煤質分析講課稿
一、 煤的水分
1.定義：煤中的水分，根據不同的分類和測試方法其含義不同。
（1）煤中水分按存在形態的不同分為兩類，既游離水和化合水。游離水是以物理狀態吸附在煤顆粒內部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結晶水，是以化合的方式同煤中礦物質結合的水。如生石膏硫酸鈣（naso4.
2h2o）和高齡土（al2o3.2sio2.2h2o） 中的結晶水。
游離水在105～110c的溫度下經過1～2小時可蒸發掉，而結晶水通常要在200c以上才能分解析出。
煤的工業分析中只測試游離水，不測結晶水。
（2）煤的游離水分又分為外在水分和內在水分。
外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。外在水分很容易在常溫下的乾燥空氣中蒸發，蒸發到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發了。
內在水分，是吸附在煤顆粒內部毛細孔中的水分，指在一定條件下煤樣達到空氣乾燥狀態時所保持的水分。內在水分（wnz）吸附或凝聚在煤粒內部的毛細孔（直徑<10-5厘公尺）中的水，稱為內在水分。內在水分指將風乾煤加熱到105-110時所失去的水分，它主要以物理化學方式（吸附等）與煤相鏈結著，較難蒸發，故蒸氣壓小於純水的蒸汽壓。
失去內在水分的煤稱為絕對乾燥或幹煤。內在水分需在100c以上的溫度經過一定時間才能蒸發。
最高內在水分，當煤顆粒內部毛細孔內吸附的水分達到飽和狀態時，這是煤的內在水分達到最高值，稱為最高內在水分。煤樣在溫度30℃、相對濕度96%的條件下，達到平衡時測得的內在水分。最高內在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙度又於煤的煤化程度有關，所以，最高內在水分含量在相當程度上能表徵煤的煤化程度，尤其能更好地區分低煤化度煤。
如年輕褐煤的最高內在水分多在25%以上，少數的如雲南彌勒褐煤最高內在水分達31%。最高內在水分小於2%的煙煤，幾乎都是強粘性和高發熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內在水分比煙煤有有所下降，因為無煙煤的孔隙度比煙煤增加了。
（3）煤的分析報表中的水分
全水分，是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內在水分之和，符號mt。是煤炭按灰分計價中的乙個輔助指標。數值與收到基相同，收到基的定義是煤在使用時的水分，符號mar。比如茶壺
空氣乾燥基水分，用空氣乾燥煤樣(粒度小於0.2mm),在規定條件下測得的水分。
2.水分的**：在開採、運輸和洗選過程中潤濕在煤的外表以及煤中固有的水。
隨著礦井開採深度的增加，採掘機械化的發展和井下安全生產的加強，以及噴霧灑水、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。
煤場貯存噴灑水，皮帶降塵噴水
煤的地面加工中增加煤的水分，主要是洗選。
3．對生產的影響：
煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，還增加了無效運輸，並給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區，經常發生凍車，影響卸車，影響生產，影響車皮周轉，加劇了運輸的緊張。
4.對鍋爐工作的危害是：
①水分存在會使煤中可燃元素的含量相對減少．而且水分蒸發還要吸收汽化潛熱，所以水分會使煤的實際發熱量降低。如果煤中增加1%的水分，除總熱值減少1%外，汽化熱值減少5.5大卡。
例如5500大卡,減少60.5大卡
②水分多對煤的著火、燃燒十分不利，增加不完全燒燒熱損失。水分在鍋爐吸收熱量轉換成水蒸氣，降低爐膛溫度，降低空氣濃度。煤的著火先是乙個吸熱反應，水分蒸發，揮發分逸出，再燃燒。
燃燒又是乙個化學反應，溫度和氧的濃度是重要條件。對可燃氣體有影響，增加化學不完全燃燒熱損失。
③煤中水分多會使燃燒生成的煙氣容積增大，造成排煙熱損失及引風機耗電量增加；比如我們廠燃煤按270噸/小時計算，（4700大卡煤），增加1%水分，增加2.7噸水，增加標準氣體3360立方公尺，如按排煙溫度120度，增加煙氣量4837立方公尺。由於水蒸氣的熱焓比空氣大得多，煤粉加熱（回熱）比排煙低，這部分損失降低利用率。
④煤中水分多還會影響煤的磨製和堵塞煤粉管道； 在磨製煤粉的過程中，原煤水分增加時，會由於塑性變形而提白研磨阻力，從而改變了燃料可磨性質．引起額外的磨粉能量消耗，使磨煤出力降低。倉儲式製粉系統
⑤水分多還會引起低溫受熱面的堵灰與腐蝕。 尾部受熱面的積灰可分為鬆散積灰和低溫粘結積灰兩種。鬆散積次是煙氣攜帶的灰粒沉積在受熱面上形成的；低溫枯結積灰是煙氣中的酸蒸汽和水蒸汽在低溫受熱面上凝結，將灰粒粘聚而形成的。
低溫粘結積灰成硬結狀、難以清除，對鍋爐工作影響較大。低溫粘結積灰與低溫腐蝕是相互促進的、這是因為堵灰使傳熱減弱，受熱面金屬壁溫降低，而積灰又能吸附二氧化硫，使腐蝕加劇，腐蝕又將使堵灰加劇，以致形成惡性迴圈。
二.煤的灰分
1.定義：煤的灰分，是指煤完全燃燒後剩下的殘渣。
煤樣在規定條件下完全燃燒後所得殘留物。因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒，煤中礦物質（除水分外所有的無機質）在煤完全燃燒過程中經過一系列分解、化合反應後的產物，所以確切地說，灰分應稱為灰分產率。灰分的**和煤灰種類幾乎全部源於煤中的礦物質
2. 煤中礦物質分為內在礦物質和外來礦物質。
a.內在礦物質，又分為原生礦物質和次生礦物質。
原生礦物質，是成煤植物本身所含的礦物質，其含量一般不超過1～2%；
次生礦物質，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質與成煤植物遺體混在一起成煤而留在煤中的。次生礦物質的含量一般也不高，但變化較大。
內在礦物質所形成的灰分叫內在灰分，內在灰分只能用化學的方法才能將其從煤中分離出去。
b.外在礦物質，是在採煤和運輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的矸石。外在礦物質形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗選的方法將其從煤中分離出去。
3.煤中灰分
煤中灰分**於礦物質。煤中礦物質燃燒後形成灰分。所以灰分通常比原物質含量要少，根據灰分可近似地算出礦物質含量。
如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等礦物質在煤的燃燒中發生分解和化合，有一部分變成氣體逸出，留下的殘渣就是灰分。
所以灰分通常比原物質含量要少，因此根據灰分，用適當公式校正後可近似地算出礦物質含量。
4.對生產的影響
（1） 根據灰分的大小按一定間隔將各品種的煤分為若干等級。其中精煤每個等級的灰分間隔為0.5％；其餘的煤炭產品在其灰分為4.
01％—40.00％，每個等級的灰分間隔為1％；當灰分為40.01％-49.
00％時，每個等級的灰分間隔為3％。
（2）煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計價中，灰分是計價的基礎指標；在發熱量計價中，灰分是計價的輔助指標，灰分增加5%，熱值單價降低2%。
（3）灰分是煤中的有害物質，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。
（4）煤用於煉焦時，灰分增加，焦炭灰分也隨之增加，從而降低了高爐的利用係數。
5.灰分對鍋爐的危害：
（1）灰分存在會使煤中可燃元素的含量相對減少，發熱量降低；
（2）灰分會阻礙可燃物質與氧接觸，影響燃燒與燃盡；灰分會使受熱面積灰、結渣，不僅影響傳熱，甚至妨礙鍋爐正常工作；
（3）煙氣中的飛灰還會引起裝置的磨損、腐蝕，降低鍋爐使用壽命，隨菸排出的飛灰會汙染環境。
（4）從爐膛下部排除灰渣還會帶走一部分熱量，造成熱損失，（液態排渣鍋爐）
（5）製粉系統的電耗也隨之增加。（滾筒磨）
三、煤的揮發分
1.定義：煤的揮發分，即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質（氣體或液體）中減掉水分後的含量。
剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱解的產物，所以確切的說應稱為揮發分產率。
2．揮發分的成分
揮發分把失去水分的煤變隔絕空氣的條件下加熱到一定溫度時、其有機物質會分解成各種氣體成分逸出．這些逸出的氣體成分．統稱為揮發分，
（1） 可燃氣體揮發分主要由可燃氣體組成．如氫、一氧化碳、甲烷、硫化氫及其他碳氫化合物cmhn等、
（2） 不可燃氣體此外還有少量不可燃氣體，如氧、氮、二氧化碳等。二氧化碳是碳酸鹽分解，如含量大（超過2%）要扣除。
3.報表中的揮發分
空幹基揮發分，用工業分析煤樣測定的揮發分，符號vad。
乾燥無灰基揮發分，須將分析煤樣揮發分換算為乾燥無灰基（以可燃物為基準）的揮發分，作為應用標準，符號vdaf。
4.對生產的影響
（1） 揮發分vdaf是煤分類的重要指標。煤的揮發分反映了煤的變質程度，揮發分由大到小，煤的變質程度由小到大。如泥炭的揮發分高達70%，褐煤一般為40～60%，煙煤一般為10～50%，高變質的無煙煤則小於10%。
煤的揮發分和煤巖組成有關，角質類的（由植物葉枝莖分泌物揮發分最高，鏡煤（光亮均一，常具有內生裂隙的煤巖）、亮煤（次光亮，有紋理的煤巖）次之，絲碳（有絲絹光澤的煤巖）最低。所以世界各國和我國都以煤的揮發分作為煤分類的最重要的指標。
5對鍋爐的影響
（1）揮發分的特點是其本身容易著火燃燒，且能促進焦炭的燃燒。這是因為揮發分著火後會對焦炭進行強烈的加熱。促使其迅速著火燃燒，同時揮發分逸出後焦炭變得疏鬆至多孔性， 與空氣接觸的面積增大，這就加速了煤的燃燒過程的進行， 含揮發分多的煤易著火．燃燒快，火焰長。
所以揮發分是燃燒的重要特性。
（2） 在設計鍋爐時、爐膛結構、燃燒器形式、受熱面的布置均與揮發分含量有關，
（3） 在鍋爐執行時，燃燒過程的調整也與揮發分含量有密切關係
四.煤的固定碳
1.定義：從測定煤樣的揮發分產率所得殘渣中減去灰分後的殘留物。固定碳就是測定揮發分後殘留下來的有機物質的產率，可按下式算出： cgd=1000-(wf+af+vf)
2.焦渣的應用：
煤的（焦渣）固定碳與揮發分一樣，也是表徵煤的變質程度的乙個指標，（其粘結指數，膠質層最大厚度為煙煤劃分細類）隨變質程度的增高而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的乙個指標。焦渣按其形狀，特徵的不同可分為八種型別，用來初步表不同煤種的粘性，熔融性及膨脹性。
根據揮發分測定後的焦渣可知，泥炭，褐煤，煙煤中長焰煤，貧煤及無煙煤沒有粘結性；煙煤中氣，肥，焦，瘦煤都有粘結性，可作為煉焦煤，而其中肥煤和焦煤沒有粘結性最好，其坩堝焦熔融，粘結良好且具有膨脹性。
固定碳是煤的發熱量的重要**，所以有的國家以固定碳作為煤發熱量計算的主要引數。固定碳也是合成氨用煤的乙個重要指標。
五、煤的硫分
1.定義：煤中的硫分，根據不同的分類其含義不同。
2.煤中硫的分類
（1）按其存在的形態分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質硫。
煤中的有機硫，是以有機物的形態存在與煤中的硫，其結構複雜，至今了解的還不夠充分，大體有以下官能團：
硫醇類，r-sh(-sh，為硫基)；
噻吩類，如噻吩、苯駢噻吩、硫醌類，如對硫醌、硫醚類，r-s-r';硫蒽類等
煤中無機硫，是以無機物形態存在於煤中的硫。無機硫又分為硫化物硫和硫酸鹽硫。硫化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，兩者是同質多晶體。
還有少量的zns,pbs等。硫酸鹽硫主要存在於caso4中。
（2），按其在空氣中能否燃燒又分為可燃硫和不可燃硫。有機硫、硫鐵礦硫和單質硫都能在空氣中燃燒，都是可燃硫。硫酸鹽硫不能在空氣中燃燒，是不可燃硫。
煤燃燒後留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主），或焦化後留在焦炭中的硫（以有機硫、硫化鈣和硫化亞鐵等為主），稱為固體硫。煤燃燒逸出的硫，或煤焦化隨煤氣和焦油析出的硫，稱為揮發硫（以硫化氫和硫氧化碳（cos）等為主）。煤的固定硫和揮發硫不是不變的，而是隨燃燒或焦化溫度、公升溫速度和礦物質組分的性質和數量等而變化。
（3）煤中各種形態的硫的總和稱為煤的全硫（st）。煤的全硫通常包含煤的硫酸鹽硫（ss）、硫鐵礦硫（sp）和有機硫（so）．
st=ss+sp+so
如果煤中有單質硫，全硫中還應包含單質硫。
2.對生產的影響硫是煤中有害物質之一。
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