日本人在港口是如何装卸煤碳的

煤炭是一种重要的能源，在我国，煤炭运输主要是靠铁路，一列火车有上百节车厢，小时候看到这样的火车都会惊叹不已，长大后看到这样的火车就会有一个疑问，这么长的火车该怎么卸货呢？

刚提出这个问题的时候，有人会说工人用铁锹一下一下铲出来，可能听到这样的答案，不少人都会笑出声来，现在是一个科技发达的社会，以前工人可能会用铁锹一下一下铲出来，现在自动化设备是非常多的。

那到底是用什么呢？用挖掘机还是传送带？答案都不是，聪明的科技人员发明了一种叫翻车机的机器，当列车进入翻车机之后，固定装置会夹住列车车厢，然后180度翻转，这样里面的煤炭就会掉到货仓里，场面是非常壮观的。

有的人说这才是大型的“翻车”现场，不得不佩服中国科技人员的想象，在中国铁路济南局集团有限公司济南西车辆段的一处技术交接作业场，一天进车超过800辆，卸煤量超过了6万吨，如果靠工人一铁锹一铁锹往外铲，可能一天铲不了几个车厢，但是靠着这些翻车机，一天轻轻松松卸掉上万吨的煤。

据了解，这些翻车机可以在20秒内一次翻卸4辆载重80吨的C80车辆，大大提高了作业效率，在翻车机卸煤的同时，旁边会喷出大量的水雾，因为煤矿在掉落货仓的时候会有不少的扬尘，这些水雾就是防止扬尘扩散到车间内。

看似整个过程非常简单，但其实需要多台设备和系统的精准配合，翻车之后，你还得让列车能“自由奔跑”，铁路的技术人员还要对火车一些关键部位进行仔细检查，及时排除危险因素，在整个车间内，现场是看不到乌烟瘴气的粉尘。

科学技术是提高生产力的重要因素，如果没有这些翻车机，仅靠人力用铁锹往外铲的话，那会大大降低效率，对生活的各个方面也会有很大的影响，也正是因为科技的进步，才让生产力水平得到了很大的提高。

第一章　总则第一条　为有效治理煤尘危害，保护港口煤炭装卸作业职工的安全与健康，依据国家有关法规和标准，制定本规定。第二条　本规定适用于各类煤码头作业和新建、扩建、改建及技术改造的煤码头工程。第三条　煤码头各作业点的煤尘浓度必须符合《港口装卸作业煤粉尘浓度控制指标（JT2006－84）》（附录一）的规定；室内操作间的煤尘浓度必须符合《工业企业设计卫生标准（TJ36—79）》（附录二）中的有关规定。第二章　工程项目的立项要求第四条　新建、扩建和改建煤码头，必须结合职业安全卫生评价进行防尘除尘措施的可行性论证。对选址，总体布局和装卸工艺及设备的选择必须综合考率防治煤尘的需要。第五条　对现有煤码头进行技术改造时，应把煤尘治理列为改造的重要内容。第六条　煤码头装卸工艺和设备选型，应结合我国国情和地区特点，优先选用技术先进、安全可靠、低污染的工艺和设备。第七条　编制《工程建设项目初步设计》时，应包括环境保护和职业安全卫生篇章，设计内容中有关防尘除尘设施所需资金、设备、材料及施工安装等，应在该工程中统一安排。第八条　新建、扩建和改建煤码头工程可行性研究和初步设计的审查以及工程竣工验收，必须有所在地劳动部门和同级行业安全技术管理部门参加。第九条　已批准建设的煤码头工程、其防尘除尘等劳动保护设施及相应的配套设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。第三章　除尘措施和技术要求第十条　各作业场所根据本地的实际情况和作业特点采用湿式或干式除尘措施，有效地控制煤尘浓度。第十一条　码头建设应考虑防尘用水的水源情况。湿式除尘，除利用自来水、天然水外，还应积极考虑综合利用废水污水处理后使用。第十二条　寒冷地区的港口，必须对防尘供水系统采取防冻措施。地下管道必须埋入冰冻线以下，并应进行防腐处理。露天管道须有保温措施。所有管道和供水槽应有排空装置。喷枪及喷嘴部位除配备排空装置外，还可采用加热保温、压缩空气吹扫等装置。严寒地区的港口应对蓄水池进行防冻保护。第十三条　为有效防治煤尘，保证煤炭质量，湿式除尘的供水、排水系统应符合下列要求：

（一）各喷洒装置所供水的水质应达到《港口煤炭作业除尘用水水质标准（JT2015—89）》（附录三）的要求；

（二）一般宜配备水池和泵房等专用给水系统，保证喷枪、喷嘴的喷洒压力；

（三）专用给水系统应由控制室或泵房控制，供水状况要有明显的标示。第十四条　堆场喷枪的设置和喷洒方式应根据堆场面积、煤堆的形状、煤种、煤炭粒度分布、煤炭含水量和气象等具体条件合理安排。有条件的港口可通过自动控制系统进行现代化管理。堆场喷枪应符合如下要求：

（一）耐高水压，分散性好，不易损坏，喷洒性能适应堆场面积和堆高的要求：

（二）抬升角度、设置位置和高度能够满足堆场的最佳覆盖率；

（三）设有自动控制的喷洒系统应同时配备现场手动控制装置。第十五条　喷嘴使用应符合如下要求：

（一）喷嘴应安装在各类装卸机械的产尘部位；

（二）喷嘴须耐高水压、雾化效果好、不易堵塞和损坏，嘴喷类型、安装数量、设置方式和角度、喷洒压力及喷洒量应针对不同装卸机械的起尘情况和喷洒抑尘效果选择使用；

（三）喷水系统的开启与关闭，应能由装卸机械联锁控制；

（四）装有喷嘴的装卸机械应配备有效的供水装置，如固定式取水槽和卷筒式取水管等。第十六条　需要进行水冲洗的作业面应设有供水点，通过适当的软管和喷头进行冲洗。第十七条　采用湿式防尘方式时，宜配备相应的化学抑尘剂添加装置，用于特殊的疏水煤种和长期堆存煤炭的防尘。第十八条　对含水量有特殊要求的煤炭，在不宜采用足量喷水或注水法抑尘时，可采用干式除尘法或化学抑尘法等措施。第十九条　采用注水防尘技术时，应解决含水量的控制、注水深度、注水均匀性等技术问题。第二十条　采用封闭方法防尘，必须在装卸流程中设有铁器检测和分离装置，防止煤炭中夹带的金属损坏封闭装置和其他设备。

封闭设施的煤炭进出口必须设置橡皮防尘帘，防止煤尘逸出。第二十一条　大型封闭设施中应采用有效的除尘系统。除尘系统中的除尘器应符合如下要求：

（一）除尘器应配有防噪声、防振动设施；

（二）袋式除尘器中的布袋应选用疏水型滤料，防止在处理湿度大的煤尘气流时失效和损坏；

（三）采用洗涤除尘器时，必须配有煤污水处理系统；

（四）采用静电除尘器时，必须使用取得国家防爆许可证的静电除尘器。

第一章　总 则第一条　为有效治理煤尘危害，保护港口煤炭装卸作业职工的健康与安全，依据国家的有关法规和标准，制定本规定。第二条　本规定适用于现有煤码头和新建、改建、扩建的煤码头。第三条　煤码头各起尘作业点的煤尘浓度必须符合《港口装卸作业煤录二》中的有关规定。第二章　工程项目的防尘除尘要求第四条　新建、扩建和改建煤码头，必须进行防尘除尘措施的可行性论证。对选址和总体布局、装卸工艺设备的选择必须综合考虑防治煤尘的需要。第五条　现有煤码头进行技术改造，应把煤尘治理列为改造的重要内容。第六条　煤码头工艺和设备选型，应结合我国国情和地区特点，优先选用技术先进、经济可靠、低污染的技术和装卸工艺设备。第七条　编制《工程建设项目初步设计》包括环境保护和劳动保护的篇章设计内容中有关防尘除尘设施所需资金、设备、材料及施工安排等，应在该工程中统一安排解决。第八条　新建、扩建和改建煤码头工程可行性研究和初步设计的审查以及工程竣工验收，必须有同级安技劳保部门参加。第九条　已批准建设的煤码头工程中，其防尘除尘等劳动保护设施及相应的配套设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产使用。第三章　除尘措施和技术要求第十条　各作业场所应根据本地的实际情况和作业特点采用湿式或干式除尘措施，有效地控制煤尘浓度。第十一条　码头建设应考虑防尘用水的水源情况。湿式除尘，除利用自来水、天然水外，还应积极考虑综合利用处理后的各种废水、污水。第十二条　冬季冰冻的港口，必须对防尘供水系统采取防冻措施。

供水主管道可埋入地下，并应进行防腐处理。露天管道须有保温措施。

所有管道和供水槽应有余水排空装置。喷枪及喷嘴部位除配备排空装置外，还可采用加热保温、压缩空气吹扫等工艺。

冰冻严重的港口应对蓄水池进行防冻保护。第十三条　为有效防治煤尘，保证煤炭质量，湿式除尘的供水、排水系统应符合下列要求：

一、各喷洒装置供水须采用自来水或净化处理后的天然水、废水、污水，水质应参考地面水环境质量第三级标准，浑浊度不得超过5度；

二、一般应配备水池和泵房等给水系统，保证各类喷枪、喷嘴的洒水压力；

三、给水系统应由控制室或泵房控制，供水状况要有明显的标示。第十四条　堆场喷枪的设置和喷洒方式应根据煤堆的形状、煤种、煤炭分散度、煤炭含水量和气象等具体条件合理安排。有条件的港口可通过自动控制系统进行现代化管理。堆场喷枪应符合如下要求：

一、耐高水压、分散性好，不易损坏，性能可适应堆场面积和堆高的要求；

二、抬升角度和设置高度能够满足堆场的最大覆盖率；

三、应能同时由喷洒系统控制中心自动控制和就地手动控制。第十五条　喷嘴使用应符合如下要求：

一、喷嘴应安装在各类装卸机械的产尘部位和防尘封闭罩内；

二、喷嘴须耐高水压、雾化效果好，不易堵塞和损坏，喷嘴类型、安装数量、设置方式和角度、喷洒压力及喷洒量应针对不同装卸机械的起尘情况和喷洒抑尘效果选择使用；

三、喷水系统的开启与关闭，应能与装卸机械随机控制；

四、装有喷嘴的装卸机械应配备有效的取水装置，如固定式取水槽和卷筒式取水管等。第十六条　需要进行水冲洗的作业面应设有供水点，通过适当的软管和喷头进行冲洗。第十七条　对含水量有特殊要求的煤炭，在不宜采用喷水或注水法抑尘时，可采用干式除尘法或化学抑尘剂法等措施。第十八条　采用注水防尘技术时，必须解决含水量的控制、注水深度、注水均匀性等技术问题。第十九条　采用封闭方法除尘，必须在装卸流程中设有铁器检测和分离装置，清除煤炭中夹带的金属，防止损坏封闭装置和其他设备。

封闭设施的煤炭进出口必须设置橡皮防尘帘，防止煤尘逸出。第二十条　大型封闭设施中应使用有效的除尘系统，使含煤尘气流经过除尘器处理后排放。使用除尘器应符合如下要求：

一、除尘器应配有防噪声、防振动设施，除尘器排放口要高于邻近建筑物1.5米以上，排放口最高煤尘浓度不得超过150毫克／立方米；

二、布袋除尘器中的布袋应选用疏水性滤料，以免在处理湿度大的煤尘气流时失效和损坏；

三、采用洗涤除尘器时，必须配有煤污水处理系统；

四、采用静电除尘器时，为防止煤尘爆炸，必须使用取得国家防爆许可证的静电除尘器。

翻车机翻卸的煤炭通过振动给器卸到皮带机上面。

翻车机分为转筒式、侧卸式、端卸式和复合式。各种翻车机都由金属构架、驱动装置和夹车机构组成，用交流电机驱动。

翻车机的工作原理是将敞车翻转到170-180度将散料卸到地下的地面皮带上,由地面皮带机将卸下的散料运送到需要的地方。

大连三峰港口机械设备有限公司创建于2001年，中文简称大连三峰，英文简称“DSPC”，是大型散料装卸设备专业制造商，在翻车机卸车系统领域处于国际领先水平，是大连市高新技术企业。公司设有一个技术中心和一个制造基地，拥有专业的技术团队和专业的工艺装备。多年来，我们已经为国内外的港口、电力、冶金、物流等用户提供了大量优质的设备，并以技术先进、制造专业、服务到位获得广泛赞誉。

煤不仅是重要的燃料，更是冶金、化学工业的重要原料。随着国民经济的发展，煤炭综合利用的大力开展，就更需要研究煤的工艺性质，判断它是否符合各种加工工业的要求，选择最合理的利用途径，正确地作出工业评价。煤的工艺性质主要包括粘结性、发热量、化学反应性、热稳定性、焦油产率和可选性等。

一、煤的粘结性和结焦性

煤的粘结性是指煤粒(直径小于0.2mm)在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质形成焦块的能力煤的结焦性是指煤粒隔绝空气受热后能否生成优质焦炭(焦炭强度和块度符合冶金焦的要求)的性质。煤的粘结性是结焦的必要条件，结焦性好的煤，粘结性也好粘结性差的煤，其结焦性一定很差。但粘结性好的煤，其结焦性不一定好，例如气肥煤，其粘结性很强，但生成的焦炭裂纹多、强度低，故结焦性不好。煤的粘结性和结焦性是炼焦用煤的重要质量指标，也是评价低温干馏、气化或动力用煤的重要依据之一。

冶金工业需要大量优质焦炭作为燃料和还原剂。焦炭作为高炉燃料必须有一定的块度和机械强度。炼焦就是把粉碎的炼焦用煤放在密闭的炼焦炉中加热、干馏，使其形成焦炭的热加工过程。炼焦用煤必须具有粘结性，即在干馏热分解过程中能产生一定量的胶质体，使煤粒相互粘结融合而成整块焦炭。炼焦用煤也必须具备结焦性，即在煤干馏时，能产生一定块度和足够强度的焦炭。可见煤的粘结性是煤结焦所必须具备的性质，它和塑性、流动性、膨胀性等性质一样，仅是煤结焦性的一个方面。

实验室测定煤结焦性和粘结性的方法很多。在我国，煤田地质勘探中目前常用的是胶质层指数测定法，此外还有罗加指数法、粘结指数法(G)、奥亚膨胀法、葛金干馏试验、自由膨胀序数测定法、基氏塑性计法等方法。

(一)胶质层指数测定法

这种方法模拟炼焦的工业条件，测定时，把粒度小于1.5mm的精煤样100g放在钢杯中，然后从下部对煤样进行单侧加热。到一定温度后，钢杯内形成一系列的等温层面，温度由上向下递增。温度到达软化点的层面，煤软化形成胶质体层，胶质层之下温度达到胶质体固化点的层面，煤固化为半焦，胶质层之上的煤仍保持未软化状态(图6-12，图6-13)。从250℃以后，每分钟升温3℃，每隔10min测一次胶质层的上、下层面的高度，直至650℃时为止。测定过程中，起初的胶质层比较薄，以后逐渐变厚，后期又逐渐变薄，所以胶质层会出现最大厚度值。用探针定期测量煤杯中胶质层上部和下部水平面的位置，用所测数据作图，以确定胶质层最大厚度Y值(mm)、最终收缩率X值(mm)和体积变化曲线(图6-14)。其中胶质层最大厚度Y值是我国现行的煤的工业分类两项指标之一。

图6-12 胶质层煤杯中的结焦过程示意图(据杨起等，1979)

图6-13 带平衡的砣的胶质层测定仪示意图(据能源地质学，2004)

图6-14 胶质层测定曲线示意图(据杨起等，1979)

Y值随煤化程度加深做有规律的变化。图615中以镜质组的最大反射率(Romax)煤化程度，可见Y值在Romax=0.8%～1.2%范围内最大，随着煤化程度增高或降低，Y值降低。

测定胶质层的煤样应在1.4的比重液中精选，每次要作双样，该法测试的时间长，所需原煤煤样甚多(一次需200g精煤样)，一些薄煤层或小口径钻进所取得的煤心煤样往往难以满足测定需要的量。胶质层指数法对中等粘结性煤的区分能力强，多数煤的Y值具可加性，利于炼焦配煤的计算。这种方法对Y值＞25mm，或Y值＜10mm的煤不易测准，对弱粘结性煤分辨能力差。

(二)罗加指数法

将粒度小于0.2mm的空气干燥烟煤样1g与5g标准的无烟煤样(宁夏汝箕沟无烟煤，Ad＜4%，Vdaf＞7%，粒度为0.3～0.4mm)均匀混合，放入坩埚内，煤样上加上压块，然后加上坩埚盖，放入(850±10)℃的马弗炉内，焦化15min后取出坩埚，冷却，称取焦渣总质量。把焦渣放在1mm圆孔筛上筛分，筛上部分称重后，放入转鼓内，进行第一次转鼓试验，以转速50转/分钟，转5min后，用1mm圆孔筛进行筛分，再称筛上部分的质量后，放入转鼓进行第二次转鼓试验，重复筛分，称重操作，共进行3次转鼓试验。按下式计算罗加指数:

煤地质学

式中:Q为焦渣总质量，ga为第一次转鼓前大于1mm的焦渣重，gb为第一次转鼓后大于1mm的焦渣重，gc为第二次转鼓后大于1mm的焦渣重，gd为第三次转鼓后大于1mm的焦渣重，g。

罗加指数表示粒度大于1mm的焦块占总质量的百分比，罗加指数越大，表示粒度大于1mm的焦块越多，煤的粘结性越好。R.I.(或以LR表示)值＞45为中等至强粘结煤，R.I.=20～45为中等粘结煤R.I.=5～20为弱粘结煤R.I.=0～5属不粘结至微粘结煤。R.I.值与Y值的关系见图6-16。从图6-16可以看出，当y=10～15毫米时，R.I.值的变动范围相当大，在20～70之间，表明罗加指数法对中等粘结煤的鉴别能力比y值好。甚至当Y值接近于0时，R.I.也能分辨。如陕西蒲白矿区某煤层一些煤样Y为15%～18%，Y均为0，但根据R.I.值的不同可加以区分，R.I.=0，为贫煤R.I.=15，定为瘦煤。

图6-15 Y值与煤化程度(Romax)的关系(据杨起等，1979)

图6-16 罗加指数与Y值的关系(据杨起等，1979)

罗加指数法实验用煤样很少，测定方法简便，快速，易于推广，不足之处是对粘结性强的煤区分能力不好，如Y值＞25mm时，R.I.值都在80～92之间，对粘结性很弱的煤测定的重现性较差。

(三)粘结指数法

测定原理与罗加指数相同，所不同的是无烟煤的粒度改为0.1～0.2mm，分析煤样与无烟煤的配比可以改变，转鼓试验由3次改为两次。粘结指数G按下式计算:

煤地质学

式中:m为焦渣总重，gm1为第一次转磨后＞1mm的焦渣重，gm2为第二次转磨后＞1mm的焦渣重，g。

如果计算结果G＜18，则将分析煤样和标准无烟煤的配比改为3∶3，再重复上述实验。G值按下式计算:

煤地质学

粘结指数适合区分弱和中粘结性煤，测试也比较简便。但对于强粘结煤区分能力欠佳，对弱粘结性煤测定时需要改变配比，比较麻烦。

(四)奥亚膨胀度试验

奥亚膨胀度试验也是国际煤分类指标之一。奥亚膨胀度b表示煤加热软化成胶质体状态时的最大膨胀率(图6-17)。b值的大小，主要和胶质体的数量、粘结度及挥发分析出速度有关。Y值与b值的关系见图6-18。从图6-18来看，当Y值＞25mm时，b值的变化规律还是很明显的，如我国一些地区的一号肥煤，Y值为28mm，但所测得的b值分别在160～270之间，可见奥亚膨胀度对强粘结煤具有较好的鉴别能力。

图6-17 几种煤的奥亚膨胀度曲线(据杨起等，1979)

这几项指标各有其特点，但都存在着对某一粘结性范围的煤区分不清的缺点。此外，自由膨胀序数、葛金干馏试验法都是在严格规定的条件下把煤加热，直接观察所得焦块的性质，与标准焦型相比，确定煤的粘结性、结焦性。这两个指标在评定时易带主观性，造成人为的误差，同时只能定性地定出序号，准确性差。

图6-18 b值与Y值的关系(据《中国煤田地质学》(上册)，1979)

为了拟定我国新的煤的工业分类指标，北京煤炭科学研究院煤化研究所和鞍山热能研究院等单位在改进粘结性指标方面进行了研究。新指标应该用严格的定量数据把不同粘结性的煤划分清楚。根据我国多年来引用罗加指数试验方法积累的大量资料，表明罗加指数对煤的粘结性较Y值和b值表现能力更好，如果针对罗加指数法的不足之处，加以重要的改进，可以得到较好的新指标。改进的途径是分别增加和减少测定强粘结煤和弱粘结煤时所用的标准无烟煤的表面积。

北京煤化研究所改进的主要要点是:把标准无烟煤的粒度由0.3～0.4mm改为0.1～0.2mm，接近烟煤的粒度，这样容易混合均匀，同时由于无烟煤的粒度变小，表面积大大增加，使具粘结性的煤的区别能力能反映更明显。对于弱粘结煤(测值＜20)，改用了3∶3配比，使无烟煤表面积相对地减少，测得的数据除以经验系数折算为1∶5配比的值。改进后的方法称为烟煤粘结指数测定法。

鞍山热能研究院改进的主要要点是:按试验煤样粘结性的强弱不同，试验时分别采用3种不同的试验煤和无烟煤的比例，1∶5，2.5∶3.5，6∶0。对于粘结性极弱的煤，试验时，除不加无烟煤外，还规定专门的转鼓试验法。为了使测试条件接近炼焦生产，把加热速度改为3℃/min。改进后的方法称为煤的粘结度试验法。

这两种改进方法，根据半焦块耐磨强度的高低和添加无烟煤的多少，分别用一定的公式和常数计算出指数，表示试验煤样的粘结性强弱。试验表明，改进的方法提高了再现性和区分能力。

20世纪60年代以来，随着钢铁工业的急剧发展，世界上很多国家都运用煤岩分析方法有效地预测和检验炼焦用煤的结焦性能。根据炼焦时各显微组分所起的作用不同，可分出:①活性组分(也称可熔性组分)，包括镜质组、稳定组，它们在热解时都能形成胶质体，稳定组分形成的胶质体易挥发，粘结性比镜质组稍差②惰性组分(也称不熔性组分)，包括丝质组、半丝质组和矿物质，它们在热解时不能形成胶质体。半镜质组的粘结性介于两者之间，计算时，其含量之三分之一划入活性组分。煤中活性组分对惰性组分的比例越高，所得焦炭质量越好。不同变质阶段煤中活性组分粘结惰性组分的能力不同，以肥煤阶段(Ro=0.9%)最强。近年来，由于煤岩分析自动化的进展，西德、美国、日本等国钢铁企业已经普遍地对商品煤样进行煤岩分析。

二、煤的发热量

煤燃烧时放出大量热量。煤的发热量就是每单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量，常用cal/g或kcal/kg表示。发热量是供热用煤的一个质量指标，它是燃烧的工艺过程的热平衡、耗煤量、热效率等计算的依据。

(一)定义及单位

发热量是动力用煤的主要质量指标，煤的燃烧和气化要用发热量计算热平衡、热效率和耗煤量，它是燃烧和气化设备的设计依据之一。发热量是低煤级煤的分类指标之一，也可根据发热量判断煤级和煤的其他性质。煤的发热量是指单位质量的煤完全燃烧所产生的全部热量，以符号Q表示。热量的国际单位为焦耳(J)，1J=1N·m(牛顿·米)。过去我国用的热量单位是卡(cal)，热量的英制单位为Btu/lb(英国热制单位/磅)。这几个热量单位的关系为:

1cal≌1.8Btu≌4.1868J，1J=0.239cal，1000kcal=41868MJ

(二)发热量的测定原理将粒度小于0.2mm的空气干燥煤样1g放在氧弹中燃烧，如图6-19所示。氧弹中充有2.5×106Pa压力的氧气，通电使氧弹内的金属丝点燃煤样，煤样在高压氧气中完全燃烧，燃烧产生的热量被内套筒中的水吸收，根据水上升的温度，计算出煤样产生的热量，该热量称为弹筒发热量，用符号Qb，ad表示。为防止测试时热量的散失和交换，测试时使外筒水温自动跟踪内筒水温而变化，使内外筒没有热交换，这种方法称为绝热式量热计测试法。

图6-19 使用铅垫密封的旧式氧弹(据能源地质学，2004)

(三)煤的弹筒发热量、高位发热量和低位发热量

1.弹筒发热量

弹筒发热量是指单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的二氧化碳、过量氧气、氮气、硝酸、硫酸、液态水以及固态灰时放出的热量，弹筒发热量也即实验室内用氧弹热量计直接测得的发热量单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的二氧化碳、过量氧气、氮气、二氧化硫、液态水以及固态灰时放出的热量称为恒容高位发热量，恒容高位发热量也即由弹筒发热量减去硝酸形成热以及硫酸与二氧化硫形成热之差后得到的发热量单位质量的煤在充有过量氧气的氧弹内燃烧，其终态产物为25℃下的二氧化碳、过量氧气、氮气、二氧化硫、气态水以及固态灰时放出的热量称为恒容低位发热量，低位发热量也即由高位发热量减去水(煤中原有的水和煤中氢生成的水)的气化潜热后得到的发热量。

由于煤样是在高压氧气条件下燃烧，因此产生了空气中燃烧时不能产生的化学反应。煤中的氮及氧弹空气中的氮，在弹筒高温高压作用下，生成NO2或N2O5，与水反应生成稀HNO3，该反应为放热反应。煤在空气中燃烧时，煤中的氮变成游离氮逸出，不产生这个反应煤中的硫在空气中燃烧时，生成SO2逸去，但在弹筒高压氧气作用下，SO2与水作用生成稀H2SO4，也是放热反应。稀硝酸和稀硫酸溶于水也是放热反应。煤在空气中燃烧时，煤中的水(包括煤中氢在燃烧时生成的水)，变为水蒸气逸去，这是吸热反应。但在弹筒的高压下，水不能变为水蒸气，所以不吸热。可以看出，煤在弹筒中燃烧产生的热量要高于在空气中或在工业锅炉中燃烧时实际产生的热量。因此，实际应用中要对煤的弹筒发热量进行换算。

2.煤的高位发热量(符号Qgr，ad)

用煤的弹筒发热量减去稀硝酸和稀硫酸的生成热后，便是煤的高位发热量。计算公式:

Qgr，ad=Qb，ad－(95Sb，ad+α·Qb，ad)

式中:Sb，ad为弹筒洗液中硫占空气干燥煤样的百分比，%(当煤中Sb，ad≤2%时，可用St，ad代替Sb，ad进行计算)α为硝酸生成热的校正系数，当Qb，ad≤16.7kJ/g时，α=0.0010当16.7kJ/g＜Qb，ad≤25.1kJ/g时，α=0.0012当Qb，ad＞25.1kJ/g时，α=0.0016。

3.煤的低位发热量(符号Qnet，ad)

用煤的高位发热量减去水的汽化热，便是煤的低位发热量。计算公式:

Qnet，ad=(Qgr，ad－206Had)－23Mad

式中:Had为空气干燥煤样氢含量，%Mad为空气干燥煤样水分，%。

一般讲，煤的收到基低位发热量(Qnet，ar)最接近于煤实际燃烧时产生的发热量。计算公式:

煤地质学

式中:Mt为煤样的全水分。

4.煤的发热量计算

煤的发热量有弹筒发热量、高位发热量和低位发热量3种，而且有4种基准，即收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基，所以共有12种方式可报出测试结果。但一般常用的发热量指标有5种:

1)空气干燥基弹筒发热量Qb，ad，这是测试的直接结果，需要换算。

2)空气干燥基高位发热量Qgr，ad，用于报出测试结果。

3)干燥基高位发热量Qgr，d，用于评定煤的质量，研究煤质。

4)干燥无灰基高位发热量Qgr，daf，用于评定煤中有机质的性质，可反映煤级。

5)收到基低位发热量Qnet，ar，反映煤的实际质量，是煤炭计价的依据，也用于燃煤工业锅炉的设计。

在煤炭计价时，一定要注意所用的发热量指标的基准，不然将造成经济上的损失。

煤的发热量除了直接测定外，还可以根据元素分析或工业分析的数据进行计算，供无实测发热量的用煤单位参考。煤炭科学研究院煤化学研究所所根据我国煤质资料研究结果推导了一系列发热量计算公式。

(1)利用元素分析数据，计算高位发热量的公式

低煤化程度的煤:

Qgr，daf=80Cdaf+305(310)Hdaf+22Sdaf－26Odaf－4(Adaf－10)

式中:Hdaf前面的系数对褐煤为305，对长焰煤、不粘煤为310。对Ad≤10%的煤，不计算最后一项的灰分校正值。

炼焦煤:

Qgr，daf=80Cdaf+310Hdaf+22Sdaf－25Odaf－7(Adaf－10)

(2)利用工业分析数据，计算低热值煤高位发热量的公式

高灰分(Aad=45%～90%)烟煤:

煤地质学

(四)影响煤发热量的因素

煤的发热量与煤成因类型、煤岩成分、煤化程度(煤级)、煤中矿物杂质的含量、煤的风氧化程度有关。残植煤和腐泥煤的发热量比腐植煤要高，如江西乐平鸣山的树皮残植煤Qb，daf为9060cal/g。

煤岩成分:腐植煤同一煤级中，壳质组分的发热量最高，气煤阶段达8680cal/g，镜质组次之，为7925cal/g，而惰质组仅7841cal/g。在低煤级时，惰质组的发热量可以比镜质组高，因为镜质组的碳含量低，而氧含量高，故总发热量较低。而惰质组的氧含量不太高，碳含量很高，弥补了氢含量低的不足。至中煤级烟煤时，镜质组的氧含量减少，而碳含量增加很快，氢变化不大，故发热量超过惰质组。

煤化程度:当煤以镜质组为主时，随煤级升高，煤的发热量逐渐增高，至中煤级的焦煤、瘦煤时达到高峰，以后又稍有下降(图6-20)。这与煤的元素组成变化有关。低煤级时，氧高而碳低，故Q低中煤级时，氧低而碳高，如焦煤阶段Cdaf为87%～90%，虽不及无烟煤高，但Hdaf高达4.8%～5.5%，故Q最高高煤级时碳虽高，但氢降低快，氢的发热量比碳高3.5倍，故Q又有所下降。煤的发热量随煤级的变化见表6-10。

图6-20 煤的挥发分产率与发热量的关系(据能源地质学，2004)

表6-10 煤发热量随煤级升高的变化

(据李增学等，2005)

煤的发热量随煤中矿物杂质含量的增加而降低。矿物杂质不发热，其含量越多，煤的发热量越低。对煤种变化不大的同一矿区而言，由矿物杂质形成的灰分与发热量往往保持十分规律的反比关系(图6-21)。煤受风氧化后，煤中的C和H变成CO2和H2O逸去，故煤的C和H含量降低，氧含量增高，煤的发热量下降。如果风氧化严重，煤变成不可燃。

图6-21 霍林河煤田露天矿区煤的灰分与发热量的关系(据杨起等，1979)

三、煤的气化指标

煤经过气化可产生做燃料用的动力煤气和供化学合成煤气。通常把煤的反应性、机械强度、热稳定性、灰熔点、灰粘度和结渣性作为气化用煤的质量指标。

(一)煤的反应性

煤的反应性，又称活性，指在一定温度条件下，煤与不同气化介质，如二氧化碳、氧、水蒸气相互作用的反应能力。反应能力强的煤，在气化和燃烧过程中，反应速度快、效率高。尤其一些高效能的新型气化工艺(如沸腾床、悬浮床气化)，反应性强弱更直接影响到煤在炉中反应的情况、耗煤量、耗氧量及煤气中有效成分等。在流化燃烧新技术中，煤的反应性强弱与其反应速度也有着密切的关系。因此，反应性是一项重要的气化和燃烧的特性指标。

测定煤的反应性的方法很多。目前我国采用的方法是测定在高温下煤焦还原CO2的性能，以CO2还原率表示煤的反应性。

将CO2还原率(α，%)与相应的测定温度绘成曲线(图6-22)，可见煤的反映性随温度升高而增强。各种煤的反应性随煤化程度加深而减弱。这是由于碳与CO2反应不仅在燃料的外表面进行，而且也在燃料的微细毛细管壁上进行，气孔愈多，反应表面积愈大。不同煤化程度煤及所得的煤焦的气孔率是不同的。褐煤的反应性最强，但到较高的温度(900℃以上)，反应性增高缓慢。无烟煤的反应性最弱，但在较高温度时，随温度升高而显著增强。煤的灰分数量等因素对反应性也有明显的影响。

(二)煤的机械强度

煤的机械强度包括煤的抗碎、耐磨和抗压等物理机械性质及其综合性质。气化用煤和燃烧用煤多数情况下要求用粒度均匀的块煤。机械强度低的煤投入气化炉时，容易碎成小块和粉末，从而破坏了块煤粒度的均匀性，影响气化炉的正常操作，因此，要求煤有一定的机械强度。另外，设计部门可以根据煤的机械强度，正确估计块煤用量及确定使用前是否需要再行筛分。所以，煤田勘探时，应提供气化用煤或燃烧用煤的机械强度资料。

煤的机械强度测试方法有几种，应用比较普遍的落下试验法是根据煤块在运输、装卸、入炉过程中落下、互相撞击而破碎等特点拟定的，它与表示煤的抗压、耐磨等机械强度试验法有所区别。测定方法为:选取60～100mm的块煤10块，称重。然后一块一块地从2m高的地方落到厚度＞15mm的金属板上。这样自由跌落3次，用25mm的方孔筛筛分，以＞25mm的块煤质量占试样总质量的百分数来表示煤的机械强度，其分级标准见表6-11。

我国大多数无烟煤的机械强度好，一般为60%～92%，还有一些煤受构造破坏成片状、粒状，煤质松软，机械强度差或很差，一般为40%～20%，甚至在20%以下。

图6-22 褐煤、烟煤、无烟煤的活性曲线示意图(据杨起等，1979)

表6-11 煤的机械强度分级

(据杨起等，1979)

(三)煤的热稳定性

煤的热稳定性是指煤在高温燃烧或气化过程中保持原来粒度的性能。热稳定性好的煤，在燃烧或气化过程中能以其原来的粒度烧掉或气化而不碎成小块，或破碎较少热稳定性差的煤在燃烧或气化过程中迅速裂成小块或煤粉，轻则增加炉内阻力和带出物，降低气化和燃烧效率，重则破坏整个气化过程，甚至造成停炉事故。因此，要求煤有足够的热稳定性。

各种工业锅炉和气化炉对煤的粒度有不同要求，因此测定煤的热稳定性的方法也有所不同。常用的是13～25mm级块煤测定法和小粒度6～13mm级块煤测定法。

13～25mm级块煤测定法是把煤样放在预热到850℃的马弗炉内热处理15min，求出各筛分级别残焦占总残焦的百分比，以各级累计百分数与筛分级别作出曲线，以大于13mm级残焦的百分数S+13作为热稳定性指标，以小于1mm级残焦的百分数S－1及热稳定性曲线作辅助指标(图6-23)。

小粒度6～13mm级块煤测定法是把煤样放在预热到850℃的马弗炉内加热90min，然后称重、筛分。将所得6～3mm，3～1mm及小于1mm的残焦占总残焦量的百分比，作为热稳定性的指标，分别以KPG，KPJ和KP1表示。指标数值愈大，表明热稳定性愈差，因此，更确切地说，这些指标是代表不稳定性的。按KPG的分级标准见表6-12。

图6-23 热稳定性曲线图(据杨起等，1979)

表6-12 煤的热稳定性分级

(据杨起等，1979)

我国大多数无烟煤的热稳定性较好。KPG均在35%以下，但在高变质无烟煤中也有少数煤的热稳定性不好或很不好(如京西大安山煤、福建天湖山大蔗沟煤)，其原因尚待进一步查明。这种热稳定性不好的无烟煤，经预热处理后，其热稳定性都有显著改善。

(四)煤的结渣性

在气化中，煤灰结渣会给正常操作带来不利的影响，结渣严重时将会导致停产。由于煤灰熔点(T2)并不能完全反映煤在气化炉中的结渣情况，因此还须用煤的结渣性来判断煤在气化过程中的结渣难易程度。

煤的结渣性测定要点，是用空气为气化介质，来气化预热到800～850℃的赤热煤样，气化过程的后期温度降到100℃时即停止气化。以＞6mm的灰渣占灰渣总重的百分数及其相应的最高温度作为煤样的结渣性指标。

四、煤的低温干馏焦油产率

为评价各种煤和油页岩的炼油适应性以及在低温干馏工业生产中鉴定原料煤或油页岩的性质并预测各种产品的产率，都要求进行低温干馏试验。实验室测定煤的低温干馏焦油产率一般采用“铝甑法”。收集干馏出来的焦油，计算出焦油产率，代号为T。评定煤的低温干馏焦油产率时用分析基指标Tad。低温干馏用煤的Tad一般不应小于7%。一般Tad＞12%者称高油煤Tad=7%～12%者为富油煤Tad≤7%者为含油煤。

煤的低温干馏焦油产率与煤的成因类型有关。腐泥煤、残植煤的低温干馏焦油产率相当高，如山东兖州煤田腐泥煤的Tad为13.50%～45.53%，浙江长广煤田某矿树皮残植煤的Tad为10.70%～21.00%，大多数为高油煤。腐植煤的焦油产率与煤化程度和煤岩组成有关，褐煤和长焰煤的Tad较高，如山东黄县煤田褐煤的Tad为14%左右。当稳定组分含量较高时，焦油产率也比较高，如淮南煤田气煤中，当稳定组分为15%～26%时，Tad为12%～15%而当稳定组分＜10%时，Tad多半小于10%。

五、壳质组的荧光性

在低煤化阶段，壳质组的荧光性是较好的煤化程度指标。煤的荧光性与反射率之间具有互相消长的关系，即反射率越低，荧光性愈强，二者并非线性关系。

Otteniann(1975)曾详细地研究了孢子体荧光光谱与煤化阶段的关系(图6-24)。光谱峰随煤化程度的增高有规律地移向更长波段。泥炭阶段λmax在500nm以下，挪动范围较宽褐煤阶段λmax大致在560～580nm之间，峰形陡峭随煤化程度的进一步提高，光谱曲线在630nm上逐渐形成一个小突峰，它在亚烟煤阶段(相当老褐煤阶段)迅速增大，在相当长焰煤阶段640nm波长段出现了第二个峰，直到气煤阶段640nm峰取代了580nm峰，煤化程度继续增高，640nm峰继续迁移向红光谱段，到肥煤阶段λmax移到670nm以上。

图6-24 孢子体荧光光谱随煤化程度增高的变化(据邵震杰等，1993)

焦化厂一般由备煤车间、炼焦车间、回收车间、焦油加工车间、苯加工车间、脱硫车间和废水处理车间组成。

根据焦炉本体和鼓冷系统流程图，从焦炉出来的荒煤气进入初冷器之前，已被大量冷凝成液体，同时，煤气中夹带的煤尘，焦粉也被捕集下来，煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。

分离后氨水循环使用，焦油送去集中加工，焦油渣可回配到煤料中。炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温，此时，残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去，然后进入鼓风机被升压至19600帕（2000毫米水柱）左右。

扩展资料

焦化工作的危害

1、高温、热辐射，炉顶操作工人经常受到强热辐射、高气温、日光照射影响可发生中暑。

2、在轻油和粗苯蒸馏时，如密闭与通风等措施效果不好，车间空气中苯、甲苯、和二甲苯的浓度可超过国家规定的职业容许限值，长期接触可导致白细胞减少，甚至发生慢性苯中毒。

3、在焦炉炉旁及炉顶均可检出3，4—苯并［a］吡，据调查，北京、东北等地焦化厂工人肺癌死亡率高于当地居民到4~9倍，焦炉工肺癌已列入职业病名单。

4、蒽醌、焦油、沥青和蒽油等均可引起各种皮肤病，

5、检修设备时煤气中毒，接触煤尘、外伤、烧伤等。

参考资料来源：百度百科-焦化

卸煤是指将原料煤从车厢中或船舱中卸出。卸煤主要采用卸车机卸煤或御船机卸煤。

煤炭成为18世纪工业革命中的主要能量来源，蒸汽火车、蒸汽船等开始成为工业国家中的主要交通运输工具。同时炼钢业也需要大量的煤矿。城市的照明、暖气和烹调等也需要使用煤气。英国在18世纪末发明了许多地下采煤的科技，从此采煤进入了大规模商业开采的时代。

煤炭在18世纪至1950年代是西方国家的主要工业和运输能量来源。另一方面，石油的开采技术在20世纪初得到很大的发展，在美国、中东和印尼发现了大规模油田。石油作为燃料的优点多于煤炭。

扩展资料

转子式翻车机卸煤

由转子、夹紧装置、支承装置和回转驱动装置等组成。转子承载车厢并转动回转体，由端环、平台、前后桁架和靠板组成。夹紧装置保证车厢在回转过程中不脱轨，由固定在前、后桁架上借液压或钢丝绳传动的夹钩组成。在翻车机翻转过程中，车厢被夹钩夹紧。

支承装置由几组托辊组成、翻车机通过转子支承在托辊上，转子端环上的轨道沿托辊旋转，内荷重通过托辊传到基础上。回转驱动装置由电动机、减速机和驱动小齿轮组成。翻车机的回转是通过小齿轮啮合嵌在端环上的齿块来实现的。

螺旋卸车机卸煤

适用于中小焦化厂。其工作原理是用螺旋作为推进器，当螺旋在车厢中旋转时。与螺旋接触的煤便从车厢推出。螺旋除自身旋转外，其臂架还沿轴二下摆动，使螺旋升高或降低。

螺旋卸车机一般与受煤坑配合使用，其操作过程如下：将待卸煤的车厢送到受煤坑上，用人工打开车厢两侧车门；借升降机构将螺旋理入煤中，螺旋在车厢内边旋转边沿车厢长度方向缓慢移动，将车厢中的煤经两侧车门卸到受煤坑内。