煉焦煤b值多少合適
A. 煤的種類和怎麼分別
煤的種類
中國煤炭分類,首先按煤的揮發分,將所有煤分為褐煤、煙煤和無煙煤;對於褐煤和無煙煤,再分別按其煤化程度和工業利用的特點分為2個和3個小類;煙煤部分按揮發分>10%~20%、>20%~28%、28%~37和>37%的四個階段分為低、中、中高及高揮發分煙煤。關於煙煤粘結性,則按粘結指數G區分:0~5為不粘結和微粘結煤;>5~20為弱粘結煤;>20~50為中等偏弱粘結煤;>50~65為中等偏強粘結煤;>65則為強粘結煤。對於強粘結煤,又把其中膠質層最大厚度Y>25mm或奧亞膨脹度b>150%(對於Vdaf>28%的煙煤,b>220%)的煤分為特強粘結煤。在煤類的命名上,考慮到新舊分類的延續性,仍保留氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、弱粘煤、不粘煤和長焰煤8個煤類。
在煙煤類中,對G>85的煤需再測定膠質層最大厚度Y值或奧亞膨脹度B值來區分肥煤、氣肥煤與其它煙煤類的界限。當Y值大於25mm時,如Vdaf>37%,則劃分為氣肥煤。如Vdaf<37%,則劃分為肥煤。如Y值<25mm,則按其Vdaf值的大小而劃分為相應的其它煤類。如Vdaf>37%,則應劃分為氣煤類,如Vdaf>28%-37%,則應劃分為1/3焦煤,如Vdaf在於8%以下,則應劃分為焦煤類。
這里需要指出的是,對G值大於100的煤來說,尤其是礦井或煤層若干樣品的平均G值在100以上時,則一般可不測Y值而確定為肥煤或氣肥煤類。
在我國的煤類分類國標中還規定,對G值大於85的煙煤,如果不測Y值,也可用奧亞膨脹度B值(%)來確定肥煤、氣煤與其它煤類的界限,即對Vdaf<28%的煤,暫定b值>150%的為肥煤;對Vdaf>28%的煤,暫定b值>220%的為肥煤(當Vdaf值<37%時)或氣肥煤(當Vdaf值>37%時)。當按b值劃分的煤類與按Y值劃分的煤類有矛盾時,則以Y值確定的煤類為准。因而在確定新分類的強粘結性煤的牌號時,可只測Y值而暫不測b值。
B. 煤的工藝性質
煤不僅是重要的燃料,更是冶金、化學工業的重要原料。隨著國民經濟的發展,煤炭綜合利用的大力開展,就更需要研究煤的工藝性質,判斷它是否符合各種加工工業的要求,選擇最合理的利用途徑,正確地作出工業評價。煤的工藝性質主要包括粘結性、發熱量、化學反應性、熱穩定性、焦油產率和可選性等。
一、煤的粘結性和結焦性
煤的粘結性是指煤粒(直徑小於0.2mm)在隔絕空氣受熱後能否粘結其本身或惰性物質形成焦塊的能力;煤的結焦性是指煤粒隔絕空氣受熱後能否生成優質焦炭(焦炭強度和塊度符合冶金焦的要求)的性質。煤的粘結性是結焦的必要條件,結焦性好的煤,粘結性也好;粘結性差的煤,其結焦性一定很差。但粘結性好的煤,其結焦性不一定好,例如氣肥煤,其粘結性很強,但生成的焦炭裂紋多、強度低,故結焦性不好。煤的粘結性和結焦性是煉焦用煤的重要質量指標,也是評價低溫干餾、氣化或動力用煤的重要依據之一。
冶金工業需要大量優質焦炭作為燃料和還原劑。焦炭作為高爐燃料必須有一定的塊度和機械強度。煉焦就是把粉碎的煉焦用煤放在密閉的煉焦爐中加熱、干餾,使其形成焦炭的熱加工過程。煉焦用煤必須具有粘結性,即在干餾熱分解過程中能產生一定量的膠質體,使煤粒相互粘結融合而成整塊焦炭。煉焦用煤也必須具備結焦性,即在煤干餾時,能產生一定塊度和足夠強度的焦炭。可見煤的粘結性是煤結焦所必須具備的性質,它和塑性、流動性、膨脹性等性質一樣,僅是煤結焦性的一個方面。
實驗室測定煤結焦性和粘結性的方法很多。在我國,煤田地質勘探中目前常用的是膠質層指數測定法,此外還有羅加指數法、粘結指數法(G)、奧亞膨脹法、葛金干餾試驗、自由膨脹序數測定法、基氏塑性計法等方法。
(一)膠質層指數測定法
這種方法模擬煉焦的工業條件,測定時,把粒度小於1.5mm的精煤樣100g放在鋼杯中,然後從下部對煤樣進行單側加熱。到一定溫度後,鋼杯內形成一系列的等溫層面,溫度由上向下遞增。溫度到達軟化點的層面,煤軟化形成膠質體層,膠質層之下溫度達到膠質體固化點的層面,煤固化為半焦,膠質層之上的煤仍保持未軟化狀態(圖6-12,圖6-13)。從250℃以後,每分鍾升溫3℃,每隔10min測一次膠質層的上、下層面的高度,直至650℃時為止。測定過程中,起初的膠質層比較薄,以後逐漸變厚,後期又逐漸變薄,所以膠質層會出現最大厚度值。用探針定期測量煤杯中膠質層上部和下部水平面的位置,用所測數據作圖,以確定膠質層最大厚度Y值(mm)、最終收縮率X值(mm)和體積變化曲線(圖6-14)。其中膠質層最大厚度Y值是我國現行的煤的工業分類兩項指標之一。
圖6-12 膠質層煤杯中的結焦過程示意圖(據楊起等,1979)
圖6-13 帶平衡的砣的膠質層測定儀示意圖(據能源地質學,2004)
圖6-14 膠質層測定曲線示意圖(據楊起等,1979)
Y值隨煤化程度加深做有規律的變化。圖615中以鏡質組的最大反射率(Romax)煤化程度,可見Y值在Romax=0.8%~1.2%范圍內最大,隨著煤化程度增高或降低,Y值降低。
測定膠質層的煤樣應在1.4的比重液中精選,每次要作雙樣,該法測試的時間長,所需原煤煤樣甚多(一次需200g精煤樣),一些薄煤層或小口徑鑽進所取得的煤心煤樣往往難以滿足測定需要的量。膠質層指數法對中等粘結性煤的區分能力強,多數煤的Y值具可加性,利於煉焦配煤的計算。這種方法對Y值>25mm,或Y值<10mm的煤不易測准,對弱粘結性煤分辨能力差。
(二)羅加指數法
將粒度小於0.2mm的空氣乾燥煙煤樣1g與5g標準的無煙煤樣(寧夏汝箕溝無煙煤,Ad<4%,Vdaf>7%,粒度為0.3~0.4mm)均勻混合,放入坩堝內,煤樣上加上壓塊,然後加上坩堝蓋,放入(850±10)℃的馬弗爐內,焦化15min後取出坩堝,冷卻,稱取焦渣總質量。把焦渣放在1mm圓孔篩上篩分,篩上部分稱重後,放入轉鼓內,進行第一次轉鼓試驗,以轉速50轉/分鍾,轉5min後,用1mm圓孔篩進行篩分,再稱篩上部分的質量後,放入轉鼓進行第二次轉鼓試驗,重復篩分,稱重操作,共進行3次轉鼓試驗。按下式計算羅加指數:
煤地質學
式中:Q為焦渣總質量,g;a為第一次轉鼓前大於1mm的焦渣重,g;b為第一次轉鼓後大於1mm的焦渣重,g;c為第二次轉鼓後大於1mm的焦渣重,g;d為第三次轉鼓後大於1mm的焦渣重,g。
羅加指數表示粒度大於1mm的焦塊占總質量的百分比,羅加指數越大,表示粒度大於1mm的焦塊越多,煤的粘結性越好。R.I.(或以LR表示)值>45為中等至強粘結煤,R.I.=20~45為中等粘結煤;R.I.=5~20為弱粘結煤;R.I.=0~5屬不粘結至微粘結煤。R.I.值與Y值的關系見圖6-16。從圖6-16可以看出,當y=10~15毫米時,R.I.值的變動范圍相當大,在20~70之間,表明羅加指數法對中等粘結煤的鑒別能力比y值好。甚至當Y值接近於0時,R.I.也能分辨。如陝西蒲白礦區某煤層一些煤樣Y為15%~18%,Y均為0,但根據R.I.值的不同可加以區分,R.I.=0,為貧煤;R.I.=15,定為瘦煤。
圖6-15 Y值與煤化程度(Romax)的關系(據楊起等,1979)
圖6-16 羅加指數與Y值的關系(據楊起等,1979)
羅加指數法實驗用煤樣很少,測定方法簡便,快速,易於推廣,不足之處是對粘結性強的煤區分能力不好,如Y值>25mm時,R.I.值都在80~92之間,對粘結性很弱的煤測定的重現性較差。
(三)粘結指數法
測定原理與羅加指數相同,所不同的是無煙煤的粒度改為0.1~0.2mm,分析煤樣與無煙煤的配比可以改變,轉鼓試驗由3次改為兩次。粘結指數G按下式計算:
煤地質學
式中:m為焦渣總重,g;m1為第一次轉磨後>1mm的焦渣重,g;m2為第二次轉磨後>1mm的焦渣重,g。
如果計算結果G<18,則將分析煤樣和標准無煙煤的配比改為3∶3,再重復上述實驗。G值按下式計算:
煤地質學
粘結指數適合區分弱和中粘結性煤,測試也比較簡便。但對於強粘結煤區分能力欠佳,對弱粘結性煤測定時需要改變配比,比較麻煩。
(四)奧亞膨脹度試驗
奧亞膨脹度試驗也是國際煤分類指標之一。奧亞膨脹度b表示煤加熱軟化成膠質體狀態時的最大膨脹率(圖6-17)。b值的大小,主要和膠質體的數量、粘結度及揮發分析出速度有關。Y值與b值的關系見圖6-18。從圖6-18來看,當Y值>25mm時,b值的變化規律還是很明顯的,如我國一些地區的一號肥煤,Y值為28mm,但所測得的b值分別在160~270之間,可見奧亞膨脹度對強粘結煤具有較好的鑒別能力。
圖6-17 幾種煤的奧亞膨脹度曲線(據楊起等,1979)
這幾項指標各有其特點,但都存在著對某一粘結性范圍的煤區分不清的缺點。此外,自由膨脹序數、葛金干餾試驗法都是在嚴格規定的條件下把煤加熱,直接觀察所得焦塊的性質,與標准焦型相比,確定煤的粘結性、結焦性。這兩個指標在評定時易帶主觀性,造成人為的誤差,同時只能定性地定出序號,准確性差。
圖6-18 b值與Y值的關系(據《中國煤田地質學》(上冊),1979)
為了擬定我國新的煤的工業分類指標,北京煤炭科學研究院煤化研究所和鞍山熱能研究院等單位在改進粘結性指標方面進行了研究。新指標應該用嚴格的定量數據把不同粘結性的煤劃分清楚。根據我國多年來引用羅加指數試驗方法積累的大量資料,表明羅加指數對煤的粘結性較Y值和b值表現能力更好,如果針對羅加指數法的不足之處,加以重要的改進,可以得到較好的新指標。改進的途徑是分別增加和減少測定強粘結煤和弱粘結煤時所用的標准無煙煤的表面積。
北京煤化研究所改進的主要要點是:把標准無煙煤的粒度由0.3~0.4mm改為0.1~0.2mm,接近煙煤的粒度,這樣容易混合均勻,同時由於無煙煤的粒度變小,表面積大大增加,使具粘結性的煤的區別能力能反映更明顯。對於弱粘結煤(測值<20),改用了3∶3配比,使無煙煤表面積相對地減少,測得的數據除以經驗系數折算為1∶5配比的值。改進後的方法稱為煙煤粘結指數測定法。
鞍山熱能研究院改進的主要要點是:按試驗煤樣粘結性的強弱不同,試驗時分別採用3種不同的試驗煤和無煙煤的比例,1∶5,2.5∶3.5,6∶0。對於粘結性極弱的煤,試驗時,除不加無煙煤外,還規定專門的轉鼓試驗法。為了使測試條件接近煉焦生產,把加熱速度改為3℃/min。改進後的方法稱為煤的粘結度試驗法。
這兩種改進方法,根據半焦塊耐磨強度的高低和添加無煙煤的多少,分別用一定的公式和常數計算出指數,表示試驗煤樣的粘結性強弱。試驗表明,改進的方法提高了再現性和區分能力。
20世紀60年代以來,隨著鋼鐵工業的急劇發展,世界上很多國家都運用煤岩分析方法有效地預測和檢驗煉焦用煤的結焦性能。根據煉焦時各顯微組分所起的作用不同,可分出:①活性組分(也稱可熔性組分),包括鏡質組、穩定組,它們在熱解時都能形成膠質體,穩定組分形成的膠質體易揮發,粘結性比鏡質組稍差;②惰性組分(也稱不熔性組分),包括絲質組、半絲質組和礦物質,它們在熱解時不能形成膠質體。半鏡質組的粘結性介於兩者之間,計算時,其含量之三分之一劃入活性組分。煤中活性組分對惰性組分的比例越高,所得焦炭質量越好。不同變質階段煤中活性組分粘結惰性組分的能力不同,以肥煤階段(Ro=0.9%)最強。近年來,由於煤岩分析自動化的進展,西德、美國、日本等國鋼鐵企業已經普遍地對商品煤樣進行煤岩分析。
二、煤的發熱量
煤燃燒時放出大量熱量。煤的發熱量就是每單位質量的煤在完全燃燒時所產生的熱量,常用cal/g或kcal/kg表示。發熱量是供熱用煤的一個質量指標,它是燃燒的工藝過程的熱平衡、耗煤量、熱效率等計算的依據。
(一)定義及單位
發熱量是動力用煤的主要質量指標,煤的燃燒和氣化要用發熱量計算熱平衡、熱效率和耗煤量,它是燃燒和氣化設備的設計依據之一。發熱量是低煤級煤的分類指標之一,也可根據發熱量判斷煤級和煤的其他性質。煤的發熱量是指單位質量的煤完全燃燒所產生的全部熱量,以符號Q表示。熱量的國際單位為焦耳(J),1J=1N·m(牛頓·米)。過去我國用的熱量單位是卡(cal),熱量的英制單位為Btu/lb(英國熱制單位/磅)。這幾個熱量單位的關系為:
1cal≌1.8Btu≌4.1868J,1J=0.239cal,1000kcal=41868MJ
(二)發熱量的測定原理將粒度小於0.2mm的空氣乾燥煤樣1g放在氧彈中燃燒,如圖6-19所示。氧彈中充有2.5×106Pa壓力的氧氣,通電使氧彈內的金屬絲點燃煤樣,煤樣在高壓氧氣中完全燃燒,燃燒產生的熱量被內套筒中的水吸收,根據水上升的溫度,計算出煤樣產生的熱量,該熱量稱為彈筒發熱量,用符號Qb,ad表示。為防止測試時熱量的散失和交換,測試時使外筒水溫自動跟蹤內筒水溫而變化,使內外筒沒有熱交換,這種方法稱為絕熱式量熱計測試法。
圖6-19 使用鉛墊密封的舊式氧彈(據能源地質學,2004)
(三)煤的彈筒發熱量、高位發熱量和低位發熱量
1.彈筒發熱量
彈筒發熱量是指單位質量的煤在充有過量氧氣的氧彈內燃燒,其終態產物為25℃下的二氧化碳、過量氧氣、氮氣、硝酸、硫酸、液態水以及固態灰時放出的熱量,彈筒發熱量也即實驗室內用氧彈熱量計直接測得的發熱量;單位質量的煤在充有過量氧氣的氧彈內燃燒,其終態產物為25℃下的二氧化碳、過量氧氣、氮氣、二氧化硫、液態水以及固態灰時放出的熱量稱為恆容高位發熱量,恆容高位發熱量也即由彈筒發熱量減去硝酸形成熱以及硫酸與二氧化硫形成熱之差後得到的發熱量;單位質量的煤在充有過量氧氣的氧彈內燃燒,其終態產物為25℃下的二氧化碳、過量氧氣、氮氣、二氧化硫、氣態水以及固態灰時放出的熱量稱為恆容低位發熱量,低位發熱量也即由高位發熱量減去水(煤中原有的水和煤中氫生成的水)的氣化潛熱後得到的發熱量。
由於煤樣是在高壓氧氣條件下燃燒,因此產生了空氣中燃燒時不能產生的化學反應。煤中的氮及氧彈空氣中的氮,在彈筒高溫高壓作用下,生成NO2或N2O5,與水反應生成稀HNO3,該反應為放熱反應。煤在空氣中燃燒時,煤中的氮變成游離氮逸出,不產生這個反應;煤中的硫在空氣中燃燒時,生成SO2逸去,但在彈筒高壓氧氣作用下,SO2與水作用生成稀H2SO4,也是放熱反應。稀硝酸和稀硫酸溶於水也是放熱反應。煤在空氣中燃燒時,煤中的水(包括煤中氫在燃燒時生成的水),變為水蒸氣逸去,這是吸熱反應。但在彈筒的高壓下,水不能變為水蒸氣,所以不吸熱。可以看出,煤在彈筒中燃燒產生的熱量要高於在空氣中或在工業鍋爐中燃燒時實際產生的熱量。因此,實際應用中要對煤的彈筒發熱量進行換算。
2.煤的高位發熱量(符號Qgr,ad)
用煤的彈筒發熱量減去稀硝酸和稀硫酸的生成熱後,便是煤的高位發熱量。計算公式:
Qgr,ad=Qb,ad-(95Sb,ad+α·Qb,ad)
式中:Sb,ad為彈筒洗液中硫占空氣乾燥煤樣的百分比,%(當煤中Sb,ad≤2%時,可用St,ad代替Sb,ad進行計算);α為硝酸生成熱的校正系數,當Qb,ad≤16.7kJ/g時,α=0.0010;當16.7kJ/g<Qb,ad≤25.1kJ/g時,α=0.0012;當Qb,ad>25.1kJ/g時,α=0.0016。
3.煤的低位發熱量(符號Qnet,ad)
用煤的高位發熱量減去水的汽化熱,便是煤的低位發熱量。計算公式:
Qnet,ad=(Qgr,ad-206Had)-23Mad
式中:Had為空氣乾燥煤樣氫含量,%;Mad為空氣乾燥煤樣水分,%。
一般講,煤的收到基低位發熱量(Qnet,ar)最接近於煤實際燃燒時產生的發熱量。計算公式:
煤地質學
式中:Mt為煤樣的全水分。
4.煤的發熱量計算
煤的發熱量有彈筒發熱量、高位發熱量和低位發熱量3種,而且有4種基準,即收到基、空氣乾燥基、乾燥基和乾燥無灰基,所以共有12種方式可報出測試結果。但一般常用的發熱量指標有5種:
1)空氣乾燥基彈筒發熱量Qb,ad,這是測試的直接結果,需要換算。
2)空氣乾燥基高位發熱量Qgr,ad,用於報出測試結果。
3)乾燥基高位發熱量Qgr,d,用於評定煤的質量,研究煤質。
4)乾燥無灰基高位發熱量Qgr,daf,用於評定煤中有機質的性質,可反映煤級。
5)收到基低位發熱量Qnet,ar,反映煤的實際質量,是煤炭計價的依據,也用於燃煤工業鍋爐的設計。
在煤炭計價時,一定要注意所用的發熱量指標的基準,不然將造成經濟上的損失。
煤的發熱量除了直接測定外,還可以根據元素分析或工業分析的數據進行計算,供無實測發熱量的用煤單位參考。煤炭科學研究院煤化學研究所所根據我國煤質資料研究結果推導了一系列發熱量計算公式。
(1)利用元素分析數據,計算高位發熱量的公式
低煤化程度的煤:
Qgr,daf=80Cdaf+305(310)Hdaf+22Sdaf-26Odaf-4(Adaf-10)
式中:Hdaf前面的系數對褐煤為305,對長焰煤、不粘煤為310。對Ad≤10%的煤,不計算最後一項的灰分校正值。
煉焦煤:
Qgr,daf=80Cdaf+310Hdaf+22Sdaf-25Odaf-7(Adaf-10)
(2)利用工業分析數據,計算低熱值煤高位發熱量的公式
高灰分(Aad=45%~90%)煙煤:
煤地質學
(四)影響煤發熱量的因素
煤的發熱量與煤成因類型、煤岩成分、煤化程度(煤級)、煤中礦物雜質的含量、煤的風氧化程度有關。殘植煤和腐泥煤的發熱量比腐植煤要高,如江西樂平鳴山的樹皮殘植煤Qb,daf為9060cal/g。
煤岩成分:腐植煤同一煤級中,殼質組分的發熱量最高,氣煤階段達8680cal/g,鏡質組次之,為7925cal/g,而惰質組僅7841cal/g。在低煤級時,惰質組的發熱量可以比鏡質組高,因為鏡質組的碳含量低,而氧含量高,故總發熱量較低。而惰質組的氧含量不太高,碳含量很高,彌補了氫含量低的不足。至中煤級煙煤時,鏡質組的氧含量減少,而碳含量增加很快,氫變化不大,故發熱量超過惰質組。
煤化程度:當煤以鏡質組為主時,隨煤級升高,煤的發熱量逐漸增高,至中煤級的焦煤、瘦煤時達到高峰,以後又稍有下降(圖6-20)。這與煤的元素組成變化有關。低煤級時,氧高而碳低,故Q低;中煤級時,氧低而碳高,如焦煤階段Cdaf為87%~90%,雖不及無煙煤高,但Hdaf高達4.8%~5.5%,故Q最高;高煤級時碳雖高,但氫降低快,氫的發熱量比碳高3.5倍,故Q又有所下降。煤的發熱量隨煤級的變化見表6-10。
圖6-20 煤的揮發分產率與發熱量的關系(據能源地質學,2004)
表6-10 煤發熱量隨煤級升高的變化
(據李增學等,2005)
煤的發熱量隨煤中礦物雜質含量的增加而降低。礦物雜質不發熱,其含量越多,煤的發熱量越低。對煤種變化不大的同一礦區而言,由礦物雜質形成的灰分與發熱量往往保持十分規律的反比關系(圖6-21)。煤受風氧化後,煤中的C和H變成CO2和H2O逸去,故煤的C和H含量降低,氧含量增高,煤的發熱量下降。如果風氧化嚴重,煤變成不可燃。
圖6-21 霍林河煤田露天礦區煤的灰分與發熱量的關系(據楊起等,1979)
三、煤的氣化指標
煤經過氣化可產生做燃料用的動力煤氣和供化學合成煤氣。通常把煤的反應性、機械強度、熱穩定性、灰熔點、灰粘度和結渣性作為氣化用煤的質量指標。
(一)煤的反應性
煤的反應性,又稱活性,指在一定溫度條件下,煤與不同氣化介質,如二氧化碳、氧、水蒸氣相互作用的反應能力。反應能力強的煤,在氣化和燃燒過程中,反應速度快、效率高。尤其一些高效能的新型氣化工藝(如沸騰床、懸浮床氣化),反應性強弱更直接影響到煤在爐中反應的情況、耗煤量、耗氧量及煤氣中有效成分等。在流化燃燒新技術中,煤的反應性強弱與其反應速度也有著密切的關系。因此,反應性是一項重要的氣化和燃燒的特性指標。
測定煤的反應性的方法很多。目前我國採用的方法是測定在高溫下煤焦還原CO2的性能,以CO2還原率表示煤的反應性。
將CO2還原率(α,%)與相應的測定溫度繪成曲線(圖6-22),可見煤的反映性隨溫度升高而增強。各種煤的反應性隨煤化程度加深而減弱。這是由於碳與CO2反應不僅在燃料的外表面進行,而且也在燃料的微細毛細管壁上進行,氣孔愈多,反應表面積愈大。不同煤化程度煤及所得的煤焦的氣孔率是不同的。褐煤的反應性最強,但到較高的溫度(900℃以上),反應性增高緩慢。無煙煤的反應性最弱,但在較高溫度時,隨溫度升高而顯著增強。煤的灰分數量等因素對反應性也有明顯的影響。
(二)煤的機械強度
煤的機械強度包括煤的抗碎、耐磨和抗壓等物理機械性質及其綜合性質。氣化用煤和燃燒用煤多數情況下要求用粒度均勻的塊煤。機械強度低的煤投入氣化爐時,容易碎成小塊和粉末,從而破壞了塊煤粒度的均勻性,影響氣化爐的正常操作,因此,要求煤有一定的機械強度。另外,設計部門可以根據煤的機械強度,正確估計塊煤用量及確定使用前是否需要再行篩分。所以,煤田勘探時,應提供氣化用煤或燃燒用煤的機械強度資料。
煤的機械強度測試方法有幾種,應用比較普遍的落下試驗法是根據煤塊在運輸、裝卸、入爐過程中落下、互相撞擊而破碎等特點擬定的,它與表示煤的抗壓、耐磨等機械強度試驗法有所區別。測定方法為:選取60~100mm的塊煤10塊,稱重。然後一塊一塊地從2m高的地方落到厚度>15mm的金屬板上。這樣自由跌落3次,用25mm的方孔篩篩分,以>25mm的塊煤質量占試樣總質量的百分數來表示煤的機械強度,其分級標准見表6-11。
我國大多數無煙煤的機械強度好,一般為60%~92%,還有一些煤受構造破壞成片狀、粒狀,煤質松軟,機械強度差或很差,一般為40%~20%,甚至在20%以下。
圖6-22 褐煤、煙煤、無煙煤的活性曲線示意圖(據楊起等,1979)
表6-11 煤的機械強度分級
(據楊起等,1979)
(三)煤的熱穩定性
煤的熱穩定性是指煤在高溫燃燒或氣化過程中保持原來粒度的性能。熱穩定性好的煤,在燃燒或氣化過程中能以其原來的粒度燒掉或氣化而不碎成小塊,或破碎較少;熱穩定性差的煤在燃燒或氣化過程中迅速裂成小塊或煤粉,輕則增加爐內阻力和帶出物,降低氣化和燃燒效率,重則破壞整個氣化過程,甚至造成停爐事故。因此,要求煤有足夠的熱穩定性。
各種工業鍋爐和氣化爐對煤的粒度有不同要求,因此測定煤的熱穩定性的方法也有所不同。常用的是13~25mm級塊煤測定法和小粒度6~13mm級塊煤測定法。
13~25mm級塊煤測定法是把煤樣放在預熱到850℃的馬弗爐內熱處理15min,求出各篩分級別殘焦占總殘焦的百分比,以各級累計百分數與篩分級別作出曲線,以大於13mm級殘焦的百分數S+13作為熱穩定性指標,以小於1mm級殘焦的百分數S-1及熱穩定性曲線作輔助指標(圖6-23)。
小粒度6~13mm級塊煤測定法是把煤樣放在預熱到850℃的馬弗爐內加熱90min,然後稱重、篩分。將所得6~3mm,3~1mm及小於1mm的殘焦占總殘焦量的百分比,作為熱穩定性的指標,分別以KPG,KPJ和KP1表示。指標數值愈大,表明熱穩定性愈差,因此,更確切地說,這些指標是代表不穩定性的。按KPG的分級標准見表6-12。
圖6-23 熱穩定性曲線圖(據楊起等,1979)
表6-12 煤的熱穩定性分級
(據楊起等,1979)
我國大多數無煙煤的熱穩定性較好。KPG均在35%以下,但在高變質無煙煤中也有少數煤的熱穩定性不好或很不好(如京西大安山煤、福建天湖山大蔗溝煤),其原因尚待進一步查明。這種熱穩定性不好的無煙煤,經預熱處理後,其熱穩定性都有顯著改善。
(四)煤的結渣性
在氣化中,煤灰結渣會給正常操作帶來不利的影響,結渣嚴重時將會導致停產。由於煤灰熔點(T2)並不能完全反映煤在氣化爐中的結渣情況,因此還須用煤的結渣性來判斷煤在氣化過程中的結渣難易程度。
煤的結渣性測定要點,是用空氣為氣化介質,來氣化預熱到800~850℃的赤熱煤樣,氣化過程的後期溫度降到100℃時即停止氣化。以>6mm的灰渣占灰渣總重的百分數及其相應的最高溫度作為煤樣的結渣性指標。
四、煤的低溫干餾焦油產率
為評價各種煤和油頁岩的煉油適應性以及在低溫干餾工業生產中鑒定原料煤或油頁岩的性質並預測各種產品的產率,都要求進行低溫干餾試驗。實驗室測定煤的低溫干餾焦油產率一般採用「鋁甑法」。收集干餾出來的焦油,計算出焦油產率,代號為T。評定煤的低溫干餾焦油產率時用分析基指標Tad。低溫干餾用煤的Tad一般不應小於7%。一般Tad>12%者稱高油煤;Tad=7%~12%者為富油煤;Tad≤7%者為含油煤。
煤的低溫干餾焦油產率與煤的成因類型有關。腐泥煤、殘植煤的低溫干餾焦油產率相當高,如山東兗州煤田腐泥煤的Tad為13.50%~45.53%,浙江長廣煤田某礦樹皮殘植煤的Tad為10.70%~21.00%,大多數為高油煤。腐植煤的焦油產率與煤化程度和煤岩組成有關,褐煤和長焰煤的Tad較高,如山東黃縣煤田褐煤的Tad為14%左右。當穩定組分含量較高時,焦油產率也比較高,如淮南煤田氣煤中,當穩定組分為15%~26%時,Tad為12%~15%;而當穩定組分<10%時,Tad多半小於10%。
五、殼質組的熒光性
在低煤化階段,殼質組的熒光性是較好的煤化程度指標。煤的熒光性與反射率之間具有互相消長的關系,即反射率越低,熒光性愈強,二者並非線性關系。
Otteniann(1975)曾詳細地研究了孢子體熒光光譜與煤化階段的關系(圖6-24)。光譜峰隨煤化程度的增高有規律地移向更長波段。泥炭階段λmax在500nm以下,挪動范圍較寬;褐煤階段λmax大致在560~580nm之間,峰形陡峭;隨煤化程度的進一步提高,光譜曲線在630nm上逐漸形成一個小突峰,它在亞煙煤階段(相當老褐煤階段)迅速增大,在相當長焰煤階段640nm波長段出現了第二個峰,直到氣煤階段640nm峰取代了580nm峰,煤化程度繼續增高,640nm峰繼續遷移向紅光譜段,到肥煤階段λmax移到670nm以上。
圖6-24 孢子體熒光光譜隨煤化程度增高的變化(據邵震傑等,1993)
C. 煤焦比怎麼算的
成焦率的測算5 x- R1 ^$ Y/ l5 [ q9 i" A
成焦率(即煤焦比)是入爐煤(干)經高溫干餾後所獲得的焦炭(干全焦)數量占入爐煤量的百分比,一般成焦率在72%~78%。成焦率主要取決於煤質,也受煉焦條件和焦爐爐型影響。入爐煤揮發分與成焦率的相關性很強。一般情況下,入爐煤揮發分愈高,成焦率愈低(即煤焦比亦高),反之亦然。計算成焦率的方法有很多種,應結合實際情況,可採用入爐煤和出爐焦的揮發分、灰份之間的關系計算得出成焦率。 X9 M' R5 G+ |% |* b* V
利用煤、焦灰分之間的關系測算成焦率:
KA=(Ad煤/Ad焦)×100%
測算方法二
利用煤、焦揮發分之間的關系測算成焦率:
KV=〔(100-V煤)/(100-V焦)×100%〕+b
式中的b為修正系數,是指在煤中揮發分逸出後,經在焦爐炭化室頂部空間二次裂解而引起的增碳 ,它與入爐煤揮發分、焦爐爐體結構和焦爐操作制度等因素有關。通常取b=2.2%~3.9%, 本文取b值為2.8%。
D. 中國煤炭分類標准
在漫長的地質演變過程中,煤田受到多種地質因素的作用;由於成煤年代、成煤原始物質、還原程度及成因類型上的差異,再加上各種變質作用並存,致使中國煤炭品種多樣化。
分類標准:
1.G>85,再用Y值或b值來區分肥煤、氣肥煤與其它煤類,當Y>25.0mm時,應劃分為肥煤或氣煤,如Y《25mm,則根據其Vdaf的大小而劃分為響應的其它煤類。
按b值分類時,Vdaf《28%,暫定b>150%的為肥煤,Vdaf>28%,暫定b>220%的為肥煤或氣肥煤,如按b值和Y值劃分的類別有矛盾時,以Y值劃分的為准。
2. Vdaf>37%,G《5的煤,再以透光率PM來區分其為長焰煤或褐煤。
3. Vdaf>37%,PM>30%-50%的煤,再測Qgr,maf,如其值>24MJ/kg(5739cal/g),應劃分為長焰煤。
中國煤炭分類國家標准(GB5751-86)
E. 煤炭分很多種啊,請問怎麼分的
中國煤炭分類,首先按煤的揮發分,將所有煤分為褐煤、煙煤和無煙煤;對於褐煤和無煙煤,再分別按其煤化程度和工業利用的特點分為2個和3個小類;煙煤部分按揮發分>10%~20%、>20%~28%、28%~37和>37%的四個階段分為低、中、中高及高揮發分煙煤。關於煙煤粘結性,則按粘結指數G區分:0~5為不粘結和微粘結煤;>5~20為弱粘結煤;>20~50為中等偏弱粘結煤;>50~65為中等偏強粘結煤;>65則為強粘結煤。對於強粘結煤,又把其中膠質層最大厚度Y>25mm或奧亞膨脹度b>150%(對於Vdaf>28%的煙煤,b>220%)的煤分為特強粘結煤。在煤類的命名上,考慮到新舊分類的延續性,仍保留氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤、弱粘煤、不粘煤和長焰煤8個煤類。
在煙煤類中,對G>85的煤需再測定膠質層最大厚度Y值或奧亞膨脹度B值來區分肥煤、氣肥煤與其它煙煤類的界限。當Y值大於25mm時,如Vdaf>37%,則劃分為氣肥煤。如Vdaf<37%,則劃分為肥煤。如Y值<25mm,則按其Vdaf值的大小而劃分為相應的其它煤類。如Vdaf>37%,則應劃分為氣煤類,如Vdaf>28%-37%,則應劃分為1/3焦煤,如Vdaf在於8%以下,則應劃分為焦煤類。
這里需要指出的是,對G值大於100的煤來說,尤其是礦井或煤層若干樣品的平均G值在100以上時,則一般可不測Y值而確定為肥煤或氣肥煤類。
在我國的煤類分類國標中還規定,對G值大於85的煙煤,如果不測Y值,也可用奧亞膨脹度B值(%)來確定肥煤、氣煤與其它煤類的界限,即對Vdaf<28%的煤,暫定b值>150%的為肥煤;對Vdaf>28%的煤,暫定b值>220%的為肥煤(當Vdaf值<37%時)或氣肥煤(當Vdaf值>37%時)。當按b值劃分的煤類與按Y值劃分的煤類有矛盾時,則以Y值確定的煤類為准。因而在確定新分類的強粘結性煤的牌號時,可只測Y值而暫不測b值。
(中國煤煤分類國家標准表)
類別 縮寫 分類指標
Vdaf% G Ymm b% PM% Qgr,maf
無煙煤 WY <=10 - - - - -
貧煤 PM >10.0-20.O <=5 - - - -
貧瘦煤 PS >10.O-20.O >5-20 - - - -
瘦煤 SM >10.0-20.0 >20-65 - - - -
焦煤 JM >20.0-28.0
>10.0-20.0 >50-60
>65a <=25.0 (<=150) - -
肥煤 FM >10.0-37.0 (>85a) >25 a - -
1/3焦煤 1/3JM >28.0-37.0 >65a <25.0 (<220) - -
氣肥煤 QF >37.0 (>85) >25.0 >220 - -
氣煤 QM >28.0-37.0
>37.0 >50-65
>35 <=25.0 (<=220) - -
1/2中粘煤 1/2ZN >20.0-37.0 >30-50 - - - -
弱粘煤 RN >20.0-37.0 >5-30 - - - -
不粘煤 BN >20.0-37.0 <=5 - - - -
長焰煤 CY >37.0 <=35 - - >50 -
褐煤 HM >37.0
>37.0 - - - <=30
>30-50 <=24
註:a、G>85,再用Y值或b值來區分肥煤、氣肥煤與其它煤炭,當Y>25.0mm時,應劃分為肥煤或氣肥煤,如Y<=25mm,則根據其Vdaf的大小而劃分為相應的其它煤類。
按b值分類時,Vdaf<=28%,暫定b>150%的為肥煤,Vdaf>28%,暫定b>220%的為肥煤或氣肥煤,如按b值和Y值劃分的類別有矛盾時,以Y值劃分的為准。
b、Vdaf>37%,G<=5的煤,再以透光率PM來區分其為長焰煤或褐煤。
c、Vdaf>37%,PM>30%-50%的煤,再測Qgr,maf,如其值>24MJ/kg(5739cal/g),應劃分為長焰煤。
煤炭分類總表
類別 符號 分類指標
Vdaf% PM%
無煙煤 WY <=10.0 -
煙煤 YM >10.0 -
褐煤 HM >37.O <=50
無煙煤分類表
類別 符號 分類指標
Vdaf% H*%
無煙煤一號 MY1 0-3.5 0-2.0
無煙煤二號 MY2 >3.5-6.5 >2.0-3.0
無煙煤三號 MY3 >6.5-10.0 >3.0
煙煤的分類表
類別 縮寫 分類指標
Vdaf% G Ymm b%
貧煤 PM >10.0-20.0 <=5 - -
貧瘦煤 PS >10.0-20.0 5-20 - -
瘦煤 SM >10.0-20.0
>10.0-20.0 >20-50
>50-65 - -
焦煤 JM >10.0-20.0
>20.0-28.0
>20.0-28.0 >65
>50-65
>65 <=25.0
<=25.0 (<=150)
(<=150)
肥煤 FM >10.0-20.0
>20.0-28.0
>28.0-37.0 (>85)
(>85)
(>85) >25
>25
>25 (>150)
(>150)
(>220)
1/3焦煤 1/3JM >28.0-37.0 >65 <=25.0 (<=220)
氣肥煤 QF >37.0 (>85) >25.0 >220
氣煤 QM >28.0-37.0
>37.0
>37.0 >50-65
>35-50
>50-65
>65 <=25.0 (<=220)
1/2中粘煤 1/2ZN >20.0-28.0
>28.0-37.0 >30-50
>30-50 - -
弱粘煤 RN >20.0-28.0
>28.0-37.0 >5-30
>5-30 - -
不粘煤 BN >20.0-28.0
>28.0-37.0 <=5
<=5 - -
長焰煤 CY >37.0
>37.0 <=5
>5-35 - -
褐煤的分類表
類別 符號 分類指標
PM% Qgr,maf*(MJ/kg)
褐煤一號 HM1 >0-30 -
褐煤二號 HM2 >30-50 <=24
註:*凡Vdaf>37.0%、PM>30%-50%的為煤,如Qgr,maf大於MJ/kg(5739cal/g),則劃分為長焰煤。
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依據煤的工業用途、工藝性質和質量要求進行的分類,又稱煤的工業分類。同一類煤有近似的特性,不同類煤的性質則有顯著差異。工業分類是為了合理地使用煤炭資源以及統一使用規格。理想的分類方法應當既有充分的科學依據,又有實用意義。
煤的分類方案簡介 由於研究內容和使用的不同,分類方法也有多種。早期,多根據煤的元素組成分類,這種分類方法稱科學分類法,以1924年英國煤化學家C.A.賽勒提出的分類法比較著名。以後又有根據煤的生成條件提出的成因分類法,將煤分為腐殖煤、腐泥煤和殘殖煤,這種分類法在地質上用的較多。而最有實用意義的是將煤的成因與工業利用結合起來,以煤的變質程度和工藝性質為依據的技術分類法。
各種以煤為燃料或原料的工業對煤都有其特定的技術要求,只有恰當地使用煤種才能保證產品質量,合理地利用煤炭資源。近代以煤的變質程度和工藝性質為參數的分類法發展較快,使煤分類具有更嚴格的科學性和廣泛的實用性。但由於各國煤炭資源特點不同,以及工業技術發展水平的差異,各主要產煤國或以煤為主要能源的國家都根據本國情況,採用不同的分類方法。1956年,聯合國歐洲經濟委員會(ECE)煤炭委員會在國際煤分類會議上提出了國際硬煤分類表,其分類方法是以揮發分為劃分類別的指標,將硬煤(煙煤和無煙煤)分成10個級別;以粘結性指標(自由膨脹序數或羅加指數)將硬煤分成4個類別;又以結焦性指標(奧亞膨脹度或葛金焦型)將硬煤分成6個亞類型,表中每個煤種均以3位阿拉伯數字表示,將硬煤分為62個煤類。為便於貿易上的交往,表中又將62個煤類歸為Ⅰ~Ⅶ共11個統計組。對於褐煤,1974年國際標准化組織 (ISO)第27技術委員會(TC27)以ISO2950號標准頒布實施,該標准以水分和焦油產率為指標,將褐煤分為30個小類,每一小類用兩位阿拉伯數字表示。但這兩個分類方案並未在國際上得到全面推廣。1985年2月,聯合國歐洲經濟委員會的國際煤分類會議上確定,以高位發熱量小於24×106焦耳/千克、鏡質組平均隨機反射率小於0.6%作為區分褐煤和硬煤的分界線。對中等煤化程度和高煤化程度的硬煤則選用鏡質組隨機反射率、自由膨脹序數、揮發分產率、惰性組含量、高位發熱量和反射率分布特徵等6個指標和8位阿拉伯數字編號,將所有硬煤進行編碼分類。但因劃分太細,不便於使用,難以推廣。
中國煤炭分類 20世紀50年代以來,中國煤產量和消耗量迅速增加,為了合理利用煤炭資源,1952~1953年提出東北區和華北區兩個煉焦煤分類方案。1956年又制訂了統一的中國煤(以煉焦煤為主)分類方案,以大致代表煤的變質程度的揮發分(%)和表徵煤的結焦性的膠質層最大厚度Y(mm)兩個指標為參數,將中國煤分為10大類24小類。該方案於1958年經國家技術委員會向全國推薦試行,起了統一中國煤分類的作用。
煤炭的用途十分廣泛,可以根據其使用目的總結為兩大主要用途:(1)動力煤,(2)煉焦煤。
我國動力煤的主要用途有:
1) 發電用煤:我國約1/3 以上的煤用來發電,目前平均發電耗煤為標准煤370g/(kW·h)左右。電廠利用煤的熱值,把熱能轉變為電能。
2) 蒸汽機車用煤:占動力用煤2%左右,蒸汽機車鍋爐平均耗煤指標為100kg/(萬噸·km)左右。
3) 建材用煤:約占動力用煤的l0%以上,以水泥用煤量最大,其次為玻璃、磚、瓦等。
4) 一般工業鍋爐用煤:除熱電廠及大型供熱鍋爐外,一般企業及取暖用的工業鍋爐型號繁多,數量大且分散,用煤量約占動力煤的30%。
5) 生活用煤:生活用煤的數量也較大,約占燃料用煤的20%。
6) 冶金用動力煤:冶金用動力煤主要為燒結和高爐噴吹用無煙煤,其用量不到動力用煤量的1%。
(2)煉焦煤
我國雖然煤炭資源比較豐富,但煉焦煤資源還相對較少,煉焦煤儲量僅占我國煤炭總儲量27.65%。
煉焦煤類包括氣煤(佔13.75%),肥煤(佔3.53%),主焦煤(占 5.81%),瘦煤(佔4.01%),其它為未分牌號的煤(占 0.55%);非煉焦煤類包括無煙煤(佔10.93%),貧煤(佔5.55 % ), 弱鹼煤(佔1.74%),不繳煤(佔13.8%),長焰煤(佔12.52%),褐煤(佔12.76%),天然焦(佔0.19%),未分牌號的煤(佔13.80%)和牌號不清的煤(佔1.06%)。
煉焦煤的主要用途是煉焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高溫冶煉而成,一般1.3 噸左右的焦煤才能煉一噸焦炭。焦炭多用於煉鋼,是目前鋼鐵等行業的主要生產原料,被喻為鋼鐵工業的「基本食糧」。
F. 煉焦用煤質量指標與價格間的關系
在進行煉焦配煤操作時,對配合煤的主要質量指標要求包括: 化學成分指標即灰分、硫分、和磷含量,工藝性質指標即煤化度和 粘結性,煤岩組分指標和工藝條件指標即水分、細度、堆密度等。 1、 配合煤的灰分 煤中灰分在煉焦後全部殘留於焦炭中。 不同用途的焦炭對灰分的要求各不相同,一般認為,煉冶金 焦和鑄造焦時,配合煤灰分為7%~8%比較合適。煉氣化焦時, 則為15%左右。 2、 配合煤的硫分 隨焦炭帶入高爐中的硫佔全部爐料中硫的大部分,因此,煉焦 配合煤的硫分應控制在規定的指標以下。煤中硫分約為60%~70 %轉入焦炭。因配合煤的產焦率為70%~80%,故焦炭硫分約為配 合煤硫分的80%~90%。由此可根據焦炭對硫分的要求計算出配 合煤硫分的上限。 3、配合煤的磷含量 由於含磷高的焦炭將使生鐵冷脆性變大,因此生產中要求配合 煤的含磷量低於0.05%。中國的冶金焦合鑄造焦出口時,外商對 磷含量的要求十分嚴格,氣化焦對磷含量一般沒有特殊要求。 4、配合煤的煤化度 配合煤的煤化度控制應從需要、可能、合理利用資源、經濟實 效等方面綜合權衡。 配合煤的揮發分對焦炭的最終收縮量、裂紋度及化學產品的 質量、質量有直接影響。 從兼顧焦炭質量以及焦爐煤氣合煉焦化學產品產率出發,各國 通常將裝爐煤揮發分控制在28%~32%范圍內。製取大型高爐用 焦炭的常規煉焦配合煤,煤化度指標控制的適意范圍時平均最多反 射率=1.2%~1.3%,相當於揮發分=26%~28%。但還應視具 體情況,並結合粘結性指標的適宜范圍一並考慮。氣化焦用煤的揮 發分應大於30%。 5、配合煤的黏結性 配合煤的黏性指標是影響焦炭強度的重要因素。 各國用來表徵結黏性的指標各不相同。常用的黏結性指標有煤 的膨脹度b、煤的流動度MF、膠質層指數y、X和黏結指數G,這些 指數值大,表示黏結性強。多數室式煉焦配合煤黏結性指標的適宜 范圍有以下數值:最多流動度MF值為70(或100)~103ddpm: 奧-阿膨脹度≥50%,最多膠質層厚度y為17~22㎜,G為58~ 72。氣化焦對配煤的黏結性指標要求較低。配合煤的黏結性指標一 般不能用單種煤的黏結性指標按加和性計算。 6、配合煤的煤岩組分 配合煤中煤岩組分的比例要恰當,配合煤的顯微組分中的活性 組分佔主要部分,但也應有適當的惰性組分作為骨架,以利於形成 緻密的焦炭,同時也可緩解收縮應力,減少裂紋的形成。惰性組分 的適宜比例因煤化度不同而異,當配煤的最大反射率<1.3時,以 30%~32%較好;當最大反射率>1.3時,以25%~30%為好。 採用高揮發分煤時,尚需考慮穩定組含量。 7、配合煤的水分 無論煉制何種焦炭,配合煤的水分一般要求在7%~10%之間 ,並保持穩定,以免影響焦爐加熱制度的穩定。對生產來說,水分 高將延長結焦時間,配合煤的水分每增加1%,結焦時間需延長20 min,從而降低產量。其次配煤水分過高,產生的酚水量增加。此 外,在一般細度的條件下,當配合煤水分為7%~8%時,堆密度最 小,對煤進行乾燥可使堆密度增加,從而改善煤料的黏結性。 8、配合煤的細度 細度是度量煉焦煤粉碎成度的一種指標,用小於3㎜粒級煤占 全部配合煤的質量百分率來表示。各國焦化廠都根據本廠煤源的煤 質和裝爐煤的工藝特徵確定細度控制目標。將煤粉碎到一定細度, 可以保證混合均勻,從而改善焦炭內部結構的均勻性,但是,粉碎 過細會降低裝爐煤的黏結性和堆密度,以致於降低焦炭的質量和產 量。在配合煤中,弱黏結性煤應細粉碎(如氣煤預破碎或選擇粉碎 工藝),強黏結性煤細度不要過高,有利於提高焦炭的質量和產量 。一般對配合煤細度控制范圍為:常規煉焦時,小於3㎜粒級量為 72%~80%,配型煤煉焦時為85%左右搗固煉焦時為90%以上。 控制配合煤細度的措施主要有:正確選用煤粉碎機;在粉碎前篩出 粒度小於3㎜的煤,以免影響粉碎。
G. 煤炭國標
中國煤炭分類國家標准(GB5751-86)
類別
符號 包括數碼 分類指標
Vdaf% GRL Y%MN PM%
無煙煤
WY 01,02,03
10
貧煤 PM 11 >10.0-20.0 ≤5
貧瘦煤 PS 12 >10.0-20.0 5-20
瘦煤 SM 13,14 >10.0-20.0 >20-65
焦煤 JM 24
15,25 >20.0-28.0
>10.0-20.0 >50-65
>65 <25.0
肥煤 FM 16,26,36 >10.0-37.0 (>85) >25
1/3焦煤 1/3JM 35 >28.0-37.0 >65 <25.0
氣肥煤 QF 46 >37.0 (>85)
>25.0
氣煤 QM 34
43,44,45 >28.0-37.0
>37.0 >50-65 <25.0
1/2中粘煤 1/2ZN 23,33 >20.0-37.0 >35-65
弱粘煤 RN 22,32 >20.0-37.0 >30-50
不粘煤 BN 21,31 >20.0-37.0 >5-30
長焰煤 CY 41,42 ≥37.0 <5
褐煤 HM 51 >37.0 <5-35 <30
52 >37.0 >30-50
類別 符號 包括數碼 分類指標( Vdaf% 揮發份 GRL粘結指數 Y,MN膠質層 )
無煙煤 WY 01,02,03 10
貧煤 PM 11 >10.0-20.0 ≤5
貧瘦煤 PS 12 >10.0-20.0 5-20
瘦煤 SM 13,14 >10.0-20.0 >20-65
焦煤 JM 24 >20.0-28.0 >50-65 <25.0
15,25 >10.0-20.0 >65 <25.0
肥煤 FM 16,26,36 >10.0-37.0 (>85) >25
1/3焦煤1/3JM 35 >28.0-37.0 >65 <25.0
氣肥煤 QF 46 >37.0 (>85) >25.0
氣煤 QM 34 >28.0-37.0 >50-65 <25.0
43,44,45 >37.0 >35-65 <25.0
長焰煤 CY 41,42 ≥37.0
1/3焦煤
質量要求:灰份≤9.5--10% 揮發份 28--32% 硫份≤0.7% G值>75 Y值> 14mm 國際上級冶金煤
主焦煤
質量要求:灰份≤9.5--10% 可燃基揮發份 18--24% 硫份≤0.7% G值>75 Y值> 16mm。
主焦煤: 灰份% 含硫% 揮發份% G值 Y值
<9.5 <0.6 18-26 >65 >18
1/3焦煤: ≤9.5 ≤0.6 28-35 >75 >18
肥煤是指國家煤炭分類標准中,對煤化變質中等,粘結性極強的煙煤的稱謂,煉焦煤的一種,煉焦配煤的重要組成部分,結焦性最強,熔融性好,結焦膨脹度大,耐磨;精煤是指經洗選加工供煉焦用或其他用途的洗選煤炭產品的總稱。
煤的揮發分
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。
(1)煤的揮發分不僅是煉焦、氣化要考慮的一個指標,也是動力用煤的一個重要指標,是動力煤按發熱量計價的一個輔助指標。
揮發分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%。煤的揮發分和煤岩組成有關,角質類的揮發分最高,鏡煤、亮煤次之,絲碳最低。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。
(2)煤的揮發分測試要點見GB212-91。
新制定的中國煤炭分類國家標准,首先根據煤的煤化程度,將所有煤分為褐煤、煙煤和無煙煤。對於褐煤和無煙煤,再分別按其煤化程度和工業利用的特點分為2個和3個小類。煙煤部分按揮發分大於10~20%、大於20~28%、大於28~37%和大於37%的4個階段分為低、中、中高及高揮發分煙煤。關於煙煤粘結性,則按粘結指數G區分:0~5為不粘結和微粘結煤。大於50~65為中等偏強粘結煤,大於65則為強粘結煤。對於強粘結煤,又把其中膠質層最大厚度y 值大於25mm或奧亞膨脹度b大於150%(對於Vdaf大於28%的煙煤,b大於220%)的煤定為特強粘結煤。這樣,在煙煤部分,可分為24個單元,並用相應的數碼表示。編號的十位數中,1~4代表煤的煤化程度,編號的個位數中,1~6表示煤的粘結性。在這24個單元中,再按同類煤性質基本相似,不同煤性質有較大差異的分類原則將部分單元合並為12個類別。再煤類的命名上,考慮到新舊分類的延續性和習慣叫法,仍保留氣煤、肥美、焦煤、瘦煤、貧煤、弱粘煤、不粘煤和長焰煤8個煤類。
為使同一類煤性質基本一致,新的煤炭分類國家標准增加了4個過度性煤類:貧瘦煤、1/2中粘煤、1/3焦煤和氣肥煤。貧瘦煤是指粘結性較差的瘦煤,以區別於典型的瘦煤。1/2粘結煤是由原分類中一部分粘結性較好的弱粘煤和一部分粘結性較差的飛焦煤和肥氣煤組成。1/3焦煤是由原分類中一部分粘結性較好的肥氣煤和肥焦煤組成。這類煤是焦煤、肥美和氣煤中間的過渡煤類,也具有這3類煤的一部分性質,但結焦性較好是公認的。氣肥煤再原分類中屬肥煤大類,但它的結焦性比典型肥煤要差得多,故新得煤炭分類國家標准將它單獨列為一類。這樣就克服類原分類方案中同類煤性質差異較大得缺陷。如氣煤一號和肥氣煤二號再性質上由明顯差異,將它們為同一類別很不合理。新得分類國家標准將這些具有過渡性質得煤單獨列為一類,從而有利於煤得合理使用。
新的分類國家標准對各類煤的若干特徵表述如下:
1、無煙煤(WY)
揮發分低,固定碳高,比重大,純煤真比重最高可達1.90,燃點高,燃燒時不冒煙。對這類煤,可分為:01號為老年無煙煤;02號為典型無煙煤;03號為年輕無煙煤,無煙煤主要是民用和製造合成氨的造氣原料,低灰、低硫和可磨性好的無煙煤不僅可以做高爐噴吹及燒結鐵礦石用的燃料,而且還可以製造各種碳素材料,如碳電極、陽極糊和活性碳的原料,某些優質無煙煤製成航空用型煤還可用於飛機發動機和車輛馬達的保溫。
2、貧煤(PM)
變質程度最高的一種煙煤,不粘結或微弱粘結,在層狀煉焦爐中不結焦,燃燒時火焰短,耐燒,主要是發電燃料,也可作民用和工業鍋爐的摻燒煤。
3、貧瘦煤(PS)
粘結性較弱的高變質、低揮發分煙煤,結焦性比典型瘦煤差,單獨煉焦時,生成的焦粉甚少。如在煉焦配煤中配入一定比例的這種煤,也能起到瘦化作用,這種煤也可作發電、民用及鍋爐燃料。
4、瘦煤(SM)
低揮發分的中等粘結性的煉焦用煤。焦化過程中能產生相當數量的焦質體。單獨煉焦時,能得到塊度大、裂紋少、抗碎強度高的焦煤,但這種焦碳的耐磨強度稍差,但2煉焦配煤使用,效果較好。這種煤也可作發電和一般鍋爐等燃料,也可供鐵路機車摻燒使用。
5焦煤(JM)
中等或低揮發分的以及中等粘結或強粘結性的煙煤,加熱時產生熱穩定性很高的膠質體,如用來單獨煉焦,能獲得塊度大、裂紋少、抗碎強度高的焦煤。這種焦煤的耐磨強度也很高。但單獨煉焦時,由於膨脹壓力大,易造成推焦困難,一般作為煉焦配煤用,效果較好。
6、1/3焦煤(1/3JM)
中高揮發分的強粘結性煤,是介於焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤種,單煉焦時能生成熔融性良好、強度較高的焦煤,煉焦時這種煤的配入量可在較寬范圍內波動,但都能獲得強度較高的焦炭,1/3焦煤也是良好的煉焦配煤用的基礎煤。
7、肥煤(FM)
中等及中高揮發分的強粘結性的煙煤,加熱時能產生大量的膠質體。肥煤單獨煉焦時,能生成熔融性好、強度高的焦炭,其耐磨強度也比焦煤煉出的焦炭好,因而是煉焦配煤中的基礎煤。但單獨煉焦時,焦炭上有較多的橫裂紋,而且焦根部分常有蜂焦。
8、氣肥煤(QF)
一種揮發分和膠質體厚度都很高的強粘結性肥煤,有人稱之為「液肥煤」。這種煤的結焦性介於肥煤和氣煤之間。單獨煉焦時能產生大量氣體和液體化學產品。氣肥煤最適於高溫干餾制煤氣,也可用於配煤煉焦,以增加化學產品產率。
9、氣煤(QM)
一種變質程度較低的煉焦煤。加熱時能產生較多的揮發分和較多的焦油。膠質體的熱穩定性低於肥煤,也能單獨煉焦,但焦炭的抗碎強度和耐磨強度均稍差於其它煉焦煤,而且焦炭多呈長條而較易碎,且有較多的縱裂紋。在配煤煉焦時多配入氣煤,可增加氣化率和化學產品回收率,氣煤也可以高溫干餾來製造城市煤氣。
10、1/2中粘煤(1/2ZN)
一種中等粘結性的中高揮發分煙煤。這種煤有一部分在單煤煉焦時能生成一定強度的焦炭,可作為配煤煉焦的煤種;粘結性較弱的另一部分單獨煉焦時,生成的焦炭強度差,粉焦率高。因此,1/2中粘煤可作為氣化用煤或動力用煤,在配煤煉焦中也柯適量配入。
11、弱粘煤(RN)
一種粘結性較弱的低變質到中等變質程度的煙煤,加熱時,產生的膠質體較少,煉焦時,有的能生成強度很差的小塊焦,有的只有少部分能結成碎屑焦,粉焦率很高,因此,這種煤多適於作氣化原料和電廠、機車及鍋爐的燃料煤。
12、不粘煤(BN)
多是在成煤初期就已經受到相當氧化作用的低變質到中等變質程度的煙煤,加熱時基本上不產生膠質體。這種煤的水分大,有的還含有一定量的次生腐植酸;含氧量有的高達10%以上。不粘煤主要作氣化和發電用煤,也可作動力和民用燃料。
13、長焰煤(CY)
變質程度最低的煙煤,從無粘結性到弱粘結性的均有,最年輕的長焰煤還含有一定數量的腐植酸,貯存時易風化碎裂。煤化度較高的長焰煤加熱時還能產生一定數量的膠質體,結成細小的長條形焦炭,但焦炭強度甚差,粉焦率也相當高,因此,長焰煤一般作氣化、發電和機車等燃料用煤。
14、褐煤(HM)
分為兩小類:透光率PM大於30~50%的年老褐煤和PM小於或等於30%的年輕褐煤。褐煤的特點是:水分大,比重小,不粘結,含有不同數量的腐植酸。煤中含氧量常高達15~30%左右,化學反應性強,熱穩定性差,塊煤加熱時破碎嚴重,存放在空氣中易風化變質、碎裂成小塊乃至粉末狀。發熱量低,煤灰熔點也大都較低,煤灰中常含較多的氧化鈣和較低的三氧化二鋁。因此,褐煤多作為發電燃料,也可作氣化原料和鍋爐燃料。有的褐煤可作來製造磺化煤或活性碳,有的可作為提取褐煤蠟的原料。另外,年輕褐煤也適用於製作腐植酸銨等有機肥料,用於農田和果園,能促進增產。
工業用煤主要是煙煤,煙煤的種類也較多,主要有以下的各種類型。
長焰煤:長焰煤是最年輕的煙煤。呈弱粘結性的長焰煤在低溫干餾時能析出較多的焦油。—般用作動力、民用燃料,氣化原料,也可供低溫干餾生產半焦或煉油原料。主要產地有甘肅的靖運、河南的義馬、陝西的彬縣、遼寧的阜新、撫順,山西的大同及平朔等。
瘦煤:瘦煤屬中高等變質煙煤,加熱時能產生少量的膠質體,軟化溫度高,可以單獨煉焦,結成的焦炭塊度大,裂紋少,熔解較差,耐磨強度低。主要產地有陝西的銅川、韓城、蒲白和澄合等煤礦,河南的平頂山,河北的峰峰煤礦等。
不粘煤:不粘煤在焦化中不結焦,煤的水分有時高達10%以上,一般用作動力及民用燃燒,也可作氣化用煤。主要產地有遼寧的阜新、陝西的神府等。
氣煤:氣煤屬低等變質煙煤,加熱時有較多的揮發物和焦油析出,膠質體的熱穩定性差。氣煤能單獨煉焦,但焦炭細長而易碎,配煤煉焦可以增加煤氣生產率和提高副產品回收率。主要產地有山西的大同、黑龍江的鶴崗、江西的樂平,陝西的黃陵等地。
焦煤:焦煤屬中等變質煙煤,加熱時能產生穩定性很好的膠質體。焦煤是優質的煉焦原料,用焦煤單獨煉焦時,所得焦炭塊度大、裂紋少;機械強度和耐磨強度都很高,但由於膨脹壓力大,用大型煉焦爐生產時,易造成推焦困難。主要產地有河北的開灤、峰峰,江蘇的大屯,安徽的兩淮、山西的軒崗和黑龍江的雙鴨山等煤礦。
肥煤:肥煤屬中等變質的煙煤,加熱時能產生大量的膠質體。在煉焦過程中,煤的軟化、固化溫度的間隔較大,用肥煤單獨煉焦時能產生熔解性良好的焦炭。但裂紋較多,焦炭易成小塊,機械強度及耐磨強度均差,多用作配煤煉焦的主要成分。主要產地有山東的究州,河南的平頂山和山西的霍縣等。
除了煙煤以外,我國其它的煤炭品種尚有:
燭煤:有一種炭,用紙就可點燃,並發出明亮的光焰,像蠟燭一樣,因此人們稱它為燭煤。燭煤通常呈灰黑色或褐色,光澤也較暗淡,有時略帶油脂光澤,斷口呈貝殼狀,含植物小袍子較多,可含少量藻類,也可能不含。燭煤揮發物含量和焦油產出軍較高。主要產地:山西的渾源、大同,山東的新滇、兗州和棗庄。
藻煤:有—種光澤暗淡、結構均一、呈塊狀構造、韌性較大、易燃、有瀝青味的煤;在顯微鏡下觀察,可見它主要是由密集的藻類組成的,也含有少量粘土礦物,這就是藻煤。藻煤的揮發物氫含量高、焦油產出宰高,但有時灰分也高。主要產地:山西的渾源、蒲縣,山東的肥城和兗州。
弱鑽煤:弱粘煤是隔絕空氣加壓時產生的。膠質體很少,有時也可單獨煉焦,但焦炭多呈小塊,易粉碎。煉焦時可小量配用。它的主要用途是作氣化原料和機車、發電廠燃料。主要產地有陝西的彬(縣)長(武)礦區、銅川的焦坪等。
煤精:煤精是煤的一個特殊品種,煤精又稱煤玉、炭精、灰根、烏玉、墨石、煤根石、墨精石等。它同普通煤一樣可以燃燒,其主要特點是質地緻密,具有一定的韌性,不透明,黝黑閃亮,拋光後呈玻璃光澤,硬度2.4—4,相對密度1.3—1.35,可用作工藝雕刻製品原料;實物資料證實,有些煤精製品及其坯料被埋在地下數百年乃至數千年,仍保存完好,沒有風化、龜裂現象。沈陽新東遺址發掘出來的煤精雕刻製品,是我國從六七千年前石器時代就已開始利用煤炭的直接證據。
無煙煤:無煙煤是變質最深的礦產煤,含碳量通常高達90%一98%,而可燃基氫含量很低,一般<4%,它的化學反應性較低,光澤強、硬度高,常常供作民用燃料。但有些化學反應性較強,熱穩定性較高的無煙煤,可用作化學作合成的原料。而低灰、低硫的老年無煙煤則是生產碳素製品的重要原料。無煙煤主要產地有寧夏的汝箕溝,山西的晉城、陽泉,河南的焦作、鄭州,貴州的畢節地區等。
褐煤:褐煤是未經變質的煤,其化學反應性強,放在空氣中極易風化而破碎成小塊,熱穩定差,塊煤加熱後破碎嚴重,多作民用燃料或煤化工產品,如褐煤臘、硝基腐植酸銨等。主要產地有內蒙古伊敏河、霍林河、大雁、元寶山、准噶爾,雲南小龍潭、昭通等。
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無 煙 煤
可 歸 納 為 三 最 低 、 五 最 高 、 一 較 高 。 三 最 低 是 氫 含 量 、 氧 含 量 和 揮 發 分 最 低 。 五 最 高 是 炭 含 量 、 硬 度 、 燃 點 、 比 重 和 煤 級 最 高 。 一 較 高 是 發 熱 量 較 高 。 主 要 用 於 制 造 化 肥 , 高 爐 噴 吹 和 動 力 用 煤 。 全 國 45% 和 12% 動 力 , 化 肥 用 煤 來 自 晉 城 和 陽 泉 , 陽 泉 又 是 全 國 最 理 想 的 高 爐 噴 吹 煤 基 地 。 晉 城 、 陽 城 、 陽 泉 、 沁 水 、 高 平 、 翼 城 、 陵 川 、 和 順 、 左 權 、 昔 陽 、 平 定 、 壽 陽 、 榆 次 、 長 子 、 長 治 、 清 徐 和 交 城 大 量 生 產 。
H. 煉焦煤的配比方法
你沒有給出你所要的沒種有幾方面參數限制沒法給你講,你可以根據你的熱值要求或其他,設一種煤需要x,另一種為1-x,甲熱值為a乙熱值為b,要的熱值為c,用式子ax+b(1-x)=c求就出來比例了。
I. 煉焦煤的理想指標:揮發分、灰分、水、Y值、G值、固定碳、硫、發熱量等,大俠給個參考答案吧,提前謝謝了。
當然不是中間值了,像G值我感覺78以上才算好吧,硫分也是越低越好啊,不過一般都在0.6%左右,揮發分28就偏高了,灰分國內的要高點,在12+吧。
J. 焦化廠焦碳的配煤比例分別是多少
這看某個焦化廠的進煤標准了,煤質的評價方法有:化學方法,煤岩學方法,工藝方法,物理及物理化學方法。其中焦化廠以化學方法和物理方法分析的很多。
瘦煤的標准有兩個:1揮發分(乾燥無灰級,以下的揮發分都是以這個為標准)>10-20,粘結指數>20-65.
2揮發分>20-28,粘結指數>50-65
焦煤的標准:揮發分>10-28,粘結指數>65,Y值小於等於25mm,b值小於等於150。
其中硫越少的煤對高爐煉鐵越好,也就是煤的質量越好。煤的灰分也是越小越好。
因為在煤的分類里沒有用到硫和灰這兩個指標,所以中等煤很不好說具體的標准。要根據焦化廠的配合煤來說配合煤的硫應小於1.1%,灰應小於9%。
如果比這兩個指標都偏高的應該屬於中等的了吧,再比這兩個指標高很多的應該屬於劣質煤了