浅析煤的工业分析法对煤化工项目的重要性

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摘 要：介绍了煤的工业分析方法的要点，根据工业分析各项测定结果，可初步判断煤的性质、煤种及各种煤加工利用效果与工业用途。

关键词：工业分析 水分 灰分 挥发分 重要性

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，是了解煤质特性的重要指标。根据工业分析测定的煤中水分、灰分、挥发分产率测定和固定碳的计算结果，可初步判断煤的性质、种类、各种煤的加工利用效果及用途。

一、煤的水分

1.煤中游离水和化合水

煤中水分按结合状态分为游离水和化合水两大类。游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水，它是矿物晶格的一部分。

煤的游离水与常压下在（105-110）℃ 的温度下经过短时间干燥即可全部蒸发，而结晶水通常要在200℃ 有的甚至要在500℃以上才能析出。

煤的工业分析中只测试游离水不测结晶水。

2.煤的外在水分和内在水分

煤的游离水分又分为外在水分和内在水分两个部分。外在水分，是附着在煤粒表面，煤粒缝隙和非毛细孔中的的水。这部分水的蒸汽压与水的蒸汽压相同，常温下易失去。内在水分，是指存在于煤粒内部毛细孔中的水。这部分水的蒸汽压低于水的蒸汽压，常温下较难除去，需要在高于水的正常沸点的温度下（105-110 ）℃才能除尽。

3.煤中水分随煤的变质程度加深而成规律性变化， 从泥炭—褐煤—烟煤—年轻无烟煤，水分逐渐减少，而从年轻无烟煤—年老无烟煤，水分又增加。因此，由煤的水分含量大致推断煤的变质程度。

4.测定煤中水分的意义

4.1煤中水分是不同基煤质分析结果换算的基础数据。

4.2在现代煤炭加工利用中，煤中水分可作为加氢液化、加氢气化的供氢体。

4.3煤中水分对其加工利用、贸易和储运都有很大影响：

4.3.1锅炉燃烧中，水分高会影响燃烧稳定性和热传导。

4.3.2在炼焦工业中，水分高会降低焦炭产率，而且由于水分大量蒸发带走热量而延长焦化周期。

4.3.3煤炭贸易中，煤的水分是一个重要的计质计量指标。

4.3.4由煤的水分含量大致推断煤的变质程度。

二、煤的灰分

煤的灰分不是煤中固有的成分，而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物，是煤中矿物质在一定条件下经一系列分解、化合等复杂反应而形成的，是煤中矿物质的衍生物。

1.为获得可靠地灰分产率应采取的经验措施

由于灰分产率受温度高低、升温速率、温度停留时间 、样品称量准确度及入炉灰化后残渣的吸水性的影响，因此为获得可靠准确的灰分产率应采取以下措施；

1.1在预先灼烧至质量恒定的灰皿中，称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样，控制其称样量为（1±0.1）g，并尽量均匀摊平在灰皿底部，使其每平方厘米的质量不超过0.15g 。

1.2在不少于30分钟的时间内将炉温缓慢升至500 ℃ 。所使用的马弗炉应带有烟囱，炉门上有通风眼或将炉门开启一小缝，使炉内空气自然流通。

1.3在足够高的温度下（大于800 ℃ ）灼烧足够长的时间，以保证碳酸盐完全分解及二氧化碳完全驱出。

1.4经过灼烧灰化后的煤灰从马弗炉中取出后要放在耐热瓷板或石棉板上，在空气中冷却5min左右，之后要尽快移人干燥器中，冷却至室温后称量。

1.5进行检查性灼烧，温度（815±10） ℃，每次20分钟，直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止，以最后一次灼烧后的质量为依据。

1.6马弗炉的恒温区应在关闭炉门下测定，并至少每年测定一次。高温计（热电偶和毫伏计）至少每年校准一次。。

2.煤中灰分的重要性

2.1灰分与含碳量、发热量、结渣性、活性及可磨性有程度不同的依赖关系，通过灰分来研究上述各种特性。

2.2由于煤灰是煤中矿物质的衍生物，因此可以用它计算煤中矿物质含量。

2.3在煤炭洗选工艺中，也以煤的灰分作为一项洗选效率指标。

2.4在炼焦工业中，以煤的灰分量预计焦炭中的灰分，决定焦炭质量级别。

2.5煤的灰分越高，有效碳的产率就越低，商业上根据煤灰含量定级论价。

2.6煤燃烧和气化中，根据煤灰含量及灰熔点、粘度、导电性和化学组成等特性来预测燃烧和气化中可能出现的腐蚀、沾污、结渣问题，并据此进行炉型选择及煤灰渣利用研究。

2.7在煤炭采样和制样研究中，由于煤中灰分测定简单，灰分在煤中分布不均衡，一般都用灰分测定结果来评定方法的准确度和精密度。

三、煤的挥发份

煤的挥发分不是煤中固有的，是煤在规定条件下隔绝空气加热，并进行水分校正后的挥发物质产率。煤的挥发分主要是由水分、碳氢的氧化物和碳氢化合物（CH4为主）组成。煤中物理吸附水（包括外在水和内在水）和矿物质二氧化碳不属挥发分之列。

1.测定煤中挥发分的重要性

1.1煤的挥发分产率与煤的变质程度有比较密切的关系，煤的挥发分产率随着变质程度的加深，挥发分逐渐降低，因此根据煤的挥发分产率可以估计煤的种类。

1.2根据挥发分产率和测定挥发分后的焦渣特性可初步决定煤的加工利用途径：

1.2.1高挥发分的煤，干馏时化学副产品产率高，可用作低温干馏原料，还可作为气化原料及水煤浆制作。

1.2.2挥发分适中的烟煤，粘结性较好，用于炼焦。

1.2.3在配煤炼焦中，要用挥发分来确定配煤比，使混煤的挥发分控制到（25～31%）这一适宜范围。

1.2.4在燃煤中，可依挥发分来选择特定煤源所需燃烧设备或适于特定设备的煤源。

1.2.5利用挥发分与发热量、碳和氢含量相关关系，可以计算煤的发热量和碳氢含量。

2.煤的挥发分测定是一个规范性很强的试验项目

由于挥发分不是煤中固有的挥发性物质，而是煤在严格规定条件下加热时的热分解产物，因此任何测定条件的改变，都会使测定结果发生改变。如加热温度，加热时间，加热速度，试样容器的材质，形状，尺寸以及容器的支架都会影响测定结果。

四、煤的固定碳

从测定挥发分后的煤样残渣中减去灰分后的残留物叫煤的固定碳。通常由100减去水分 灰分和挥发分得出。

综上所述：工业分析测定的各种数据不但能真实反映煤自身特性，而且对煤田有计划勘探、煤炭合理开发具有可靠的指导作用，对煤化工项目的确立具有深远的影响。

参考文献

[1]李英华.煤质分析应用技术指南.北京：中国标准出版社 1999.

[2]煤质工业职业技能鉴定指导中心.煤炭工业出版社.2005.