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文檔簡介
1、煤炭開采與化工生產(chǎn)培訓(xùn),主講人:范志斌電話:箱:2010年版權(quán)所有,河北省發(fā)電煤炭質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心,07.07.2020,a,2,第1章煤炭基礎(chǔ),煤炭是一種自然形成的混合物,成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,要充分利用煤炭資源,必須掌握這一章主要闡述煤炭的形成過程,煤炭的主要類型和特征,煤炭的物理化學(xué)特性, 介紹了煤的基本組成和表現(xiàn)形式、發(fā)電常用的煤的特性指標(biāo)、物理意義及其與發(fā)電的關(guān)系等。07.07.2020,a,3,第1節(jié)煤的形成和類型,1。煤的形成煤是一種自然資源,是由古代植物形成的。植物分為兩類:低等植物和高等植物。地球上儲量最大的煤是由高等植物形成的,統(tǒng)稱為腐殖質(zhì)煤。從死亡到積
2、累,植物變成煤,大致可分為兩個階段:泥炭階段和煤化階段。1.泥炭化階段:沼澤植物殘體生化和物理化學(xué)變化形成泥炭的過程。細(xì)菌古代植物(腐爛分解)變成了氣體和泥炭。07.07.2020,a,4,煤的形成和類型,2。煤化階段:將泥炭壓入地下并使其變硬的過程(壓力、溫度和時間),消除氣體和水分,增加碳含量。這種成巖作用和變質(zhì)作用統(tǒng)稱為煤化作用。綜上所述,煤實際上是由古代植物遺跡的地質(zhì)變化形成的固體有機(jī)可燃礦物巖石。在成煤過程中,各階段的主要影響因素和化學(xué)變化見表1-1。07.07.2020,a,5,表1-1煤形成過程中的主要因素和化學(xué)變化,07.07.2020,a,6,煤的形成和類型,2。煤的類型和特
3、性。煤的煤化過程是一個增加碳的碳化過程。這是一個從低級到高級的漸進(jìn)變化過程。成煤條件的變化決定了煤的多樣性、復(fù)雜性和非均質(zhì)性。因此,根據(jù)煤化程度、地質(zhì)年代和含碳量,煤可分為三類:褐煤、煙煤和無煙煤。07.07.2020,a,7,從植物的成煤過程來看,植物埋在地下的時間越長,煤在成煤過程中的煤化程度越深,煤中的水分和揮發(fā)分含量越小,碳含量越高。2.各種煤的基本特征褐煤是煤化程度最低的煤。外觀為褐色或深褐色,光澤暗淡,質(zhì)地柔軟,易破碎,揮發(fā)分和內(nèi)部水分高,褐煤易風(fēng)化,熱量明顯降低。煤的形成和類型,07.07.2020,a,8,煤的形成和類型,煙煤的煤化程度高于褐煤但低于無煙煤。它是自然界中分布最廣
4、的煤。煙煤有不同程度的光澤,大多數(shù)呈帶狀。它的特點是揮發(fā)分范圍廣,不同類型煙煤的粘結(jié)性差異大,燃燒時煙多。其特征基本介于無煙煤和褐煤之間。例如,貧煤的性質(zhì)最接近無煙煤,因此有時被稱為半無煙煤;長焰煤的性質(zhì)最接近褐煤。07.07.2020,a,9,煤的形成和類型,無煙煤的煤化程度最高。低揮發(fā)分、高密度、高含碳量、高燃點、不結(jié)塊、灰黑色外觀、金屬光澤、無明顯帶狀、燃燒時無煙、短焰。褐煤、煙煤和無煙煤的主要特性見表1-2。07.07.2020,a,10,煤的形成和類型,表1-2,煤的類型和特征,07.07.2020,a,11,第2節(jié),煤的巖相組成,1 .煤巖學(xué)的概念煤是一種有機(jī)巖礦,用通常的巖石研究
5、方法研究煤的學(xué)科叫做煤巖學(xué)。第二,煤巖學(xué)的研究方法宏觀研究方法和微觀研究方法宏觀研究方法是用肉眼觀察和區(qū)分煤層的巖相地層。顯微研究方法是用顯微鏡鑒別煤的纖維組成,07.07.2020,a,12,煤的巖相組成,3,宏觀煤與巖石組成,4,煤與巖石的有機(jī)顯微組分,鏡質(zhì)體,絹云母和地殼穩(wěn)定群。5.煤和巖石中的礦物無機(jī)顯微成分煤=灰分,硫含量6。煤中常見的礦物,如粘土礦、黃鐵礦、應(yīng)時和方解石,07.07.2020,a,13。第三節(jié)煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)簡介。一、中國煤炭分類中國煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)煤炭的煤化程度(Vdaf、Pm)和技術(shù)特性(G、Ymm等)。用煤的煤化度參數(shù)Vdaf將煤分為三類:無煙煤、煙煤和褐煤。
6、干無灰揮發(fā)分含量為10.0%的煤為無煙煤;10.0%是煙煤;37.0%是褐煤。07.07.2020,a,14,煤分類標(biāo)準(zhǔn)簡介,根據(jù)干無灰揮發(fā)物(Vdaf)和干無灰氫(Hdaf)的含量,無煙煤可分為三種類型:1號無煙煤、2號無煙煤和3號無煙煤。用兩個參數(shù)來確定煙煤的分類,一個是表征煙煤煤化程度的參數(shù)(Vdaf),另一個是表征煙煤粘結(jié)性的參數(shù)(G)、(Ymm)或(B)。煙煤細(xì)分為1/2ZN子類,即貧煤(PM)、貧煤(PS)、貧煤(SM)和煉焦煤(JM),07.07.2020,a,15,煤分類標(biāo)準(zhǔn)簡介,根據(jù)透光率指數(shù)(Pm),褐煤可分為兩個子類,即褐煤1號和褐煤2號。其次,煤產(chǎn)品品種和等級所謂的煤產(chǎn)
7、品品種是指經(jīng)過煤分選或篩選和加工后獲得的不同質(zhì)量和用途的煤產(chǎn)品。根據(jù)用途(冶煉或其他用途)、加工方法(洗滌或篩分)和技術(shù)(粒度和灰分)的要求,煤炭產(chǎn)品分為五大類28個品種。07.07.2020,a,16,煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)簡介,潔凈煤(含2個品種)。經(jīng)過選擇性加工生產(chǎn)的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。它們大多是低灰分、低硫分的優(yōu)質(zhì)煤。顆粒煤(包括16個品種)。篩分或洗滌生產(chǎn)的煤炭產(chǎn)品,粒度下限大于6mm。洗煤(含7個品種)。煤經(jīng)過洗滌和加工。原煤。煤矸石(包括黃鐵礦和其他雜物)后的規(guī)定粒度的煤炭產(chǎn)品選自原煤。劣質(zhì)煤(包括2個品種)。一般指各種低熱值(14.5MJ/kg)和高灰分(40%)的煤產(chǎn)品或煤泥(洗煤廠粒度
8、小于0.5毫米的洗煤產(chǎn)品)。07.07.2020,a,17,煤炭分類標(biāo)準(zhǔn)簡介,三。煤粉鍋爐發(fā)電用煤技術(shù)條件為了適應(yīng)火力發(fā)電廠用煤的特點,提高煤的利用效率,根據(jù)電廠固體排渣煤粉鍋爐的技術(shù)要求,選擇了7個指標(biāo)進(jìn)行劃分,這是鍋爐設(shè)計和煤源選擇的依據(jù)之一。分類指標(biāo)包括7項指標(biāo):干無灰揮發(fā)物、接收基低位熱值、干灰分、總水分、干總硫、煤灰熔融軟化溫度、哈氏合金可磨性HGI等。07.07.2020,a,18,第四節(jié)煤的組成和表達(dá),一、煤的組成煤是各種有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)的混合物,其組成和結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。煤中的無機(jī)物主要以硅酸鹽(鋁、鈣、鎂、鈉和鉀)、碳酸鹽(主要是鈣、鎂、鐵和其他鹽)、硫酸鹽和硫化物(黃鐵礦)的形式
9、存在。此外,還有一些相關(guān)的稀有元素。煤在工業(yè)上通常分為工業(yè)分析成分和元素分析成分。07.07.2020,a,19,煤的成分和表達(dá)式,II。工業(yè)分析的成分與煤的元素分析的關(guān)系,煤中工業(yè)分析的各成分以百分含量的形式表示,總和為100。即水分、灰分、揮發(fā)性物質(zhì)、固定碳=100。煤中元素的分析成分是煤中可燃有機(jī)物的劃分,所以根據(jù)相應(yīng)的可燃成分,加上不可燃成分,水分和灰分,總數(shù)為100。也就是說,碳、氫、氮、氧、硫、水分和灰分=100,見圖11。,07.07.2020,a,20,煤的組成和表達(dá)式,1-1煤的工業(yè)分析和元素分析圖,07.07.2020,a,21,煤的組成和表達(dá)式,從中我們可以看出,從煤的組
10、成來看,煤中的碳、氫、氮、氧和硫如灰,其英文名稱是ash,所以它用a表示;另一個例子:水分,英文名稱為濕氣,用m表示,07.07.2020,a,22,煤的組成和表達(dá)式,1-3常用的煤質(zhì)特性指數(shù)表達(dá)式方法,07.07.2020,a,23,工業(yè)分析中成分百分比的表達(dá)式為:并購價值=100。元素分析中組成百分比的表達(dá)式為:M A C H N O S=100,07.07.2020,A,25。第五節(jié)煤的物理化學(xué)性質(zhì)。一、煤的物理性質(zhì)主要包括:相對密度(比重)、顏色、光澤和煤。煤的物理性質(zhì)主要影響煤的成因因素,即原料及其聚集條件、煤化程度或變質(zhì)程度;煤的灰分、水分和風(fēng)化程度。07.07.2020,a,26
11、,煤的物理特性,1。煤的相對密度(比重)真實相對密度(真實比重):在相同的溫度和體積(不包括煤的所有空隙)下,20時煤的質(zhì)量與水的質(zhì)量之比。它是計算煤層平均質(zhì)量和研究煤的性質(zhì)的重要指標(biāo)。煤的真實相對密度隨煤化程度而變化。以鏡質(zhì)組密度為例,當(dāng)煤化程度較低時,鏡質(zhì)組密度隨著煤化程度的增加而降低;然而,當(dāng)碳含量為87%左右時,鏡質(zhì)體有一個最小值,然后隨著煤化程度的增加而迅速增加。07.07.2020,a,27,煤的物理特性,煤的表觀相對密度(表觀比重):在相同的溫度和體積(包括煤的所有空隙)下,煤的質(zhì)量與水的質(zhì)量之比。它是計算煤炭儲量、煤倉設(shè)計和運輸、破碎、燃燒等過程的指標(biāo)。煤的孔隙度:根據(jù)煤的真實
12、比重和表觀比重計算煤的孔隙度。它與煤的反應(yīng)性和強(qiáng)度有一定的關(guān)系。孔隙率大的煤具有大的表面積和良好的反應(yīng)性,但其強(qiáng)度通常較小。孔隙率=真比重-表觀比重100%真比重,07.07.2020,a,28,煤的物理特性,煤的堆積比重:在相同溫度和體積下,自由堆積煤的質(zhì)量與水的質(zhì)量之比(包括煤的所有孔隙和煤堆體積,包括煤塊之間的孔隙),在20。注:這是自由堆積,不是壓實,包括煤塊之間的孔隙,單位為t/cm3。在設(shè)計煤倉、估算煉焦煤裝載量和裝載量時使用。07.07.2020,a,29,煤的物理特性,影響煤的比重的因素1。煤的類型(遺傳因素)2。巖相成分3。煤化度4。礦物的類型和含量。水分和風(fēng)化,07.07.
13、2020,a,30,煤的物理特性,2。煤的顏色與煤的性質(zhì)有關(guān),并隨著煤變質(zhì)程度的加深而變化。褐煤主要是由于褐煤中的腐植酸。煙煤是黑色的;無煙煤會變成鋼灰色。顏色的變化也受變質(zhì)程度和礦物的影響。例如,深度變質(zhì)的褐煤為深棕色至黑色。07.07.2020,a,31,煤的物理特性,3。煤的光澤是指煤表面的反射能力,通常是完全黑暗、半黑暗、半明亮、完全明亮和非常明亮。煤的光澤的影響因素(1)煤的成分(2)煤化程度(3)灰分含量,07.07.2020,a,32,煤的物理特性,4。煤的硬度指的是其他堅硬物質(zhì)的強(qiáng)度。了解煤的硬度可以使人們考慮采煤中使用的機(jī)械裝置,推測機(jī)械磨損等。同時,可以提前預(yù)測破碎成型加工
14、的難易程度。煤的顯微硬度是指煤對堅硬物體的抵抗力。測量原理是在光滑的煤樣平面上壓一個堅硬的特殊形狀的壓力,在煤表面壓一個壓痕,然后在顯微鏡下觀察壓痕的大小。壓痕越大,煤的顯微硬度越低。煤的顯微硬度隨著煤變質(zhì)程度的加深而變化和增加。07.07.2020,a,33,煤的物理特性,5。煤的粉碎(可磨性)煤被粉碎(磨成粉末)的難度通常用煤的可磨性指數(shù)(HGI)來表示。可磨性指數(shù)越大,就越容易壓碎。研磨法則:在研磨成粉末時消耗功(能量),其與煤產(chǎn)生的新表面積成比例。測量方法1。全江蘇熱工研究院(BTN法)2。哈德格羅夫方法(Hardgrcve),07.07.2020,a,34,煤的物理特性,6。煤的熱穩(wěn)
15、定性是指煤在高溫燃燒或氣化過程中對熱的穩(wěn)定性。也就是說,煤塊在高溫作用下保持原來的粒度。煤的熱穩(wěn)定性與煤的類型有關(guān)。無煙煤因其致密的結(jié)構(gòu),受熱時內(nèi)外溫差大,造成不同程度的膨脹和破裂,導(dǎo)致熱穩(wěn)定性差;褐煤含有大量水分,在加熱過程中會大量蒸發(fā),因此煤容易破碎,熱穩(wěn)定性差。07.07.2020,a,35,煤的化學(xué)性質(zhì),二。煤的化學(xué)性質(zhì)主要包括煤的風(fēng)化、氧化和熱分解。1.煤的熱分解在熱分解過程中會形成不同數(shù)量和組成的產(chǎn)物,即膠體狀態(tài)、粘結(jié)、焦化等。由于煤的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不穩(wěn)定,熱分解過程中的分解方式和產(chǎn)物性質(zhì)受外界影響,主要與煤化程度、煤的成分和加熱方式有關(guān)。07.07.2020,a,36,煤的化學(xué)性質(zhì),
16、2。煤的風(fēng)化、氧化和自燃。當(dāng)煤堆積在空氣中或靠近地表的煤層受到大氣因素的綜合影響時,它們的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)和工藝性質(zhì)會發(fā)生一系列變化,這些變化稱為風(fēng)化,即氧化。主要原因是煤中的有機(jī)物和礦物質(zhì)被氧化,釋放熱量。如果釋放的熱量不能及時釋放,就會在煤層或煤堆中積聚越來越多,煤的溫度會越來越高,這將加速氧化過程,釋放更多的熱量,從而達(dá)到煤的燃點,引起自燃。07.07.2020,a,37,煤的化學(xué)性質(zhì),經(jīng)過風(fēng)化和氧化后,其性質(zhì)變化:1。外觀顏色發(fā)生變化;2.煤的化學(xué)性質(zhì)的變化;3.煤的熱值變化。07.07.2020,a,38,第5節(jié)煤質(zhì)特性指標(biāo)與電力生產(chǎn)的關(guān)系,煤粉懸浮燃燒主要用于電廠鍋爐。發(fā)電廠使用的煤的質(zhì)量由發(fā)電廠的設(shè)計和煤類型的檢查決定。一、工業(yè)分析特征指標(biāo)1。水的可燃部分(M)含量相對降低,熱值降低;氣體排放過程帶走熱量;降低爐溫,延遲點火時間,增加化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒的熱量損失;07.07.2020,a,39,煤質(zhì)特性指標(biāo)與電
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