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低热值煤发电算不算燃煤指标

发布时间:2019-06-27 05:08 来源:未知 编辑:admin

  煤的物理性质是煤的一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。包括颜色、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,其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据,并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。

  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结果。呈褐色—黑色,一般随煤化程度的提高而逐渐加深。

  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,直到完全消失。

  指将煤研成粉末的颜色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。

  煤的比重又称煤的密度,它是不包括孔隙在内的一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,它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计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,无烟煤变化范围较大,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主要因素。在矿物质含量相同的情况下,煤的比重随煤化程度的加深而增大。

  是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同,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。

  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,长焰煤和气煤的脆度较小,肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大,无烟煤的脆度最小。

  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。

  是指煤传导电流的能力,通常用电阻率来表示。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,至无烟煤时急剧下降,而具良好的导电性。

  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。

  煤中的有机质主要由碳、氢、氧、氮和有机硫等五种元素组成。其中,碳、氢、氧占有机质的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,随煤化程度的变化而有规律地变化。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,可以回收制造硫酸氨、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,不仅腐蚀金属设备,与空气中的水反应形成酸雨,污染环境,危害植物生产,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蚀。将含有砷的煤用于酿造和食品工业作燃料,砷含量过高,会增加产品毒性,危及人民身体健康。

  煤中的无机质主要是水分和矿物质,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、分散和放射性元素,例如,锗、镓、铟、钍、钒、钛、铀……等,它们分别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。

  通过元素分析可以了解煤的化学组成及其含量,通过工业分析可以初步了解煤的性质,大致判断煤的种类和用途。煤的工业分析包括对水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算四项内容。

  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、破裂,甚至自燃;在运输时,会增加运量,浪费运力,增加运费;炼焦时,消耗热量,降低炉温,延长炼焦时间,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,造成装卸困难。只有在压制煤砖和煤球时,需要适量的水分才能成型。

  是指煤在规定条件下完全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,熔化的灰分还会在炉内结成炉渣,影响煤的气化和燃烧,同时造成排渣困难;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,燃烧和气化时,会给生产操作带来许多困难。为此,在评价煤的工业用途时,必须分析灰成分,测定灰熔点。

  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主要指标,并被用来初步确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。

  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,可以用计算方法算出。焦渣的外观与煤中有机质的性质有密切关系,因此,根据焦渣的外观特征,可以定性地判断煤的粘结性和工业用途。

  为了提高煤的综合利用价值,必须了解、研究煤的工艺性质,以满足各方面对煤质的要求。煤的工艺性质主要包括:粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。

  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,但粘结性好的煤不一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主要指标,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示,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、奥亚膨胀度试验等等。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。

  是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量,亦称热值,常用106J/kg表示。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。发热量主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,常常将实际消耗的煤量折合成发热量为2.930368×107J/kg的标准煤来进行计算。

  又称活性。是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。反应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减弱。

  又称耐热性。是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。热稳定性的好坏,直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。

  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合液处理后,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,它是区别褐煤、长焰煤和气煤的重要指标。

  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。

  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。

  1958年,国家颁布了以炼焦用煤为主的分类方案,为工业部门合理使用煤炭资源创造了有利条件,但在实践中也出现了一些问题。在认真分析研究和吸收国外先进分类方法的基础上,为了使各项分类的技术经济指标最能反映煤的质量特点,达到更加合理地利用煤炭资源的目的,1986年,国家重新颁布了从褐煤到无烟煤的全面技术分类标准,将自然界中的煤划分为14大类,其中,褐煤和无烟煤又分别划分为2个和3个小类(表2.2.1)。这就是我国现行的煤炭分类国家标准。

  (1) 分类指标及其符号Vr为干燥无灰基挥发分(%);Hr为干燥无灰基氢含量(%);GR.I(简记G)为烟煤的粘结指数;Y为烟煤的胶质层最大厚度;PM为煤样的透光率(%);b为烟煤的奥亚膨胀度(%);Q-A.GNGW为煤的恒湿无灰基高位发热量(MJ/kg)。

  (2) 煤类的编码各类煤用两位阿拉伯数码表示。10位表示煤的挥发分,个位数在无烟煤及褐煤表示煤化程度,在烟煤表示结粘性。

  它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低,含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料,也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸,制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。

  它的挥发分含量很高,没有或只有很小的粘结性,胶质层厚度不超过5mm,易燃烧,燃烧时有很长的火焰,故得名长焰煤。可作为气化和低温干馏的原料,也可作民用和动力燃料。

  它水分大,没有粘结性,加热时基本上不产生胶质体,燃烧时发热量较小,含有一定的次生腐殖酸。主要用作制造煤气和民用或动力燃料。

  水分大,粘结性较弱,挥发分较高,加热时能产生较少的胶质体,能单独结焦,但结成的焦块小而易碎,粉焦率高。这种煤主要用作气化原料和动力燃料。

  它具有中等粘结性和中高挥发分。可以作为配煤炼焦的原料,也可以作为气化用煤和动力燃料。

  挥发分高,胶质层较厚,热稳定性差。能单独结焦,但炼出的焦炭细长易碎,收缩率大,且纵裂纹多,抗碎和耐磨性较差。故只能用作配煤炼焦,还可用来炼油、制造煤气、生产氮肥或作动力燃料。

  它的挥发分和粘结性都很高,结焦性介于气煤和肥煤之间,单独炼焦时能产生大量的气体和液体化学物质。最适合高温干馏制造煤气,更是配煤炼焦的好原料。

  具有很好的粘结性和中等及中高等挥发分,加热时能产生大量的胶质体,形成大于25mm的胶质层,结焦性最强。用这种煤来炼焦,可以炼出熔融性和耐磨性都很好的焦炭,但这种焦炭横裂纹多,且焦根部分常有蜂焦,易碎成小块。由于粘结性强,因此,它是配煤炼焦中的主要成分。

  它是介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤,具有很强的粘结性和中高等挥发分,单独用来炼焦时,可以形成熔融性良好、强度较大的焦炭。因此,它是良好的配煤炼焦的基础煤。

  具有中低等挥发分和中高等粘结性,加热时可形成稳定性很好的胶质体,单独用来炼焦,能形成结构致密、块度大、强度高、耐磨性好、裂纹少、不易破碎的焦炭。但因其膨胀压力大,易造成推焦困难,损坏炉体,故一般都作为炼焦配煤使用。

  具有较低挥发分和中等粘结性。单独炼焦时,能形成块度大、裂纹少、抗碎强度较好,但耐磨性较差的焦炭。因此,用它加入配煤炼焦,可以增加焦炭的块度和强度。

  挥发分低,粘结性较弱,结焦性较差。单独炼焦时,生成的焦粉很多。但它能起到瘦化剂的作用。故可作炼焦配煤使用,同时,也是民用和动力的好燃料。

  具有一定的挥发分,加热时不产生胶质体,没有粘结性或只有微弱的粘结性,燃烧火焰短,炼焦时不结焦。主要用于动力和民用燃料。在缺乏瘦料的地区,也可充当配煤炼焦的瘦化剂。

  它是煤化程度最高的煤。挥发分低、比重大、硬度高、燃烧时烟少火苗短、火力强。通常作民用和动力燃料。质量好的无烟煤可作气化原料、高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料,以及制造电石、电极和炭素材料等。

  煤的工业用途非常广泛,归纳起来主要是冶金、化工和动力三个方面。同时,在炼油、医药、精密铸造和航空航天工业等领域也有广阔的利用前景。各工业部门对所用的煤都有特定的质量要求和技术标准。简要介绍如下:

  炼焦是将煤放在干馏炉中加热,随着温度的升高(最终达到1 000℃左右),煤中有机质逐渐分解,其中,挥发性物质呈气态或蒸汽状态逸出,成为煤气和煤焦油,残留下的不挥发性产物就是焦炭。焦炭在炼铁炉中起着还原、熔化矿石,提供热能和支撑炉料,保持炉料透气性能良好的作用。因此,炼焦用煤的质量要求,是以能得到机械强度高、块度均匀、灰分和硫分低的优质冶金焦为目的。国家对冶金焦用煤有专门的质量标准,见表2.2.2。

  煤的气化是以氧、水、二氧化碳、氢等为气体介质,经过热化学处理过程,把煤转变为各种用途的煤气。煤气化所得的气体产物可作工业和民用燃料以及化工合成原料。常用的制气方法有两种:①固定床气化法。目前国内主要用无烟煤和焦炭作气化原料,制造合成氨原料气。要求作为原料煤的固定碳>80%,灰分(Ag)<25%,硫分(SgQ)≤2%,要求粒度要均匀,25~75mm,或19~50mm,或13~25mm,机械强度>65%,热稳定性S+13>60%,灰熔点(T2)>1 250℃,挥发分不高于9%,化学反应性愈强愈好。②沸腾层气化法。对原料煤的质量要求是:化学反应性要大于60%,不粘结或弱粘结,灰分(Ag)<25%,硫分(SgQ)<2%,水分(WQ)<10%,灰熔点(T2)>1 200℃,粒度<10mm,主要使用褐煤、长焰煤和弱粘煤等。

  一般以褐煤、长焰煤为主,弱粘煤和气煤也可以使用,其要求取决于炼油方法。①低温干馏法,是将煤置于550℃左右的温度下进行干馏,以制取低温焦油,同时还可以得到半焦和低温焦炉煤气。煤种为褐煤、长焰煤、不粘煤或弱粘煤、气煤。对原料煤的质量要求是:焦油产率(Tf)>7%,胶质层厚度<9mm,热稳定性S+13>40%,粒度6~13mm,最好为20~80mm 。②加氢液化法,是将煤、催化剂和重油混合在一起,在高温高压下使煤中有机质破坏,与氢作用转化成低分子液态或气态产物,进一步加工可得到汽油、柴油等燃料。原料煤主要为褐煤、长焰煤及气煤。要求煤的碳氢化(C/H)<16,挥发分>35%,灰分(Ag)<5%,煤岩的丝炭含量<2%。

  任何一种煤都可以作为工业和民用的燃料。不同工业部门对燃料用煤的质量要求不一样。蒸汽机车用煤要求较高,国家规定是:挥发分(Vr)≥20%,灰分(Ag)≤24%,灰熔点(T2)≥1 200℃,硫分(SgQ)长隧道及隧道群区段≤1%,低位发热量2.09312×107~2.51174×107J/kg以上。发电厂一般应尽量用灰分(Ag)>30%的劣质煤,少数大型锅炉可用灰分(Ag)20%左右的煤。为了将优质煤用于发展冶金和化学工业,近年来,我国在开展低热值煤的应用方面取得了较快的进展,不少发热量仅有8 372.5J/ kg左右的劣质煤和煤矸石也能用于一般工厂,有的发电厂已掺烧煤矸石达30%。

  煤的其他用途还很多。如,褐煤和氧化煤可以生产腐殖酸类肥料;从褐煤中可以提取褐煤蜡供电气、印刷、精密铸造、化工等部门使用;用优质无烟煤可以制造碳化硅、碳粒砂、人造刚玉、人造石墨、电极、电石和供高炉喷吹或作铸造燃料;用煤沥青制成的碳素纤维,其抗拉强度比钢材大千倍,且重量轻、耐高温,是发展太空技术的重要材料;用煤沥青还可以制成针状焦,生产新型的电炉电极,可提高电炉炼钢的生产效率等等。总之,随着现代科学技术的不断进步,煤炭的综合利用技术也在迅速发展,煤炭的综合利用领域必将继续扩大。

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