煤的工業(yè)分析及其指標(biāo)關(guān)系

邢新雯

【摘要】煤的工業(yè)分析主要包括煤的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、硫分和發(fā)熱量等指標(biāo)。這些指標(biāo)的實(shí)用性也最強(qiáng)，所以作為煤質(zhì)化驗(yàn)人員一定要掌握工業(yè)分析各指標(biāo)的關(guān)系，以便判斷出這些測(cè)值是否準(zhǔn)確可靠。

【關(guān)鍵詞】煤的工業(yè)分析；指標(biāo)；關(guān)系

1煤的工業(yè)分析指標(biāo)

1.1水分

煤中水分可以分為四種，分別是：內(nèi)在水分、外在水分、分解水和結(jié)晶水等。若是煤中存在的水分較多，就會(huì)導(dǎo)致煤的運(yùn)輸和加工成本升高，同時(shí)也會(huì)影響煤的燃燒。內(nèi)在水分是指由植物變成煤時(shí)所含的水分；外在水分是指在開采、運(yùn)輸?shù)冗^程當(dāng)中附著在煤表面的水分。一般來(lái)說(shuō)，煤的變質(zhì)程度和內(nèi)在水分是成反比的，即煤的變質(zhì)程度越大則內(nèi)在水分越低。

煤質(zhì)化驗(yàn)中還有如下的常用指標(biāo)：全水分：是煤中所有內(nèi)在水分和外在水分的總和，通常規(guī)定在8%以下；空氣干燥基水分：指煤炭在空氣干燥狀態(tài)下所含有的水分，也可以認(rèn)為是內(nèi)在水分；在老的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有稱為分析基水分的。

1.2灰分

灰分就是指煤在燃燒后留下的殘?jiān)?，它并不是煤中礦物質(zhì)的總和，而是這些礦物質(zhì)在化學(xué)分解后所留下的殘余物。若是煤的灰分高則說(shuō)明煤中可燃成分低，發(fā)熱量低。煤在徹底燃燒后所剩下的殘?jiān)Q為煤的灰分，煤的灰分又分為外在灰分和內(nèi)在灰分。一般來(lái)說(shuō)，外在灰分就是來(lái)自頂?shù)装搴蛫A矸中的巖石碎塊，可以通過選煤去除。內(nèi)在灰分則是成煤的原始植物本身所含的無(wú)機(jī)物。若是內(nèi)在灰分越高，則煤的可選性越差。

1.3揮發(fā)分

揮發(fā)分是指煤中有機(jī)物和部分礦物質(zhì)加熱分解后的產(chǎn)物，也就是在高溫和隔絕空氣的條件下加熱時(shí)，所排出的氣體和液體狀態(tài)的產(chǎn)物。它不全是煤中固有成分，還有部分熱解產(chǎn)物，所以也有稱揮發(fā)分產(chǎn)率的。揮發(fā)分大小與煤的變質(zhì)程度有負(fù)相關(guān)的關(guān)系，煤炭變質(zhì)程度越高，揮發(fā)分產(chǎn)率就越低。

在工業(yè)生產(chǎn)中，揮發(fā)分可以用來(lái)確定燃燒鍋爐的型號(hào)，并且在煉焦時(shí)可以通過揮發(fā)分確定配煤的比例。揮發(fā)分的主要成分為甲烷、氫及其它碳?xì)浠衔锏取?/p>

1.4固定碳含量

固定碳含量是指除去水分、灰分和揮發(fā)分的殘留物，它是確定煤炭用途的重要指標(biāo)。煤的固定碳含量就是用100減去煤的水分、灰分和揮發(fā)分后的差值。根據(jù)使用的計(jì)算揮發(fā)分的基準(zhǔn)，可以算出干基、干燥無(wú)灰基等不同基準(zhǔn)的固定碳含量[2]。

1.5發(fā)熱量

煤的發(fā)熱量就是指單位質(zhì)量的煤充分的燃燒時(shí)所發(fā)出的熱量，主要分為高位發(fā)熱量和低位發(fā)熱量。低位發(fā)熱量等于煤的高位發(fā)熱量減去水的汽化熱。發(fā)熱量的國(guó)際單位是 MJ/kg（百萬(wàn)焦耳/千克）。為便于比較，我們?cè)谟?jì)算煤的消耗時(shí)，需要把實(shí)際使用的不同發(fā)熱量的煤炭換算成標(biāo)準(zhǔn)煤，標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量為 29.27 MJ/kg。國(guó)內(nèi)常用的發(fā)熱量標(biāo)準(zhǔn)為收到基低位發(fā)熱量，但由于外界因素影響較多，比如說(shuō)水分等，并不能反映出煤的真實(shí)品質(zhì)。現(xiàn)在國(guó)際貿(mào)易通用發(fā)熱量標(biāo)準(zhǔn)為空氣干燥基高位發(fā)熱量，它能較為準(zhǔn)確的反映煤的真實(shí)品質(zhì)，不受水分等外界因素影響。

1.6硫分

在煤中的硫一般分為有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫兩大類。各種形態(tài)的硫分的總和稱為全硫分。有機(jī)硫就是指與煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的硫。有機(jī)硫主要來(lái)自成煤植物中的蛋白質(zhì)和微生物的蛋白質(zhì)。無(wú)機(jī)硫就是指煤中自礦物質(zhì)所含的各種含硫化合物，一般可以分為硫化物硫和硫酸鹽硫兩種，有時(shí)也有微量的單質(zhì)硫。硫化物硫主要以黃鐵礦為主，硫酸鹽硫主要以石膏為主。

無(wú)論是煤的工業(yè)分析、元素分析或者是結(jié)焦性指標(biāo)之間均有一定的內(nèi)在聯(lián)系，但對(duì)原煤來(lái)說(shuō)尤其是高灰分的原煤，由于礦物質(zhì)中的組分對(duì)煤中有機(jī)質(zhì)的干擾和影響，從而會(huì)導(dǎo)致各指標(biāo)間的關(guān)系失常。但對(duì)低灰分原煤或經(jīng)過氯化鋅等重液分選后的浮煤，其各指標(biāo)間通常均有較好的正比或反比關(guān)系。不過，由于煤有機(jī)質(zhì)中煤巖顯微組分的復(fù)雜性而也會(huì)導(dǎo)致煤的某些指標(biāo)間的“反常”現(xiàn)象，作為煤質(zhì)分析和煤質(zhì)研究人員，一定要用辯證唯物論的方法來(lái)研究各項(xiàng)煤質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系，也就是說(shuō)，各項(xiàng)煤質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系應(yīng)從模糊理論來(lái)分析判斷，即使定量的導(dǎo)出了某些指標(biāo)間的回歸方程如利用揮發(fā)分產(chǎn)率來(lái)計(jì)算發(fā)熱量的回歸式有的也不完全可靠。這是因?yàn)橛绊憮]發(fā)分和發(fā)熱量的因素甚多，不僅礦物質(zhì)的數(shù)量對(duì)這兩個(gè)指標(biāo)均有不同程度的影響，而且不同的礦物組成對(duì)它們的影響程度可能更為復(fù)雜。

2煤的工業(yè)指標(biāo)之間的相互關(guān)系

2.1煤的揮發(fā)分和發(fā)熱量的關(guān)系

除了煤的無(wú)機(jī)礦物成分分解析出的揮發(fā)分與發(fā)熱量無(wú)關(guān)（實(shí)際上礦物質(zhì)需吸收煤的熱量才能分解而析出無(wú)機(jī)揮發(fā)分）以外，煤的有機(jī)質(zhì)揮發(fā)分與發(fā)熱量之間有一定的關(guān)系，即煤的發(fā)熱量以煙煤階段最高，無(wú)煙煤次之，褐煤的發(fā)熱量最低。高硫煤的發(fā)熱量，它比正常煤的發(fā)熱量明顯偏低，這是由于有機(jī)硫在煤的結(jié)構(gòu)中有相當(dāng)部分取代了煤中的碳和氫等其他元素，使煤的碳?xì)涞群拷档?，從而使煤的熱值降低?/p>

2.2灰分和發(fā)熱量的關(guān)系

對(duì)同一地區(qū)的煤來(lái)說(shuō)，通常發(fā)熱量隨著灰分的增高而降低，而且其干燥無(wú)灰基高位發(fā)熱量也是隨著灰分的增高而降低。這是因?yàn)榈V物質(zhì)含量高的煤，它在測(cè)煤的熱值時(shí)要分解吸熱，礦物質(zhì)越多，其吸收的分解熱也越多，從而導(dǎo)致純煤的發(fā)熱量降低的也越多。

2.3灰分和揮發(fā)分的關(guān)系

對(duì)于同一地區(qū)的煤樣來(lái)說(shuō)，揮發(fā)分總是隨其灰分的增高而也有一定的增高。這是由于礦物質(zhì)在測(cè)揮發(fā)分過程中也要同時(shí)分解析出一部分二氧化碳、硫、結(jié)晶水等無(wú)機(jī)揮發(fā)物質(zhì)，從而導(dǎo)致煤的揮發(fā)產(chǎn)率增高，其的增高幅度這不僅與煤中礦物質(zhì)的含量有關(guān)，而且與礦物質(zhì)的組分有關(guān)。

2.4水分和發(fā)熱量的關(guān)系

全水分高的煤，將直接影響到收到基低位發(fā)熱量的降低。據(jù)測(cè)算，每增加1%，將影響發(fā)熱量250 J/g-335 J/g，所以，全水分越高的煤，發(fā)熱量 也越低。煤的空氣干燥基水分高低，則與煤的煤化度有關(guān)，一般是越年輕的煤，其空氣干燥基水分也越高，通常，空氣干燥基水分越高的煤，發(fā)熱量也越低，而空氣干燥基水分 的高低主要取決于煤的類別。

2.5固定碳和發(fā)熱量的關(guān)系

對(duì)同一地區(qū)的煤而言，固定碳越高的煤，其發(fā)熱量也越高，因?yàn)槊旱墓潭ㄌ贾饕稍靥冀M成，另外還有一些可燃的氫和硫等元素以及極少量的氧和氮等非可燃元素。灰分越高的煤，其固定碳就越低；在相同灰分的條件下，揮發(fā)分越低的煤，固定碳就越高。如無(wú)煙煤的揮發(fā)分最低，所以其固定碳比其他各類煤都高，但其發(fā)熱量則不一定比其他煤都高，這是由于無(wú)煙煤的純煤發(fā)熱量通常比煙煤中的主要煉焦煤都低。

參考文獻(xiàn)

[1]洪 軍.快速灰化法測(cè)定煤中灰分的探討[J].煤質(zhì)技術(shù)，2010（03）：28-30.

[2]謝曉霞，付利俊，龐文娟.影響煤工業(yè)分析特性指標(biāo)檢測(cè)的關(guān)鍵步驟[J].煤質(zhì)技術(shù)，2010（06）：33-34.

[3]邢衛(wèi)紅.淺談煤的工業(yè)分析準(zhǔn)確度測(cè)定的影響因素[J].本鋼技術(shù)，2010（06）：41-42.