2023年炼焦煤的基本特征及其用途.doc

炼焦煤的根本特征及其用途 〔1〕贫瘦煤〔PS〕 贫瘦煤是炼焦煤中变质程度最高的一种，其特点是挥发性较低，但其黏结性仅次于典型瘦煤。单独炼焦时，生成的粉焦多；在配煤炼焦时配入较少的比例就能起到瘦煤的瘦化作用，对提高焦炭的块度起到良好的作用。这类煤也是发电、机车、民用及其他工业炉窑和高炉喷吹的燃料，山西省焦煤集团的西山矿区是以典型的贫瘦煤为主。 　　〔2〕瘦煤〔SM〕 瘦煤是具有中等黏结性的低挥发分炼焦煤。炼焦过程中能产生相当数量的胶质体，Y值一般在6～10mm左右。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度较好的焦炭，但其耐磨强度较差，以作为配煤炼焦使用最好。陕西韩城矿区是典型的瘦煤资源。高硫、高灰的瘦煤一般只作为电厂及锅炉的燃料。 　　〔3〕焦煤〔JM〕 焦煤是一种结焦性很强的炼焦煤，挥发分〔Vdaf〕一般为16％～28％。加热时能产生热稳定性很高的胶质体，单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度和耐磨强度都很高的焦炭。但单独炼焦时膨胀压力大，有时易产生推焦困难。一般以作为配煤炼焦使用较好。峰峰五矿、淮北后五台矿及古交的西曲等矿井是中国典型焦煤代表。 　　〔4〕肥煤〔FM〕 肥煤是中等挥发分及中高挥发分的强黏结性炼焦煤，其挥发分多在25％～35％。加热时能产生大量的胶质体，单独炼焦时能产生熔融性好、强度高的焦炭，耐磨强度比相同挥发分的焦煤炼出的焦炭还好。但单独炼焦时焦炭有较多的横裂纹，焦根局部常有蜂焦，它是配煤炼焦中的根底煤。中国的开滦、霍州是生产肥煤的主要矿区，淮北矿区也生产肥煤。 　　〔5〕1/3焦煤〔1/3JM〕 是中等偏高挥发分的较强黏结性炼焦煤，它相当于1958年制定的煤分类中的2号肥气煤及局部2号肥焦煤，也有少量黏结性较好的1号肥气煤及局部1号肥焦煤，是一种介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤。在单独炼焦时能生成熔融性良好、强度较高的焦炭，焦炭的抗碎强度接近肥煤，耐磨强度那么又明显地高于气肥煤和气煤。因此它既能单煤炼焦供中型高炉使用，也是良好的配煤炼焦的根底煤。在炼焦时其配入量可在较宽范围内波动而获得高强度的焦炭。中国平顶山矿区以产1/3焦煤为主，淮南、枣庄等矿区也有较多1/3焦煤。 　　〔6〕气肥煤〔QF〕 气肥煤是一种挥发分和胶质体最大厚度Y值都很高的强黏结性炼焦煤，有人称之为液肥煤。结焦性优于气煤而低于肥煤。胶质体虽多但较稀〔即胶质体的黏稠度小〕。单独炼焦时能产生大量的煤气和液体化学产品。它最适合于高温干馏制造城市煤气，也可用于配煤炼焦以增加化学产品的产率。这类煤的成因特殊，煤岩成分中以树皮质等壳质组分较多，且多形成于晚二叠世乐平统。江西乐平和浙江长广煤田是中国产典型气肥煤的矿区，山东的新汶和肥城等矿区也有气肥煤，其最大的缺点是硫分普遍较高。 　　〔7〕气煤〔QM〕 气煤是一种变质程度较低、挥发分较高的炼焦煤，气煤黏结性较弱，加热时能产生较高的煤气和较多的焦油；胶质体的热稳定性较差，能单独结焦，但焦炭的抗碎强度和耐磨强度低于其他炼焦用煤牌号；焦炭多呈细长条而易碎，并有较多的纵裂纹。配煤炼焦时多配入气煤可增加煤气和化学产品的产率。有的气煤也可单独高温干馏来制造城市煤气。中国山东衮州和山西的平朔矿区是典型的气煤。 　　〔8〕1/2中黏煤〔1/2ZM〕 1/2中黏煤相当于1958年煤分类中的一局部1号肥焦煤和1号肥气煤以及黏结性较好的一些弱黏煤，因而它也是一种过渡煤。但这类煤的储量和产量都不多。它是一种挥发分变化范围较宽、中等结焦性的炼焦煤。其中有一局部煤在单煤炼焦时能结成一定强度的焦炭，故可作为配煤炼焦的原料。单独炼焦时的焦炭强度差、粉焦率高，故主要可作为气化或动力用煤。中国目前尚未发现单独生产1/2中黏煤的矿井，仅发现鸡西矿区的局部煤层有这种炼焦煤资源。 煤炭质量常用指标 一、水分符号：M，单位：%， 　　是一项重要的煤质指标，煤的水分对其加工利用、贸易、运输和储存都有很大的影响。一般说来，水分高要影响煤的质量。在煤的利用中首先遇到的是煤的破碎问题，水分高的煤就难以破碎；在锅炉燃烧中，水分高就影响燃烧稳定性和热传导；在炼焦时，水分高会降低焦产率；而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期；在煤炭贸易中，水分也是一个定质和定量的主要指标，故在签订销煤合同时，用户一般都会提出煤中水分的限值。 　　煤的水分简单地说分为：全水分、内在水分 　　内水：由植物变成煤时所含的水分。 　　外水：在开采或运输等过程中附在煤外表和裂隙中的水分。 　　在煤的变质程度越大,内在水分越低.水分的存在对煤极其不利,在煤作为燃料时,煤中的水分会成蒸汽,在蒸发时消耗热量。 　　煤炭运销中常用的水分指标有：全水〔符号：Mt)，全水分包括外在水分和内在水分；一般分析煤样水分〔也称空干基水分，符号：Mad 〕，它是指分析用煤样〔0.2mm〕在实验室大气中到达平衡后所保存的水分，也可以认为是内在水分。有时用户也会要求使用收到基水分〔符号：Mar〕，一般可认为Mar=Mt。 　　二、灰分 符号：A，单位：%， 　　煤在彻底燃烧后所剩下的残渣。外在灰分通过分选大局部能去掉,内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物,内在灰分越高,煤的可选性越差.灰分是有害物质。 　　动力煤中灰分增加，发热量降低，排渣量增加，煤容易结渣。 　　在煤炭运销中常用的灰分指标有：空干基〔又称分析基〕灰分〔符号：Aad〕、干基灰分〔符号：Ad〕和收到基灰分〔符号：Aar〕。 　　三、挥发分〔全称为：挥发分产率，Volatile matter 〕 　　煤的挥发分符号：V，单位：%，是煤中的有机物质和一局部矿物加热分解的产物；它不是煤中固有物质；而是在特定温度下的煤热分解产物，所以确切地说挥发分叫挥发分产率。煤的挥发分与煤的变质程度有很大的关系，随煤化程度的增加，挥发分降低； 　　煤在高温和隔绝空气的条件下加热时,所排出的气体和液体状态的产物。 　　挥发分是决定煤炭利用的重要指标，在燃煤中，根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源〔在锅炉设计时已将挥发分值设定在某一范围，所以用户在购煤时要强调挥发分指标〕；在炼焦中，要根据挥发分来确定配煤比例，因挥发分适中的烟煤，粘结性好，适于炼焦；在气化和液化工艺的条件选择上，挥发分也有重要的作用；在环境保护中，挥发分还作为一项制定烟雾法令的依据。 　　在煤炭运销中常用的挥发分指标有：空干基挥发分〔符号：Vad 〕、干基挥发分〔符号：Vd〕、收到基挥发分〔符号： Var〕和枯燥无灰基挥发分〔符号：Vdaf 〕。 　　四、固定碳含量符号：FC，单位：% 　　指除去水分灰分和挥发分后的残留物,它是确定煤炭用途的重要指标. 　　从100减去水分 灰分和挥发分后的差值即固定碳含量，FC＝100－〔M＋A＋V)。常用的固定碳指标有：干基固定碳〔符号：FCd〕和收到基固定碳〔FCar〕等。 　　五、全硫 符号：St，单位：% 　　硫是煤中有害元素之一。煤中硫包括有机硫和以黄铁矿为主的无机硫，一般来说煤中的无机硫通过洗选可以大局部脱除；而有机硫那么很难除去。煤中硫在煤燃烧中大部转化为SO2排入大气，对环境造成严重的污染，甚至造成酸雨，因此各用户在购置煤时都对煤中硫含量提出较严格的限定指标，但煤中硫在某些利用途径中也能起到好的作用，如煤液化当中，硫又可以起到催化剂的作用；如高硫煤经洗选后回收的硫可用来生产硫和硫酸等。 　　直接测出的是空干基全硫〔符号：St,ad 〕。在煤炭运销中常用的硫指标有：空干基全硫、干基全硫〔 St,d 〕和收到基全硫〔 St,ar〕。 　　六、发热量符号：Q，单位：J/g〔焦耳/克〕、MJ/kg〔兆焦耳/千克〕，习惯上也使用cal/g〔卡/克〕、kcal/kg〔千卡/千克〕； 　　单位质量的煤完全燃烧时所产生的热量。 　　发热量换算(百万焦耳=千克):1MJ/KG=239.14KCAL/KG 1卡=4.1816 焦耳 　　煤的发热量〔Qgr,daf〕与煤的变质程度有很大关系，一般是随变质程度的加深而增高，如褐煤的发热量较低，烟煤中到焦煤和肥煤热值最高，焦煤以后随煤的变质程度加深而略有降低。 　　煤炭运销中常用的发热量指标有：空干基弹筒发热量〔符号：Qd,ad〕，空干基高位发热量〔符号：Qgr,ad〕，干基高位发热量〔符号：Qgr,d 〕和收到基〔原称应用基〕低位发热量〔符号：Qnet,ar〕，有时也用到枯燥无灰基高位发热量〔符号：Qgr,daf〕。在目前的国内贸易煤炭购销合同中，用户一般用收到基低位发热量(Qnet,ar)。 　　国际贸易常用发热量标准为空气枯燥基高位发热量,在同等水分和灰分等情况下,空气枯燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/KG(300 KCAL/KG)左右. 　　七、胶质层最大厚度(Y) 　　烟煤在加热到一定温度后,所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层厚度指数测定中利用探针测出的胶质体上 下层面差的最大值,动力煤胶质层厚度大,容易结焦. 　　八、粘结指数(G) 　　在规定条件下发烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力,粘结指数越高,结焦性越强. 　　九、煤灰熔融性温度(灰熔点) 〔℃〕 　　包括四个特征温度：①变形温度，符号DT，原称T1； ②软化温度，符号：ST，原称T2； ③半球温度，符号HT； ④流动温度，符号：FT，原称T3。在灰熔融性的四个指标中，最常用的是软化温度，即ST(T2)。灰熔融性温度越高,煤灰不容易结渣. 　　灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要指标，主要用于固态排渣锅炉和气化炉的设计，并能指导实际生产操作；它也可以作为液态排渣炉设计中的参考依据。一般固态排渣炉，要求煤灰熔点愈高愈好，以免造成炉内结渣而难以排出。熔点低的煤，由于熔渣会包裹住煤而造成燃烧不完全，从而增加灰渣含碳量，严重时会堵塞炉栅，造成排渣困难，甚至造成停炉事故。熔渣还会腐蚀、共熔炉衬耐火材料，特别是当灰渣为酸性渣而炉衬耐火砖为碱性砖或灰渣为碱性〔神华煤灰渣呈碱性〕而炉衬耐火砖为酸性砖时，共熔情况将更为严重。对于链条炉需要灰熔点较低一些，这样可以保存适当的熔渣以起到保护炉栅的作用。而液态排渣炉那么要求灰熔点愈低越好。神华煤由于煤中CaO和Fe2O3含量高，使得灰熔点较低，这是国外及国内不少用户挑剔神华煤的原因之一。 　　十、哈氏可磨系数(HGI) 　　表示煤被磨碎的难易程度，煤的可磨性指数越大，那么这种煤越易磨碎，反之那么难。 　　作为动力用煤，如电力、水泥厂等在设计与改良制粉系统并估计磨煤机的产量和耗电量时，可磨性指数是一个很重要的指标。在以非炼焦煤为主的型煤工业中，为了知道所用煤料的粉碎性，以便确定粉碎系统的级数及粉碎机的类型，也要预先测定煤的可磨性。由于煤的复杂性，不同的煤往往具有不同的可磨性，即使同一矿区、同一煤层的煤，由于所含矿物质的性质、数量不同和煤的结构、挥发分以及水分的差异，也得不到相同的可磨性测值。鉴此，目前用户在购煤时也要求煤的可磨性指标。 　　十一、坩锅膨胀序数(CSN) 　　规定条件下发煤在坩锅中加热所得焦块膨胀程度的序号表征煤的膨胀性和塑性指标。 　　十二、焦渣特征 　　煤炭热分解以后剩余物质的形状。 　　十三、煤炭工业分析指标的常用基准 　　〔1〕空气枯燥基〔简称：空干基，原称：分析基〕 　　空气枯燥基符号：ad ，是指：以与空气湿度到达平衡状态的煤为基准，由实验室直接测定出的结果一般都是分析基结果，如Mad、Aad、Vad等。 　　〔2〕枯燥基〔简称：干基〕 　　枯燥基符号：d，是指以假想无水状态的煤为基准，干基结果是换算出来的。 　　〔3〕收到基〔原习惯称：应用基〕 　　收到基符号：ar，是指以收到状态的煤为基准。 　　〔4〕枯燥无灰基〔原习惯称：可燃基〕 　　枯燥无灰基符号：daf，是指以假想无水、无灰状态的煤为基准。 　　煤质分析结果表示方法: 　　分析项目 　　符 号 　　基　 准 　　符　 号 水分 M 空气