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1、1,煤炭基础知识,2012年5月10日,2,1.概述,煤炭是远古植物残骸没入水中经过生物化学作用，然后被地层覆盖并经过物理化学与化学作用而形成的有机生物岩。它的主要用途是作为工业的动力燃料的化工产业原材料。煤炭是地球上蕴藏量最丰富分布地域最广的化石燃料。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达484104亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.8。据1997世界能源统计评论统计，至1996年底，世界煤炭探明的可采储量为1.03161104亿t，储采比为224年，其中七位储量最大的国家依次为美国、中国、澳大利亚、印度、德国、南非和波兰。中国煤炭资源分布面广，除上海市外，全国30个省、市、
2、自治区都有不同数量的煤炭资源。,3,2.煤炭种类,有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤等几种（1）褐煤：多为块状，呈黑褐色，光泽暗，质地疏松；含挥发分40%左右，燃点低，容易着火，燃烧时上火快，火焰大，冒黑烟；含碳量与发热量较低（因产地煤级不同，发热量差异很大），燃烧时间短，需经常加煤。,4,（2）烟煤：一般为粒状、小块状，也有粉状的，多呈黑色而有光泽，质地细致，含挥发分30%以上，燃点不太高，较易点燃；含碳量与发热量较高，燃烧时上火快，火焰长，有大量黑烟，燃烧时间较长；大多数烟煤有粘性，燃烧时易结渣。,5,（3）无烟煤：有粉状和小块状两种，呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少，质地紧密，固定碳含量高，可
3、达80%以上；挥发分含量低，在10%以下，燃点高，不易着火；但发热量高，刚燃烧时上火慢，火上来后比较大，火力强，火焰短，冒烟少，燃烧时间长，粘结性弱，燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用，以减轻火力强度。有时把挥发物含量特大的称做半无烟煤,6,3.煤炭的作用与用途,煤炭的用途十分广泛，可以根据其使用目的总结为两大主要用途：(1)动力煤，(2)炼焦煤。,7,我国动力煤的主要用途有：1)发电用煤：我国约1/3 以上的煤用来发电，目前平均发电耗煤为标准煤370g/(kWh)左右。电厂利用煤的热值，把热能转变为电能。,8,2)蒸汽机车用煤：占动力用煤2%左右，蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨
4、km)左右。,9,3)建材用煤：约占动力用煤的l0%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦等。,10,4)一般工业锅炉用煤：除热电厂及大型供热锅炉外，一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多，数量大且分散，用煤量约占动力煤的30%。,11,5)生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的20%。,12,6)冶金用动力煤：冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤，其用量不到动力用煤量的1%。,13,(2)炼焦煤 我国虽然煤炭资源比较丰富，但炼焦煤资源还相对较少，炼焦煤储量仅占我国煤炭总储量27.65%。炼焦煤类包括气煤(占13.75%)，肥煤(占3.53%)，主焦煤(占 5.81%)，瘦煤(占4
5、.01%)，其它为未分牌号的煤(占 0.55%)；非炼焦煤类包括无烟煤(占10.93%)，贫煤(占5.55%)，弱碱煤(占1.74%)，不粘煤(占13.8%)，长焰煤(占12.52%)，褐煤(占12.76%)，天然焦(占0.19%)，未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。,14,炼焦煤的主要用途是炼焦炭，焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成，一般1.3 吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢，是目前钢铁等行业的主要生产原料，被喻为钢铁工业的“基本食粮”。,15,4.各煤类的特征,1989年10月，国家标准局发布 中国煤炭分类国家标准(GB5751-86)，依据干燥无灰基挥
6、发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度 b、煤样透光性 P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr，maf等6项分类指标，将煤分为14类。根据变质程度由深（高）到浅（低）将煤炭分为三大类14小类：三大类：无烟煤、烟煤、褐煤。烟煤又分为12类：贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘结煤、不粘结煤、长焰煤。,16,1、无烟煤：高固定碳含量，高着火点（约360420）,高真相对密度（1.351.90）,低挥发分产量和低氢含量。除了发电外，无烟煤主要作为气化原料（固定床气化发生炉）用于合成氨、民用燃料及型煤的生产等。一些低灰低硫高HGI的无烟煤也用于高炉喷
7、吹的原料。全水Mt：6%、干基灰分Ad：20.00%、干燥无灰基挥发分Vdaf：10.00%、干基全硫St,d：=1.0%、发热量5800大卡、灰融熔性ST1400度 Y=10,17,2、贫煤：烟煤中煤级最高的煤，它的特征是：较高的着火点（350360），高发热量，弱粘结性或不粘结。贫煤主要用于发电和电站锅炉燃料。燃烧时火焰短，耐烧。干燥无灰基挥发分Vdaf：10.0-20.O G大约在5左右,18,3、贫瘦煤：挥发分低，粘结性较差，可以单独用来炼焦。单独炼焦时，生成的焦粉较多,当与其他适合炼焦的煤种混合时，贫瘦煤的掺入将使焦炭产品的块度增大。贫瘦煤也可用于发电、电站锅炉和民用燃料等方面。干燥
8、无灰基挥发分Vdaf：10.0-20.0G：5-20,19,4、瘦煤：中度的挥发分和粘结性，主要用于炼焦。在炼焦过程中可能会产生一些胶质物，胶质层的厚度为610mm。由瘦煤单独炼焦产生的焦炭，机械强度较高但耐磨强度相对较差。除了那部分高灰高硫的瘦煤，瘦煤经常与其他煤种混合炼焦。全水Mt：6%、干基灰分Ad：20.00%、干燥无灰基挥发分Vdaf10-20.00%、干基全硫St,d：=1.0%、发热量5800大卡、灰融熔性ST1400度,20,5、焦煤：焦煤是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。加热时能产生热稳定性很高的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭，其耐磨
9、性也好。全水Mt：8%、干基灰分Ad7.01-10.00%、干燥无灰基挥发分Vdaf16.00-28.00%、干基全硫St,d：=0.6%、粘结指数G65、胶质层厚度Y18-24mm,21,6、肥煤：肥煤是低、中、高挥发分的强粘结性烟煤。加热时能产生大量的胶质体。单独炼焦时能生成熔融性好、强度较高的焦炭，其耐磨性有的也较焦煤焦炭为优。缺点是单独炼出的焦炭，横裂纹较多，焦根部分常有蜂焦。主要用于炼焦（一些高灰高硫的肥煤用来发电）。全水Mt：8%、干基灰分Ad7.01-10.00%、干燥无灰基挥发分Vdaf25.00-37.00%、干基全硫St,d：=0.6%、粘结指数G85、胶质层厚度Y25mm
10、,22,7、1/3焦煤：介于焦煤、气煤和肥煤之间，具有较高的挥发分（类似于气煤），较强的粘结性（类似于肥煤）和很好的炼焦性（类似于焦煤），这也是它被称为1/3焦煤的原因。单独炼焦能生成熔融性较好、强度较高的焦炭.1/3焦煤由于其产量高而主要用于炼焦和发电。全水Mt：8%、干基灰分Ad7.01-10.00%、干燥无灰基挥发分Vdaf28.00-37.00%、干基全硫St,d：=0.6%、粘结指数G65、胶质层厚度Y：=25mm,23,8、气肥煤：高挥发分（接近于气煤）和强的粘结性（接近于肥煤），它适用于焦化作用产生的城市燃气和与其他煤种混合炼焦以增加煤气、焦油等副产品的产量。气肥煤的显微组成与其
11、他煤种有很大的差异，壳质组的含量相对较高。全水Mt：8%、干基灰分Ad7.01-10.00%、干燥无灰基挥发分Vdaf37.00%、干基全硫St,d：=0.6%、粘结指数G85、胶质层厚度Y25mm,24,9、气煤：气煤是一种煤化度较浅的炼焦用煤。加热时能产生较高的挥发分和较多的焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤，能够单独炼焦。但焦炭多呈细长条而易碎，有较多的纵裂纹，因而焦炭的抗碎强度和耐磨强度均较其他炼焦煤差,很高的挥发分和中度的粘结性，主要用于炼焦和发电。全水Mt：8%、干基灰分Ad7.01-10.00%、干燥无灰基挥发分Vdaf37.00%、干基全硫St,d：=0.6%、粘结指数G35、胶质
12、层厚度Y：=25mm,25,10、12中粘煤:是一种中等粘结性的中高挥发分烟煤。其中有一部分在单独炼焦时能形成一定强度的焦炭，可作为炼焦配煤的原料。粘结性较差的一部分煤在单独炼焦时，形成的焦炭强度差，粉焦率高。干燥无灰基挥发分Vdaf20.0-37.0 G：5-30,26,11、弱粘煤:是一种粘结性较弱的从低变质到中等变质程度的烟煤。加热时，产生较少的胶质体。单独炼焦时，有的能结成强度很差的小焦块，有的则只有少部分凝结成碎焦屑，粉焦率很高。干燥无灰基挥发分Vdaf20.0-37.0 G：5-30,27,12、不粘煤：不粘煤是一种在成煤初期已经受到相当氧化作用的低变质程度到中等变质程度的烟煤。加
13、热时，基本上不产生胶质体。煤的水分大，有的还含有一定的次生腐植酸，含氧量较多，有的高达10%以上。主要用于发电、气化和民用燃料等。不粘煤主要产于中国的西北部地区。干燥无灰基挥发分Vdaf20.0-37.0 基本没有粘结。,28,13、长焰煤：长焰煤是变质程度最低的一种烟煤，从无粘结性到弱粘结性的都有。其中最年轻的还含有一定数量的腐植酸。贮存时易风化碎裂。煤化度较高的年老煤，加热时能产生一定量的胶质体。单独炼焦时也能结成细小的长条形焦炭，但强度极差，粉焦率很高。主要用于发电、电站锅炉燃料等。干燥无灰基挥发分Vdaf37.0 G35 Y不大于5,29,14:褐煤(HM)。褐煤分为透光率Pm30的年
14、轻褐煤和Pm3050的年老褐煤两小类。褐煤的特点为：含水分大，(密度较小，无粘结性，并含有不同数量的腐植酸，煤中氧含量高。所有煤中最低级的煤，其特征是高水分，高氧含量（约1530），并含有一些腐植酸。主要用于发电和气化。无粘结,新疆新业能源开发有限责任公司,30,31,5.煤炭六项基本指标,第一个指标：水分。煤中水分分为外在水分（Mf）和内在水分(Mad)、结晶水和分解水。煤中水分过大是不利于加工、运输，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。现在我们常报的水份指标有：1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用 Mar表示。通常规定在8%以下。外在水
15、分为在一定条件下，煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分；内在水分为在一定条件下煤样达到空气状态时所保持的水分。2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。1%以下。,32,第二个指标：灰分指煤在燃烧的后留下的残渣。是煤中这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低.同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。能常的灰分指标有空气干燥基灰（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。加权平均计算灰分值例:某电厂进原煤3450t，其中
16、1000t煤Ad1=20.79%，1050t煤Ad2=23.48%，1400t煤Ad3=30.64%，求该批煤平均灰分值。解:Ad（%）=（20.791000+23.481050+30.641400）/（1000+1050+1400）=(20790+24654+42896)/3450=88340/3450=25.61,33,第三指标：挥发份（全称为挥发份产率）V 指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更
17、是汽化和液化的重要指标。常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一,34,第四个指标：固定碳 不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。FC+A+V+M=100相关公式如下：FCad=100-Mad-Aad-VadFCd=100-Ad-VdFCdaf=100-Vdaf,35,第五个指标：全硫St 是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、
18、干燥基全硫(St.d)及收到基全(St,ar)。,36,第六个指标：煤的发热量（Q）煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量，单位为J/g或MJ/kg。煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。发热量三种表示方法：弹筒发热量，符号：Qb 高位发热量，符号：Qgr低位发热量，符号：Qnet,指标影响热值：,M水分变化+1%，影响热值-（60-65）卡/克；A灰分变化+1%，影响热值-（90-100）卡/克；C炭元素变化1%，影响热值80卡/克；H氢元
19、素变化1%，影响热值30卡/克；O氧元素变化1%，影响热值25卡/克；S硫元素变化1%，影响热值22卡/克；20卡与焦耳的换算关系为：1卡（20）=4.1816焦耳（J）1焦耳（J）=0.2391卡（20）,38,煤的胶质层指数（Y值）,煤的胶质层指数，又称煤的胶质层最大厚度，或Y值。它是原苏联、波兰等国家煤的分类指标之一，也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一个分类指标。煤的胶质层指数，是原苏联列.姆.萨保什尼可夫和列.帕.巴齐列维奇提出的。它的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲线的不同，测试胶质层的最大厚度（Y值）、最终收缩度（X值）和体积
20、曲线，来表征煤的结焦性。,39,粘结指数(G),烟煤的粘结指数测定是将一定质量的试验煤样和专用无烟煤样按1:5或3:3的配比规定的条件下混合，快速加热成焦，所得焦块在一定规格的转鼓内进行强度检验，以焦块的耐磨强度，即抗破坏力的大小来表示煤样的粘结能力。粘结指数是判别煤的粘结性、结焦性的一个关键指标。,基准,基准定义：根据煤存在的状态或根据需要而规定的“成分组合”常用的燃煤基有四种：收到基（ar）、空气干燥基(ad)、干燥基(d)、干燥无灰基(daf)煤炭各指标的基准之间可以相互换算。例如：例1：已知煤的收到基灰分Aar为20.00%，全水分Mt为10.00%，求干基灰分Ad为多少？解：Ad（%
21、）=Aar100/（100-Mt）=20.00100/（100-10.00）=22.20%例2：已知干燥无灰基挥发分Vdaf为45.60%，Mad为2.15%，Aad为 30.14%，求空气干燥基挥发分Vad为多少？解：Vad（%）=Vdaf（100-Mad-Aad）/100=45.60（100-2.15-30.14）=30.88%,41,6.煤的加工方式分类,按煤的加工方法和质量规格可分为原煤、精煤、粒级煤、洗选煤和低质煤等五类。,42,原煤 是指从地下或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。煤矿生产出来的未经洗选、未经加工的毛煤也叫原煤。包括天然焦及劣质煤，不包括低热值煤等。
22、,43,精煤 是指经过精选（干选或湿选）后生产出来的，符合质量要求的产品。,44,粒级煤 是指煤通过筛选或精选生产的，粒度下限大于6mm，灰分小于或等于40%的煤。按不同的粒度可分为洗中块、中块、洗混中块、混中块、洗混块和混块、洗大块和大块、洗特大块和特大块、洗小块和小块、洗粒煤和粒煤。,45,洗选煤 是指将原煤经过洗选和筛选加工后，已除或减少原煤中所含的矸石、硫分等杂质，并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成若干品种等级的煤。其粒度分级为50mm、25mm、20mm、13mm、6mm以下。洗选煤可分为洗原煤、洗混煤、混煤、洗混末煤、混末煤、洗末煤、末煤、洗粉煤、粉煤等品种。除洗混煤的灰分要求小于
23、等于32%外，其余均要求小于等于40%。,46,低质煤 是指灰分含量很高的各种煤炭产品。低劣煤用于锅炉燃烧，不仅经济性差，而且造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加，因为低劣煤灰分比较大，经济性差，灰分量大，对受热面的冲刷、磨损严重。,7.选煤的意义、选煤的定义,原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质，在开采和运输过程中不可避免地又混入顶板和底板的岩石及其他杂质(木材、金属及水泥构件等)，随着采煤机械化程度的提高和地质条件的变化，原煤质量将越来越差，表现在混入原煤的矸石增加、灰分提高、末煤及粉煤含量增长、水分提高。为了降低原煤中的杂质，同时把煤炭按质量、规格分成各种产品，就要对煤
24、炭进行机械加工，以适应不同用户对煤炭质量的要求，为有效的、合理的利用煤炭资源。减少燃煤对大气的污染创造条件，保证国民经济的可持续发展。选煤是煤炭工业的重要部门。选煤是利用煤炭与其他矿物质的不同物理、物理一化学性质，在选煤厂内用机械方法除去原煤中的杂质，把它分成不同质量、规格的产品，以适应不同用户的要求。,选煤的主要目的,(1)除去原煤中的杂质，降低灰分和硫分，提高煤炭质量，适应用户的需要。(2)把煤炭分成不同质量、规格的产品，适应用户需要以便有效合理地利用煤炭，节约用煤。(3)煤炭经过洗选，矸石可以就地废弃，可以减少无效运输，同时为综合利用煤矸石创造条件。煤炭洗选可以除去大部分的灰分和5070
25、的黄铁矿硫，减少燃煤对大气的污染。它是洁净煤技术的前提。,选煤技术的发展,我国煤炭资源丰富。到2010年煤炭在我国一次性能源生产和消费结构中仍占60左右，到2050年，这一比例不会低于50。在未来几十年内。煤炭仍将是我国的主要能源之一，但是在煤炭为国民经济发展作出巨大贡献的同时，由于大部分原煤未经加工，不仅转化利用效率低、资源浪费大，而且给环境带来严重的污染。如何做好煤炭的分选加工、洁净利用、保护生态环境，充分利用优质煤炭资源，提高经济效益，是实施国家发展战略的重要内容之一。选煤是洁净煤技术的源头和基础。也是适合我国当前经济状况的一项最有效的洁净煤技术。现在世界上成熟而大量使用的选煤技术主要有：1、重介选煤技术。2、跳汰选煤技术。3、浮选选煤技术。我国选煤工业存在的问题：我国选煤技术虽然有了较大进步，但与世界发达国家相比还存在不小差距。主要体现：(1)原煤入选比例低且发展不平衡。(2)设备规格少，处理能力低。(3)自动化水平低。(4)环保意识差副产品利用率低。,50,谢谢大家工作愉快贵州朗城洁净煤技术公司 2012.5.10,
