煤炭基本知识讲座

1第一部分煤炭基本知识讲座煤是地球上能得到的最丰富的化石原料。煤的使用年限估计有几百年，它将是替代不断下降的石油资源的可靠能源。中国是世界上煤炭资源丰富的国家之一，煤炭储量远大于石油、天然气储量，占能源构成的70%以上。根据目前发表的数据表明，中国已探明的煤炭可采储量约为8000亿吨，占世界前列。中国已探明的煤炭含量中炼焦用煤占42%；长焰、不粘煤和弱粘煤约占22%，褐煤约占14%，其他煤种约占22%。了解煤炭的基础知识，无疑会给我们在生产经营过程中提供基本的保障，指导我们的工作。一、煤炭的形成我国的主要聚煤期有以下几个时期：新生代第三纪中生代晚侏罗世-早白垩世早、中侏罗世晚三又叠世晚生代晚二叠世晚石碳世-早二叠世早石碳世早古生代早寒武世在这八个聚煤期中，除早寒武世属菌藻植物时代，形成腐泥无烟煤外，其它七个煤期无心腐植煤为主的聚煤期。若以聚煤作用的强度而言，则以晚石碳世-早二叠世、晚二叠世、早中侏罗世、和晚侏罗世-早白垩世四个时期最为强烈。二、煤的组成煤炭主要由C、H、O、N、S、P等几种元素组成，其中C、H的含量较大。宏观上煤又分为镜质组、壳质组、惰性组。从肉眼上区分煤的岩石组分则又可分为：镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。丝炭外观像木炭，颜色灰黑，具有明显的纤维状结构和丝绢光泽，疏松多孔，性脆易碎染指，其空腔常被矿物质充填，称为矿化丝炭，其致密坚硬、比重大。丝炭含量高的煤其可选性差。镜煤呈黑色，光泽强，明亮如镜，因而得名，其质地纯净而均匀，常具有贝壳状或眼球状断口，性脆，内生裂隙发育，易破碎成棱角状小块，在煤中常呈透镜状或条带装，有时量浅理状夹在亮煤和暗煤中。镜煤的挥发分和氢含量高，粘结性强，一般矿物质含量少。暗煤的颜色为灰黑色，光泽暗淡，致密，比重大，内生裂隙不发育，坚硬而具有韧性，断口呈不规则状或平坦状。在煤中形成较优厚的分层，甚至单独成层。亮煤是煤中最常见的宏观煤岩成分。其光泽公次于镜煤，性较优脆，内生裂隙发育，比重较优小，有时有贝壳状断口。其均一程度不如镜煤，往往可见微细纹理，在煤层中常呈较优厚的分层或透镜状出现。`煤不是单独存在于地壳之中，而是以伴生或共生的形式与其它矿物一起存在，伴生的其它矿物质可以通过洗选除去大部分，而共生的矿物质物理选矿法则无能为力。三、煤炭的主要指标评价煤炭的质量优劣，主要是通过一些工业性指标，如水分、灰分、硫分、挥发分、发热量、粘结指数、可磨性指数等等；1、灰分(表示符号为A)煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。；灰分的主要成分为：SiO2（60~70%）、CaO（10~30％）、Al2O3（10~30％）FeO（10%）、MgO（微量）。灰分是判别煤炭质量的重要指标，其化分标准如下：21、）原煤：Ad≤5.0％特低灰煤5.01~10.00％低灰分煤10.01~20.00％低中灰煤20.01~30.00％中灰分煤30.01~40.00％中高灰煤40.01~50.00％高灰分煤2、）精煤：治炼用炼焦精煤（甲精）等级灰分（Ad）％等级灰分（Ad）％15.01~5.5099.01~9.5025.51~6.00109.51~10.0036.01~6.501110.01~10.5046.51~7.001210.51~11.0057.01~7.501311.01~11.5067.51~8.001411.51~12.0078.01~8.501512.01~12.5088.51~9.00//注：一般级差在5元∕吨左右。非冶炼用精煤（乙精）等级灰分（Ad）％等级灰分（Ad）％112.51~13.00514.51~15.00213.01~13.50615.01~15.50313.51~14.00715.51~16.00414.01~14.50//非洗选精煤的等级划分等级灰分（Ad）％等级灰分（Ad）％1≤5.001922.01~23.0025.01~6.002023.01~24.0036.01~7.002124.01~25.0047.01~8.002225.01~26.0058.01~9.002326.01~27.0069.01~10.002427.01~28.00710.01~11.002528.01~29.00811.01~12.002629.01~30.00912.01~13.002730.01~31.001013.01~14.002831.01~32.001114.01~15.002932.01~33.001215.01~16.003033.01~34.001316.01~17.003134.01~35.001417.01~18.003235.01~36.001518.01~19.003336.01~37.001619.01~20.003437.01~38.001720.01~21.003538.01~39.001821.01~22.003639.01~40.002、水分（表示符号M）3有外在水分和内在水分之分。外在水分：在室温、一个大气压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：在一定条件下煤样达到空气干燥状态时所保持的水分，包括结晶水、层间水等。水分是煤炭结算的重要依据，国家规定了煤炭水分的计量标准，精煤6％、原煤4％，当购进煤炭高于计量水分时，要扣除多余的水分，其计算公式如下：折合量=（100−实际水分）×带水重量/（100−计量水分）3、硫分（表示符号S）①无机硫（伴生，可洗选脱除）：1）、硫铁矿硫2）、硫酸盐硫②有机硫（共生、采用生物降解）硫分同样是判别煤炭等级的重要指标序号级别名称硫分（St、d）、％1特低硫煤≤0.502低硫分煤0.51−1.003低中硫煤1.01−1.504中硫分煤1.51−2.005中高硫煤2.01−3.006高硫分煤3.0等级化分等级硫分（St、d）、％等级硫分（St、d）、％1≤3.061.26−1.5020.31−0.5071.51−1.7530.51−0.7581.76−2.0040.76−1.0092.01−2.2551.01−1.25102.26−2.504、挥发分（表示符号V）煤样在规定条件下隔绝空气加热，并进行水分核正后的质量损失。（煤的挥发分主要包括CH4、氢气等）。挥发分对煤炭燃烧影响较大，也是影响发热量的重要因素。用高挥发分的煤制浆，有利于煤浆的点火。5、粘结指数（表示符号：G）在隔绝空气条件下煤在加热后经过胶质体生成块状半焦的能力。粘结指数是判断煤的结焦性能和划分煤炭种类的重要指标。6、发热量（表示符号：Q）1）、弹筒发热量：在氧弹中，在过剩氧气的情况下，燃烧单位质量试样所产生的热量。煤样在弹筒内燃烧产生了在空气中燃烧所不能产生的热化学反应。煤中的氮被氧化成+4或+5价离子，与水又生产稀硝酸（此为放热反应）。煤中的硫也存在这样的放热反应。同时，燃烧所产生的水由蒸汽凝结成液体，亦放热。因此，弹筒测得的热值比煤在空气中燃烧所产生的热量高。2）、恒容高位发热量：弹筒发热量减去硫和氮的较正值后的热量（Qgr）。一般通过经过经验公式计算得出。Qgr,ad=Qb,ad-(95Sb,ad+α*Qb,ad)Qgr,ad----分析煤样的高位发热量，J/g4Qb,ad-----分析煤样的弹筒热量，J/gSb,ad-----由弹筒洗液测得的煤的售硫量,%α--------硝酸生成热校正系数：当Sb,ad≤16.70KJ/g时,α=0.001；当16.70KJ/gSb,ad≤25.10KJ/g时,α=0.0012；当25.10KJ/gSb,ad时,α=0.0016。3）、恒容低位发热量：高位发热量减去煤样中水和燃烧时生成的水的蒸发热后的热值。它是动力煤炭结算的重要依据。Qnet,ad=Qgr,ad-25(Mad+9Had)Qnet,ad----分析煤样的低位发热量，J/g；Qgr,ad-----分析煤样的高位发热量，J/g；Mad--------分析煤样水分，%；Had--------分析煤样氢元素含量，%；单位：J/gKJ/KgM.J/Kg卡/g大卡/Kg标煤发热量：29270J/g≈7000大卡/Kg发热量也是化分煤炭等级的标准之一。按国家标准是规定，煤的发热量报出结果必须采用分析基高位发热量。因此要使用发热量时，必须搞清类别和基准，否则会造成大错。常用的发热量指标基准换算公式如下：Qgr,d=Qgr,adⅹ100/(100-Mad),KJ/gQgr,daf=Qfr,adⅹ100/(100-Mad-Aad-CO2,ad),KJ/gQgr,daf=Qgr,dⅹ100/(100-Ad),KJ/gQgr,ar=Qgr,adⅹ(100-Mar)/(100-Mad),KJ/gQnet,ar=Qgr,ar-25(Mar+9Har),KJ/gQnet,ar=Qnet,adⅹ(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar,KJ/g序号级别名称发热量（Qnet）MJ/Kg1低热值煤8.50−12.502中低热值煤12.50−17.003中热值煤17.01−21.004中高热值煤21.01−24.005高热值煤24.01−27.006特高热值煤27.007、各种基准：ar收到基（应用基）、ad空气干燥基（分析基）、d干燥基（干基）、adf干燥无灰基（可燃基）、dmmf干燥无矿物基（有机基）如前面出现的Ad是干燥基灰分。5各种基准之间存在的换算关系如下表。要求基已知基空气干燥基ad收到基ar干基d干燥无灰基daf干燥无矿物质基dmmf空气干燥基ad/100-Mar100-Mad100100-Mad100100-Mad-Aad100100-Mad-MMad收到基ar100-Mad100-Mar/100100-Mar100100-(Mar+Aar)100100-(Mad+MMad)干基d100-Mad100100-Mar100/100100-Ad100100-MMd干燥无灰基daf100-Mad-Aad100100-Mar-Aar100100-Ad100/100-Ad100-MMd干燥无矿物质基dmmf100-Mad-MMad100100-Mar-MMar100100-MMd100100-MMd100-Ad/二、煤的分类：根据煤的变质程度可以将煤分为三个大类：1）、无烟煤2）、烟煤3）、褐煤。无烟煤的变质程度最高，褐煤的变质程度最低。煤的分类术语名称定义符号又称曾称煤阶煤化作用深浅程度的阶段。褐煤煤化程度低的煤。外观多呈褐色，光泽暗淡，含有较高的内在水分和不同数量的腐植酸。次烟煤国际煤层煤分类中，含水无灰基高灰发热量为不小于20MJ/Kg、小于24MJ/Kg的低煤介煤。烟煤煤化程度高于褐煤而低于无烟煤的煤。其特点是按发分产总经济师范围宽。单独炬焦时从不结焦到强结焦均有，燃烧时多有烟。无烟煤煤化程度高的煤。挥发分低，密度大，燃点高，无粘结性，燃烧时多不冒烟。长焰煤变质程度最低、挥发分量高的烟煤。一般不结焦，燃烧时为焰长。不粘煤变质程度较低、挥发分范围较宽的、无粘结性的烟煤。弱粘煤变质程度较低、挥发分范围较宽的烟煤。粘结性介于不粘煤和1/2中粘煤之间。1/2中粘煤粘结性介于气煤和弱粘煤之间、按发分范围较宽的烟煤。气煤变质程度较低、挥发分较高的烟煤。单独炼焦时，6焦炭多细长、易碎，并有较多的纵裂纹。1/3焦煤介于焦煤、肥煤与气煤之间的含中等或较高挥发分的强粘结性煤。气肥煤`挥发分高、粘结性强的烟煤。单独炼焦时能产生大量的煤气和胶质体。但不能生成强度高的焦炭。肥煤变质程度中等的烟煤。单独炼焦时，能生成熔融性良好的焦炭，但有较多的横裂纹，焦根部有蜂焦。焦煤变质程度较高的烟煤，单独炼焦时生成的胶质体热稳定性好，所得焦炭的快度大，裂纹少，强度高。瘦煤变质程度较高的烟煤。单独炼焦时大部分能结焦。焦炭的块度大、裂纹少，但熔融较差，耐磨强度低。贫瘦煤变质程度高、粘结性较差、挥发分低的烟煤。结焦性低于瘦煤。贫煤变质程度高，挥发分最低的烟煤。不结焦。风化煤受风化作用,使含氧量增高,发热量降低,并含有再生腐植酸等性质有明显变化的煤。天然煤煤受岩浆侵入，在高温的烘烤和岩浆中热