1、煤炭基础知识学习资料1煤炭基础知识学习资料为提高唐山办事处业务人员的业务实战水平，在煤炭市场中施展才能，抢占先机，开拓客户，占领市场，特编撰汇总此学习大纲，主要学习掌握煤炭基础知识，解决实践中的常见问题。由于时间仓促，有些资料自网上搜索得来，难免有不足与遗漏，请指正。煤炭质量常用指标的含义一、水分符号：M，单位：%，是一项重要的煤质指标，煤的水分对其加工利用、贸易、运输和储存都有很大的影响。一般说来，水分高要影响煤的质量。在煤的利用中首先遇到的是煤的破碎问题，水分高的煤就难以破碎；在锅炉燃烧中，水分高就影响燃烧稳定性和热传导；在炼焦时，水分高会降低焦产率；而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化
2、周期；在煤炭贸易中，水分也是一个定质和定量的主要指标，故在签订销煤合同时，用户一般都会提出煤中水分的限值。煤的水分简单地说分为：全水分、内在水分内水：由植物变成煤时所含的水分。外水：在开采或运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分。在煤的变质程度越大,内在水分越低.水分的存在对煤极其不利,在煤作为燃料时,煤中的水分会成蒸汽,在蒸发时消耗热量。煤炭运销中常用的水分指标有：全水（符号：Mt)，全水分包括外在水分和内在水分；一般分析煤样水分（也称空干基水分，符号：Mad ），它是指分析用煤样（0.2mm）在实验室大气中达到平衡后所保留的水分，也可以认为是内在水分。有时用户也会要求使用收到基水分（符号：M
3、ar），一般可认为Mar=Mt。二、灰分 符号：A，单位：%，煤在彻底燃烧后所剩下的残渣。外在灰分通过分选大部分能去掉,内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物,内在灰分越高,煤的可选性越差.灰分是有害物质。动力煤中灰分增加，发热量降低，排渣量增加，煤容易结渣。在煤炭运销中常用的灰分指标有：空干基（又称分析基）灰分（符号：Aad）、干基灰分（符号：Ad）和收到基灰分（符号：Aar）。三、挥发分 （全称为：挥发分产率，Volatile matter ）煤的挥发分符号：V，单位：%，是煤中的有机物质和一部分矿物加热分解的产物；它不是煤中固有物质；而是在特定温度下的煤热分解产物，所以确切地说挥发分叫
4、挥发分产率。煤的挥发分与煤的变质程度有很大的关系，随煤化程度的增加，挥发分降低；煤在高温和隔绝空气的条件下加热时,所排出的气体和液体状态的产物。挥发分是决定煤炭利用的重要指标，在燃煤中，根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源（在锅炉设计时已将挥发分值设定在某一范围，所以用户在购煤时要强调挥发分指标）；在炼焦中，要根据挥发分来确定配煤比例，因挥发分适中的烟煤，粘结性好，适于炼焦；在气化和液化工艺的条件选择上，挥发分也有重要的作用；在环境保护中，挥发分还作为一项制定烟雾法令的依据。在煤炭运销中常用的挥发分指标有：空干基挥发分（符号：Vad ）、干基挥发分（符号：Vd）、收到基挥
5、发分（符号： Var）和干燥无灰基挥发分（符号：Vdaf ）。四、固定碳含量 符号：FC，单位：%指除去水分 灰分和挥发分后的残留物,它是确定煤炭用途的重要指标.从100减去水分 灰分和挥发分后的差值即固定碳含量，FC100（MAV)。常用的固定碳指标有：干基固定碳（符号：FCd）和收到基固定碳（FCar）等。五、全硫 符号：St，单位：%硫是煤中有害元素之一。煤中硫包括有机硫和以黄铁矿为主的无机硫，一般来说煤中的无机硫通过洗选可以大部分脱除；而有机硫则很难除去。煤中硫在煤燃烧中大部转化为SO2排入大气，对环境造成严重的污染，甚至造成酸雨，因此各用户在购买煤时都对煤中硫含量提出较严格的限定指标
6、，但煤中硫在某些利用途径中也能起到好的作用，如煤液化当中，硫又可以起到催化剂的作用；如高硫煤经洗选后回收的硫可用来生产硫和硫酸等。直接测出的是空干基全硫（符号：St,ad ）。在煤炭运销中常用的硫指标有：空干基全硫、干基全硫（ St,d ）和收到基全硫（ St,ar）。六、发热量 符号：Q，单位：J/g（焦耳/克）、MJ/kg（兆焦耳/千克），习惯上也使用cal/g（卡/克）、kcal/kg（千卡/千克）；单位质量的煤完全燃烧时所产生的热量。发热量换算(百万焦耳=千克):1MJ/KG=239.14KCAL/KG 1卡=4.1816 焦耳煤的发热量（Qgr,daf）与煤的变质程度有很大关系，一般
7、是随变质程度的加深而增高，如褐煤的发热量较低，烟煤中到焦煤和肥煤热值最高，焦煤以后随煤的变质程度加深而略有降低。煤炭运销中常用的发热量指标有：空干基弹筒发热量（符号：Qd,ad），空干基高位发热量（符号：Qgr,ad），干基高位发热量（符号：Qgr,d ）和收到基（原称应用基）低位发热量（符号：Qnet,ar），有时也用到干燥无灰基高位发热量（符号：Qgr,daf）。在目前的国内贸易煤炭购销合同中，用户一般用收到基低位发热量(Qnet,ar)。国际贸易常用发热量标准为空气干燥基高位发热量,在同等水分和灰分等情况下,空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/KG(300 KCAL/K
8、G)左右.七、胶质层最大厚度(Y)烟煤在加热到一定温度后,所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层厚度指数测定中利用探针测出的胶质体上 下层面差的最大值,动力煤胶质层厚度大,容易结焦. 八、粘结指数(G)在规定条件下发烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力,粘结指数越高,结焦性越强. 九、煤灰熔融性温度(灰熔点) （）包括四个特征温度：变形温度，符号DT，原称T1； 软化温度，符号：ST，原称T2； 半球温度，符号HT； 流动温度，符号：FT，原称T3。在灰熔融性的四个指标中，最常用的是软化温度，即ST(T2)。灰熔融性温度越高,煤灰不容易结渣.灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要指标，主要用于固态排渣锅炉
9、和气化炉的设计，并能指导实际生产操作；它也可以作为液态排渣炉设计中的参考依据。一般固态排渣炉，要求煤灰熔点愈高愈好，以免造成炉内结渣而难以排出。熔点低的煤，由于熔渣会包裹住煤而造成燃烧不完全，从而增加灰渣含碳量，严重时会堵塞炉栅，造成排渣困难，甚至造成停炉事故。熔渣还会腐蚀、共熔炉衬耐火材料，特别是当灰渣为酸性渣而炉衬耐火砖为碱性砖或灰渣为碱性（神华煤灰渣呈碱性）而炉衬耐火砖为酸性砖时，共熔情况将更为严重。对于链条炉需要灰熔点较低一些，这样可以保留适当的熔渣以起到保护炉栅的作用。而液态排渣炉则要求灰熔点愈低越好。神华煤由于煤中CaO和Fe2O3含量高，使得灰熔点较低，这是国外及国内不少用户挑剔
10、神华煤的原因之一。十、哈氏可磨系数(HGI)表示煤被磨碎的难易程度，煤的可磨性指数越大，则这种煤越易磨碎，反之则难。作为动力用煤，如电力、水泥厂等在设计与改进制粉系统并估计磨煤机的产量和耗电量时，可磨性指数是一个很重要的指标。在以非炼焦煤为主的型煤工业中，为了知道所用煤料的粉碎性，以便确定粉碎系统的级数及粉碎机的类型，也要预先测定煤的可磨性。由于煤的复杂性，不同的煤往往具有不同的可磨性，即使同一矿区、同一煤层的煤，由于所含矿物质的性质、数量不同和煤的结构、挥发分以及水分的差异，也得不到相同的可磨性测值。鉴此，目前用户在购煤时也要求煤的可磨性指标。十一、坩锅膨胀序数(CSN)规定条件下发煤在坩锅
11、中加热所得焦块膨胀程度的序号表征煤的膨胀性和塑性指标。十二、焦渣特征煤炭热分解以后剩余物质的形状。十三、煤炭工业分析指标的常用基准（1）空气干燥基（简称：空干基，原称：分析基）空气干燥基符号：ad ，是指：以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，由实验室直接测定出的结果一般都是分析基结果，如Mad、Aad、Vad等。（2）干燥基（简称：干基）干燥基符号：d，是指以假想无水状态的煤为基准，干基结果是换算出来的。（3）收到基（原习惯称：应用基）收到基符号：ar，是指以收到状态的煤为基准。（4）干燥无灰基（原习惯称：可燃基）干燥无灰基符号：daf，是指以假想无水、无灰状态的煤为基准。煤质分析结果表示方法
12、:分析项目符 号 基 准 符 号 水分 M空气干燥基Ad灰分A收到基ar挥发分V干燥基d硫分S干燥无灰基 daf发热量Q干燥无矿物质基dmmf胶质层厚度Y粘结指数G哈氏可磨性指HGI炼焦用煤一 煤资源现状：1、 地域分布不均匀根据国际能源组织最新统计，全世界的煤炭资源约为20万亿吨，其中俄罗斯及独联体国家、中国、美国、澳大利亚、加拿大、德国、南非、英国、波兰、印度等前10位产煤国的资源量约占全世界的95以上，但是经过地质勘探工作得出计算出的世界煤资源量只有4.3万亿吨，精确度较高的确认储量位1.2万多亿吨。2、 各种煤的分布也不均匀世界煤炭资源中，褐煤占1/3以上。在硬煤（烟煤和无烟煤）资源中
13、，炼焦煤还不到资源量的1/10。在总量约1.14万亿吨的炼焦煤资源中，肥煤、焦煤和瘦煤约占1/2，其经济可采储量约3500亿吨一4000亿吨，其中低灰、低硫的优质炼焦煤资源大约仅有600亿吨。世界炼焦煤资源中，约有1/2分布在亚洲地区，1/4分布在北美洲地区。其余1/4则分散在世界其他地区。中国炼焦煤资源量约占世界炼焦煤总资源量的13，可采储量约占16.5。中国山西省炼焦煤资源最多，2002年底的可开采储量达333亿吨，占全国炼焦煤储量649亿多吨的51.3。其他各省可采储量均不到60亿吨。炼焦煤储量占全国第二、三、四、五、六位的分别是安徽省54.32亿吨、贵州省39.14亿吨、山东省29.1
14、5亿吨、河北省27.61亿吨和黑龙江省25.68亿吨。炼焦煤储量超过20亿吨的还有河南省和内蒙古自治区。二、煤的分类根据成煤植物不同，煤可分为两类：由高等植物生成的煤称为腐植煤，由低等植物生成的煤称为腐泥煤。腐植煤占绝大多数，根据变质程度的深浅，腐植煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤，炼焦工业主要用烟煤，烟煤根据变质程度的不同又可分为：长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤和贫煤等。气煤、肥煤、焦煤、瘦煤具有粘结性，在隔绝空气干馏时能炼成焦炭，称为炼焦煤，是现代焦化工业的主要原料。长焰煤、贫煤、褐煤、无烟煤等没有粘结性，称为不粘结煤。但如采用炼焦新工艺或掺加粘结剂，也可炼成不同种类的焦炭。我国高炉冶炼所
15、用的焦炭主要是用烟煤炼制的。各种烟煤的性质差别很大。我国现行的烟煤分类方案采用了两个参数来确定，一个是煤化程度的参数，以煤中可燃物为基准的挥发分，叫做可燃基挥发分(Vdaf)，另一个是烟煤粘结性的参数（粘结指数G、胶质层的最大厚度Y）。用这两个指标，把烟煤划分为12个大类24个小类。12个大类为长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤。三、 单种煤的结焦特性用于炼焦配煤的，主要是气煤、肥煤、焦煤1/3焦煤和瘦煤几大类类。不同牌号的煤，在单独炼焦时所得焦炭的性质是各不相同的。现将可以用来配煤炼焦的各单种煤的结焦特性概述如下：1、长焰煤长焰煤是
16、变质程度最低的烟煤，其挥发分高达37%以上，从无粘结性到弱粘结性均有。其中煤化程度较高的长焰煤加热时能产生数量极微的胶质体，也能生成细小的长条形焦炭，但焦炭的强度很差，粉焦率高。2、不粘煤不粘煤是一种低变质到中等变质程度的煤。加热时不产生胶质体，煤的水分大，一般不作炼焦煤使用。3、弱粘煤弱粘煤是一种粘结性较弱的低变质到中等变质程度的煤。加热时产生的胶质体较少，炼焦时有的能生成强度很差的小块焦，有的只有少部分能结成碎屑焦，弱粘煤具有低灰低硫的特点。4、1/2中粘煤1/2中粘煤属于中等粘结性的中高挥发分煤。其中有一部分煤在单独炼焦时能生成一定强度的焦炭，另一部分粘结性较弱的煤在单独炼焦时，生成焦炭
17、强度差，粉焦率主，在配煤焦时可适量配入使用。5、气煤气煤是一种变质程度较低的炼焦煤，其挥发分在28%37%，Y在925MM和挥发分大于37%，Y在525MM两个区域，因而其性质差别较大，加热时能产生较多的煤气和焦油。胶质体的热稳定性低于肥煤。单独炼焦时，焦炭的抗碎和耐磨强度较其他炼焦煤差，由于挥发分高，因此在结焦过程中收缩大，焦炭裂纹多，焦块细而长，易碎。焦炭多呈细长条状，易碎，并有较多的纵裂纹。在配煤炼焦时多配入气煤，能增加煤气和化学产品的产率。在炼焦过程中可以减小膨胀压力和增加焦饼收缩。6、气肥煤气肥煤是一种挥发分和胶质厚度都很高的强粘结性煤，其挥发分一般都大于37，Y值大于25mm，结焦
18、性介于肥煤和气煤之间，单独炼焦时能产生大量的气体和液态化学产品，焦炭的强度高于气煤而又低于肥煤；在配煤炼焦中配入可增加化学产品的产率。7、1/3焦煤1/3焦煤介于焦煤、肥煤和气煤之间的过渡煤，其挥发分一般大于28，Y值在1625mm之间，单独炼焦时能生成熔融性能良好，强度高的焦炭。焦炭的抗碎强度接近于肥煤，耐磨性稍低于肥煤，但明显高于气肥煤和气煤，是良好的配煤炼焦的基础煤之一。部分1/3焦煤的结焦性很好，可适当多配入使用。8、肥煤肥煤可燃基挥发分2637%，胶质层大于25毫米；在加热时能产生大量的胶质体，其流动性大，热稳定性较气煤胶质体好，单独炼焦时，炼出的焦炭熔融性好。但横裂纹较多，易碎，单
19、独炼焦时易发生焦饼推焦困难。并有较多的蜂焦。因为它具有很强的粘结能力，所以肥煤是配煤中的重要成分，并可以多配弱粘结性煤而炼成机械强度较好的冶金焦炭。对于挥发分高的肥煤，一般结焦性差，炼焦配煤中使用此种煤时，应适当减少气煤的配入量。9、焦煤焦煤可燃基挥发分1826%，胶质层厚度1525毫米，大多数焦煤单独炼焦时能得到块大、裂纹少、耐磨性好的焦炭。但在结焦过程中产生膨胀压力较大，焦饼收缩度小，容易产生推焦困难，又因焦煤贮量不多，应节约使用，在配煤中应尽量减少焦煤配用量。它在配煤中可以起到提高焦炭机械强度的作用。10、瘦煤瘦煤的变质程度较高，可燃基挥发分低，只有1420%，Y值大于5mm，加热时产生
20、的胶质体量少，厚度小于12毫米，熔融性和粘结性较差，收缩小。在配煤中配入瘦煤可以提高焦炭的块度，因熔融性较差，焦炭中有颗粒物存在，使耐磨性变差。11、贫瘦煤贫瘦煤是粘结性较弱的高变质挥发分烟煤，结焦性比典型瘦煤差，单独炼焦时，生成的粉焦多，在配煤中配入一定比例，可起到瘦化剂的作用。12、贫煤贫煤是变质程度最高的一种烟煤，贫煤在加热时不产生胶质体，没有粘结性，不能单独炼焦，通常不用于炼焦配煤中。但可以少量配入作为瘦化剂。配入贫煤时最好将其单独粉碎。13无烟煤无烟煤是变质程度最深的煤，所含的挥发分最低，加热时不产生胶质体，加热至高温也不会结成焦炭，因此未将其划入炼焦用煤的范围内。有时在瘦煤缺乏的地
21、区，当配煤中煤料较肥时，可少量配入无烟煤作瘦化剂用，但无烟煤须经过细粉碎。煤种牌号挥发分Vdaf,%粘结指数G胶质层Y,mm灰分%全硫%气煤QM28559.01.9气肥煤QFM3785259.01.91/3焦煤1/3JM2578162510.50.5肥煤FM2537852510.01.0焦煤JM202875152510.50.8瘦煤SM1342510.00.5四、 煤的成焦机理炼焦生产的产品是焦炭和化学产品，炼焦原料主要是烟煤。炼焦生产是将煤料装入炭化室中进行加热干馏，经过一定的时间，炼成焦炭，然后将焦炭从炉内推出，进行熄焦和筛焦，同时将从炭化室内产生的挥发物输送到化产车间去分离提制成各种化学
22、产品。烟煤隔绝空气加热到9501050，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制得焦炭，这一过程叫高温炼焦（或叫高温干馏）。从煤料炼成焦炭的整个过程叫做结焦过程。在结焦过程中煤料有几个变化阶段：干燥和预热，开始分解生成胶质体，固化粘结形成半焦，进一步分解收缩形成焦炭。煤的热解过程大体可分为以下几个阶段，见下表：成焦过程图示表温度区间01251253003004304306506508508501050主要阶段干燥脱外来水脱吸附气体含氧直链系侧链热解软化、熔融、热解固化成半焦半焦收缩成焦炭热解生成主要产物H2OCO2CO2COCH4H2O（内在水）CO2（化合水）COCO2CH4CnH
23、mn7040105510根据挥发分可以初步确定煤的种类和化学工艺性质，而且挥发分的测定方法简单、快速、易于标准化，所以世界各国几乎都把挥发分产率作为煤炭工业分类的第一类指标。在测定挥发分产率时，残留下来的固体称焦渣。焦渣占煤样重量百分率减去灰分称固定碳。固定碳是残留在焦渣中的可燃成分。固定碳=100-（水分+灰分+挥发分）%六、 备煤工艺1、备煤工艺流程图2、配煤的意义和原则配煤炼焦是指将多种不同牌号的煤按比例配合在一起做为炼焦的原料。采用配煤炼焦的意义很大，它已被我国焦化厂普遍采用。根据我国煤炭资源的具体情况，采用配煤炼焦既可以合理利用我国各地区炼焦煤的资源，又是扩大炼焦用煤的基本措施之一。
24、不同牌号的煤，各有其特点，它们在配煤中所起的作用也不同，如果配煤方案合理，就能充分发挥各种煤的特点，提高焦炭质量。根据我国煤炭资源的具体情况，采用配合煤炼焦既可以合理利用各地区炼焦煤的资源，又是扩大炼焦用煤的基本措施之一。为了保证焦炭质量，又利于生产操作，在确定配煤方案时，应考虑以下几项原则：（1）焦炭质量应达到规定的指标，满足使用部门的要求。（2）最大限度地符合区域配煤的原则，根据本区域煤炭资源的近期平衡和考虑远景规划，充分利用本区域的粘结煤和弱粘结煤。（3）不会产生对炉墙有危险的膨胀压力和引起推焦困难。（4）在满足焦炭质量的前提下，有较高的化学产品产量和质量。（5）合理调整炼焦用煤的运输流
25、向和尽量防止对流，并尽可能缩短平均运输距离配煤的意义有以下几点：（1）节约优质炼焦煤，扩大炼焦煤源；（2）充分利用各单种煤的结焦特性，改善焦炭质量；（3）在保证焦炭质量的前提下，增加炼焦化学产品的产率和炼焦煤气的发生量；（4）充分利用本地资源，因地制宜发展焦化工业。七、配合煤的质量指标配煤质量指标是指配煤的灰分、硫分、挥发分、胶质层厚度、水分等。配合煤的质量取决于单种煤的质量及其配合比。对于炼制冶金焦的配合煤，基本的质量指标如下：（1）灰分煤中灰分在炼焦后全部残留于焦炭中，灰分是焦炭中的有害杂质，焦炭的灰分愈高，炼铁时焦炭及石灰石消耗量就增多、高炉生产能力降低。一般焦炭灰分每增加1%，高炉焦比将增加22.5%，石灰石耗量增加4%，生铁产量降低22.5%。同时灰分中的大颗粒易在焦炭中形成裂纹中心，使焦炭的抗碎强度降低，也使焦炭的耐磨性变坏。因此配合煤的灰分应控制在一定范围之内，一般在1012%。（2）硫分硫分也是有害杂质，
