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煤的水分¶••⊿煤的灰分¶••⊿煤的挥发分和煤的发热量对燃烧性能的影响
作者:    发布于:2019-01-07 10:51:09    文字:【】【】【
人们通常把开发煤炭资源的企业称作煤矿,把开采出来的煤矿产品称为煤炭••。我国古代曾称煤炭为石涅,或称石炭••。它是植物遗体埋藏在地下经过漫长复杂的生物化学¶••⊿地球化学和物理化学作用转化而成的一种固体可燃矿产••。它不仅是工农业和国民生活不可缺乏的重要燃料,而且还是冶金¶••⊿化工¶••⊿医药等部门的重要原料••。
一¶••⊿矿物原料特点
(一) 煤的物理性质
煤的物理性质是煤的必定化学组成和分子结构的外部表现••。它是由成煤的原始物质及其聚积条件¶••⊿转化过程¶••⊿煤化程度和风¶••⊿氧化程度等因素所决定••。包含色彩¶••⊿光泽¶••⊿粉色¶••⊿比重和容重¶••⊿硬度¶••⊿脆度¶••⊿断口及导电性等••。其中,除了比重和导电性需要在实验室测定外,其他根据肉眼视察就可以断定••。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的根据,并用以研究煤的成因¶••⊿变质机理和解决煤层对照等地质问题••。
1.色彩
是指新鲜煤表面的自然色彩,是煤对不同波长的光波吸收的成果••。呈褐色—黑色,一般随煤化程度的进步而逐渐加深••。
2.光泽
是指煤的表面在普通光下的反光能力••。一般呈沥青¶••⊿玻璃和金刚光泽••。煤化程度越高,光泽越强;矿物质含量越多,光泽越暗;风¶••⊿氧化程度越深,光泽越暗,直到完整消散••。
3.粉色
指将煤研成粉末的色彩或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹,所以又称为条痕色••。呈浅棕色—黑色••。一般是煤化程度越高,粉色越深••。
4.比重和容重
煤的比重又称煤的密度,它是不包含孔隙在内的必定体积的煤的重量与同温度¶••⊿同体积的水的重量之比••。煤的容重又称煤的体重或假比重,它是包含孔隙在内的必定体积的煤的重量与同温度¶••⊿同体积的水的重量之比••。煤的容重是盘算煤层储量的重要指标••。褐煤的容重一般为1.05~1.2,烟煤为1.2~1.4,无烟煤变更领域较大,可由1.35~1.8••。煤岩组成¶••⊿煤化程度¶••⊿煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的重要因素••。在矿物质含量雷同的情况下,煤的比重随煤化程度的加深而增大••。
5.硬度
是指煤抵抗外来机械作用的能力••。根据外来机械力作用方法的不同,可进一步将煤的硬度分为刻划硬度¶••⊿压痕硬度和抗磨硬度三类••。煤的硬度与煤化程度有关,褐煤和焦煤的硬度最小,约2~2.5;无烟煤的硬度最大,接近4••。
6.脆度
是煤受外力作用而破碎的程度••。成煤的原始物质¶••⊿煤岩成分¶••⊿煤化程度等都对煤的脆度有影响••。在不同变质程度的煤中,长焰煤和睦煤的脆度较小,肥煤¶••⊿焦煤和瘦煤的脆度最大,无烟煤的脆度最小••。
7.断口
是指煤受外力打击后形成的断面的形状••。在煤中常见的断口有贝壳状断口¶••⊿参差状断口等••。煤的原始物质组成和煤化程度不同,断口形状各异••。
8.导电性
是指煤传导电流的能力,通常用电阻率来表现••。褐煤电阻率低••。褐煤向烟煤过渡时,电阻率剧增••。烟煤是不良导体,随着煤化程度增高,电阻率减小,至无烟煤时急剧降落,而具良好的导电性••。
(二) 煤的化学组成
煤的化学组成很复杂,但归纳起来可分为有机质和无机质两大类,以有机质为主体••。
煤中的有机质重要由碳¶••⊿氢¶••⊿氧¶••⊿氮和有机硫等五种元素组成••。其中,碳¶••⊿氢¶••⊿氧占领机质的95%以上••。此外,还有极少量的磷和其他元素••。煤中有机质的元素组成,随煤化程度的变更而有规律地变更••。一般来讲,煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低,氮的含量也稍有降低••。唯硫的含量则与煤的成因类型有关••。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的重要元素,氧是助燃元素,三者构成了有机质的主体••。煤炭燃烧时,氮不产生热量,常以游离状态析出,但在高温条件下,一部分氮转变成氨及其他含氮化合物,可以回收制作硫酸氨¶••⊿尿素及氮肥••。硫¶••⊿磷¶••⊿氟¶••⊿氯¶••⊿砷等是煤中的有害元素••。含硫多的煤在燃烧时生成硫化物气体,不仅腐化金属设备,与空气中的水反响形成酸雨,污染环境,迫害植物生产,而且将含有硫和磷的煤用作冶金炼焦时,煤中的硫和磷大部分转入焦炭中,冶炼时又转入钢铁中,严重影响焦炭和钢铁质量,不利于钢铁的铸造和机械加工••。用含有氟和氯的煤燃烧或炼焦时,各种管道和炉壁会遭到强烈腐化••。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料,砷含量过高,会增长产品毒性,危及国民身材健康••。
煤中的无机质重要是水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值,其中绝大多数是煤中的有害成分••。
另外,还有一些稀有¶••⊿疏散和放射性元素,例如,锗¶••⊿镓¶••⊿铟¶••⊿钍¶••⊿钒¶••⊿钛¶••⊿铀……等,它们分辨以有机或无机化合物的形态存在于煤中••。其中某些元素的含量,一旦达到工业品位或可综合利用时,就是重要的矿产资源••。
通过元素分析可以懂得煤的化学组成及其含量,通过工业分析可以初步懂得煤的性质,大致断定煤的种类和用处••。煤的工业分析包含对水分¶••⊿灰分¶••⊿挥发分的测定和固定碳的盘算四项内容••。
1.水分
指单位重量的煤中水的含量••。煤中的水分有外在水分¶••⊿内在水分和结晶水三种存在状态••。一般以煤的内在水分作为评定煤质的指标••。煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高••。水分对煤的加工利用是有害物质••。在煤的贮存过程中,它能加速风化¶••⊿决裂,甚至自燃;在运输时,会增长运量,糟蹋运力,增长运费;炼焦时,耗费热量,降低炉温,延伸炼焦时间,降低生产效率;燃烧时,降低有效发热量;在高寒地区的冬季,还会使煤冻结,造成装卸艰苦••。只有在压抑煤砖和煤球时,需要适量的水分才干成型••。
2.灰分
是指煤在规定条件下完整燃烧后剩下的固体残渣••。它是煤中的矿物质经过氧化¶••⊿分解而来••。灰分对煤的加工利用极为不利••。灰分越高,热效率越低;燃烧时,融化的灰分还会在炉内结成炉渣,影响煤的气化和燃烧,同时造成排渣艰苦;炼焦时,全部转入焦炭,降低了焦炭的强度,严重影响焦炭质量••。煤灰成分十分复杂,成分不同直接影响到灰分的熔点••。灰熔点低的煤,燃烧和睦化时,会给生产操作带来许多艰苦••。为此,在评价煤的工业用处时,必须分析灰成分,测定灰熔点••。
3.挥发分
指煤中的有机物质受热分解产生的可燃性气体••。它是对煤进行分类的重要指标,并被用来初步断定煤的加工利用性质••。煤的挥发分产率与煤化程度有密切关系,煤化程度越低,挥发分越高,随着煤化程度加深,挥发分逐渐降低••。
4.固定碳
测定煤的挥发分时,剩下的不挥发物称为焦渣••。焦渣减去灰分称为固定碳••。它是煤中不挥发的固体可燃物,可以用盘算方法算出••。焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系,因此,根据焦渣的外观特点,可以定性地断定煤的粘结性和工业用处••。
(三)煤的工艺性质
为了进步煤的综合利用价值,必须懂得¶••⊿研究煤的工艺性质,以满足各方面对煤质的请求••。煤的工艺性质重要包含:粘结性和结焦性¶••⊿发热量¶••⊿化学反响性¶••⊿热稳固性¶••⊿透光率¶••⊿机械强度和可选性等••。
1.粘结性和结焦性
粘结性是指煤在干馏过程中,由于煤中有机质分解,熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能••。结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能••。煤的粘结性是结焦性的必要条件,结焦性好的煤必须具有良好的粘结性,但粘结性好的煤不必定能单独炼出质量好的焦炭••。这就是为什么要进行配煤炼焦的道理••。粘结性是进行煤的工业分类的重要指标,一般用煤中有机质受热分解¶••⊿软化形成的胶质体的厚度来表现,常称胶质层厚度••。胶质层越厚,粘结性越好••。测定粘结性和结焦性的方法很多,除胶质层测定法外,还有罗加指数法¶••⊿奥亚膨胀度实验等等••。粘结性受煤化程度¶••⊿煤岩成分¶••⊿氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响••。煤化程度最高和最低的煤,一般都没有粘结性,胶质层厚度也很小••。
2.发热量
是指单位重量的煤在完整燃烧时所产生的热量,亦称热值,常用106J/kg表现••。它是评价煤炭质量,尤其是评价动力用煤的重要指标••。国际市场上动力用煤以热值计价••。我国自1985年6月起,改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价••。发热量重要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关••。为便于比较耗煤量,在工业生产中,常常将实际耗费的煤量折合成发热量为2.930368×107J/kg的标准煤来进行盘算••。
3.化学反响性
又称活性••。是指煤在必定温度下与二氧化碳¶••⊿氧和水蒸汽相互作用的反响能力••。它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标••。反响性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分••。煤的活性一般随煤化程度加深而削弱••。
4.热稳固性
又称耐热性••。是指煤在高温作用下保持本来粒度的性能••。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标••。热稳固性的好坏,直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率••。
5.透光率
指低煤化程度的煤(褐煤¶••⊿长焰煤等),在规定条件下用硝酸与磷酸的混杂液处理后,所得溶液对光的透过率称为透光率••。随着煤化程度加深,透光率逐渐加大••。因此,它是差别褐煤¶••⊿长焰煤和睦煤的重要指标••。
6.机械强度
是指块煤受外力作用而破碎的难易程度••。机械强度低的煤投入气化炉时,容易碎成小块和粉末,影响气化炉正常操作••。因此,气化用煤必须具备较高的机械强度••。
7.可选性
是指煤通过洗选,除去其中的夹矸和矿物质的难易程度••。我国现行的选煤方法,详见第四节••。
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