煤質(zhì)分析常規(guī)指標(biāo)
- 發(fā)布時(shí)間:2019-07-06
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第一個(gè)指標(biāo):水分(M)
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(A)
指煤在燃燒的后留下的殘?jiān)?。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。
常用的灰分指標(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(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 (FC)
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)。
第六個(gè)指標(biāo):煤的發(fā)熱量(Q)
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。 焦耳,是能量單位。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。 1J=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。 同樣,實(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。 恒濕無灰基高位發(fā)熱量是低煤化度煤分類的一個(gè)指標(biāo)。
(3)煤的彈筒發(fā)熱量的測(cè)試要點(diǎn)。
(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)。
5)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,%。