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標題什么是煤炭的工業(yè)分析，主要包括幾方面？

   

提供者：鶴壁市鼎盛儀器儀表有限公司    發(fā)布時間：2011/8/3   閱讀次數(shù)：1903次 >>進入該公司展臺

 

煤炭的工業(yè)分析，又叫煤的技術分析或?qū)嵱梅治�，是評價煤質(zhì)的基本依據(jù)。在國家標準中，煤炭的工業(yè)分析包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳等指標的測定。通常煤的水分、灰分、揮發(fā)分是直接測出的，而固定碳是用差減法計算出來的。廣泛意義上講，煤炭的工業(yè)分析還包括煤的全硫分和發(fā)熱量的測定， 又叫煤的全工業(yè)分析。
一、煤的水分
　  煤的水分，是煤炭計價中的一個輔助指標。
　　 煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少，且水分在燃燒時變成水蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤的水分增加，還增加了無效運輸，并給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生凍車，影響卸車，影響生產(chǎn)，影響車皮周轉(zhuǎn)，加劇了運輸?shù)木o張。
　　 煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發(fā)生堵倉事故。
　　 隨著礦井開采深度的增加，采掘機械化的發(fā)展和井下安全生產(chǎn)的加強，以及噴露灑水、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采設計上和開采過程中的采煤、掘進、通風和運輸?shù)雀鱾�環(huán)節(jié)上制定減少煤的水分的措施外，還應在煤的地面加工中采取措施減少煤的水分。
　　 （1）煤中游離水和化合水
　　 煤中水分按存在形態(tài)的不同分為兩類，既游離水和化合水。游離水是以物理狀態(tài)吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結(jié)晶水，是以化合的方式同煤中礦物質(zhì)結(jié)合的水。如硫酸鈣（NaSO4.2H2O）和高齡土（AL2O3.2SiO2.2H2O） 中的結(jié)晶水。游離水在105～110C的溫度下經(jīng)過1～2小時可蒸發(fā)掉，而結(jié)晶水通常要在200C以上才能分解析出。
　　 煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測結(jié)晶水。
　　 （2）煤的外在水分和內(nèi)在水分
　　 煤的游離水分又分為外在水分和內(nèi)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干燥空氣中蒸發(fā)，蒸發(fā)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(fā)了。
　　 內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細孔中的水分。內(nèi)在水分需在100C以上的溫度經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。
　　 最高內(nèi)在水分，當煤顆粒內(nèi)部毛細孔內(nèi)吸附的書分達到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在水分達到最高值，稱為最高內(nèi)在水分。最高內(nèi)在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有關，所以，最高內(nèi)在水分含量在相當程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地區(qū)分低煤化度煤。如年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在25%以上，少數(shù)的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達31%。最高內(nèi)在水分小于2%的煙煤，幾乎都是強粘性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)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）煤的全水分
　　 全水分，是煤炭按水分計價中的一個輔助指標。a.煤中全水分的含義。煤中全水分，是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內(nèi)在水分之和。必須指出的是，化驗室里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內(nèi)在水分，與上面講的煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的外在水分和內(nèi)在水分是完全不同的�；炇依锼鶞y的外在水分是指煤樣在空氣中并同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細孔中的內(nèi)在水分也會相應失去一部分，其數(shù)量隨當時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的水分為內(nèi)在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內(nèi)在水分，除與煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的外在水分和內(nèi)在水分有關外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關。b.煤的全水分測試方法要點見GB212-91。
二、煤的灰分
　　 煤的灰分，是指煤完全燃燒后剩下的殘渣。因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒，煤中礦物質(zhì)（除水分外所有的無機質(zhì)）在煤完全燃燒過程中經(jīng)過一系列分解、化合反應后的產(chǎn)物，所以確切地說，灰分應稱為灰分產(chǎn)率。
　　 （1）煤中礦物質(zhì)
　　 煤中礦物質(zhì)分為內(nèi)在礦物質(zhì)和外在礦物質(zhì)。
　　 a.內(nèi)在礦物質(zhì)，又分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。
　　 原生礦物質(zhì)，是成煤植物本身所含的礦物質(zhì)，其含量一般不超過1～2%；次生礦物質(zhì)，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質(zhì)與成煤植物遺體混在一起成煤而留在煤中的。次生礦物質(zhì)的含量一般也不高，但變化較大。
　　 內(nèi)在礦物質(zhì)所形成的灰分叫內(nèi)在灰分，內(nèi)在灰分只能用化學的方法才能將其從煤中分離出去。
　　 b.外來礦物質(zhì)，是在菜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(zhì)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。
　　 （2）煤中灰分
　　 煤中灰分來源于礦物質(zhì)。煤中礦物質(zhì)燃燒后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等礦物質(zhì)在煤的燃燒中發(fā)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。 
　　灰分通常比原物質(zhì)含量要少，因此根據(jù)灰分，用適當公式校正后可近似地算出礦物質(zhì)含量。
　　 （3）煤灰灰分對工業(yè)利用的影響
　　 煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計加重，灰分是計價的基礎指標；在發(fā)熱量計加重，灰分是計價的輔助指標。
　　 灰分是煤中的有害物質(zhì)，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。
　　 煤用作動力燃料時，灰分增加，煤中可燃物質(zhì)含量相對減少。礦物質(zhì)燃燒灰化時要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發(fā)熱量，影響了鍋爐操作（如易結(jié)渣、熄火），加劇了設備磨損，增加排渣量。 　　煤用于煉焦時，灰分增加，焦炭灰分也隨之增加，從而降低了高爐的利用系數(shù)。
　　 還必須指出的是，煤中灰分增加，增加了無效運輸，加劇了我國鐵路運輸?shù)木o張。
　　 （4）煤的灰分測定見GB212-91。 
3、煤的揮發(fā)分
　　 煤的揮發(fā)分，即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質(zhì)（氣體或液體）中減掉水分后的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。因為揮發(fā)分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱解的產(chǎn)物，所以確切的說應稱為揮發(fā)分產(chǎn)率。
　　 （1）煤的揮發(fā)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(fā)熱量計價的一個輔助指標。
　　 揮發(fā)分是煤分類的重要指標。煤的揮發(fā)分反映了煤的變質(zhì)程度，揮發(fā)分由大到小，煤的變質(zhì)程度由小到大。如泥炭的揮發(fā)分高達70%，褐煤一般為40～60%，煙煤一般為10～50%，高變質(zhì)的無煙煤則小于10%。煤的揮發(fā)分和煤巖組成有關，角質(zhì)類的揮發(fā)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(fā)分作為煤分類的最重要的指標。
　　 （2）煤的揮發(fā)分測試要點見GB212-91。 
4、煤的固定碳
　　 煤中去掉水分、灰分、揮發(fā)分，剩下的就是固定碳。
　　 煤的固定碳與揮發(fā)分一樣，也是表征煤的變質(zhì)程度的一個指標，隨變質(zhì)程度的增高而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的一個指標。
　　 固定碳是煤的發(fā)熱量的重要來源，所以有的國家以固定碳作為煤發(fā)熱量計算的主要參數(shù)。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標。
　　 固定碳計算公式：
　　 （FC）ad=100-（Mad+Aad+Vad）
　　 當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量為2-12%時：
　　 （FC）ad=100-（Mad-Aad+Vad）-CO2,ad（煤）
　　 當分析煤樣中碳酸鹽CO2含量大于12%時：
　　 （FC）ad=100-（Mad+Aad+Vad）-[CO2,ad（煤）-CO2,ad（焦渣）]
　　 式中：
　　 （FC）ad——分析煤樣的固定碳，%；
　　 Mad——分析煤樣的水分，%；
　　 Aad——分析煤樣的灰分，%；
　　 Vad——分析煤樣的揮發(fā)分，%；
　　 CO2,ad（煤）——分析煤樣中碳酸鹽CO2含量，%；
　　 CO2,ad（焦渣）——焦渣中CO2占煤中的含量，%；
四、煤的硫分
　　 5、煤的硫分
　　 （1）煤中硫存在的形態(tài)
　　 煤中硫分，按其存在的形態(tài)分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質(zhì)硫。
　　 煤中的有機硫，是以有機物的形態(tài)存在與煤中的硫，其結(jié)構(gòu)復雜，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(tài)存在于煤中的留。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(zhì)多晶體。還有少量的ZnS,PbS等。硫酸鹽硫主要存在于CaSO4中。
　　 煤中硫分，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(zhì)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。
　　 煤燃燒后留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主），或焦化后留在焦炭中的硫（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(fā)硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的固定硫和揮發(fā)硫不是不變的，而是隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質(zhì)組分的性質(zhì)和數(shù)量等而變化。
　　 煤中各種形態(tài)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
　　 如果煤中有單支流，全硫中還應包含單質(zhì)硫。
　　 （2）煤中硫?qū)I(yè)利用的影響
　　 硫是煤中有害物質(zhì)之一。煤作為燃料在燃燒時生成SO2,SO3不僅腐蝕設備，而且污染空氣，甚至降酸雨，嚴重危及植物生長和人的健康。煤用于合成氨制半水煤氣時，由于煤氣中硫化氫等氣體較多不易脫凈，易毒化合成催化劑而影響生產(chǎn)。煤用于煉焦，煤中硫會進入焦炭，使鋼鐵變脆。鋼鐵中硫含量大于0.07%時就成了廢品。為了減少鋼鐵中的硫，在高爐煉鐵時加石灰石，這就降低了高爐的有效容積，而且還增加了排渣量。煤在儲運中，煤中硫化鐵等含量多時，會因氧化、升溫而自燃。
　　 我國煤田硫的含量不一。東北、華北等煤田硫含量較低，山東棗莊小槽煤、內(nèi)蒙烏大、山西汾西、山西銅川等煤礦硫含量較高，貴州、四川等煤礦硫含量更高。四川有的煤礦硫含量高達4～6%以上，洗選后降到2%都困難。
　　 脫去煤中的硫，是煤炭利用的一個重要課題。在這方面美國等西方國家對潔凈煤的研究取得很大進展。他們首先是發(fā)展煤的洗選加工（原煤入洗比重0～80%以上，我國不足20%），通過洗選降低了煤中的灰分，除去煤中的無機硫（有機硫靠洗選是除不去的）；其次是在煤的燃燒中脫硫和煙道氣中脫硫。這無疑增加了用煤成本。我們也在開展?jié)崈裘旱难芯浚槍ξ覈壳皠恿γ合疵簭S能力利用率僅50%多，應盡快制定和實施燃煤環(huán)保法，以促進煤碳洗選加工的發(fā)展和潔凈煤技術的應用。
　　 （3）煤中的測試要點
　　 煤中硫的測試包括煤的全硫、硫鐵礦硫和硫酸鹽硫的測試。

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