煤的工业分析及其指标关系

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　　【摘要】煤的工业分析主要包括煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、硫分和发热量等指标。这些指标的实用性也最强，所以作为煤质化验人员一定要掌握工业分析各指标的关系，以便判断出这些测值是否准确可靠。
　　【关键词】煤的工业分析；指标；关系
　　1煤的工业分析指标
　　1.1水分
　　煤中水分可以分为四种，分别是：内在水分、外在水分、分解水和结晶水等。若是煤中存在的水分较多，就会导致煤的运输和加工成本升高，同时也会影响煤的燃烧。内在水分是指由植物变成煤时所含的水分；外在水分是指在开采、运输等过程当中附着在煤表面的水分。一般來说，煤的变质程度和内在水分是成反比的，即煤的变质程度越大则内在水分越低。
　　煤质化验中还有如下的常用指标：全水分：是煤中所有内在水分和外在水分的总和，通常规定在8%以下；空气干燥基水分：指煤炭在空气干燥状态下所含有的水分，也可以认为是内在水分；在老的国家标准中有称为分析基水分的。
　　1.2灰分
　　灰分就是指煤在燃烧后留下的残渣，它并不是煤中矿物质的总和，而是这些矿物质在化学分解后所留下的残余物。若是煤的灰分高则说明煤中可燃成分低，发热量低。煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为煤的灰分，煤的灰分又分为外在灰分和内在灰分。一般来说，外在灰分就是来自顶底板和夹矸中的岩石碎块，可以通过选煤去除。内在灰分则是成煤的原始植物本身所含的无机物。若是内在灰分越高，则煤的可选性越差。
　　1.3挥发分
　　挥发分是指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，也就是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。它不全是煤中固有成分，还有部分热解产物，所以也有称挥发分产率的。挥发分大小与煤的变质程度有负相关的关系，煤炭变质程度越高，挥发分产率就越低。
　　在工业生产中，挥发分可以用来确定燃烧锅炉的型号，并且在炼焦时可以通过挥发分确定配煤的比例。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其它碳氢化合物等。
　　1.4固定碳含量
　　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。煤的固定碳含量就是用100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值。根据使用的计算挥发分的基准，可以算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量[2]。
　　1.5发热量
　　煤的发热量就是指单位质量的煤充分的燃烧时所发出的热量，主要分为高位发热量和低位发热量。低位发热量等于煤的高位发热量减去水的汽化热。发热量的国际单位是 MJ/kg（百万焦耳/千克）。为便于比较，我们在计算煤的消耗时，需要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤，标准煤的发热量为 29.27 MJ/kg。国内常用的发热量标准为收到基低位发热量，但由于外界因素影响较多，比如说水分等，并不能反映出煤的真实品质。现在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。
　　1.6硫分
　　在煤中的硫一般分为有机硫和无机硫两大类。各种形态的硫分的总和称为全硫分。有机硫就是指与煤的有机结构相结合的硫。有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质。无机硫就是指煤中自矿物质所含的各种含硫化合物，一般可以分为硫化物硫和硫酸盐硫两种，有时也有微量的单质硫。硫化物硫主要以黄铁矿为主，硫酸盐硫主要以石膏为主。
　　无论是煤的工业分析、元素分析或者是结焦性指标之间均有一定的内在联系，但对原煤来说尤其是高灰分的原煤，由于矿物质中的组分对煤中有机质的干扰和影响，从而会导致各指标间的关系失常。但对低灰分原煤或经过氯化锌等重液分选后的浮煤，其各指标间通常均有较好的正比或反比关系。不过，由于煤有机质中煤岩显微组分的复杂性而也会导致煤的某些指标间的“反常”现象，作为煤质分析和煤质研究人员，一定要用辩证唯物论的方法来研究各项煤质指标间的相互关系，也就是说，各项煤质指标间的关系应从模糊理论来分析判断，即使定量的导出了某些指标间的回归方程如利用挥发分产率来计算发热量的回归式有的也不完全可靠。这是因为影响挥发分和发热量的因素甚多，不仅矿物质的数量对这两个指标均有不同程度的影响，而且不同的矿物组成对它们的影响程度可能更为复杂。
　　2煤的工业指标之间的相互关系
　　2.1煤的挥发分和发热量的关系
　　除了煤的无机矿物成分分解析出的挥发分与发热量无关（实际上矿物质需吸收煤的热量才能分解而析出无机挥发分）以外，煤的有机质挥发分与发热量之间有一定的关系，即煤的发热量以烟煤阶段最高，无烟煤次之，褐煤的发热量最低。高硫煤的发热量，它比正常煤的发热量明显偏低，这是由于有机硫在煤的结构中有相当部分取代了煤中的碳和氢等其他元素，使煤的碳氢等含量降低，从而使煤的热值降低。
　　2.2灰分和发热量的关系
　　对同一地区的煤来说，通常发热量随着灰分的增高而降低，而且其干燥无灰基高位发热量也是随着灰分的增高而降低。这是因为矿物质含量高的煤，它在测煤的热值时要分解吸热，矿物质越多，其吸收的分解热也越多，从而导致纯煤的发热量降低的也越多。
　　2.3灰分和挥发分的关系
　　对于同一地区的煤样来说，挥发分总是随其灰分的增高而也有一定的增高。这是由于矿物质在测挥发分过程中也要同时分解析出一部分二氧化碳、硫、结晶水等无机挥发物质，从而导致煤的挥发产率增高，其的增高幅度这不仅与煤中矿物质的含量有关，而且与矿物质的组分有关。
　　2.4水分和发热量的关系
　　全水分高的煤，将直接影响到收到基低位发热量的降低。据测算，每增加1%，将影响发热量250 J/g-335 J/g，所以，全水分越高的煤，发热量 也越低。煤的空气干燥基水分高低，则与煤的煤化度有关，一般是越年轻的煤，其空气干燥基水分也越高，通常，空气干燥基水分越高的煤，发热量也越低，而空气干燥基水分 的高低主要取决于煤的类别。
　　2.5固定碳和发热量的关系
　　对同一地区的煤而言，固定碳越高的煤，其发热量也越高，因为煤的固定碳主要由元素碳组成，另外还有一些可燃的氢和硫等元素以及极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；在相同灰分的条件下，挥发分越低的煤，固定碳就越高。如无烟煤的挥发分最低，所以其固定碳比其他各类煤都高，但其发热量则不一定比其他煤都高，这是由于无烟煤的纯煤发热量通常比烟煤中的主要炼焦煤都低。
　　参考文献
　　[1]洪 军.快速灰化法测定煤中灰分的探讨[J].煤质技术，2010（03）：28-30.
　　[2]谢晓霞，付利俊，庞文娟.影响煤工业分析特性指标检测的关键步骤[J].煤质技术，2010（06）：33-34.
　　[3]邢卫红.浅谈煤的工业分析准确度测定的影响因素[J].本钢技术，2010（06）：41-42.
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