了煤炭的燃燒效率，在氧彈中這部分的熱量損失并不明顯，因此在實(shí)驗(yàn)中硫分對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響最小。5.2討論1.煤炭是由動(dòng)植物遺體轉(zhuǎn)變而成的有機(jī)物，其元素組成十分復(fù)雜。這些元素主要包括碳、氫、氧、氮、硫、磷這六種，實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有包含氫和氧的影響因素，不排除氫和氧這兩種元素對(duì)于煤炭的發(fā)熱量影響程度較大，只選擇碳作為有機(jī)物的衡量標(biāo)準(zhǔn)比較片面，對(duì)煤炭發(fā)熱量的影響因素試驗(yàn)可以從更多方面來(lái)判斷。2.是否能夠通過(guò)相關(guān)的研究試驗(yàn)來(lái)設(shè)定一套人工合成煤炭的工藝手段來(lái)提高煤炭的利用效率，較少污染，降低成本。5.3展望煤炭對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義，，是我國(guó)最重要的能源之一，是我國(guó)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本能源。然而在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，在煤炭資源立法、執(zhí)法、管理體制方面很多地方都不是很合理，這使得煤炭資源不能得到合理的開(kāi)發(fā)和利用。本文在討論我國(guó)煤炭資源開(kāi)發(fā)利用中存在的一些基本問(wèn)題之外，又深入分析了了出現(xiàn)這些問(wèn)題的原因，而且使用法律手段提出了相關(guān)的對(duì)策。從總體上看,人們對(duì)資源綜合利用和能源節(jié)約的迫切性和重要性認(rèn)識(shí)程度還不夠深,更加只注重發(fā)展的短期利益,忽略了很多東西，不注意煤炭資源的環(huán)境治理和綜合利用,沒(méi)有循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念,缺乏社會(huì)責(zé)任、長(zhǎng)遠(yuǎn)眼光和整體意識(shí),導(dǎo)致我國(guó)煤炭工業(yè)仍處于效益低下、污染嚴(yán)重，利用率低、簡(jiǎn)洗加工、資源浪費(fèi)和粗放開(kāi)發(fā)的狀況。由于煤炭產(chǎn)業(yè)協(xié)調(diào)地方經(jīng)濟(jì)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)、上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展工作做得不好，豐富的資源貯備優(yōu)勢(shì)不能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)，國(guó)家宏觀調(diào)控政策不到位。但是由于我們對(duì)生態(tài)保護(hù)和環(huán)境意識(shí)淡薄，對(duì)保護(hù)煤炭資源的覺(jué)悟不高，開(kāi)發(fā)利用中存在嚴(yán)重的煤炭資源利用問(wèn)題。主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：煤炭資源屬于不可再生資源，不合理開(kāi)采造成損失浪費(fèi)嚴(yán)重，資源耗費(fèi)率高，煤炭在短時(shí)間內(nèi)不能再生，其形成要經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的地質(zhì)時(shí)期，一旦采完也就消失了，對(duì)煤炭資源戰(zhàn)略儲(chǔ)存和保護(hù)都是由煤炭資源的這種不可再生性所決定的，嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境負(fù)面影響都是由不合理開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)的。盡管我國(guó)在《礦產(chǎn)資源法》、《環(huán)境保護(hù)法》等法律中明確要求礦山環(huán)境必須得到相應(yīng)的保護(hù)，但從現(xiàn)實(shí)的資料報(bào)道中可以看出,煤礦開(kāi)采造成的環(huán)境污染和生態(tài)破壞現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。一是井工露天開(kāi)采挖損土地，開(kāi)采過(guò)程中地表塌陷嚴(yán)重；二是對(duì)大氣環(huán)境的污染；三是污染水資源并造成了水資源的流失。同時(shí)，我國(guó)在利用煤炭生產(chǎn)過(guò)程中污染程度也非常嚴(yán)重，煤炭燃燒的時(shí)候釋放大量的SO2,我國(guó)30%的國(guó)土面積都因此受到酸雨的影響，我國(guó)直接用于燃燒的煤炭占85%，這都使得我國(guó)成為煤煙型污染較為典型的國(guó)家。相比于一些發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)我國(guó)的煤化工起步較晚,但是煤炭化工企業(yè)的快速發(fā)展非常迅速，而且初具規(guī)模，一些自由開(kāi)發(fā)的技術(shù)發(fā)展也具有了相當(dāng)?shù)乃剑缑禾繗饣b置等技術(shù)裝置也有獨(dú)特的特點(diǎn)。雖然我國(guó)的煤炭資源優(yōu)勢(shì)明顯，儲(chǔ)量很大，但是煤化工的技術(shù)能源的利用率不高，對(duì)環(huán)境的污染大，難度大，所需資金大，其工藝流程長(zhǎng)，這些特點(diǎn)都在一定程度上限制了我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，增加煤化工企業(yè)效益，提高我國(guó)煤化工技術(shù)水平，注意自主開(kāi)發(fā)，提高煤化工的開(kāi)發(fā)力度，加強(qiáng)煤化工的技術(shù)性和規(guī)模性，在吸收和引進(jìn)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)是我國(guó)煤化