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煤炭知識(shí)
發(fā)布時(shí)間：2008-09-28 點(diǎn)擊次數(shù)：2860次第一個(gè)指標(biāo)：水分。
煤中水分分為內(nèi)在水分、外在水分、結(jié)晶水和分解水。
煤中水分過大是，不利于加工、運(yùn)輸?shù)?，燃燒時(shí)會(huì)影響熱穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)，煉焦時(shí)會(huì)降低焦產(chǎn)率和延長(zhǎng)焦化周期。
現(xiàn)在我們常報(bào)的水份指標(biāo)有：
1、全水份（Mt），是煤中所有內(nèi)在水份和外在水份的總和，也常用Mar表示。通常規(guī)定在8%以下。
2、空氣干燥基水份(Mad)，指煤炭在空氣干燥狀態(tài)下所含的水份。也可以認(rèn)為是內(nèi)在水份，老的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)上有稱之為“分析基水份”的。
第二個(gè)指標(biāo)：灰分
指煤在燃燒的后留下的殘?jiān)?nbsp;
不是煤中礦物質(zhì)總和，而是這些礦物質(zhì)在化學(xué)和分解后的殘余物。
灰分高，說明煤中可燃成份較低。發(fā)熱量就低。
同時(shí)在精煤煉焦中，灰分高低決定焦炭的灰分。
能常的灰分指標(biāo)有空氣干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。
第三指標(biāo)：揮發(fā)份（全稱為揮發(fā)份產(chǎn)率）V
指煤中有機(jī)物和部分礦物質(zhì)加熱分解后的產(chǎn)物，不全是煤中固有成分，還有部分是熱解產(chǎn)物，所以稱揮發(fā)份產(chǎn)率。
揮發(fā)份大小與煤的變質(zhì)程度有關(guān)，煤炭變質(zhì)量程度越高，揮發(fā)份產(chǎn)率就越低。
在燃燒中，用來確定鍋爐的型號(hào)；在煉焦中，用來確定配煤的比例；同時(shí)更是汽化和液化的重要指標(biāo)。
常使用的有空氣干燥基揮發(fā)份（Vad）、干燥基揮發(fā)份（Vd）、干燥無灰基揮發(fā)份（Vdaf）和收到基揮發(fā)份（Var）。
其中Vdaf是煤炭分類的重要指標(biāo)之一。
第四個(gè)指標(biāo)：固定碳
不同于元素分析的碳，是根據(jù)水分、灰分和揮發(fā)份計(jì)算出來的。
FC+A+V+M=100
相關(guān)公式如下：FCad=100-Mad-Aad-Vad
FCd=100-Ad-Vd
FCdaf=100-Vdaf
第五個(gè)指標(biāo)：全硫St
是煤中的有害元素，包括有機(jī)硫、無機(jī)硫。1%以下才可用于燃料。部分地區(qū)要求在0.6和0.8以下，現(xiàn)在常說的環(huán)保煤、綠色能源均指硫份較低的煤。
常用指標(biāo)有：空氣干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。
六指標(biāo)：煤的發(fā)熱量
煤的發(fā)熱量，又稱為煤的熱值，即單位質(zhì)量的煤完全燃燒所發(fā)出的熱量。 煤的發(fā)熱量時(shí)煤按熱值計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)指標(biāo)。煤作為動(dòng)力燃料，主要是利用煤的發(fā)熱量，發(fā)熱量愈高，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值愈大。同時(shí)發(fā)熱量也是計(jì)算熱平衡、熱效率和煤耗的依據(jù)，以及鍋爐設(shè)計(jì)的參數(shù)。
煤的發(fā)熱量表征了煤的變質(zhì)程度（煤化度），這里所說的煤的發(fā)熱量，是指用1.4比重液分選后的浮煤的發(fā)熱量（或灰分不超過10%的原煤的發(fā)熱量）。成煤時(shí)代最晚煤化程度最低的泥炭發(fā)熱量最低，一般為20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤發(fā)熱量增高到25～31MJ/Kg，煙煤發(fā)熱量繼續(xù)增高，到焦煤和瘦煤時(shí)，碳含量雖然增加了，但由于揮發(fā)分的減少，特別是其中氫含量比煙煤低的多，有的低于1%，相當(dāng)于煙煤的1/6，所以發(fā)熱量最高的煤還是煙煤中的某些煤種。 鑒于低煤化度煤的發(fā)熱量，隨煤化度的變化較大，所以，一些國(guó)家常用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量作為區(qū)分低煤化度煤類別的指標(biāo)。我國(guó)采用煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量來劃分褐煤和長(zhǎng)焰煤。
（1）發(fā)熱量的單位
熱量的表示單位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制熱量單位Btu?！〗苟悄芰繂挝?。1焦耳等于1牛頓(N)力在力的方向上通過1米的位移所做的功?！?J=1N×0J 1MJ=1000KJ
焦耳時(shí)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）所采用的熱量單位，也是我國(guó)1984年頒布的，1986年7月1日實(shí)施的法定計(jì)量熱量的單位。煤的熱量表示單位：J/g、KJ/g、MJ/Kg
卡（cal）是我國(guó)建國(guó)后長(zhǎng)期采用的一種熱量單位。1cal是指1g純水從19.5C加熱到20.5C時(shí)所吸收的熱量。歐美一些國(guó)家多采用15Ccal，即1g純水從14.5C加熱到15.5C時(shí)所吸收的熱量。1cal(20Ccal)=4.1816J 1cal(15Ccal)=4.1855J
1956年倫敦第誤解蒸汽性質(zhì)國(guó)際會(huì)議上通過的國(guó)際蒸汽表卡的溫度比15Ccal還低，其定義如下：1cal==4.1866J 從上看出，15Ccal中，每卡所含熱能比20Ccal還高。
英、美等國(guó)家目前仍采用英制熱量單位（Btu），其定義是：1磅純水從32F加熱到212F時(shí)，所需熱量的1/180。 焦耳、卡、Btu之間的關(guān)系 1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J) 1J=9471.58×10的負(fù)7次方Btu 20Ccal/g與Btu/1b的換算公式： 因?yàn)?Btu=1055.79J,1B=453.6g 所以1Btu/1b=1/1.8cal/g1cal/g=1.8Btu/1b
由于cal/g的熱值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同，所以國(guó)際貿(mào)易和科學(xué)交往中，尤其是采用進(jìn)口苯甲酸（標(biāo)明其cal/g）作為熱量計(jì)的熱容量標(biāo)定時(shí)，一定要了解是什莫溫度（C）或條件下的熱值（cal/g）,否則將會(huì)對(duì)燃燒的熱值產(chǎn)生系統(tǒng)偏高或偏低。為了使熱量單位在國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一，不須以J取代cal作為煤的發(fā)熱量表示單位。
（2）煤的各種發(fā)熱量名稱的含義
a.煤的彈筒發(fā)熱量（Qb）
煤的彈筒發(fā)熱量，是單位質(zhì)量的煤樣在熱量計(jì)的彈筒內(nèi)，在過量高壓氧（25～35個(gè)大氣壓左右）中燃燒后產(chǎn)生的熱量（燃燒產(chǎn)物的最終溫度規(guī)定為25C）。
由于煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的，因此發(fā)生了煤在空氣中燃燒時(shí)不能進(jìn)行的熱化學(xué)反應(yīng)。如：煤中氮以及充氧氣前彈筒內(nèi)空氣中的氮，在空氣中燃燒時(shí)，一般呈氣態(tài)氮逸出，而在彈筒中燃燒時(shí)卻生成N2O5或NO2等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶于彈筒稅種生成硝酸，這一化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。另外，煤中可燃硫在空氣中燃燒時(shí)生成SO2氣體逸出，而在彈筒中燃燒時(shí)卻氧化成SO3，SO3溶于彈筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放熱反應(yīng)。所以，煤的彈筒發(fā)熱量要高于煤在空氣中、工業(yè)鍋爐中燃燒是實(shí)際產(chǎn)生的熱量。為此，實(shí)際中要把彈筒發(fā)熱量折算成符合煤在空氣中燃燒的發(fā)熱量。
b.煤的高位發(fā)熱量（Qgr） 煤的高位發(fā)熱量，即煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產(chǎn)生的熱量。實(shí)際上是由實(shí)驗(yàn)室中測(cè)得的煤的彈筒發(fā)熱量減去硫酸和硝酸生成熱后得到的熱量。
應(yīng)該指出的是，煤的彈筒發(fā)熱量是在恒容（彈筒內(nèi)煤樣燃燒室容積不變）條件下測(cè)得的，所以又叫恒容彈筒發(fā)熱量。由恒容彈筒發(fā)熱量折算出來的高位發(fā)熱量又稱為恒容高位發(fā)熱量。而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件濕恒壓的（大氣壓不變），其高位發(fā)熱量濕恒壓高位發(fā)熱量。恒容高位發(fā)熱量和恒壓高位發(fā)熱量?jī)烧咧g是有差別的。一般恒容高位發(fā)熱量比恒壓高位發(fā)熱量低8.4～20.9J/g,實(shí)際中當(dāng)要求精度不高時(shí)，一般不予校正。
c.煤的低位發(fā)熱量（Qnet） 煤的低位發(fā)熱量，是指煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產(chǎn)生的熱量，扣除煤中水分（煤中有機(jī)質(zhì)中的氫燃燒后生成的氧化水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發(fā)熱），剩下的實(shí)際可以使用的熱量?！⊥瑯樱瑢?shí)際上由恒容高位發(fā)熱量算出的低位發(fā)熱量，也叫恒容低位發(fā)熱量，它與在空氣中大氣壓條件下燃燒時(shí)的恒壓低位熱量之間也有較小的差別。
d.煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量（Qmaf）
恒濕，是指溫度30C，相對(duì)濕度96%時(shí)，測(cè)得的煤樣的水分（或叫最高內(nèi)在水分）。煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量，實(shí)際中是不存在的，是指煤在恒濕條件下測(cè)得的恒容高位發(fā)熱量，除去灰分影響后算出來的發(fā)熱量?！『銤駸o灰基高位發(fā)熱量是低煤化度煤分類的一個(gè)指標(biāo)。
?。?）煤的彈筒發(fā)熱量的測(cè)試要點(diǎn)見GB213-87。
（4）煤的高位發(fā)熱量計(jì)算
煤的高位發(fā)熱量計(jì)算公式為： Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad
式中： Qgr,ad——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g;
Qb,ad——分析煤樣的彈筒發(fā)熱量，J/g;
Sb,ad——由彈筒洗液測(cè)得的煤的硫含量，%；
95——煤中每1%（0.01g）硫的校正值，J/g;
a——硝酸校正系數(shù)。Qb,ad≤16700J/g,a=0.001 16700J/g25100J/g ,a=0.0016 當(dāng)Qb,ad〉16700J/g， 或者12500J/g
?。?）煤的低位發(fā)熱量的計(jì)算 Qnet,ar=(Qgr,ad-206Had)(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar
式中： Qnet,ar——收到基低位發(fā)熱量，J/g;
Qgr,ad——分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g；
Had——分析煤樣氫含量，%；
Mar——收到基水份，%；
Mad——空氣干燥基水份，%。
?。?）煤的各種基準(zhǔn)發(fā)熱量及其換算
a.煤的各種基準(zhǔn)得發(fā)熱量 如上所述，煤的發(fā)熱量有彈筒發(fā)熱量、高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量，每一種發(fā)熱量又有4種基準(zhǔn)，所以 煤的不同基準(zhǔn)的各種發(fā)熱量有3×4=12種表示方法，即：彈筒發(fā)熱量4種表示方式： Qb,ad——分析基彈筒發(fā)熱量； Qb,d——干燥基彈筒發(fā)熱量； Qb,ar——收到基彈筒發(fā)熱量； Qb,daf——干燥無灰基彈筒發(fā)熱量。高位發(fā)熱量4種表示形式： Qgr,ad——分析基高位發(fā)熱量； Qgr,d——干燥基高位發(fā)熱量； Qgr,ar——收到基高位發(fā)熱量； Qgr,daf——干燥無灰基高位發(fā)熱量。 低位發(fā)熱量4種表示形式： Qnet,ad——分析基低位發(fā)熱量； Qnet,ar——收到基低位發(fā)熱量； Qnet,daf——干燥無灰基低位發(fā)熱量。
b.煤的各種基準(zhǔn)的發(fā)熱量間的換算 煤的各種基準(zhǔn)的發(fā)熱量間的換算公式和煤質(zhì)分析中各基準(zhǔn)的換算公式相似。如： 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) 式中： CO2,d——分析煤樣中碳酸鹽礦物質(zhì)中CO2的含量（%），當(dāng)CO2含≤2%時(shí)，此項(xiàng)可略去不計(jì) Qgr，maf=Qgr,ad×（100-M）/(100-Mad-Aad-Aad×M/100)
式中： Qgr，maf——恒溫?zé)o灰基高位發(fā)熱量； M——恒濕條件下測(cè)得的水分含量，%。
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