煤的工业分析,又叫煤的技术分析或实用分析,是评价煤质的基本依据。
在国家标准种,煤的工业分析包括煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。广义上讲,煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量。
煤的全工业分析:
1、煤的水分:是煤炭计价中的一个辅助指标。煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加,煤中有用成分相对减少,且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热,因而降低了煤的发热量。
2、煤的灰分:是指煤燃烧后剩下的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物燃烧,煤中矿物质(除水分外所有的无机质)在煤燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物。
煤中灰分来源于矿物质。煤中矿物质燃烧后形成灰分。如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合,有一部分变成气体逸出,留下的残渣就是灰分。
4、煤的固定碳:煤中去掉水分、灰分、挥发分,剩下的就是固定碳。煤的固定碳与挥发分一样,也是表征煤的变质程度的一个指标。固定碳是煤的发热量的重要来源,所以有的国家以固定碳作为煤发热量计算的主要参数。
5、煤的硫分:煤中硫分,按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种。有的煤中还有少量的单质硫。
一种复杂的混合物,它的主要成分是碳、氢、氧和少量的氮、硫或其他元素。氮和硫是煤中最主要的杂质,这些杂质燃烧后会产生大气污染物。煤中还含有许多放射性和稀有元素,如铀、锗、镓等,
这些放射性和稀有元素是科技工业所需的重要原料。煤的种类很多,按不同的标准有不同的分类方法:
(1) 根据碳化程度由低到高,可以依次分为泥炭、褐煤(棕褐煤、黑赫煤)、烟煤(生煤)、无烟煤。其中,无烟煤的碳化程度最高,泥炭的碳化程度最低。
(2)根据其岩石结构不同分类,可以分为烛煤、丝炭、暗煤、亮煤和镜煤。
(3)根据煤中含有的挥发性成分多少来分类,可以分为贫煤(无烟煤,含挥发分很低)、瘦煤(含挥发分比贫煤高点)、焦煤(含挥发分比瘦煤高)、肥煤(含挥发分比焦煤高)、气煤(含挥发分又比肥煤高)和长焰煤(含挥发分最高)。
煤中有机质是复杂的高分子有机化合物,主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成,而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上;煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分,其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50%~60%,褐煤为60%~70%,烟煤为74%~92%,无烟煤为
90%~98%。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时,其中硫生成SO2,腐蚀金属设备,污染环境。煤中硫的含量可分为
5
级:高硫煤,大于4%;富硫煤,为25%~4%;中硫煤,为15%~25%;低硫煤,为10%~15%;特低硫煤
,小于或等于1%。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。
构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等,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,氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素,氧是助燃元素。煤炭燃烧时,氮不产生热量,在高温下转变成氮氧化合物和氨,以游离状态析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分,其中以硫最为重要。煤碳燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2),随烟气排放,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。 煤中的有机质在一定温度和条件下,受热分解后产生的可燃性气体,被称为“挥发分”,它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标,在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时,挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤,挥发分较多。如果燃烧条件不适当,挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒,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。 煤中的无机物质含量很少,主要有水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质,如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等,其中大部分属于有害成分。 “水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热,因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分,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,水分含量越高。 “灰分”是煤碳完全燃烧后剩下的固体残渣,是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量,大量排渣要带走热量,因而灰分越高,煤炭燃烧的热效率越低;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,优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。
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