煤炭是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料,构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氨和硫等,此外还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素,碳、氢、氧是煤炭有机质的主体,占95%以上,煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量就越低。
1、水份(M),煤的水份分为两种,一是内在水分(Minh),是由植物变成煤时所含的水分;二是外水(Mf),是在开采,运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分,全水分是煤的外在水分和内在水分总和。一般以内在水分作为评定煤质的指标,煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量就越高。褐煤、长焰煤内在水分较高,贫煤、无烟煤内在水分较低,“水分”对煤炭的加工利用有很大影响,水分在燃烧时变成蒸流要吸热,因而降低了煤的热量。
2、灰分(A)煤在彻底燃烧后所剩下的残渣为灰分,灰分分外在灰分和内在灰分,外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块,它与采煤方法的合理与否有很大关系,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,灰分主要是来自煤炭中不可燃烧的矿物质,矿物质燃烧灰分时要吸收热量,大量排渣要带走热量,因而灰分越高,煤炭燃烧的效率越低;灰分越多,煤炭燃烧产生的灰渣越多,排放的飞灰也越多,一般优质动力煤和洗精煤的灰分含量相对较低。
3、挥发分(V)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称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲,随着煤炭变质程度的增加,煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高,瘦煤、无烟煤挥分分较低。如果燃烧条件不适当,挥发分高煤燃烧时产生未燃尽的碳粒,俗称“黑”烟,并产生更多的一氧化碳,多环芳烃类,醛类等污染物,热效率降低,因此,要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。
4、硫分(S),硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分,其中以硫最为重要,煤炭燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2)随烟排放,污染大气,危害动、植物生长及人类健康,腐蚀金属设备,当含硫多的煤用于冶金炼焦时,还影响焦炭和钢铁的质量,所以“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。
5、固定碳含量(FC),固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物,它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准,可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。
6、发热量(Q),发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所产生的热量,主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去的汽化热即是低位发热量。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量,它反映煤炭的应用效果,但外界因素影响较大,如水分等,因此收到基低位发热量,不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量,它能较为准确的反映煤的真实品质,不受水分等外界因素影响。在同等水分、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/g(300kcal/kg)左右。
7、粘结指数(G),在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力,它是煤炭分类的重要标准之一,是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高,结焦性越强。(杨加林 摘录)
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