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喷煤机原料及用煤知识
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节煤机械喷煤机主要的用煤炭燃烧质量,是指煤炭产物在自身的形成和开采,加工过程中所具有的,能够满足不同用户需求的特征或特性的总和.根据煤炭产物质量特性和用途,可用一定的质量......

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产物简介 / Introduction


节煤机械喷煤机主要的用煤炭燃烧质量,是指煤炭产物在自身的形成和开采、加工过程中所具有的、能够满足不同用户需求的特征或特性的总和。根据煤炭产物质量特性和用途,可用一定的质量指标(或标准)来表示。如按煤的工业分析,可用煤的固定碳、挥发分、灰分和水分等指标来表示;按煤的元素分析,可用煤中碳(C)、氢(H)、氧(n)、氮(N)、硫(S)、磷(P)及微量元素含量的多少来表示;按煤的工艺性质,煤炭质量又可用煤的发热量(0)、煤的粘结性(R·I)和结焦性(y)、煤的热稳定性(TS)、煤灰的熔融性(DT、ST或FT)、煤的反应性、煤的燃点(T)以及煤的可选性等指标来表示。
  一、水分
   1、外在水分(Wwz):外在水分是指在煤开采、运输和洗选过程中润湿在煤的外表以及大毛细孔(直径>10-5厘米)中的水。它以机械方式与煤相连结着,较易蒸发,其蒸汽压与纯水的蒸汽相等。在空气中放置时,外在不分不断蒸发,直至煤中水分的蒸汽压与空气的相对湿度达到平衡时为止,此时失去的水分就是外在水分。含有外在水分的煤称为应用煤,失去外在水分的煤称为风干煤。外在水分的多少与煤粒度等有关,而与煤质无直接关系。
   2、内在水分(Wnz):吸附或凝聚在煤粒内部毛细孔(直径〈10-5厘米〉中的水,称为内在水分。内在水分指将风干煤加热到105~110时所失去的水分,它主要以物理化学方式(吸附等)与煤相连结着,较难蒸发,故其蒸汽压小于纯水的蒸汽压。失去内在水分的煤称为绝对干燥或干煤。
   二、灰分
   1、灰分的来源和种类:煤灰几呼全部来源于煤中的矿物质,但煤在燃烧时,矿物质大部分被氧化,分解,并失去结晶水,因此,煤灰的组成和含量与煤中矿物质的组成和含量差别很大。学校一般说的煤的灰分实际上就是煤灰产率,煤中矿物质和灰分的来源,一般可分三种。
   (1)原生矿物质:它是原来存在于成煤植物中的矿物质,物质紧密地结合在一起,极难用机械的方法将其分开。它燃烧后形成母体灰分,这部分数量很小。
   (2)次生矿物质:当死亡植质堆积和菌解时,由风和水带来的细粘土,砂粒或由水中钙、镁、铁等离子生成的腐植酸盐及FeS2等混入而成,在煤中成包裹体存在。用显微镜观察煤的光片或薄片时,如它们均匀分布在煤中,并且颗粒很细,则很难与煤分离;如它们颗粒较大,比重与差很大,并在煤中分布不均, 则把煤破啐后尚可能将它们洗选掉。
   煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质。来自于内在矿物质的灰分,称为内在灰分。一般次生矿物质在煤中的含量也不多,仅有少数煤层中次生矿物质较多,如迁移堆积抽形成的煤层即如此。
   (3)外来矿物质:这种矿物质原来不含于煤层中,它是由在采煤过程中混入煤中的顶、底板和夹矸层中的矸石所形成的。
   其数量多少,根据开采条件不同而有很大波动。它的主要成分为SiO2和A12O3,也有一些CaSO3、CaSO4、FeS2等。这类矿物质应通过加强质量管理,灵活地使用炸药,巩固坑道,合理采煤并通过转筒筛选机筛选和手选的方法予以减少。外来矿物质的块度,比重越大时,越易分离,可用一般选煤方式将它除掉。外来矿物质在煤燃烧时形成的灰分称为外在灰分。
   2、煤灰熔融性
   煤灰熔融性和煤灰粘度是动力用煤的重要指标。煤灰熔融性习惯上称作煤灰熔点,但严格来讲这是不确切的。因为煤灰是多种矿物质组成的混合物,这种混合物并没有一个固定的熔点,而仅有一个熔化温度的范围。开始熔化的温度远比其中任一组分纯净矿物质熔点为低。这些组分在一定温度下还会形成一种共熔体,这种共熔体在熔化状态时,有熔解煤灰中其他高熔点物质的性能,从而改变了熔体的成分及其熔化温度。
   煤灰成分及其含量与层聚积环境有关。我国很多煤层的矿物质以粘土为主,煤灰成分则以SiO2、A12O3为主,两者总和一般可达50~80%。在滨海沼泽中形成的煤层,如华北晚石炭纪煤层黄铁矿含量高,煤灰中Fe2O3及SO3含量亦较高;在内陆湖盆地中形成的某些第三纪褐煤的煤灰中CaO含量较高。
   大量试验资料表明,SiO2含量在45~60%时,灰熔点随SiO2含量增加而降低;SiO2在其含量〈45%或〉60%时,与灰熔点的关系不够明显。A12O3在煤灰中始终起增高灰熔点的作用。煤灰中A12O3的含量超过30%时,灰熔点在1500。灰成分中Fe2O3、CaO、MgO均为较易熔组分,这些组分含量越高,灰熔点就越低。灰熔点也可根据其组成用经验公式进行计算。
   三、挥发分和固定碳
   挥发分主要是煤中有机质热分解的产物,评价煤质时为了排除水分、灰分变化的影响,须将分析煤样挥发分换算为以可燃物为基准的挥发分,以符号VR表示。换算公式为:
   Vr=Vf 100 100-WF-AF
   式中:Vr——可燃基(无水无灰基)挥发分,%;
   Vf——分析基挥发分,%;
   Wf——分析煤样水分,%;
   Af——分析煤样灰分,%。
      固定碳就是测定挥发分后残留下来的有机物质的产率,可按下式算出:
   Cgd=1000-(Wf+Af+Vf)
   焦渣按其形状,特征的不同可分为八种类型,用来初步表示不同煤种的粘性、熔融性及膨胀性。根据挥发分测定后的焦渣可知,泥炭、褐煤、烟煤中长焰煤、贫煤及无烟煤没有粘结性;烟煤中气、肥、焦、瘦煤都有粘结性,可作为炼焦煤,而其中肥煤和焦煤没有粘结性最好,其坩埚焦熔融,粘结良好且具有膨胀性。
   四、节煤机械用煤的发热量(卡/克或千卡/千克)
   把一克煤样放在高压充氧的弹筒中燃烧,由量热计测得的发热量称为弹筒发热量(QDT)。当煤在弹筒中燃烧时,在高温高压下,氮生成硝酸,硫生成硫酸都释放出热量,这部分热量也包括在弹筒发热量内。另外,水分在弹筒的高压下保持液态,也放出冷凝热。而煤在空气中燃烧时,硫成为二氧化硫放出,而水分仍保持水蒸汽状态,故弹筒发热量减去硫和氧的校正值后的发热量称为高位发热量(QGW)
   工业上多采用应用煤的低位发热量(QDW)作为计算和设计的依据。低位发热量可按下式计算:
   QDW=QGW-6(W+9H)
   式中:QGW,QDW----应用煤的高,低位热量,卡/克;
   WY----应用煤的全水分,%;
   HY----应用煤的氢含量,%
   煤的发热量除直接设定外,还可以根据元素分析或工业分析的数据进行估算。煤科院煤化学研究所(北京煤化所)根据我国煤质资料推导出许多发热量计算式,例如:
   利用元素分析数据,估算可燃基高位发热量的半经验公式
   低煤化程度的煤:
   QGW=80CR+305(310)HR+22SR-26OR-4(Ag-10)
   式中,HR前面的系数对褐煤为305,对长焰煤、不粘煤和弱粘煤为310;对AG≤10%的煤,不计算最后一项灰分的校正值。
   由上式可知,OR、AG越高,QJW越低。
   炼焦煤:QGW=80 CR +310HR+22SR-25OR-7(Ag-10)
   无烟煤(低灰和高灰适用):QGW=80(78.1)CR+320HR+22SR+(SR-OR)-8(AG-10)
   式中,对FR﹥1.5%的一般无烟煤,CR前面的系数用80;对HR≤1.5%的年老无烟煤,CR前面的系数采用78.1;对AG≤10%的所有无烟煤,公式中最后一项应予删去。
   利用工业分析数据,估算低热值煤高位发热量的半经验公式
   高灰(AF>45~90%)烟煤:QGW=81CGD+55VF-3AF
   高灰无烟煤:QGW=80CGD+50VF-3AF
   石煤:QGW=80CGD+40VF-3AF
   五、煤中的硫
   煤中硫分的赋存形态通常可分为有机硫和无机硫两大类,煤中各种形态的硫分的总和称为全硫(SQ)
   1)有机硫:煤的机质中所含的硫称为有机硫 (SYJ)。有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。蛋白质中含硫0.3~2.4%,而植物整体的含硫量一般都小于0.5%(红树等滨海盐生植物的硫分较高)。一般煤中有机硫的含量较低,有机硫与煤的有机质结为一体,分布均匀,很难清除,用一般物理洗选方法不能脱除。一般低硫煤中以有机硫为主,经过洗选,精煤全硫因灰分减少而增高。
   2)无机硫:无机硫又分为硫铁矿硫(STL)和硫酸盐硫(STY)两种,有时也有微量的元素硫。硫化物硫与有机硫合称为可燃硫,硫酸盐硫则为不可燃硫。硫化物硫中绝大部分以黄铁矿硫形态存在,有时也有少量的白铁矿硫。它们的分子式都是FeS2,但黄铁矿是正方晶系晶体,多呈结梳状、透镜状、团块状和浸染状等形态存在于煤中;白铁矿则是斜方晶系体,多呈放射状存在,它在显微镜下的反射率比黄铁矿低。硫化物硫清除的难易程度与矿物颗粒大小及分布状态有关,颗粒大的可利用黄铁矿与有机质比重不同洗选除去。但以极细颗粒均匀分布在煤中的黄铁矿则即使将煤细碎也难以除掉。
   硫化物硫在高硫煤的全硫中所占比重较大,它们一部分来源于适煤植物及其转化产物中的硫化物,另一部分则是由停滞缺氧水中的硫酸铁等盐类还原生成的。
   硫酸盐硫主要存在形态是石膏(CaSO4.2H2O),也有少量绿矾(FeSO4.7H2O)等。我国在部分煤中硫酸盐含量小于0.1%,部分煤为0.1~0.3%。一般硫酸盐硫含量较高的煤,可能曾受过氧化。
   六、煤中的磷
   煤中的磷主要是无机磷,也有微量有机磷。炼焦时,煤中磷全部进入焦炭,焦中磷又全部进入生铁,使钢铁冷脆。因此,磷是煤中有害成分。我国煤中磷含量较低,一般为0.01~0.1%,最高不超过1%。多数情况下不超过炼焦用煤的工业要求Pg<0.01%。
煤的热稳定性
   煤的热稳定性是指煤在高温燃烧或气化过程中对热的稳定程度,也就是煤块在高温作用下保持其原来粒度的性质。热稳定性好的煤,在燃烧或气化过程中能以其原来的粒度燃烧或气化掉而不碎成小块,或破碎较少;热稳定性差的煤在燃烧或气化过程中则迅速裂成小块或煤粉。这样,轻则炉内结渣,增加炉内阻力和带出物,降低燃烧或气化效率,重则破坏整个气化过程,甚至造成停炉事故。因此,要求煤有足够的热稳定性。
   各种工业锅炉和气化炉对煤的粒度有不同的要求,因此测定煤的热稳定性的方法也有所不同。常用的有下列两种:
   (1)13~25毫米级块煤测定法。该法是把煤样放在预热到850℃的马弗炉热处理15分钟,求出各筛级占总残焦的百分数;以各级累计百分数与筛级(1、3、6、13毫米)作出曲线。以大于13毫米级残焦的百分数S+13 作为热稳定性指标,以小于1毫米级残焦的百分数S-1及热稳定性曲线作为辅助指标。
   (2)6~13毫米级块煤测定法。 取6~13毫米级块煤500立方厘米,称出其重量,放入预热致到850℃的马弗炉中加热90分钟,然后取出称重,筛分。将所得〈6毫米,〈3毫米,及〈1毫米的残焦总重量的百分数作为稳定性指标KP6、KP3及KP1指标数值越大,表明热稳定性越差。
   煤的热稳定性分级
   级 别 热稳定性碇KP6,%
   热稳定性好 ≤30
   热稳定性中等 ﹥30~45
   热稳定性差 ﹥45

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