煤炭知识

游离腐植酸指以酸型（H型）存在的腐植酸，可用氢氧化钠溶液从煤炭原料中直接提取出来。与游离腐植酸相对应的是“结合态腐植酸”，就是酸中的羧基氢（COO-H）被钙、镁等多价阳离子取代，这类腐植酸不能用氢氧化钠溶液提取出来。

原煤是指从地上或地下采掘出的毛煤经筛选加工去掉矸石、黄铁矿等后的煤。

煤矿生产出来的未经洗选、未经加工的毛煤也叫原煤。

包括天然焦及劣质煤，不包括低热值煤等。

按其炭化程度可划分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。

原煤主要作动力用，也有一部分作工业原料和民用原料。 电煤

发电用煤的质量要求:

电厂煤粉炉对煤种的适用范围较广，它既可以设计成燃用高挥发分的褐煤，也可设计成燃用低挥发分的无烟煤。但对一台已安装使用的锅炉来讲，不可能燃用各种挥发分的煤炭，因为它受到喷燃器型式和炉膛结构的限制。发电用煤质量指标有：

①挥发分。是判明煤炭着火特性的首要指标。挥发分含量越高，着火越容易。根据锅炉设计要求，供煤挥发分的值变化不宜太大，否则会影响锅炉的正常运行。如原设计燃用低挥发分的煤而改烧高挥发分的煤后，因火焰中心逼近喷燃器出口，可能因烧坏喷燃器而停炉；若原设计燃用高挥发分的煤种而改烧低挥发分的煤，则会因着火过迟使燃烧不完全，甚至造成熄火事故。因此供煤时要尽量按原设计的挥发分煤种或相近的煤种供应。

②灰分。灰分含量会使火焰传播速度下降，着火时间推迟，燃烧不稳定，炉温下降。

③水分。水分是燃烧过程中的有害物质之一，它在燃烧过程中吸收大量的热，对燃烧的影响比灰分大得多。

④发热量。为的发热量是锅炉设计的一个重要依据。由于电厂煤粉对煤种适应性较强，因此只要煤的发热量与锅炉设计要求大体相符即可。

⑤灰熔点。由于煤粉炉炉膛火焰中心温度多在1500℃以上，在这样高温下，煤灰大多呈软化或流体状态。

⑥煤的硫分。硫是煤中有害杂质，虽对燃烧本身没有影响，但它的含量太高，对设备的腐蚀和环境的污染都相当严重。因此，电厂燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超过2.5%。

褐煤是是煤化程度最低的矿产煤。

由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹(由裸子植物形成)。含有可溶于碱液内的腐殖酸。

含碳量60%~77%，密度约为1.1-1.2，挥发成分大于40%。无胶质层厚度。恒湿无灰基高位发热量约为23.0-27.2兆焦/公斤(5500-6500千卡/公斤)。

多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2~1.45。 褐煤水分大，挥发成分高(>40%),含游离腐植酸。空气中易风化碎裂，燃点低(270°左右)。储存超过两个月就易发火自燃，堆放高度不应超过两米。

种类

通常有两种：

（1）土状褐煤（brown coal），质地疏松而较软；

（2）暗色褐煤（lignite），质地致密而较硬。可直接用作家庭燃料、工业热源燃料及发电的燃料，也可用作气化、低温干馏等的原料。

在世界上的某些地方，把褐煤用作热源燃料和化学制品及气体与液体燃料的原料。在美国，最先在大平原北部（北达科他州、蒙大拿州东部、怀俄明州东北部和南达科他州的西北部）和墨西哥湾沿岸地区（亚拉巴马州、阿肯色州、堪萨斯州、路易斯安那州、俄克拉荷马州和得克萨斯州）以及太平洋沿岸诸州（加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州）发现了褐煤。

中国褐煤量只有2118亿吨，与世界褐煤资源量（26229亿吨）约占世界煤炭资源总量（107539亿吨）的24.4%相比，比例也很低，约占全国煤炭总资源量的13%，主要分布在内蒙古东部和云南东部，东北和华南也有少量。

褐煤的燃烧值低，在3000大卡或以下。国内外最新的发展技术是褐煤干燥，能够将其燃烧值提高到4800 甚至6000大卡。

全水是煤炭中含有的水分，（微机水分测定仪）。

灰分是煤炭燃烧后剩余的灰分，（灰分测定仪）。

挥发份是煤炭燃烧中可挥发成分，（马弗炉）。

固定碳是指煤炭除去水分、灰分和挥发分后的残留物，（工业分析仪、马弗炉）。

全硫是煤炭中所有硫元素含量（污染指标），（定硫仪）。

热值是煤炭的发热量，它是确定煤炭质量用途的重要指标。

第一个指标：

水分（M ）

煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。煤中水分过大是不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。现在我们常报的水份指标有：1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。

煤中水分的赋存状态分为2大类。一类是与矿物质相结合的水，称为化合水或结晶水。如石膏（CaSO4。2H2O）和高岭土（Al2O3。2SiO2。2H2O）中的结晶水就是以化合形式与矿物质相结合。这部分水分通常要在2000C以上的温度下才能分解析出。如CaSO4。2H2O中的2个分子结晶水要在5000C以上才能完全脱除，在1700C时能脱除其中1.5份结晶水。工业分析中的水分则不包括这部分结晶水。另一类水分是以物理状态与煤的有机物质相联系。即水分以附着和吸附等形式存在于煤中，这部分水统称为游离水分。这些游离水分在105-1100C的温度下经过一定时间的蒸发即可全部脱除。游离水分的多少在一定程度上能表征煤炭的煤化程度深浅，也是决定媒质优劣的重要参数之一，当煤的内部毛细孔吸附的水分达到饱和状态时，其所含的水分称为煤的最高内在水分。煤内部毛细孔容积的大小，基本上能表征煤的煤化程度。尤其是低煤化度煤，毛细孔的内表面积很大，其最高内在水分含量也高。

煤的外在水分和内在水分合称为煤的全水分（Mt）。由于煤的外在水分随煤矿地质条件、大气的湿度等外界条件的改变而变化，所以煤炭的全水分含量也是经常发生变化的。

收到基水分就是指煤的全水分。包含内在水分和外在水分。如果说空气干燥机水分，只是包含内在水分，不包含外在水分。

第二个指标：

灰分A

灰分指煤在燃烧的后留下的残渣。不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。能常的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。

煤炭质量的基本指标之一。煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分，灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶底板和夹矸中的岩石碎块，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。

灰分是有害物质。动力煤中灰分增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰分每增加2%，发热量降低100kcz1/kg左右。冶炼精煤中灰分增加，高炉利用系数降低，焦炭强度下降，石灰石用量增加；灰分美增加1%，焦炭强度下降2%，高炉生产能力下降3%，石灰石用量增加4%。

第三指标：

挥发份全称为挥发份产率V

挥发份指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一。 它对燃烧和对锅炉工作有何影响。将煤加热到一定温度时，煤中的部分有机物和矿物质发生分解并逸出，逸出的气体（主要是H2,CmHn,CO,CO2等）产物称为煤的挥发分。挥发分是煤在高温下受热分解的产物，数量将随加热温度的高低和加热时间的长短而变化。通常所说的挥发分是指煤在特定条件下加热有机物及矿物质的气体产率。即经干燥的煤在隔绝空气下加热至10℃，恒温7分钟所析出的气体占干燥无灰基成分的质量百分数，称干燥无灰基挥发分Vdaf。挥发分是煤中氢、氧、氮、硫和一部分碳的气体产物，大部分是可燃气体。挥分含量高，煤易于着火，燃烧稳定。因此，挥发分是表征燃烧特性的重要指标，从而也对锅炉工作带来多方面的影响，如，需要根据挥发分大小考虑炉膛容积及形状；挥发分含量影响燃烧器的型式及配风方式的选用，影响磨煤机型式及制粉系统型式的选择。同时，挥发分也是煤进行分类的重要指标之一。煤样与空气隔绝，并在一定温度下加热一定时间，从煤中有机物分解出来的液体（呈蒸汽状态）和气体的总和称为挥发分。

煤的挥发分主要是由水分、碳氢的氧化物和碳氢化合物（以CH4为主）组成，但煤中物理吸附水（包括外在水和内在水）和矿物质二氧化碳不在挥发分之列。

第四个指标：

固定碳FC

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，随变质程度的增高而增高。

煤经热解出挥发分之后，余下的是固定碳和灰分。不同煤种，固定碳含量不同。固定碳是参与气化反应的基本成分。在煤炭工业中，指挥发物逸出后所剩余的可烯碳质。在煤或焦炭中固定碳的含量用重量百分数表示，即由常样的重量中减去水分、挥发物和灰分的重量，或由于样的重量中减去挥发物和灰分的重量而得。固定碳的含量是煤的分类以及煤和焦炭等的质量指标之一。一般挥发物愈少，固定碳就愈多。实验室中将样品粉末约>1克置于有盖的标准坩埚中，在850℃下加热7分钟，逐出水分和挥发物后，由剩余的重量中减去灰分而得。在沥青工业中，指溶解于苯、甲苯或二硫化碳的成分。又称化合碳，以区别于不溶解的游离碳。

固定碳含量是指煤炭除去水分、灰分和挥发分后的残留物,它是确定煤炭质量用途的重要指标。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。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。

固定碳计算公式：(FC)ad=100-(Mad Aad Vad)当分析煤样中碳酸盐CO2含量为2-12%时：(FC)ad=100-(Mad-Aad Vad)-CO2,ad(煤)当分析煤样中碳酸盐CO2含量大于12%时：(FC)ad=100-(Mad Aad Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]式中：（FC）ad——分析煤样的固定碳，%； Mad——分析煤样的水分，%； Aad——分析煤样的灰分，%； Vad——分析煤样的挥发分，%； CO2,ad（煤）——分析煤样中碳酸盐CO2含量，%； CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%

第五个指标：

全硫St

硫是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。

煤炭中硫的含量.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。“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。

第六指标：

发热量 Q

发热量是指煤炭燃烧放热时发出的能量，测定煤炭发热量的仪器设备-热量仪/热量计，煤炭发热量的单位为大卡。

煤炭运销中长用的煤炭发热量有：空气干燥基发热量、空气干燥基高位发热量和收到基低位发热量。

热量的单位为J〔焦(耳)〕。1J〔焦(耳)〕=1N·m(牛顿·米)=107erg(尔格)。我国过去惯用的热量单位为20℃卡，以下简称卡(cal)。1cal(20℃)=4.1816J。 发热量测定结果以kJ/g(千焦/克)或MJ/kg(兆焦/千克)表示。

弹筒发热量：在氧弹中，在有过剩的氧的情况下〔氧气初始压力2.6～3.0MPa(26～30atm)〕，燃烧单位质量的试样所产生的热量称为弹筒发热量。燃烧产物为二氧化碳、硫酸、硝酸、呈液态的水和固态的灰。

注：任何物质(包括煤)的燃烧热，随燃烧产物的最终温度而改变，温度越高，燃烧热越低。因此，一个严密的发热量定义，应对烧烧产物的温度有所规定。但在实际测定发热量时，由于具体条件的限制，把终点温度限定在一个特定的温度或一个很窄的范围内都是不现实的。温度每升高1K，煤和苯甲酸的燃烧热约降低0.4～1.3J/g。当按规定在相近的温度下标定热容量和测定发热量时，温度对燃烧热的影响可近于完全抵销，而无需加以考虑。

恒容高位发热量：煤在工业装置的实际燃烧中，硫只生成二氧化硫，氮则成为游离氮，这是同氧弹中的情况不同的。由弹筒发热量减掉稀硫酸生成热和二氧化硫生成热之差以及稀硝酸的生成热，得出的就是高位发热量。

煤是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩，这样的沉积岩通常是发生在被称为煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中。因为后来暴露于升高的温度和压力下，较硬的形式的煤可以被认为是变质岩，例如无烟煤。煤主要是由碳构成，连同由不同数量的其它元素构成，主要是氢，硫，氧和氮。

在历史上，煤被用作能源资源，主要是燃烧用于生产电力和/或热，并且也可用于工业用途，例如精炼金属，或生产化肥和许多化工产品。

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。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。

煤的水分也容易引起煤炭粘仓而减小煤仓容量，甚至发生堵仓事故。

随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。为此，煤矿除在开采设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。

（1）煤中游离水和化合水

煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；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。如硫酸钙（NaSO4.2H2O）和高龄土（AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的结晶水。游离水在105～110C的温度下经过1～2小时可蒸发掉，而结晶水通常要在200C以上才能分解析出。

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。

外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。

内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100C以上的温度经过一定时间才能蒸发。

最高内在水分，当煤颗粒内部毛细孔内吸附的书分达到饱和状态时，这是煤的内在水分达到最高值，称为最高内在水分。最高内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有关，所以，最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地区分低煤化度煤。如年轻褐煤的最高内在水分多在25%以上，少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%。最高内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的最高内在水分比烟煤有有所下降，因为无烟煤的孔隙度比烟煤增加了。

（3）煤的全水分

全水分，是煤炭按灰分计加中的一个辅助指标。a.煤中全水分的含义。煤中全水分，是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。必须指出的是，化验室里测试煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。化验室里所测的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分（这是吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大），这时残留在煤中的水分为内在水分。显然，化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外，还与测试是空气的湿度和温度有关。b.煤的全水分测试方法要点见GB212-91。

2、煤的灰分

煤的灰分，是指煤完全燃烧后剩下的残渣。因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧，煤中矿物质（除水分外所有的无机质）在煤完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物，所以确切地说，灰分应称为灰分产率。

（1）煤中矿物质

煤中矿物质分为内在矿物质和外在矿物质。

a.内在矿物质，又分为原生矿物质和次生矿物质。

原生矿物质，是成煤植物本身所含的矿物质，其含量一般不超过1～2%；次生矿物质，是成煤过程中泥炭沼泽液中的矿物质与成煤植物遗体混在一起成煤而留在煤中的。次生矿物质的含量一般也不高，但变化较大。

内在矿物质所形成的灰分叫内在灰分，内在灰分只能用化学的方法才能将其从煤中分离出去。

b.外来矿物质，是在菜煤和运输过程中混入煤中的顶、底板和夹石层的矸石。外在矿物质形成的灰分叫外在灰分，外在灰分可用洗选的方法将其从煤中分离出去。

（2）煤中灰分

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。 2SiO2•AL2O3•2H2O 2SiO2+AL2O3+2H2O↑

-→

CaSO4•2H2O CaSO4+2H20↑

-→

CaCO3 CaO+CO2↑”

-→

CaO+SO3 CaSO4

-→

CaO+SO3 2Fe2O3+8SO2↑

-→

灰分通常比原物质含量要少，因此根据灰分，用适当公式校正后可近似地算出矿物质含量。

（3）煤灰灰分对工业利用的影响

煤中灰分是煤炭计价指标之一。在灰分计加重，灰分是计价的基础指标；在发热量计加重，灰分是计价的辅助指标。

灰分是煤中的有害物质，同样影响煤的使用、运输和储存。

煤用作动力燃料时，灰分增加，煤中可燃物质含量相对减少。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而降低了煤的发热量，影响了锅炉操作（如易结渣、熄火），加剧了设备磨损，增加排渣量。 煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随之增加，从而降低了高炉的利用系数。

还必须指出的是，煤中灰分增加，增加了无效运输，加剧了我国铁路运输的紧张。

（4）煤的灰分测定见GB212-91。

3、煤的挥发分

煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的产物，所以确切的说应称为挥发分产率。

（1）煤的挥发分不仅是炼焦、气化要考虑的一个指标，也是动力用煤的一个重要指标，是动力煤按发热量计价的一个辅助指标。

挥发分是煤分类的重要指标。煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为40～60%，烟煤一般为10～50%，高变质的无烟煤则小于10%。煤的挥发分和煤岩组成有关，角质类的挥发分最高，镜煤、亮煤次之，丝碳最低。所以世界各国和我国都以煤的挥发分作为煤分类的最重要的指标。

（2）煤的挥发分测试要点见GB212-91。

煤的工业分析2

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，随变质程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤分类的一个指标。

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。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。

固定碳计算公式：

(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)

当分析煤样中碳酸盐CO2含量为2-12%时：

(FC)ad=100-(Mad-Aad+Vad)-CO2,ad(煤)

当分析煤样中碳酸盐CO2含量大于12%时：

(FC)ad=100-(Mad+Aad+Vad)-[CO2,ad(煤)-CO2,ad(焦渣）]

式中：

（FC）ad——分析煤样的固定碳，%；

Mad——分析煤样的水分，%；

Aad——分析煤样的灰分，%；

Vad——分析煤样的挥发分，%；

CO2,ad（煤）——分析煤样中碳酸盐CO2含量，%；

CO2,ad(焦渣)——焦渣中CO2占煤中的含量，%；

5、煤的硫分

（1）煤中硫存在的形态

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。

煤中的有机硫，是以有机物的形态存在与煤中的硫，其结构复杂，至今了解的还不够充分，大体有以下官能团：

硫醇类，R-SH(-SH，为硫基)；

噻吩类，如噻吩、苯骈噻吩、硫醌类，如对硫醌、硫醚类，R-S-R'硫蒽类等

煤中无机硫，是以无机物形态存在于煤中的留。无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐硫。硫化物硫绝大部分是黄铁矿硫，少部分为白铁矿硫，两者是同质多晶体。还有少量的ZnS,PbS等。硫酸盐硫主要存在于CaSO4中。

煤中硫分，按其在空气中能否燃烧又分为可燃硫和不可燃硫。有机硫、硫铁矿硫和单质硫都能在空气中燃烧，都是可燃硫。硫酸盐硫不能在空气中燃烧，是不可燃硫。

煤燃烧后留在灰渣中的硫（以硫酸盐硫为主），或焦化后留在焦炭中的硫（以有机硫、硫化钙和硫化亚铁等为主），称为固体硫。煤燃烧逸出的硫，或煤焦化随煤气和焦油析出的硫，称为挥发硫（以硫化氢和硫氧化碳（COS）等为主）。煤的固定硫和挥发硫不是不变的，而是随燃烧或焦化温度、升温速度和矿物质组分的性质和数量等而变化。

煤中各种形态的硫的总和称为煤的全硫（St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸盐硫（Ss）、硫铁矿硫（Sp）和有机硫（So）．

St=Ss+Sp+So

如果煤中有单支流，全硫中还应包含单质硫。

（2）煤中硫对工业利用的影响

硫是煤中有害物质之一。煤作为燃料在燃烧时生成SO2,SO3不仅腐蚀设备，而且污染空气，甚至降酸雨，严重危及植物生长和人的健康。煤用于合成氨制半水煤气时，由于煤气中硫化氢等气体较多不易脱净，易毒化合成催化剂而影响生产。煤用于炼焦，煤中硫会进入焦炭，使钢铁变脆。钢铁中硫含量大于0.07%时就成了废品。为了减少钢铁中的硫，在高炉炼铁时加石灰石，这就降低了高炉的有效容积，而且还增加了排渣量。煤在储运中，煤中硫化铁等含量多时，会因氧化、升温而自燃。

我国煤田硫的含量不一。东北、华北等煤田硫含量较低，山东枣庄小槽煤、内蒙乌大、山西汾西、山西铜川等煤矿硫含量较高，贵州、四川等煤矿硫含量更高。四川有的煤矿硫含量高达4～6%以上，洗选后降到2%都困难。

脱去煤中的硫，是煤炭利用的一个重要课题。在这方面美国等西方国家对洁净煤的研究取得很大进展。他们首先是发展煤的洗选加工（原煤入洗比重0～80%以上，我国不足20%），通过洗选降低了煤中的灰分，除去煤中的无机硫（有机硫靠洗选是除不去的）；其次是在煤的燃烧中脱硫和烟道气中脱硫。这无疑增加了用煤成本。我们也在开展洁净煤的研究，针对我国目前动力煤洗煤厂能力利用率仅50%多，应尽快制定和实施燃煤环保法，以促进煤碳洗选加工的发展和洁净煤技术的应用。

（3）煤中的测试要点煤中硫的测试包括煤的全硫、硫铁矿硫和硫酸盐硫的测试。

煤质分析中的粘结指数测定 烟煤的粘结指数测定是将一定质量的试验煤样和专用无烟煤样（我国以宁夏汝萁沟矿生产的专用

无烟煤为标准煤样），在规定的条件下混合，快速加热成焦，所得焦块在一定规格的转鼓内进行

强度检验，以焦块的耐磨强度，即抗破坏力的大小来表示煤样的粘结能力。粘结指数是判别煤的

粘结性、结焦性的一个关键指标。

粘结指数是我国北京煤化所参考罗加指数测定原理提出的表征烟煤粘结性的一种指标。该指标

的测定方法是按1:5或3:3的配比使烟煤和标准无烟煤混合后灼烧,测定其所得焦块的强度。烟煤

的粘结指数(GR.I)与R.I不同之点在于：

1.专用无烟煤的统一加工及选定；

2.标准无烟煤的粒度由R.I法的0.3--0.4毫米，改为GR.I法的0.1--0.2毫米,扩大强粘煤的测值范

围,同时由于无烟煤粒度与试验用烟煤粒度相近,容易混匀,减少指标误差,提高测定的重现性与稳

定性；

3.在测定弱粘结性煤的粘结指数时,将无烟煤与烟煤的配比改为3:3,解决罗加法中对弱粘煤的测定

不准的问题；

4.将三次转鼓试验改为二次，并改变计算分式，简化了操作。这些改进受到国内有关煤炭、冶金

化验单位的欢迎。GR.I法已被国内用于煤的分类,在扩大炼焦用煤范围及炼焦配煤、焦炭质量预测

以上是由鹤壁华诺煤检仪器公司提供！

第一个指标：水分。煤中水分分为内在水分、外在水分、结晶水和分解水。煤中水分过大是，不利于加工、运输等，燃烧时会影响热稳定性和热传导，炼焦时会降低焦产率和延长焦化周期。现在我们常报的水份指标有：1、全水份（Mt），是煤中所有内在水份和外在水份的总和，也常用Mar表示。通常规定在8%以下。2、空气干燥基水份(Mad)，指煤炭在空气干燥状态下所含的水份。也可以认为是内在水份，老的国家标准上有称之为“分析基水份”的。第二个指标：灰分指煤在燃烧的后留下的残渣。不是煤中矿物质总和，而是这些矿物质在化学和分解后的残余物。灰分高，说明煤中可燃成份较低。发热量就低。同时在精煤炼焦中，灰分高低决定焦炭的灰分。能常的灰分指标有空气干燥基灰分（Aad）、干燥基灰分（Ad）等。也有用收到基灰分的（Aar）。第三指标：挥发份（全称为挥发份产率）V指煤中有机物和部分矿物质加热分解后的产物，不全是煤中固有成分，还有部分是热解产物，所以称挥发份产率。挥发份大小与煤的变质程度有关，煤炭变质量程度越高，挥发份产率就越低。在燃烧中，用来确定锅炉的型号；在炼焦中，用来确定配煤的比例；同时更是汽化和液化的重要指标。常使用的有空气干燥基挥发份（Vad）、干燥基挥发份（Vd）、干燥无灰基挥发份（Vdaf）和收到基挥发份（Var）。其中Vdaf是煤炭分类的重要指标之一。第四个指标：固定碳不同于元素分析的碳，是根据水分、灰分和挥发份计算出来的。FC+A+V+M=100相关公式如下：FCad=100-Mad-Aad-Vad FCd=100-Ad-Vd FCdaf=100-Vdaf第五个指标：全硫St是煤中的有害元素，包括有机硫、无机硫。1%以下才可用于燃料。部分地区要求在0.6和0.8以下，现在常说的环保煤、绿色能源均指硫份较低的煤。常用指标有：空气干燥基全硫(St,ad）、干燥基全硫(St.d)及收到基全硫(St,ar)。六指标：煤的发热量煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。 煤的发热量时煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化度），这里所说的煤的发热量，是指用1.4比重液分选后的浮煤的发热量（或灰分不超过10%的原煤的发热量）。成煤时代最晚煤化程度最低的泥炭发热量最低，一般为20.9～25.1MJ/Kg，成煤早于泥炭的褐煤发热量增高到25～31MJ/Kg，烟煤发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分的减少，特别是其中氢含量比烟煤低的多，有的低于1%，相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。 鉴于低煤化度煤的发热量，随煤化度的变化较大，所以，一些国家常用煤的恒湿无灰基高位发热量作为区分低煤化度煤类别的指标。我国采用煤的恒湿无灰基高位发热量来划分褐煤和长焰煤。（1）发热量的单位热量的表示单位主要有焦耳(J)、卡（cal）和英制热量单位Btu。 焦耳，是能量单位。1焦耳等于1牛顿(N)力在力的方向上通过1米的位移所做的功。 1J=1N×0J 1MJ=1000KJ 焦耳时国际标准化组织（ISO）所采用的热量单位，也是我国1984年颁布的，1986年7月1日实施的法定计量热量的单位。煤的热量表示单位：J/g、KJ/g、MJ/Kg 卡（cal）是我国建国后长期采用的一种热量单位。1cal是指1g纯水从19.5C加热到20.5C时所吸收的热量。欧美一些国家多采用15Ccal，即1g纯水从14.5C加热到15.5C时所吸收的热量。1cal(20Ccal)=4.1816J1cal(15Ccal)=4.1855J 1956年伦敦第误解蒸汽性质国际会议上通过的国际蒸汽表卡的温度比15Ccal还低，其定义如下：1cal==4.1866J 从上看出，15Ccal中，每卡所含热能比20Ccal还高。 英、美等国家目前仍采用英制热量单位（Btu），其定义是：1磅纯水从32F加热到212F时，所需热量的1/180。 焦耳、卡、Btu之间的关系 1Btu=1055.79J(≈1.055×1000J) 1J=9471.58×10的负7次方Btu 20Ccal/g与Btu/1b的换算公式： 因为1Btu=1055.79J,1B=453.6g 所以1Btu/1b=1/1.8cal/g1cal/g=1.8Btu/1b 由于cal/g的热值表示因15Ccal或20Ccal等的不同而不同，所以国际贸易和科学交往中，尤其是采用进口苯甲酸（标明其cal/g）作为热量计的热容量标定时，一定要了解是什莫温度（C）或条件下的热值（cal/g）,否则将会对燃烧的热值产生系统偏高或偏低。为了使热量单位在国内外统一，不须以J取代cal作为煤的发热量表示单位。（2）煤的各种发热量名称的含义a.煤的弹筒发热量（Qb）煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（25～35个大气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25C）。 由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的，因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如：煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮，在空气中燃烧时，一般呈气态氮逸出，而在弹筒中燃烧时却生成N2O5或NO2等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒税种生成硝酸，这一化学反应是放热反应。另外，煤中可燃硫在空气中燃烧时生成SO2气体逸出，而在弹筒中燃烧时却氧化成SO3，SO3溶于弹筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。所以，煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧是实际产生的热量。为此，实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。 b.煤的高位发热量（Qgr） 煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。 应该指出的是，煤的弹筒发热量是在恒容（弹筒内煤样燃烧室容积不变）条件下测得的，所以又叫恒容弹筒发热量。由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容高位发热量。而煤在空气中大气压下燃烧的条件湿恒压的（大气压不变），其高位发热量湿恒压高位发热量。恒容高位发热量和恒压高位发热量两者之间是有差别的。一般恒容高位发热量比恒压高位发热量低8.4～20.9J/g,实际中当要求精度不高时，一般不予校正。 c.煤的低位发热量（Qnet） 煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。 同样，实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量，也叫恒容低位发热量，它与在空气中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。 d.煤的恒湿无灰基高位发热量（Qmaf） 恒湿，是指温度30C，相对湿度96%时，测得的煤样的水分（或叫最高内在水分）。煤的恒湿无灰基高位发热量，实际中是不存在的，是指煤在恒湿条件下测得的恒容高位发热量，除去灰分影响后算出来的发热量。 恒湿无灰基高位发热量是低煤化度煤分类的一个指标。 （3）煤的弹筒发热量的测试要点见GB213-87。（4）煤的高位发热量计算煤的高位发热量计算公式为： Qgr,ad=Qb,ad-95Sb,ad-aQb,ad式中： Qgr,ad——分析煤样的高位发热量，J/gQb,ad——分析煤样的弹筒发热量，J/gSb,ad——由弹筒洗液测得的煤的硫含量，%；95——煤中每1%（0.01g）硫的校正值，J/ga——硝酸校正系数。Qb,ad≤16700J/g,a=0.001 16700J/g<Qb,ad<25100J/g,a=0.0012 Qb,ad>25100J/g ,a=0.0016 当Qb,ad〉16700J/g， 或者12500J/g<Qb,ad<16700J/g，同时，Sb，ad≤2%时， 可用St,ad代替Sb,ad。 （5）煤的低位发热量的计算 Qnet,ar=(Qgr,ad-206Had)(100-Mar)/(100-Mad)-23Mar式中： Qnet,ar——收到基低位发热量，J/gQgr,ad——分析煤样的高位发热量，J/g；Had——分析煤样氢含量，%；Mar——收到基水份，%；Mad——空气干燥基水份，%。 （6）煤的各种基准发热量及其换算a.煤的各种基准得发热量 如上所述，煤的发热量有弹筒发热量、高位发热量和低位发热量，每一种发热量又有4种基准，所以 煤的不同基准的各种发热量有3×4=12种表示方法，即：弹筒发热量4种表示方式： Qb,ad——分析基弹筒发热量； Qb,d——干燥基弹筒发热量； Qb,ar——收到基弹筒发热量； Qb,daf——干燥无灰基弹筒发热量。高位发热量4种表示形式： Qgr,ad——分析基高位发热量； Qgr,d——干燥基高位发热量； Qgr,ar——收到基高位发热量； Qgr,daf——干燥无灰基高位发热量。 低位发热量4种表示形式： Qnet,ad——分析基低位发热量； Qnet,ar——收到基低位发热量； Qnet,daf——干燥无灰基低位发热量。b.煤的各种基准的发热量间的换算 煤的各种基准的发热量间的换算公式和煤质分析中各基准的换算公式相似。如： Qgr,ad=Qgr,ad×（100-Mar）/(100-Mad) Qgr,d=Qgr,ad×100/(100-Mad) Qgr,daf=Qgr,ad×100/(100-Mad-Aad-CO2,d) 式中： CO2,d——分析煤样中碳酸盐矿物质中CO2的含量（%），当CO2含≤2%时，此项可略去不计 Qgr，maf=Qgr,ad×（100-M）/(100-Mad-Aad-Aad×M/100)

通常说煤炭，有的地方习惯叫石炭。但煤不是碳。煤是由古代植物遗体埋在地层下或在地壳中经过一系列非常复杂的变化而形成的。是由有机物和无机物所组成的复杂的混合物，主要含有碳元素，此外还含有少量的氢、氮、硫、氧等元素以及无机矿物质（主要含硅、铝、钙、铁等元素）。煤的结构复杂。视频（煤的组成和分类）

无烟煤

（含碳量95%左右）

煤的主要成分

煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。

一、煤中的碳

一般认为，煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。这些稠环的骨架是由碳元素构成的。因此，碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。碳含量随煤化度的升高而增加。在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％；一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～98％。因此，整个成煤过程，也可以说是增碳过程。

二、煤中的氢

氢是煤中第二个重要的组成元素。除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al203·2Si02·2H2O)、石膏(CaS04·2H20 )等都含有结晶水。在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量逐渐减少，煤化度低的煤，氢含量大；煤化度高的煤，氢含量小。总的规律是氢含量随碳含量的增加而降低。尤其在无烟煤阶段就尤为明显。当碳含量由92%增至98％时，氢含量则由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80～86％之间时，氢含量最高。即在烟煤的气煤、气肥煤段，氢含量能高达6.5％。在碳含量为65～80％的褐煤和长焰煤段，氢含量多数小于6％。但变化趋势仍是随着碳含量的增大而氢含量减小。

三、煤中的氧

氧是煤中第三个重要的组成元素。它以有机和无机两种状态存在。有机氧主要存在于含氧官能团，如羧基(--COOH)，羟基(--OH)和甲氧基（--OCH3)等中；无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。煤中有机氧随煤化度的加深而减少，甚至趋于消失。褐煤在干燥无灰基碳含量小于70％时，其氧含量可高达20％以上。烟煤碳含量在85％附近时，氧含量几乎都小于10％。当无烟煤碳含量在92％以上时，其氧含量都降至5%以下。

四、煤中的氮

煤中的氮含量比较少，一般约为0.5～3.0％。氮是煤中唯一的完全以有机状态存在的元素。煤中有机氯化物被认为是比较稳定的杂环和复杂的非环结构的化合物，其原生物可能是动、植物脂肪。植物中的植物碱、叶绿素和其他组织的环状结构中都含有氮，而且相当稳定，在煤化过程中不发生变化，成为煤中保留的氮化物。以蛋白质形态存在的氮，仅在泥炭和褐煤中发现，在烟煤很少，几乎没有发现。煤中氮含量随煤的变质程度的加深而减少。它与氢含量的关系是，随氢含量的增高而增大。

五、煤中的硫

煤中的硫分是有害杂质，它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成的二氧化硫(SO2)污染大气，危害动、植物生长及人类健康。所以，硫分含量是评价煤质的重要指标之一。煤中含硫量的多少，似与煤化度的深浅没有明显的关系，无论是变质程度高的煤或变质程度低的煤，都存在着有机硫或多或少的煤。 煤中硫分的多少与成煤时的古地理环境有密切的关系。在内陆环境或滨海三角训平原环境下形成的和在海陆相交替沉积的煤层或浅海相沉积的煤层，煤中的硫含量就比较高，且大部分为有机硫。 根据煤中硫的赋存形态，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。所谓有机硫，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。煤中无机硫主要来自矿物质中各种含硫化合物，一般又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，其次为白铁矿、磁铁矿((Fe3O4)、闪锌矿(ZnS)、方铅矿(PbS)等。硫酸盐硫主要以石膏(CaSO4·2H20)为主，也有少量的绿矾 (FeSO4·7H 20 )等。