煤質(zhì)化驗培訓(xùn)

煤質(zhì)化驗第一節(jié)煤的分類和概念【煤炭】

煤炭是指原煤及煤炭加工品的統(tǒng)稱。不包括焦炭、下腳煤和石煤。

煤炭的種類繁多，質(zhì)量相差也懸殊，不同類型的煤有不同的用途。為了合理利用煤炭，需把煤炭劃分不同類別，煤炭的分類方法有；1.按其加工方法和質(zhì)量規(guī)格可分為精煤、粒級煤．、洗選煤、原煤、低質(zhì)煤五大類。2.按其煤質(zhì)構(gòu)成劃分可分為煙煤、無煙煤、焦煤、成型煤和動力配煤。3.按其用途劃分可分為動力用煤、冶金用煤和化工用煤三大類。

下面主要講述褐煤、煙煤、無煙煤注意原煤的概念：原煤是指煤礦生產(chǎn)出來的未經(jīng)洗選、篩選加工而只經(jīng)人工揀矸和雜物的產(chǎn)品。包括天然焦及劣質(zhì)煤，不包括低熱值煤(如石煤、泥炭、油頁巖等)；原煤按其成因可分為腐植煤、腐泥煤和腐植腐泥煤三大類；按其碳化程度可分為泥煤、褐煤、煙煤、無煙煤。

原煤主要作動力用，也有一部分做工業(yè)原料和民用原料。

褐煤概念【褐煤】

也叫柴煤，褐煤是未經(jīng)過成巖階段，沒有或很少經(jīng)過變質(zhì)過程的煤，外觀呈褐色或褐黑色，含碳量比較低、揮發(fā)分高、不粘結(jié)、易燃燒。

（褐煤不可煉焦）

褐煤多作發(fā)電燃料，也可作氣化原料和鍋爐燃料，有的可用來制造磺化煤或活性碳，有的可作提取褐煤蠟的原料。

煙煤概念【煙煤】褐煤進一步煤化就成煙煤，因燃燒時有煙而得此稱。煙煤的爆化程度低于無煙煤，高于褐煤，具有粘結(jié)性，燃燒時火餡較長。煙煤包括貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1／3焦煤、氣肥煤、氣煤、1／2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、長焰煤。

煙煤主要用作燃料及煉焦、低溫干餾、氣化等原料。無煙煤概念【無煙煤】

無煙煤又稱白煤或硬煤，是煤化程度最高的一種煤，因其燃燒時無黑煙而稱無煙煤。它具有揮發(fā)分低、固定碳高(含碳最高達89％～97％)、比重大(1.4～1.9左右)、燃點高(普遍在380℃以上)、化學(xué)反映性低等特點。

無煙煤主要供民用和合成氨造氣原料，低灰、低硫且可磨性好的無煙煤不僅可以作高爐噴吹和燒結(jié)鐵礦石用的燃料，而且還可以用作制造各種碳素材料，如碳電極，陽級糊和活性碳的原料；一些優(yōu)質(zhì)無煙煤制成的航空用型煤，可供飛機發(fā)動機和車輛馬達的保溫用。

【固體燃料的組分計算基數(shù)】

固體燃料的組分通常用重量百分?jǐn)?shù)來表示，有四種計算基數(shù)，分別稱為收到基ar（應(yīng)用基y)、空氣干燥基ad（分析基f)、干基d（干燥基g)和干燥無灰基daf（可燃基r)。在能源管理中通常采用收到基（應(yīng)用基），在能源利用中一般都以燃料的收到基低位發(fā)熱量為計算基準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)煤

標(biāo)準(zhǔn)煤亦稱煤當(dāng)量，具有統(tǒng)一的熱值標(biāo)準(zhǔn)。我國規(guī)定每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為7000千卡。將不同品種、不同含量的能源按各自不同的熱值換算成每千克熱值為7000千卡的標(biāo)準(zhǔn)煤。

能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)＝某種能源實際熱值（千卡/千克）/7000（千卡/千克）在各種能源折算標(biāo)準(zhǔn)煤之前，首先直測算各種能源的實際平均熱值，再折算標(biāo)準(zhǔn)煤。平均熱值也稱平均發(fā)熱量．是指不同種類或品種的能源實測發(fā)熱量的加權(quán)平均值。公式如下：計算公式平均熱值(千卡／千克)＝煤炭是燃料也是工業(yè)原料，主要用于電力、冶金、化工、鐵路、建材、城市煤氣等國民經(jīng)濟各部門。但是各種各樣的用煤設(shè)備對煤炭的質(zhì)量都有不同的要求。第二節(jié)發(fā)熱量的概念發(fā)熱量則是評價煤、焦、石油、天然氣等各類燃料的質(zhì)量優(yōu)劣，代表其能源本質(zhì)特征的主要技術(shù)指標(biāo)。燃料的發(fā)熱量對加強能源生產(chǎn)和科學(xué)化管理，統(tǒng)一折標(biāo)系數(shù)(按29.271MJ/kg折算)，實行定額考核是必不可少的基礎(chǔ)依據(jù)。發(fā)熱量測定是燃料分析化驗的主要項目29.271MJ/kg如何來？標(biāo)煤的低位發(fā)熱量為7000Kcal/kg根據(jù):1Cal20=4.1816J1J=0.2391Cal20那么：7000×4.1816＝29271J/g＝29.271MJ/kg燃煤發(fā)熱量對企業(yè)的意義？企業(yè)能源成本的核算和經(jīng)濟分析，企業(yè)能源利用率的高低和節(jié)能增效的評估，用熱設(shè)備的效率測定，都必須以燃料發(fā)熱量測定，都必須以燃料發(fā)熱量測定的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進行計算。

燃料發(fā)熱量的一般定義：單位質(zhì)量的燃料在一定溫度下完全燃燒時所釋放出的最大熱量稱為燃料的發(fā)熱量。按國際ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，終態(tài)產(chǎn)物溫度為25℃。發(fā)熱量的單位：對固體燃料和液體燃料是焦耳/克或兆焦/千克（J/g、MJ/kg）。固體燃料如何得到低位發(fā)熱量那么我們先要了解彈筒發(fā)熱量定義：單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒其燃燒產(chǎn)物組成為氧氣、氮氣、二氧化碳、硝酸和硫酸，液態(tài)水以及固態(tài)灰時放出的熱量稱為彈筒發(fā)熱量。彈筒發(fā)熱量如何測定？1g的空氣干燥基試樣，在充有過量氧氣（氧氣壓力2.8～3.2Mpa）的氧彈內(nèi)燃燒完全，所釋放出來的最大熱量。用符號Qb表示彈筒發(fā)熱量現(xiàn)實生活中煤燃燒產(chǎn)物情況？一、會不會生成硝酸？二、會不會生成硫酸？三、有沒有CO2？四、有沒有液態(tài)水？五、有沒有固態(tài)灰？六、有沒有氮氣？燃燒產(chǎn)物發(fā)生變化沒有生成硝酸、硫酸。

生成的產(chǎn)物組成是氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫，液態(tài)水以及固態(tài)灰時，

測得的煤樣的發(fā)熱量是大還是小？扣除硝酸生成熱和硫酸校正熱后發(fā)熱量如何定義？單位質(zhì)量的試樣在充有過量氧氣的氧彈內(nèi)燃燒，其燃燒產(chǎn)物為O2、N2、CO2、SO2、H2O（液態(tài)）和固態(tài)灰時放出的熱量。即為恒容高位發(fā)熱量。用Qgr.v表示。彈筒發(fā)熱量和高位發(fā)熱量的區(qū)別？1、彈筒發(fā)熱量生成產(chǎn)物有硝酸和硫酸。2、高位發(fā)熱量生成產(chǎn)物沒有硝酸和硫酸。也就是說，只要把測定的彈筒發(fā)熱量扣減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后，得到的就是高位發(fā)熱量。換算公式如下：Qgr,v,ad=Qb,ad-(94.1St,ad+aQb.ad)a為硝酸校正系數(shù)當(dāng)Qb≤16.70MJ/kg，a=0.0010；當(dāng)16.70MJ/kg＜Qb＜25.10MJ/kg，a=0.0012；當(dāng)Qb＞25.10MJ/kg，a=0.0016；公式中94.1怎么確定的？已知煤中的硫在充有過量的氧氣內(nèi)燃燒發(fā)生的反應(yīng)為：S煤＋O2→SO2＋292712J/mol生成的SO2又進一步氧化SO2+0.5O2＋H2O→H2SO4+227479J/molH2SO4+nH2O→H2SO4.nH2O+74642J/mol煤在工業(yè)鍋爐中的情況？煤在工業(yè)鍋爐內(nèi)燃燒，除硫酸鹽外，其余形態(tài)的硫主要是按第一步反應(yīng)式進行，生成的二氧化硫隨著煙氣排入大氣。煤在氧彈內(nèi)的燃燒反應(yīng)熱要比工業(yè)鍋爐多，多出來的部分剛好等于第二、第三反應(yīng)式的反應(yīng)熱之和。見下式：SO2+0.5O2+(n+1)H2O→H2SO4.nH2O+302121J/mol從上式可以看出，每摩爾二氧化硫形成硫酸的總熱量為302121J/mol。那么1g的硫產(chǎn)生的熱量為：302121J/32g＝9441J/g對于硫含量為1％的煤的系數(shù)應(yīng)為9441J/g×1％＝94.41在國標(biāo)中GB/T213－2007中的高位發(fā)熱量計算公式中硫的系數(shù)為94.1，是國家根據(jù)很多個一級試驗室測定結(jié)果的算術(shù)平均值。同樣的煤在氧彈內(nèi)和在現(xiàn)實生活中完全燃燒的區(qū)別？1、煤在現(xiàn)實生活中燃燒，其產(chǎn)物為：氧氣、氮氣、二氧化碳、二氧化硫、氣態(tài)水以及固態(tài)灰2、這時煤燃燒釋放出來的熱量稱為低位發(fā)熱量，用Qnet表示低位發(fā)熱量和彈筒發(fā)熱量的區(qū)別在現(xiàn)實生活中，煤燃燒不會生成硝酸、硫酸、也不會生成液態(tài)的水。由高位發(fā)熱量換算到低位發(fā)熱量公式：Qnet.M=(Qgr.Ad-206Had)(100-M)/(100-Mad)-23M低位發(fā)熱量對于實際生產(chǎn)才有參考意義！發(fā)熱量的大小關(guān)系？

彈筒發(fā)熱量，Qb,ad發(fā)熱量高位發(fā)熱量，Qgr,v,ad低位發(fā)熱量，Qnet,p,arQb,ad＞Qgr,v,ad＞Qnet,p,ar發(fā)熱量燃燒產(chǎn)物彈筒O2、N2、CO2、HNO3、H2SO4、液態(tài)水、固態(tài)灰

高位O2、N2、CO2SO2液態(tài)水、固態(tài)灰

低位O2、N2、CO2SO2汽態(tài)水、固態(tài)灰彈筒發(fā)熱量是實驗室測定發(fā)熱量時直接從量熱儀上測定的發(fā)熱量。高位發(fā)熱量時由彈筒發(fā)熱量減去硝酸生成熱和硫酸校正熱后得到的發(fā)熱量。低位發(fā)熱量是由高位發(fā)熱量減去水的汽化熱后得到的發(fā)熱量。注意字母表示意思a：air（空氣）d：dry（干燥）r：receive（收到）m：moisture(水分)t：total（全部）S：sulfur（硫）b：bomb（彈筒）A：ash（灰分）V：volatile（揮發(fā)份）Q：發(fā)熱量FC：fixedcarbon（固定碳）注意字母的合并后意思如下：adStMarFCad空氣干燥基固定碳第三節(jié)發(fā)熱量的測定下面我們主要講述從采樣到化驗室分析，如何從一個煤樣得到燃煤的發(fā)熱量。采樣有機械化采樣和人工采樣。人工采樣就是采樣人員直接到煤場或車上直接采樣，缺點：勞動強度過大。在車上直接用采樣頭采樣，然后進行縮分。采樣效果比較好，缺點：成本過大。機械化采樣采樣頭破碎縮分設(shè)備電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱取采好的樣品500g于烘箱內(nèi)烘到絕干狀態(tài)，此時樣品失去的水分稱之全水分。稱取1g的空氣干燥基煤樣在烘箱內(nèi)，于105～110℃下烘干，失去的重量即為空氣干燥基煤樣水分Mad密封式制樣粉碎機烘干后的煤樣進入密封式制樣機，制樣完畢后煤樣粒度達到0.2mm以下，此時的煤樣稱之為空氣干燥基煤樣（也就是以前所稱的分析基煤樣ad）煤樣經(jīng)量熱儀（下圖），測定彈筒發(fā)熱量Qb取1g的分析煤樣，在充氧壓力為2.8Mpa下，充氧40秒，煤樣經(jīng)完全燃燒釋放出來的熱量稱之為彈筒發(fā)熱量。等溫式全自動量熱儀煤樣經(jīng)全自動工業(yè)分析儀空氣干燥基煤樣經(jīng)工業(yè)分析儀，測定空氣干燥基的水分Mad、灰分Aad、揮發(fā)份Vad和固定碳FCad。也可以經(jīng)馬弗爐測定上述四項。馬弗爐見下圖。馬弗爐●上拉開門下拉關(guān)門●馬弗爐內(nèi)部情況煤樣經(jīng)定硫儀測定煤中的硫含量此時經(jīng)定硫儀測定的煤種硫含量為空氣干燥基硫含量St,ad。目的是為了計算高位發(fā)熱量。煤樣經(jīng)紅外測氫儀，測定樣品中氫含量測氫儀的目的就是測定分析煤樣中的氫含量。●測定樣品中氫含量主要目的是為了計算煤樣的低位發(fā)熱量。測試得到的氫含量為Had煤樣從采樣到分析結(jié)果出來的過程采樣(同時采取水分樣和分析樣)縮分(主要是針對分析樣)烘干(主要是針對分析樣)制樣(主要是針對分析樣)發(fā)熱量測定

工業(yè)分析

元素分析

全硫測定

上述過程為一個煤樣完整的全分析過程根據(jù)上述數(shù)據(jù)計算低位發(fā)熱量煤樣經(jīng)上述過程后，知道了Qb、Mt、Mad、Vad、Aad、FCad、Had、St,ad。此時只要把上述實測數(shù)據(jù)代入發(fā)熱量換算公式：Qgr,v,ad=Qb.ad-(94.1St,ad+aQb,ad)Qnet,M=(Qgr,v,Ad-206Had)(100-Mt)/(100-Mad)-23Mt知道低位發(fā)熱量換算折標(biāo)系數(shù)我們就可以得到低位發(fā)熱量（Qnet,M）已知標(biāo)煤的發(fā)熱量29.271MJ/kg那么Qnet,M÷

29.271MJ/kg即為折標(biāo)系數(shù)。第四節(jié)

1、不能實測的情況下如何計算發(fā)熱量現(xiàn)在的問題是很多企業(yè)，都沒有一個完整的化驗室，從全省的整體配置角度看，大多數(shù)企業(yè)有馬弗爐和定硫儀，但是其他的設(shè)備都沒有，有的企業(yè)也有發(fā)熱量測定儀，但是都沒有元素分析儀。也就是說很多企業(yè)要做到固體燃料的低位發(fā)熱量是幾乎不可能的。（最好講一下工業(yè)分析方法）假如企業(yè)只有馬弗爐、量熱儀和定硫儀如何計算低位發(fā)熱量？現(xiàn)在全省的企業(yè)配置的情況，大部分是有標(biāo)題中三種設(shè)備，元素分析因為價格太高，很多企業(yè)因為資金問題都不會購買。那么沒有元素分析我們?nèi)绾蔚玫饺济旱牡臀话l(fā)熱量呢？下面我們講述褐煤、煙煤和無煙煤如何根據(jù)工業(yè)分析計算出Had含量？煤中氫與揮發(fā)份的關(guān)系煤中干燥無灰基氫含量Hdaf與Vdaf的變化有規(guī)律性，即氫含量隨著揮發(fā)份的增高而增加。揮發(fā)份小于12%時，其氫含量明顯增加；揮發(fā)份為12~45%時，氫含量增加緩慢；揮發(fā)份大于45%時，氫含量又明顯增加。但是需要注意的是現(xiàn)在所說的氫含量，全部是干燥無灰基氫含量。對于Vdaf≤24%的所有煙煤和無煙煤，氫含量計算公式如下1號公式Hdaf=對于Vdaf＞24%，焦渣特征為3~8號的煙煤計算公式2號公式Hdaf=對于Vdaf＞24%，焦渣特征為1~2號的煙煤計算公式3號公式Hdaf=0.074×Vdaf+2.16對于Vdaf＞4%的各種褐煤4號公式Hdaf=0.0835×Vdaf+1.205對于上述公式中一些概念的解釋干燥無灰基就是沒有水、沒有灰分的狀態(tài)。Hdaf：干燥無灰基氫；Vdaf：干燥無灰基揮發(fā)份；Vdaf=Had=Hdaf×(FCad+Vad)÷100注意焦渣特征焦渣特征是在工業(yè)分析過程中，當(dāng)揮發(fā)份測定過程結(jié)束，對測定結(jié)束后的殘留物進行的一種判斷。分為1~8號，詳細(xì)說明見國標(biāo)：《工業(yè)分析方法》中的揮發(fā)份測定步驟。通過工業(yè)分析計算出氫含量Had，把計算出的氫含量代入發(fā)熱量計算公式。見下式：Qnet.M=(Qgr.Ad-206Had)(100-M)/(100-Mad)-23M即可算出燃煤的低位發(fā)熱量。2、不能實測的情況下如何計算發(fā)熱量上面所述主要是針對企業(yè)配置有發(fā)熱量測定儀、定硫儀和工業(yè)分析儀（馬弗爐）的情況，但是在全省這些耗能企業(yè)中，有些企業(yè)只有定硫儀和工業(yè)分析儀（馬弗爐）。那么根據(jù)這種情況將如何計算燃煤的低位發(fā)熱量？下面分別講述灰分小于40%的低位發(fā)熱量計算公式：①、計算無煙煤低位發(fā)熱量的經(jīng)驗公式Qnet,ad

=

34813.7-24.7Vad-382.2Aad-563.0Mad

Mad：空氣干燥基煤樣的水分含量，%Aad：空氣干燥基煤樣的灰分含量，%下面是我們以前做的煤質(zhì)分析報告，大家看一下，對照著計算一次，必須學(xué)會。②、計算煙煤的低位發(fā)熱量公式由于煙煤的低位發(fā)熱量與煤的變質(zhì)程度和結(jié)焦性有密切關(guān)系，因此計算煙煤的低位發(fā)熱量的公式以Mad、Aad、Vdaf和焦渣特征等指標(biāo)為參考。公式為：Qnet,ad=

35859.9—73.7Vad—395.7Aad—702.0Mad

+

173.6CRC

式中CRC為焦渣特征下面是我們以前做的煤質(zhì)分析報告，大家看一下，對照著計算一次，必須學(xué)會。③、計算褐煤低位發(fā)熱量的公式褐煤的特征是水分大、揮發(fā)份高。經(jīng)驗公式為：Qnet,ad

=

31732.9-70.5Vad-321.6Aad-388.4Mad

下面是我們以前做的煤質(zhì)分析報告，大家看一下，對照著計算一次，必須學(xué)會。公式說明

利用上述三個公式計算出來的煤低位發(fā)熱量，與目前水泥企業(yè)應(yīng)用的舊公式計算出來的低位發(fā)熱量相比，精度有較大提高，其中煙煤計算的低位發(fā)熱量標(biāo)準(zhǔn)偏差為372J／g，精度比舊公式提高15%，無煙煤計算的低位發(fā)熱量標(biāo)準(zhǔn)偏差為305J／g，精度比舊公式提高34%，褐煤計算的低位發(fā)熱量標(biāo)準(zhǔn)偏差為393J／g，精度比舊公式提高36%，新公式的誤差與灰分有關(guān)，如灰分（干基）大于40%，誤差增大，灰分越高其誤差越大。因此，使用時應(yīng)注意，當(dāng)干基灰分大于40%時，應(yīng)另選公式計算。從上面三種經(jīng)驗公式中看出我們只要知道了煤種，測定出煤樣的Mad、Vad、Aad、FCad就可以計算出Qnet,ad

。把Mt代入即可計算出Qnet.m。從而計算出無煙煤、煙煤和褐煤的低位發(fā)熱量，從而得到其折標(biāo)系數(shù)。3、不能實測的情況下如何計算發(fā)熱量假如企業(yè)內(nèi)部化驗室，沒有馬弗爐、定硫儀等等，僅有一個鼓風(fēng)干燥器，那么這個化驗室什么都做不了，出來的數(shù)據(jù)全是蒙的。即使企業(yè)有了化驗設(shè)備，企業(yè)也應(yīng)該一段時間內(nèi)，取樣送去有化驗資質(zhì)的單位，做一些比對樣，一個化驗室每年最少做兩次。第五節(jié)焦炭的測定焦炭是在高溫下由煤經(jīng)過于餾后所得到的固體產(chǎn)品。焦炭呈黑灰色塊狀，有光澤、燃燒時煙氣少，具有不粘結(jié)、不結(jié)塊、低硫、低灰、堅硬、耐磨、耐壓、富于氣孔性等特點。主要用于冶金、化工、鑄造等工藝的燃料，也可作制氣和化工原料。統(tǒng)計時包括各種生產(chǎn)方式生產(chǎn)的全部焦炭，即機械化焦?fàn)t、簡易焦?fàn)t、土焦?fàn)t、煤氣發(fā)生爐生產(chǎn)的焦炭和半焦炭。焦炭分類焦炭的分類有四種：1、按煉焦的原料劃分，分為煤焦、石油焦和瀝青焦。通常所說的焦炭是指煤焦炭；2、按用途劃分為冶金焦、鑄造焦和化工焦；3、按生產(chǎn)技術(shù)條件劃分為機制焦與土焦；4、按煉制過程劃分為低溫焦炭與高溫焦炭。

焦炭的由來HONSA

CM干燥無灰基干燥基空氣干燥基收到基灰分固定碳揮發(fā)份水分焦炭揮發(fā)性物質(zhì)折標(biāo)系數(shù)0.9714如何來？折標(biāo)系數(shù)0.9714，是由焦炭的低位發(fā)熱量6800Kcal/kg除以標(biāo)準(zhǔn)煤得到，見下式：灰分(Ad≤…%)13%硫(Sd≤…%)0.6%揮發(fā)分(Vd≤…%)1.5%水分(Mar≤…%)5%固定碳(FCd≥…%)85.5%熱值Qnet,(≥…Kcal/Kg)6800上式中6800Kcal/kg焦炭對應(yīng)的分析數(shù)據(jù)為注意入爐固體原料的收到基(應(yīng)用基)低位發(fā)熱值，不允許采用下面公式計算：入爐固體原料的發(fā)熱量（千卡）＝入爐煤實物量（公斤）×（1－水分％）×干基含碳量÷0.855×6800

假如企業(yè)沒有發(fā)熱量測定儀由于很多資金投入不足，不能裝備全部化驗分析儀器，企業(yè)化驗室僅能做到工業(yè)分析，即固定碳FC、揮發(fā)份V、灰分A和水分M的測定，那么這種情況將如何計算低位發(fā)熱量呢？Qgr,ad=K4×（100-Mad-Aad）×4.1816K4：常數(shù)K4取值為82.63Qgr,ad：分析煤樣高位發(fā)熱量，J/gMad：分析煤樣的水分含量，%Aad：分析煤樣的灰分含量，%焦炭高位發(fā)熱量經(jīng)驗計算公式：將上式數(shù)據(jù)代入下式，計算出低位發(fā)熱量Qnet,M=(Qgr,v,Ad-206Had)(100-Mt)/(100-Mad)-23Mt上式中Had在焦炭中幾乎不存在，一般視