煤炭知識學習筆記（二）化驗指標

首先，化驗指標關係到什麼是煤，煤是主要由植物遺體經煤化作用轉化的富含碳的固體有機可燃沉積岩，區別煤和矸石的指標就是灰分，煤炭的灰分產率必須小於或等於50%（干基質量分數）。

一、工業分析和全硫（全部煤炭）

工業分析和全硫適用於全部煤炭的分析。工業分析又分為揮發分，水分，灰分和固定碳。

1.1 工業分析

（1）揮發分（V%），它是煤樣在規定條件下隔絕空氣加熱，並進行水分校正後的質量損失。揮發分在運輸過程中是唯一不變的指標，屬於煤炭的身份ID。揮發分常用的是Vdaf%（乾燥無灰基）。

（2）水分（M%），指單位重量的煤中水的含量。工業分析中測定的水分有原煤樣的全水分Mt （有時等於接受煤樣的水分Mar ）和分析煤樣水分Mad(計算煤揮發分時用)兩種。這裡的全水分（Mt）是煤的外在水分和內在水分的總和。其中外在水分(Mf）:在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達到平衡時所失去的水分。內在水分(Minh）:在一定條件下煤樣與周圍空氣濕度達到平衡時所保持的水分。 水分常用的是Mad%(空氣乾燥基）和Mt（全水分）。

（3）灰分（A%），它指煤樣在規定條件下完全燃燒後所得的殘留物。灰分常用的是Ad%（乾燥基）。

（4）固定碳（FC%），固定碳是計算出來的。測定煤的揮發分時，剩下的不揮發物稱為焦渣。焦渣減去灰分稱為固定碳。它是煤中不揮發的固體可燃物，可以用計算方法算出。

1.2 各種基及換算

（1）基是表示化驗結果是以什麼狀態下的煤樣為基礎而得出的。煤質分析中常見的「基」有收到基、空氣乾燥基、乾燥基、乾燥無灰基、乾燥無礦物質基。

ar：收到基是以收到狀態的煤為基準，符號為ar。

ad：空氣乾燥基，也就是分析基是以與空氣濕度達到平衡狀態的煤為基準，符號為ad。

d：乾燥基是以假想無水狀態的煤為基準，符號為d。

daf：乾燥無灰基是以假想無水無灰狀態的煤為基準，符號為daf。

dmmf：乾燥無礦物質基是以假想無水、無礦物質狀態的煤為基準，符號為dmmf。

maf：恆濕無灰基，煤樣的這種狀態也是換算出來的。恆濕的含義是指溫度在30c，相對濕度為 96%時測得煤樣的水分（或叫最高內在水分）。

（2）常見3種基下的指標之和都是100%

Vad FCad Aad Mad=100 （空氣乾燥基）

Vd FCd Ad=100 （乾燥基）

Vdaf FCdaf=100 （乾燥無灰基）

上述各種基可以互相換算，

（3）干基d的換算：

Xd=100*Xad/(100-Mad)%

式中： Xad——分析基的化驗結果（注意只有揮發分，灰分，固定碳3種指標）； Mad——分析基水分； Xd——換算乾燥基的化驗結果。為什麼要除以（100-Mad）？因為乾燥基d是沒有水分的，所以對於空氣乾燥基里的水分必須減掉，而原先的揮發分，灰分，固定碳這3個指標在乾燥基d下所佔的比例紙盒就得是100%，這就得用ad下的數值去除以ad下這3個指標的和，這樣總和才回是100%。簡單說，就是沒什麼就減掉什麼。

（4）乾燥無灰基daf的換算：

Xdaf=100Xad/(100-Mad-Aad)%

式中： Aad——分析基灰分； Xdaf——換算為乾燥無灰基的化驗結果。同樣，因為乾燥無灰基下無灰分，無水分，所以得用100減去水分和灰分。

（5）收到基的換算：

Xar=(100-Mar)/(100-Mad)%

式中： Mar——收到基水分； Xar——換算為收到基的化驗結果。

1.3 全硫

所有的煤中都含有數量不等的硫。煤中硫通常可分為有機硫和無機硫兩大類,分析中一般測定的是全硫(有機硫和無機硫之和,常用S t,d ;S t,ad )，有機硫是以全硫減去無機硫而得。無機硫可以洗掉，有機硫不行。

1.4 元素分析

元素分析就是煤中碳、氫、氧、氮、硫五個煤炭分析項目的分析。

二、粘結指數，膠質層厚度（焦煤）

2.1 粘結指數GR.I

煉焦用煤的重要指標之一就是粘結指數GR.I。它是在規定條件下以煙煤在加熱後粘結專用無煙煤的能力，即反映煙煤粘結其本身或外加惰性物的能力。煤的粘結性是煤形成焦炭的前提和必要條件，煉焦煤中肥煤的粘結性最好。粘結指數和揮發分構成了煤炭編號的兩個要素。

此外，煤炭的焦渣特性與粘結指數正相關。

2.2 膠質層厚度Y（mm）

膠質層最大厚度Y(mm) ，膠質層指數測定中，利用探針測出的膠質體上下層面差是膠質層最大厚度Y，另還能得到最終收縮度X，體積曲線。

2.3 結焦性

煤的結焦性是指煤在工業焦爐或模擬工業焦爐的煉焦條件下，結成具有一定塊度和強度焦炭的能力。煉焦煤中焦煤的結焦性最好（不是最大）。

2.4 岩相分析。

煤炭的岩相分析是比較新的技術，可以將供應商配好的煤通過光譜分析直接判斷出是由哪些煤種，各自多少比例而配煤得到的。煤的鏡質組反射率直方圖是鑒定煤類別、配煤煉焦的有效手段，該圖由光譜分析可以得出。由於煤炭僅僅通過工業分析，粘結指數是無法表徵煤炭的本來性質的，混煤就經常會在這些普通分析中矇混過關，但是真正煉焦時其結焦性又往往較差。

2.5 熱強度

焦炭熱強度是反映焦炭熱態性能的一項機械強度指標。它表徵焦炭在使用環境的溫度和氣氛下，同時經受熱應力和機械力時，抵抗破碎和磨損的能力。熱強度不夠的話，甚至會導致高爐塌爐。

三、發熱量，煤灰熔融性，可磨性（電煤）

3.1 發熱量（MJ/kg，大卡）

煤的發熱量是煤質分析中的一個重要指標。主要是燃燒設備熱工計算的基礎:燃煤工藝過程中的熱平衡、耗煤量及熱效率等的計算都是以所用煤的熱值為依據的。在設計電廠鍋爐和蒸發量大的各種高壓鍋爐時,也需要根據煤的平均低位發熱量來考慮鍋爐種類、型號、燃燒方式。在國際煤炭分類標準中,揮發分大於33%的煙煤以及褐煤,發熱量(恆濕無灰基)是一項確定類別的指標。

工業和商務上多依收到基恆容低位發熱量(Qnet,v,ar)進行計算和設計，因為這個數據最近實際燃燒能量消耗情況。低位發熱量也即由高位發熱量減去水的汽化熱後得到的發熱量。尤其是簽訂合同時，要注意是高位還是低位發熱量，因為要減去水分，經驗公式是1個水分就會掉60-70大卡的發熱量。

發熱量國標的單位是MJ/kg，行業上常用的則是大卡，MJ/kg和大卡的划算：

1大卡=1000卡=1000*4.18焦耳=4180焦耳（1卡是4.18焦耳，就是讓將1克水在1大氣壓下提升1℃所需要的熱量）

1MJ/kg=1百萬焦耳/kg=1000000焦耳/kg=1000*1000/4180大卡/kg=239.234大卡/kg

舉個例子，20.91MJ/公斤=5002大卡/公斤 ，這樣的煤就是5000大卡發熱量的。

3.2 煤灰熔融性（ST，攝氏度）

當在規定條件下加熱煤灰試樣時，隨著溫度的升高、煤灰試樣會從局部熔融到全部熔融並伴隨產生一定的特徵物理狀態——變形、軟化、半球和流動。人們以這4個特徵物理狀態相對應的溫度來表徵煤灰熔融性。分別是變形溫度（DT）、軟化溫度（ST）、半球溫度（HT）和流動溫度（FT）。灰熔融性是動力用煤和氣化用煤的重要指標，主要用於固態排渣鍋爐和氣化爐的設計，並能指導實際生產操作。在固態排渣鍋爐和氣化爐中，原料煤的灰熔融溫度越高越好，以免造成爐內結渣而難以排出。

3.3 可磨性(哈氏可磨性指數，符號：HGI)

煤的可磨性表示煤被磨碎的難易程度，煤的可磨性指數越大，則這種煤越易磨碎，反之則難。作為動力用煤，如電力、水泥廠等在設計與改進位粉系統並估計磨煤機的產量和耗電量時，可磨性指數是一個很重要的指標，一般規律是褐煤、年老無煙煤最低40～，長焰煤、不粘煤次之50 ～ 80，煙煤較高，其中焦煤最高，可達100以上。 也就是說煤化程度中等的可磨性最高，過高過低的煤都不易磨碎。

3.4 煙煤奧亞膨脹度b%和透光率PM%

奧亞膨脹b%計試驗是直接測定煙煤粘結性的一種重要方法，它在區分中等以上粘結煤，特別是強粘結性煤方面具有優勢。可測定軟化點t1、始膨點t2、固化點t3，煤的最大收縮度a%、最大膨脹度b%，所以可反映膠質體的質和量。

低價煤的透光率PM%就是指褐煤、長焰煤等低煤化度煤在99.5±5 ℃的溫度下用稀的硝酸和磷酸 混合酸水溶液處理後所得有色溶液對一定波長的光的透過率。

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