煤炭分類與煤的工業(yè)利用.ppt

第六章,煤炭分類與煤的工業(yè)利用,第七章 煤炭分類與煤的工業(yè)利用,1 煤化指標(biāo)與煤質(zhì)分析,一、煤級分析中的有關(guān)概念 煤的工業(yè)分類即煤的分類主要是依據(jù)煤級，而煤級的劃分的依據(jù)是煤質(zhì)指標(biāo)，特別是一些關(guān)鍵的煤質(zhì)指標(biāo)。 （一）煤質(zhì)分析中的“基” “基”是表示化驗結(jié)果是以什么狀態(tài)下的煤樣為基礎(chǔ)而得出的，煤質(zhì)分析中常用的“基”有空氣干燥基、干燥基、收到基、干燥無灰基、干燥無礦物質(zhì)基。在新舊標(biāo)準(zhǔn)中，“基”采用的符號不同。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,空氣干燥基ad；干燥基d；收到基ar；干燥無灰基daf；干燥無礦物質(zhì)基dmmf 空氣干燥基是指以與空氣濕度達到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為ad（air dry basis） 干燥基是指以假想無水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為d（dry basis）； 收到基是指以收到狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為ar（as received）； 干燥無灰基是指以假想無水、無灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為daf（dry ash free）；,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,干燥無礦物質(zhì)基是指以假想無水、無礦物質(zhì)狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，表示符號為dmmf（dry mineral matter free）。 可以看出，新的“基”是用各英文名詞的開頭字母，以前“基”是用漢語拼音的字頭來表示。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,二、主要的煤化指標(biāo) 煤化指標(biāo)是通過煤的工業(yè)分析獲得的。工業(yè)分析也叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治觥?包括煤中水分、灰分和揮發(fā)分的測定及固定碳的計算。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,1水分 水分是一項重要的煤質(zhì)指標(biāo)，它在煤的基礎(chǔ)理論研究和加工利用中都具有重要的作用。 根據(jù)煤中水分隨煤的變質(zhì)程度加深而呈規(guī)律性變化：從泥炭褐煤煙煤年輕無煙煤，水分逐漸減少，而從年輕無煙煤年老無煙煤，水分又增加。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,因此可以由煤的水分含量來大致推斷煤的變質(zhì)程度。許多國家還將它和發(fā)熱量相結(jié)合，利用一項叫做“含水無灰基發(fā)熱量”的指標(biāo)等進行年輕煤的細(xì)分類。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,9,煤中水分與煤的變質(zhì)程度的關(guān)系,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,（1）煤中水分的存在方式 按結(jié)合狀態(tài)分為游離水和化合水（即結(jié)晶水）兩大類。 游離水是以物理吸附或吸著方式與煤結(jié)合的水分。 化合水是以化合的方式同煤中的礦物質(zhì)結(jié)合的水，它是礦物晶格的一部分。如硫酸鈣（CaSO42H20）和高嶺土（Al2O32SiO22H2O）中的結(jié)合水。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,（2）煤中水的作用 煤的水分對其加工利用、貿(mào)易和儲存運輸都有很大影響。一般來說水分高不是一件好事。 在鍋爐燃燒中,水分高會影響燃燒穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)； 在煉焦工業(yè)中，水分高會降低焦炭產(chǎn)率，而且由于水分大量蒸發(fā)帶走熱量而延長焦化周期； 在煤炭貿(mào)易上，煤的水分是一個重要的計質(zhì)和計量指標(biāo)。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,2灰分 煤的礦物質(zhì)是賦存于煤中的無機物質(zhì)。煤的灰分不是煤中的固有成分，而是煤在規(guī)定條件下完全燃燒后的殘留物。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,它是煤中礦物質(zhì)在一定條件下經(jīng)一系列分解、化合等復(fù)雜反應(yīng)而形成的，是煤中礦物質(zhì)的衍生物。 它在組成和質(zhì)量上都不同于礦物質(zhì)，但煤的灰分產(chǎn)率與礦物質(zhì)含量間有一定的相關(guān)關(guān)系，可以用灰分來估算煤中礦物質(zhì)含量。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,煤中礦物質(zhì)來源 一是“原生礦物質(zhì)”即成煤植物中所含的無機元素； 二是“次生礦物質(zhì)”即煤形成過程中混入或與煤伴生的礦物質(zhì)； 三是“外來礦物質(zhì)”即煤炭開采和加工處理中混入的礦物質(zhì)。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,礦物質(zhì)的主要成分 煤中存在的礦物質(zhì)主要包括粘土或頁巖，方解石（碳酸鈣）黃鐵礦或白鐵礦以及其他微量成分，如無機硫酸鹽、氯化物和氟化物等。 灰分是另項在煤質(zhì)特性和利用研究中起重要作用的指標(biāo)。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,16,煤中灰分的用途 1）在煤質(zhì)研究中由于灰分與其他特性，如含碳量、發(fā)熱量、結(jié)渣性、活性及可磨性等有程度不同的依賴關(guān)系，因此可以通過它來研究上述特性。 2）由于煤灰是煤中礦物質(zhì)的衍生物，因此可以用它來算煤中礦物質(zhì)含量。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,17,3）在煤的燃燒和氣化中，根據(jù)煤灰含量以及它的諸如熔點、粘度、導(dǎo)電性和化學(xué)組成等特性來預(yù)測燃燒和氣化中可能出現(xiàn)的腐蝕，沾污、結(jié)渣問題，并據(jù)此進行爐型選擇和煤灰渣利用研究。 4）在煉焦工業(yè)中，要用煤的灰分量來預(yù)計焦炭中的灰分。 5）在同一煤層的煤灰成分變化往往較小，而不同成煤時代的煤灰成分變化往往較大。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,3揮發(fā)分 煤樣在規(guī)定的條件下，隔絕空氣加熱，并進行水分校正后的揮發(fā)物質(zhì)產(chǎn)率即為揮發(fā)分。 煤的揮發(fā)分主要是由水分、碳?xì)涞难趸锖吞細(xì)浠衔铮ㄒ訡H4為主）組成，但煤中物理吸附水（包括外在水和內(nèi)在水）和礦物質(zhì)二氧化碳不屬揮發(fā)分之列。,18,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,工業(yè)分析中測定的揮發(fā)分不是煤中原來固有的揮發(fā)性物質(zhì)，而是煤在嚴(yán)格規(guī)定條件下加熱時的熱分解產(chǎn)物，改變?nèi)魏卧囼灄l件都會給測定結(jié)果帶來不同程序的影響。,19,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,20,影響揮發(fā)分測定結(jié)果的主要因素 是加熱溫度、加熱時間、加熱速度，此外試驗設(shè)備的型式和大小，試樣容器的材質(zhì)、形狀和尺寸以及容器的支架都會影響測定結(jié)果，即測定結(jié)果取決于所規(guī)定的試驗條件，因此說它是一個規(guī)范性很強的試驗項目。,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤的變質(zhì)程度的關(guān)系 比較密切的關(guān)系隨著變質(zhì)程度的加深，揮發(fā)分逐漸降低，因此根據(jù)煤的揮發(fā)分產(chǎn)率可以估計煤的種類。 在我國及前蘇聯(lián)、美國、英同、法國、波蘭和國際煤炭分類方案中，都以揮發(fā)分作為第一分類指標(biāo)。,21,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,煤的揮發(fā)分與煤的變質(zhì)程度的關(guān)系,22,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,揮發(fā)分的作用 1）根據(jù)揮發(fā)分產(chǎn)率和測定揮發(fā)分后的焦塊特性可以初步?jīng)Q定煤的加工利用途徑。 2）在配煤煉焦中，用揮發(fā)分來確定配煤比，以將混煤的揮發(fā)分控制到適宜范圍為2531。,23,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,揮發(fā)分的作用 3）根據(jù)煤的揮發(fā)分，可以估算煉焦時焦炭、煤氣、焦油和粗苯等產(chǎn)率。 4）在燃煤中，可根據(jù)揮發(fā)分來選擇適于特定煤源的燃燒設(shè)備或適于特定設(shè)備的煤源。 5）揮發(fā)分與其他煤質(zhì)特性指標(biāo)，如發(fā)熱量、碳和氫含量都有較好的相關(guān)關(guān)系。利用揮發(fā)分可以計算煤的發(fā)熱量和碳?xì)浜俊?24,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,4煤的鏡質(zhì)體反射率 煤的鏡質(zhì)體反射率測定方法:反射率是指垂直反射時，反射光強度和入射光強度的百分比值，般用R表示。 測定煤的鏡質(zhì)體反射率是將已知反射率的標(biāo)準(zhǔn)片和煤樣(鏡質(zhì)體）放在顯微鏡下，在一定強度的入射光中，它們反射出的微弱光流，通過光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞑⒈环糯蟪奢^強的電信號，然后將電信號輸出并饋入到記錄裝置。,25,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,4煤的鏡質(zhì)體反射率 煤的鏡質(zhì)體反射率測定方法:反射率是指垂直反射時，反射光強度和入射光強度的百分比值，般用R表示。 測定煤的鏡質(zhì)體反射率是將已知反射率的標(biāo)準(zhǔn)片和煤樣(鏡質(zhì)體）放在顯微鏡下，在一定強度的入射光中，它們反射出的微弱光流，通過光電倍增管轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鞑⒈环糯蟪奢^強的電信號，然后將電信號輸出并饋入到記錄裝置。,26,第七章 1 煤化指標(biāo) 與煤質(zhì)分析,2 煤的工業(yè)分類,第七章 煤炭分類與煤的工業(yè)利用,二、煤的工業(yè)分類 煤的分類由于內(nèi)容和目的不同，分類方法也有多種。 早期的煤炭分類方法是根據(jù)煤的元素組成中的碳、氫、氧等元素含量進行區(qū)分； 以后又有根據(jù)形成煤的原始物質(zhì)和生成條件的不同而提出的成因分類法，將煤分為腐植煤、腐泥煤和殘植煤等，這種分類方法僅適用于煤質(zhì)研究和地質(zhì)工作中。,28,第七章 2 煤的工業(yè)分類,三、煤的分類 既有科學(xué)依據(jù)，又有實用意義的煤炭分類方法是近70年來以煤化程度和煤在熱加工過程中所表現(xiàn)的特性為依據(jù)的技術(shù)分類法。 煤化程度以鏡質(zhì)體平均反射率或揮發(fā)分產(chǎn)率為分類指標(biāo)，煤在熱加工過程中所表現(xiàn)的工藝性質(zhì)則以煤在受熱情況下的粘結(jié)性（或結(jié)焦性）和煤的發(fā)熱量為另一個分類指標(biāo)。,第七章 2 煤的工業(yè)分類,中國煤的分類 從1975年起，煤炭部和冶金部的生產(chǎn)、使用和科研單位經(jīng)過近10年的共同研究，于1985年提出了“中國煤炭分類”國家標(biāo)準(zhǔn)，1986年由當(dāng)時的國家標(biāo)準(zhǔn)局批準(zhǔn)并發(fā)布。 1.無煙煤 煤化程度最高的一類煤，揮發(fā)分低，含碳量最高，光澤強，硬度高，密度大，燃點高，無粘結(jié)性，燃燒時無煙，是較好的民用燃料。,30,第七章 2 煤的工業(yè)分類,無煙煤圖片,無煙煤圖片,無煙煤圖片,2.貧 煤 煙煤中煤化程度最高、揮發(fā)分最低而接近無煙煤的一類煤，國外也有稱之為半無煙煤。這種煤燃燒時火焰短，但熱值較高，無粘結(jié)性，加熱后不產(chǎn)生膠質(zhì)體，不結(jié)焦，多做動力或民用燃燒使用。,34,第七章 2 煤的工業(yè)分類,貧煤,3.貧瘦媒 在煙煤中煤化程度較高、揮發(fā)分較低的煤，受熱后只產(chǎn)生少量膠質(zhì)體，粘結(jié)性較差，其性質(zhì)介于貧煤和瘦煤間，大部分作為動力或民用燃料，少量用于制造煤氣。 4.瘦 煤 是煙煤中煤化程度較高、揮發(fā)分較低的一種，受熱后能產(chǎn)生一定數(shù)量膠質(zhì)體；單種煤煉焦時能煉成熔融不好、耐磨強度差、塊度較大的焦炭，可作為煉焦配煤的原料，也可作為民用和動力燃料。,36,第七章 2 煤的工業(yè)分類,瘦煤,5.焦 煤 煙煤中煤化程度中等或偏高的一類煤，受熱后能產(chǎn)生熱穩(wěn)定性較好的膠質(zhì)體，具有中等或較強的粘結(jié)性；單種煤煉焦時可煉成熔融好、塊度大、裂紋少、強度高而耐磨性又好的焦炭，是一種優(yōu)質(zhì)的煉焦用煤。 6.1/3焦煤 中高揮發(fā)分，強粘結(jié)性煙煤，良好的煉焦配煤。,38,第七章 2 煤的工業(yè)分類,焦煤,焦煤,焦煤,焦煤,7.肥 煤 是煤化程度中等的煙煤，在受熱到一定溫度時能產(chǎn)生較多的膠質(zhì)體，有較強的粘結(jié)性，可粘結(jié)煤中一些惰性物質(zhì)；用肥煤單獨煉焦時，能產(chǎn)生熔融良好的焦炭，但焦炭有較多的橫裂紋，焦根部分有蜂焦，因而其強度和耐磨性比焦煤稍差，是煉焦配煤中的重要組分，但不宜單獨使用。,第七章 2 煤的工業(yè)分類,肥煤,肥煤,肥煤,8.氣肥煤 高揮發(fā)性，粘結(jié)性煙煤，單獨煉焦產(chǎn)生大量氣體及液體產(chǎn)物。適于高溫干餾制煤氣，用于煉焦配煤可增加化工產(chǎn)品的產(chǎn)率。,第七章 2 煤的工業(yè)分類,氣肥煤,氣肥煤,9.氣 煤 是煤化程度較低、揮發(fā)分較高的煙煤，受熱后能生成一定量的膠質(zhì)體，粘結(jié)性從弱到中等均有；單種煤煉焦時產(chǎn)生出的焦炭細(xì)長、易碎，并有較多的縱裂紋，焦炭強度和耐磨性均較差。在煉焦中能產(chǎn)生較多的煤氣、焦油和其他化學(xué)產(chǎn)品，多做為配煤煉焦使用，也是生產(chǎn)干餾煤氣的好原料。,50,第七章 2 煤的工業(yè)分類,氣煤,氣煤,氣煤,10.1/2中粘煤 中、高揮發(fā)性，中等粘結(jié)性煙煤，部分可煉出一定強度的焦炭，粉焦率高。用于煉焦配煤可配入適量，可作為氣化用煤火動力用煤。 11.弱粘結(jié)煤 粘結(jié)性差的低、中煤級煙煤，加熱時產(chǎn)生的膠體少，單獨煉焦時焦炭塊度小，粉焦率很高?？勺鳛闅饣妹骸㈦姀S、機車和鍋爐用煤。,第七章 2 煤的工業(yè)分類,12.不粘煤 成煤時受一定程度氧化的低、中煤級煙煤，加熱時不產(chǎn)生膠質(zhì)體，無粘接性，煤的水分高，氧含量高，有次生腐殖酸。 13.長焰煤 高揮發(fā)分低煤級煙煤，無至弱粘接性。,第七章 2 煤的工業(yè)分類,長焰煤,14.褐煤 水分多、密度小、不粘結(jié)、含腐植酸、氧含量高，化學(xué)反應(yīng)強，熱穩(wěn)定性差。,第七章 2 煤的工業(yè)分類,褐煤,褐煤,3 煤的工業(yè)利用,第七章 煤炭分類與煤的工業(yè)利用,我國能源以煤為主，約占70，煤炭的消費構(gòu)成大體如下： 火力發(fā)電31%， 各種工業(yè)鍋爐31%， 民用20%， 煉焦8%， 蒸汽機車4%， 化工 3%， 出口3%。 不同部門對煤質(zhì)的要求不同。,61,第七章 3 煤的工業(yè)利用,1煉焦用煤 焦炭用于煉鐵、鑄造、生產(chǎn)電石、氣化以及金屬的冶煉等。煉焦是在煉焦?fàn)t的炭化室內(nèi)進行的。有較強的結(jié)焦性和粘結(jié)性 ；煤的灰分要低；煤的硫分要低； 配煤的揮發(fā)分要合適 ；其他指標(biāo)要求：如要求配煤總水分Mt在7%10%之間。,62,第七章 3 煤的工業(yè)利用,2氣化用煤 煤直接燃燒效率低，熱能利用率僅15%18%，且污染大氣。我國每年燃燒煤炭，排入大氣的煙塵量達1 200萬t，S02達1 800萬t，占排入大氣污染物總量的60%80%。 煤的氣化是使煤與氧氣、空氣、水蒸氣等反應(yīng)，生成含有CO、H2等可燃?xì)怏w的工藝過程，即把固態(tài)的煤變成可燃?xì)怏w的過程。,63,第七章 3 煤的工業(yè)利用,3液化用煤 煤的液化就是將煤中的有機質(zhì)轉(zhuǎn)化成液態(tài)產(chǎn)物的加工過程。 液化方法：即煤直接加氫液化；煤間接液化；煤的部分液化。 1）直接加氫液化 實質(zhì)就是煤在溶劑、催化劑和高壓氫存在的條件下，切斷煤的化學(xué)鍵，在鍵的斷裂處用氫來補充，使煤變成低分子量，含氫高的油和氣。,64,第七章 3 煤的工業(yè)利用,2）煤間接液化 原理是先將煤氣化得原料氣(CO+H2)，然后在一定溫度和壓力下經(jīng)催化合成，得到液態(tài)烴和液化石油氣。 對煤質(zhì)的要求與氣化爐有關(guān)。如移動床加壓氣化爐，要求用塊狀無煙煤或焦炭，粒度均勻，灰分低，灰熔點要高，抗碎強度高，熱穩(wěn)定性好，硫分低，水分低，揮發(fā)分要低。,65,第七章 3 煤的工業(yè)利用,3）煤的部分液化 即低溫干餾法。要用含油率高的褐煤或高揮發(fā)分煙煤，如長焰煤、氣煤等 。 煤炭液化的主要產(chǎn)物 獲得液體燃料，如汽油、柴油、煤油等，也可將液態(tài)產(chǎn)物加工成無灰焦炭，用以制造電極、炭纖維、粘結(jié)劑、生產(chǎn)有機化工產(chǎn)品，煤液化的副產(chǎn)品煤氣可作為氣體燃料。,66,第七章 3 煤的工業(yè)利用,4火力發(fā)電用煤 我國約有30%的煤用于火力發(fā)電，年耗煤約4億多噸，是用煤大戶。 影響電廠用煤指標(biāo)主要有揮發(fā)分(Vdaf)、灰分(Ad)、水分(Mar)、硫分(St,d)、發(fā)熱量(Qnet,ar)、灰熔點(DT，ST，F(xiàn)T)等。,67,第七章 3 煤的工業(yè)利用,5.其他 鐵路機車用煤 ；船舶用煤 ；高爐噴吹用煤 ；燒結(jié)礦用煤 ；制活性炭用煤 ；制造電石用煤 ；制腐植酸用煤 ；提取褐煤蠟用煤 ；水泥工業(yè)用煤 ；陶瓷工業(yè)窯爐用煤 ；工業(yè)鍋爐的用途煤 ；生活用煤 。,68,第七章 3 煤的工業(yè)利用,4 煤的洗選,第七章 煤炭分類與煤的工業(yè)利用,1選煤 煤層形成時混入了各種礦物雜質(zhì)，煤層開采時混入頂?shù)装寮皧A矸，運輸裝卸時又混入其他雜質(zhì)，如水、木材、金屬、泥沙等雜物，這不符合用戶的要求。 選煤就是利用煤與礦物雜質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)的不同，設(shè)法除去或減少煤中的礦物雜質(zhì)，把煤分成不同質(zhì)量和規(guī)格的產(chǎn)品，以適應(yīng)不同用戶的要求。,70,第七章 4 煤的洗選,2煤可選性的評價方法 我國評價煤可選性的方法：是用0.1鄰近密度物出率來評定煤的可選性，10為極易選煤， 1020為易選煤，2030為中等可選煤，3040為難選煤，40為極難選煤。分選過程中，產(chǎn)物間污染最嚴(yán)重的是分選密度