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煤(méi)炭(tàn)知識
發(fā)布時間(jiān)：2008-09-28 點(diǎn)擊(jī)次數：2975次第(dì)一(yī)個指(zhǐ)標(biāo)：水分。
煤中水分分為(wéi)內(nèi)在(zài)水分(fēn)，外在水分，結晶水和分解(jiě)水(shuǐ)。
煤中(zhōng)水分(fēn)過(guò)大是，不(bù)利於(yú)加(jiā)工，運輸(shū)等(děng)，燃燒(shāo)時會影響熱穩定(dìng)性和熱(rè)傳(chuán)導，煉焦(jiāo)時(shí)會(huì)降(jiàng)低焦產(chǎn)率(shuài)和延(yán)長焦(jiāo)化周(zhōu)期。
現(xiàn)在我(wǒ)們(mén)常(cháng)報的水份指標(biāo)有：
1，全(quán)水份（Mt），是(shì)煤中(zhōng)所(suǒ)有內在(zài)水份和外(wài)在水份(fèn)的總和，也常用Mar表示。通(tōng)常(cháng)規定(dìng)在8%以下(xià)。
2，空氣幹(gān)燥(zào)基水份(fèn)(Mad)，指(zhǐ)煤炭在空氣幹燥狀態(tài)下所含(hán)的(dí)水份。也(yě)可以(yǐ)認(rèn)為是內(nèi)在(zài)水(shuǐ)份，老的國(guó)家(jiā)標準上(shàng)有(yǒu)稱之為“分析(xī)基水(shuǐ)份”的。
第二(èr)個指(zhǐ)標：灰分
指煤在燃燒的(dí)後留(liú)下的殘(cán)渣。
不是(shì)煤(méi)中礦物質(zhì)總和(hé)，而(ér)是(shì)這些礦物(wù)質在化學(xué)和分解後(hòu)的殘餘(yú)物(wù)。
灰(huī)分高，說明煤中(zhōng)可(kě)燃成份(fèn)較低(dī)。發熱(rè)量(liáng)就低(dī)。
同時(shí)在精煤煉(liàn)焦中，灰分高低(dī)決(jué)定焦炭的灰分(fēn)。
能常(cháng)的(dí)灰分指(zhǐ)標有(yǒu)空(kōng)氣幹燥基(jī)灰(huī)分(fēn)（Aad），幹燥(zào)基灰(huī)分(fēn)（Ad）等。也(yě)有用(yòng)收(shōu)到基灰分(fēn)的（Aar）。
第(dì)三指(zhǐ)標：揮(huī)發份（全稱為揮發份產率）V
指(zhǐ)煤(méi)中(zhōng)有機物(wù)和(hé)部分(fēn)礦(kuàng)物(wù)質加(jiā)熱分(fēn)解後(hòu)的產物，不(bù)全(quán)是煤(méi)中固有成分，還有部分是熱解(jiě)產(chǎn)物(wù)，所以稱(chēng)揮發份產(chǎn)率。
揮發(fā)份(fèn)大(dà)小與(yǔ)煤的(dí)變質程度有關(guān)，煤炭(tàn)變(biàn)質(zhì)量(liáng)程(chéng)度(dù)越高，揮發份產率(shuài)就(jiù)越低。
在(zài)燃燒(shāo)中，用來確(què)定鍋(guō)爐的型號；在煉(liàn)焦中，用來確定配煤的(dí)比(bǐ)例(lì)；同時(shí)更(gēng)是(shì)汽化(huà)和(hé)液化的重要指標。
常(cháng)使(shǐ)用的有(yǒu)空氣(qì)幹燥基揮發份（Vad），幹燥(zào)基揮發(fā)份(fèn)（Vd），幹(gān)燥無灰(huī)基揮(huī)發份（Vdaf）和(hé)收到基(jī)揮發份(fèn)（Var）。
其中Vdaf是煤炭(tàn)分類的(dí)重(zhòng)要(yào)指(zhǐ)標之(zhī)一(yī)。
第(dì)四(sì)個(gè)指標(biāo)：固(gù)定(dìng)碳(tàn)
不同於(yú)元素分析的碳(tàn)，是(shì)根據水分，灰分(fēn)和揮(huī)發份(fèn)計算出來的。
FC+A+V+M=100
相關公(gōng)式(shì)如下(xià)：FCad=100-Mad-Aad-Vad
FCd=100-Ad-Vd
FCdaf=100-Vdaf
第(dì)五(wǔ)個(gè)指(zhǐ)標：全(quán)硫St
是煤中的有害元(yuán)素，包括有(yǒu)機硫，無機硫。1%以下才(cái)可(kě)用於燃料(liào)。部分(fēn)地區(qū)要求在(zài)0.6和0.8以下，現(xiàn)在常說(shuō)的環(huán)保煤，綠色(sè)能源均指硫(liú)份(fèn)較低的(dí)煤。
常(cháng)用指(zhǐ)標有(yǒu)：空氣幹燥(zào)基(jī)全硫(liú)(St,ad），幹(gān)燥(zào)基全硫(St.d)及收到基全硫(liú)(St,ar)。
六指標：煤(méi)的發熱(rè)量
煤的(dí)發(fā)熱(rè)量(liáng)，又(yòu)稱(chēng)為煤(méi)的熱值，即(jí)單(dān)位質量(liáng)的煤(méi)完全(quán)燃燒所發出(chū)的(dí)熱(rè)量。 煤的(dí)發熱(rè)量時煤(méi)按熱(rè)值(zhí)計(jì)價的基礎(chǔ)指標。煤(méi)作為(wéi)動力(lì)燃(rán)料，主要(yào)是利用(yòng)煤(méi)的(dí)發(fā)熱量，發熱量(liáng)愈高(gāo)，其(qí)經濟價(jià)值(zhí)愈(yù)大。同時發熱量(liáng)也是計算熱平衡，熱(rè)效(xiào)率和(hé)煤(méi)耗(hào)的(dí)依據(jù)，以及鍋爐設計的參數。
煤的發熱量表征了煤(méi)的變質(zhì)程(chéng)度(dù)（煤化(huà)度(dù)），這裏(lǐ)所說(shuō)的煤(méi)的(dí)發(fā)熱量(liáng)，是(shì)指(zhǐ)用1.4比(bǐ)重液分選後的(dí)浮煤的(dí)發熱(rè)量(liáng)（或灰(huī)分(fēn)不超(chāo)過10%的原煤的發熱(rè)量）。成煤時(shí)代(dài)最(zuì)晚煤化(huà)程度最低(dī)的泥(ní)炭發熱(rè)量(liáng)最低，一(yī)般為20.9～25.1MJ/Kg，成煤早於泥炭的(dí)褐(hè)煤(méi)發熱量增(zēng)高到25～31MJ/Kg，煙煤發熱量繼續(xù)增高，到(dào)焦煤和(hé)瘦(shòu)煤時(shí)，碳含(hán)量(liáng)雖然增(zēng)加(jiā)了(liǎo)，但由於(yú)揮(huī)發分的減少(shǎo)，特別是其中氫(qīng)含量比煙煤(méi)低的(dí)多，有(yǒu)的低(dī)於(yú)1%，相(xiāng)當於煙煤的1/6，所以發熱量(liáng)最(zuì)高的(dí)煤(méi)還是(shì)煙(yān)煤中的某(mǒu)些煤(méi)種。 鑒於低煤化度煤的(dí)發(fā)熱(rè)量(liáng)，隨煤化度的變(biàn)化較大，所(suǒ)以，一些(xiē)國(guó)家常(cháng)用(yòng)煤(méi)的恒濕無(wú)灰(huī)基(jī)高位發熱量作為區分低煤(méi)化(huà)度煤(méi)類別(bié)的(dí)指標(biāo)。我國(guó)采用煤的恒濕(shī)無灰基(jī)高位發(fā)熱量(liáng)來(lái)劃(huá)分褐(hè)煤(méi)和(hé)長焰煤(méi)。
（1）發熱量的單位
熱量(liáng)的表示(shì)單(dān)位(wèi)主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)焦(jiāo)耳(J)，卡(qiǎ)（cal）和(hé)英(yīng)製(zhì)熱(rè)量(liáng)單位(wèi)Btu。 焦(jiāo)耳(ěr)，是能(néng)量單位(wèi)。1焦(jiāo)耳等(děng)於(yú)1牛頓(N)力在力的方向上通過(guò)1米的位移所(suǒ)做的功(gōng)。 1J=1N×0J 1MJ=1000KJ
焦(jiāo)耳(ěr)時國際(jì)標準(zhǔn)化組織(zhī)（ISO）所采(cǎi)用的熱(rè)量(liáng)單位，也(yě)是我(wǒ)國1984年頒(bān)布(bù)的(dí)，1986年7月(yuè)1日實(shí)施的法(fǎ)定計量熱(rè)量的單位。煤(méi)的熱(rè)量表示單位：J/g，KJ/g，MJ/Kg
卡(qiǎ)（cal）是(shì)我國(guó)建國後長期(qī)采用的一(yī)種(zhǒng)熱量單位(wèi)。1cal是指(zhǐ)1g純水從19.5C加熱到(dào)20.5C時所吸收(shōu)的(dí)熱量(liáng)。歐(ōu)美(měi)一些國(guó)家(jiā)多采(cǎi)用(yòng)15Ccal，即(jí)1g純(chún)水(shuǐ)從14.5C加(jiā)熱到15.5C時所吸(xī)收的熱(rè)量。1cal(20Ccal)=4.1816J 1cal(15Ccal)=4.1855J
1956年(nián)倫敦(dūn)第誤解蒸汽(qì)性質(zhì)國(guó)際(jì)會議(yì)上(shàng)通(tōng)過的國際蒸汽(qì)表卡(qiǎ)的溫(wēn)度比15Ccal還低，其定(dìng)義如下：1cal==4.1866J 從上看(kàn)出(chū)，15Ccal中(zhōng)，每卡所含熱能比20Ccal還高(gāo)。
英(yīng)，美(měi)等國家目(mù)前仍(réng)采用英(yīng)製(zhì)熱量單位（Btu），其(qí)定(dìng)義是：1磅純水從32F加(jiā)熱(rè)到212F時，所需(xū)熱(rè)量的1/180。 焦耳，卡，Btu之(zhī)間(jiān)的(dí)關係 1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J) 1J=9471.58×10的(dí)負(fù)7次(cì)方Btu 20Ccal/g與(yǔ)Btu/1b的(dí)換(huàn)算公式： 因為1Btu=1055.79J,1B=453.6g 所以1Btu/1b=1/1.8cal/g1cal/g=1.8Btu/1b
由於cal/g的熱(rè)值表示因(yīn)15Ccal或20Ccal等(děng)的(dí)不同(tóng)而(ér)不同，所以國際(jì)貿易和科學交(jiāo)往中(zhōng)，尤(yóu)其是(shì)采用(yòng)進(jìn)口苯甲酸（標(biāo)明其(qí)cal/g）作(zuò)為熱(rè)量(liáng)計(jì)的(dí)熱(rè)容量標(biāo)定時，一定(dìng)要了(liǎo)解是(shì)什莫(mò)溫(wēn)度(dù)（C）或(huò)條件下的(dí)熱(rè)值（cal/g）,否則將會對(duì)燃燒的(dí)熱值產生係統(tǒng)偏(piān)高或偏低。為了(liǎo)使(shǐ)熱量單位(wèi)在國內外(wài)統(tǒng)一，不(bù)須以J取代cal作(zuò)為煤(méi)的發熱(rè)量(liáng)表示單(dān)位(wèi)。
（2）煤(méi)的各(gè)種發熱量(liáng)名稱的含(hán)義
a.煤(méi)的彈筒發(fā)熱量（Qb）
煤(méi)的(dí)彈筒(tǒng)發熱(rè)量，是單位質量(liáng)的煤樣在熱量計的(dí)彈筒(tǒng)內(nèi)，在過(guò)量高壓氧(yǎng)（25～35個(gè)大氣(qì)壓左右(yòu)）中燃(rán)燒後(hòu)產(chǎn)生(shēng)的熱量（燃(rán)燒(shāo)產物的最(zuì)終溫度規(guī)定(dìng)為(wéi)25C）。
由(yóu)於(yú)煤樣是在(zài)高(gāo)壓氧(yǎng)氣(qì)的彈筒裏(lǐ)燃燒(shāo)的(dí)，因此(cǐ)發(fā)生(shēng)了煤(méi)在空氣中(zhōng)燃燒時不能(néng)進行(háng)的(dí)熱(rè)化學(xué)反應。如：煤中氮以及(jí)充氧氣前(qián)彈筒內(nèi)空氣中的氮(dàn)，在(zài)空氣(qì)中燃(rán)燒時(shí)，一(yī)般(bān)呈氣態氮(dàn)逸出(chū)，而(ér)在彈(dàn)筒中燃(rán)燒時卻(què)生成(chéng)N2O5或(huò)NO2等(děng)氮氧(yǎng)化(huà)合物。這些(xiē)氮(dàn)氧化(huà)合(hé)物溶(róng)於彈(dàn)筒(tǒng)稅種生(shēng)成硝酸(suān)，這(zhè)一(yī)化學反(fǎn)應(yīng)是(shì)放熱(rè)反應。另(lìng)外，煤(méi)中可燃硫在(zài)空(kōng)氣(qì)中燃燒時生成SO2氣(qì)體(tǐ)逸(yì)出，而(ér)在彈筒中(zhōng)燃燒時(shí)卻氧化成(chéng)SO3，SO3溶(róng)於彈筒水(shuǐ)中(zhōng)生成硫酸。SO2，SO3,以及H2SO4溶(róng)於水(shuǐ)生成硫(liú)酸(suān)水(shuǐ)化(huà)物都是放熱(rè)反(fǎn)應。所(suǒ)以(yǐ)，煤(méi)的彈筒(tǒng)發熱(rè)量(liáng)要高於煤在空氣(qì)中，工業(yè)鍋爐中(zhōng)燃(rán)燒是(shì)實際產(chǎn)生的熱(rè)量(liáng)。為(wéi)此(cǐ)，實(shí)際中要把(bǎ)彈(dàn)筒發熱量(liáng)折算(suàn)成符(fú)合煤(méi)在空(kōng)氣(qì)中燃燒(shāo)的(dí)發熱量(liáng)。
b.煤的(dí)高位發(fā)熱量（Qgr） 煤的(dí)高(gāo)位(wèi)發(fā)熱量(liáng)，即煤在空(kōng)氣中(zhōng)大(dà)氣壓(yā)條(tiáo)件下(xià)燃燒(shāo)後所產(chǎn)生(shēng)的(dí)熱(rè)量。實(shí)際上(shàng)是由實驗室(shì)中測得(dé)的(dí)煤的彈筒(tǒng)發熱量(liáng)減去硫(liú)酸(suān)和硝酸(suān)生(shēng)成(chéng)熱後(hòu)得到的(dí)熱量(liáng)。
應該指(zhǐ)出的是(shì)，煤(méi)的彈筒(tǒng)發(fā)熱量是(shì)在恒(héng)容(róng)（彈筒內煤樣燃燒室容積不變(biàn)）條(tiáo)件下測得的，所以又(yòu)叫恒(héng)容(róng)彈(dàn)筒(tǒng)發(fā)熱(rè)量。由(yóu)恒容(róng)彈筒(tǒng)發(fā)熱(rè)量(liáng)折算(suàn)出(chū)來(lái)的高位發熱量(liáng)又稱為恒(héng)容高(gāo)位(wèi)發熱(rè)量(liáng)。而煤在空(kōng)氣中大氣(qì)壓下燃(rán)燒的條件濕恒壓的(dí)（大氣壓不變），其(qí)高(gāo)位發熱量濕恒(héng)壓高位發熱量。恒容(róng)高位發熱(rè)量(liáng)和恒(héng)壓高(gāo)位發熱量兩者之間(jiān)是有(yǒu)差別(bié)的。一(yī)般恒容高位發熱(rè)量(liáng)比恒(héng)壓(yā)高位發(fā)熱量(liáng)低8.4～20.9J/g,實際中當要求精度不高(gāo)時，一(yī)般(bān)不(bù)予校正。
c.煤的低(dī)位發(fā)熱量（Qnet） 煤的(dí)低位發熱量，是指煤在空氣中(zhōng)大(dà)氣壓條(tiáo)件下燃燒後產(chǎn)生(shēng)的(dí)熱量(liáng)，扣除煤中(zhōng)水分（煤(méi)中有(yǒu)機質中(zhōng)的氫(qīng)燃(rán)燒後生(shēng)成(chéng)的(dí)氧(yǎng)化水(shuǐ)，以及煤(méi)中(zhōng)的遊(yóu)離水和化合水(shuǐ)）的汽(qì)化(huà)熱（蒸(zhēng)發(fā)熱(rè)），剩(shèng)下的實(shí)際可(kě)以使用(yòng)的(dí)熱量。 同(tóng)樣，實際上(shàng)由(yóu)恒容高(gāo)位發熱(rè)量(liáng)算(suàn)出的低位發熱量，也叫恒容低(dī)位(wèi)發熱(rè)量，它與(yǔ)在(zài)空氣(qì)中大氣壓條件下燃燒(shāo)時(shí)的(dí)恒壓低位熱(rè)量之間也有較小的(dí)差別。
d.煤(méi)的恒(héng)濕無灰基高位(wèi)發熱量(liáng)（Qmaf）
恒(héng)濕，是指(zhǐ)溫(wēn)度30C，相對(duì)濕度96%時(shí)，測得的(dí)煤樣(yàng)的水分(fēn)（或叫(jiào)最高(gāo)內(nèi)在水分(fēn)）。煤(méi)的恒(héng)濕(shī)無(wú)灰基高位(wèi)發熱量，實際中是不(bù)存(cún)在(zài)的(dí)，是(shì)指煤在恒(héng)濕條(tiáo)件(jiàn)下測(cè)得的(dí)恒(héng)容(róng)高位發(fā)熱(rè)量(liáng)，除去(qù)灰(huī)分(fēn)影響後算出來(lái)的(dí)發熱(rè)量。 恒(héng)濕無灰(huī)基(jī)高位發(fā)熱量是(shì)低(dī)煤(méi)化度(dù)煤(méi)分(fēn)類的一(yī)個指標(biāo)。
（3）煤(méi)的彈(dàn)筒發熱量(liáng)的(dí)測試(shì)要點見(jiàn)GB213-87。
（4）煤(méi)的高(gāo)位發(fā)熱量計算(suàn)
煤的高(gāo)位發(fā)熱量(liáng)計(jì)算(suàn)公式(shì)為： Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad
式(shì)中： Qgr,ad——分(fēn)析(xī)煤(méi)樣的高位發熱量，J/g;
Qb,ad——分析煤(méi)樣的彈(dàn)筒發(fā)熱量，J/g;
Sb,ad——由彈筒(tǒng)洗液(yè)測(cè)得(dé)的(dí)煤的硫(liú)含(hán)量(liáng)，%；
95——煤(méi)中每1%（0.01g）硫的校正(zhèng)值(zhí)，J/g;
a——硝(xiāo)酸校(xiào)正係(xì)數。Qb,ad≤16700J/g,a=0.001 16700J/g25100J/g ,a=0.0016 當(dāng)Qb,ad〉16700J/g， 或(huò)者(zhě)12500J/g
（5）煤的低位發(fā)熱量(liáng)的(dí)計算 Qnet,ar=(Qgr,ad-206Had)(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar
式中： Qnet,ar——收到基低位(wèi)發熱量，J/g;
Qgr,ad——分(fēn)析煤(méi)樣(yàng)的(dí)高位(wèi)發熱(rè)量，J/g；
Had——分析(xī)煤樣氫含(hán)量(liáng)，%；
Mar——收到基(jī)水份，%；
Mad——空(kōng)氣幹(gān)燥(zào)基水(shuǐ)份(fèn)，%。
（6）煤的(dí)各種基(jī)準發(fā)熱量及其(qí)換算
a.煤的各種基(jī)準(zhǔn)得發(fā)熱(rè)量(liáng) 如(rú)上所述(shù)，煤的(dí)發熱量有(yǒu)彈(dàn)筒(tǒng)發熱(rè)量(liáng)，高(gāo)位發(fā)熱(rè)量和低位發熱(rè)量，每(měi)一種發(fā)熱(rè)量(liáng)又(yòu)有(yǒu)4種基(jī)準(zhǔn)，所(suǒ)以 煤的不(bù)同基準的(dí)各(gè)種發熱(rè)量有3×4=12種(zhǒng)表(biǎo)示(shì)方法，即(jí)：彈筒發熱(rè)量4種表示(shì)方式： Qb,ad——分(fēn)析(xī)基(jī)彈筒發(fā)熱量(liáng)； Qb,d——幹(gān)燥基(jī)彈筒發熱量； Qb,ar——收(shōu)到(dào)基彈筒(tǒng)發(fā)熱量(liáng)； Qb,daf——幹(gān)燥無(wú)灰(huī)基彈(dàn)筒發熱量。高位(wèi)發(fā)熱(rè)量4種表示(shì)形式： Qgr,ad——分析(xī)基(jī)高(gāo)位發(fā)熱量(liáng)； Qgr,d——幹燥基高(gāo)位發熱量； Qgr,ar——收到基高位發(fā)熱量(liáng)； Qgr,daf——幹(gān)燥無灰(huī)基(jī)高位發熱量。 低位發熱量(liáng)4種(zhǒng)表(biǎo)示形(xíng)式(shì)： Qnet,ad——分析(xī)基(jī)低(dī)位發熱(rè)量； Qnet,ar——收(shōu)到基低位(wèi)發熱(rè)量； Qnet,daf——幹(gān)燥(zào)無灰基低(dī)位發(fā)熱量(liáng)。
b.煤的(dí)各(gè)種(zhǒng)基準的(dí)發(fā)熱量(liáng)間的換(huàn)算 煤(méi)的(dí)各種基準(zhǔn)的(dí)發熱量(liáng)間的換算公式(shì)和煤(méi)質分(fēn)析中各(gè)基(jī)準(zhǔn)的(dí)換(huàn)算公式相(xiāng)似。如(rú)： Qgr,ad=Qgr,ad×（100-Mar）/(100-Mad) Qgr,d=Qgr,ad×100/(100-Mad) Qgr,daf=Qgr,ad×100/(100-Mad-Aad-CO2,d) 式(shì)中： CO2,d——分(fēn)析煤(méi)樣中(zhōng)碳酸鹽(yán)礦物(wù)質中CO2的(dí)含量（%），當(dāng)CO2含(hán)≤2%時(shí)，此項(xiàng)可略去不(bù)計 Qgr，maf=Qgr,ad×（100-M）/(100-Mad-Aad-Aad×M/100)
式中： Qgr，maf——恒(héng)溫(wēn)無(wú)灰基高(gāo)位發(fā)熱量； M——恒濕(shī)條件(jiàn)下(xià)測得(dé)的水分(fēn)含(hán)量，%。
