无烟煤是哪种煤
无烟煤为煤化程度最深的煤,含碳量最多,灰分不多,水分较少,发热量很高,可达25000~32500kJ/kg,挥发分释出温度较高,其焦炭没有黏着性,着火和燃尽均比较困难,燃烧时无烟,火焰呈青蓝色
。
煤样在规定条件下隔绝空气加热,煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的液态(此时为蒸汽状态)和气态产物,这些产物称为挥发物。挥发物占煤样质量的分数成为挥发分产率或简称为挥发分。以干燥无灰基为分析基,挥发分低于10%的煤称为无烟煤。挥发分大于6.5%小于10%的无烟煤称为无烟煤三号
1、含义上的区别
冶金煤,又称主焦煤,是中等及低挥发分的中等粘结性及强粘结性的一种烟煤。
动力煤指用于作为动力原料的煤炭。一般狭义上就是指用于火力发电的煤。从广义上来讲,凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的,产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤。
无烟煤,俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的煤,是一种坚硬、致密且高光泽的煤矿品种。
2、分类上的区别
冶金煤主要分两类,一类干燥无灰基挥发分Vdaf>10%~28%,黏结指数G>65,胶质层最大厚度,y≤25mm。这部分煤结焦性好,可以单独炼出合格的高炉焦;另一类干燥无灰基挥发分Vdaf>20%~28%,黏结指数G>50~65,结焦性比前者差。
动力用煤,就类别来说,主要有褐煤、长焰煤、不粘结煤、贫煤;气煤以及少量的无烟煤;从商品煤来说,主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。
无烟煤分为标准煤、TJP滤料。标准煤滤料采用优质碳块经精选、破碎、筛选加工而成,外观光泽度好,呈多棱形颗粒状,一般用于双层和三层过滤;TJP型无烟煤滤料,主要用于钢铁系统的轧钢循环水处理及石油化工行业污水的深度处理,亦适用于精密制造及航天航海等方面高级用水过滤。
3、特性上的区别
冶金煤加热时能形成热稳定性很好的胶质体。单独炼焦时能得到块度大、裂纹少、抗碎强度高的焦炭,其耐磨性也好。在炼焦配合煤中焦煤可以起到焦炭骨架和缓和收缩应力的作用,从而提高焦炭机械强度。
动力用煤主要特性是发热量,其次是灰熔点的高低和结渣的难易程度,粉煤锅炉燃烧还要考虑可磨性系数的大小,链条式锅炉燃料需要注意煤的含块率等指标。
无烟煤固定碳含量高,挥发分产率低,密度大,硬度大,燃点高,燃烧时不冒烟。黑色坚硬,有金属光泽。以脂摩擦不致染污,断口成贝壳状,燃烧时火焰短而少烟。不结焦。一般含碳量在90%以上,挥发物在10%以下。无胶质层厚度。热值约6000-6500千卡/公斤。
参考资料来源:百度百科-冶金煤
参考资料来源:百度百科-动力煤
参考资料来源:百度百科-无烟煤
4.2 空气干燥基 Air dried basis 与空气湿度达到平衡状态的煤为基准 ad 分析基
4.3 干燥基 Dry basis 以假想无水状态的煤为基准 d 干基
4.4 干燥无灰基 Dry ash-free basis 以假想无水、无灰状态的煤为基准 daf 可燃基
4.5 干燥无矿物质基 Dry mineralmatter free basis 一假想无水、无矿物质状态的煤为基准 dmmf 有机基
4.6 恒湿无灰基 Moist ashfree basis 一假想含最高内在水分、无灰状态的煤为基准 maf
4.7 恒湿无矿物质基 Moist mineral matter-free-baisis 以假想含最高内在水分、无矿物质状态的煤为基准 M,mmf
1、煤的工业分类中的一些基本概念
①基的概念:基准,前提条件。例如d,ad,daf,dmmf,ar分别代表干燥基、空气干燥基,干燥无灰基、干燥无矿物质基和收到基。
②煤的粘结性。是指煤粒(d<0.2mm)在隔绝空气加热后能否粘结其本身或惰性物质形成块的能力。
③煤的结焦性。是指煤粒隔绝空气加热后能否生成优质焦炭的性质。
④煤的全水分。是煤的外在水分(表面水)和内在水分之和。外在水是空气中干燥失去的水分,剩下的是内在水。
⑤挥发分。空气干燥基煤样在900℃条件下隔绝空气加热7分钟后减少的质量扣除水和二氧化碳的质量。常用干燥无灰基挥发分表示。Vdaf/%
⑥灰分:空气干燥基煤样加热到815℃完全燃烧后残余物的质量。
⑦弹筒发热量。是指单位质量的煤在充有过量氧气的弹筒中燃烧,最终产物为25的二氧化碳、氧气、氮气、硝酸、硫酸、液态水和固态灰时放出的热量。
⑧高位发热量。是指单位质量的煤在充有过量氧气的弹筒中燃烧,最终产物为25的二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫、液态水和固态灰时放出的热量。其数值等于弹筒发热量扣除硝酸和硫酸的形成热。
⑨低位发热量。是指单位质量的煤在充有过量氧气的弹筒中燃烧,最终产物为25的二氧化碳、氧气、氮气、二氧化硫、气态水和固态灰时放出的热量。其数值等于高位发热量扣除水的汽化热。
2、煤的用途
火力发电31%,工业锅炉31%,民用20%,炼焦8%,蒸汽机4%,煤化工3%,出口3%
3、煤的工业分类依据
根据煤化程度指标(挥发分等)和热加工工艺性质(粘结性、发热量等)。
4、中国煤炭分类表及说明
①煤的数码编号说明:十位数表示干燥无灰基挥发分的大小,个位数表示它的粘结性大小。十位数字大,表示挥发分高;个位数字大,表示粘结性高。
②无烟煤分类:3个编号。 类别 编号 挥发分Vdaf/% 氢含量Hdaf/% 无烟煤一号 01 老无烟煤 0-3.5 0-2 无烟煤二号 02 典型无烟煤 3.5-6.5 2-3 无烟煤三号 03 新无烟煤 6.5-10 3-4 ③烟煤分类:24个编号
挥发分10-20%,20-28%,28-37%,37%以上,分别为低、中、中高和高挥发分。
粘结指数G 0-5,5-20,20-50,50-65,65以上,分别为不粘、弱粘、中低粘、中高粘和强粘结性。
④褐煤分类:2个编号 类别 编号 挥发分Vdaf/% 目视比色法透光率PM 褐煤一号 51 新褐煤 37以上 ≤30 褐煤二号 52 老褐煤 37以上 30-50 ⑤中国煤的分类
14大类:褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。
17小类
5、煤的可选性及评价方法
①选煤的概念
利用煤与矿物杂质物理化学性质的不同,设法除去矿物杂质,提高煤质量规格的过程。
②选煤方法
主要是重力选煤,利用煤与矿物杂质密度的不同,采用跳汰选煤或重介质洗煤。
③煤的可选性
把矿物杂质从煤中分离出来达到工业用煤要求的难易程度。用±0.1临近密度物产率表示。
④评价方法
筛分试验和浮沉试验。
煤岩学
第一节 宏观煤岩组成及煤的物理性质
1、宏观煤岩成分:肉眼可以区分的煤的基本组成单位。
①镜煤。颜色深黑,光泽最强,贝壳状断口,内生裂隙发育,呈条带状或透镜状,由植物的木质纤维组织经凝胶化作用形成,是一种简单的宏观煤岩成分。
②丝炭。颜色灰黑,纤维状结构,丝绢光泽,疏松多孔,被矿物充填后坚硬致密,比重较大,由植物的木质纤维组织经丝炭化作用形成,也是一种简单的宏观煤岩成分。
③亮煤。亮煤是复杂的宏观煤岩成分,由植物的木质纤维组织经凝胶化作用,并掺入一些由风或水带来的矿物杂质形成。光泽和亮度仅次于镜煤,断面平坦,内生裂隙不如镜煤发育,常呈较厚分层,是最常见的宏观煤岩成分。
④暗煤。暗煤是复杂的宏观煤岩成分,富含壳质组、惰质组或矿物质,光泽暗淡,灰黑色,致密坚硬,比重大,韧性大,不易破碎,断面粗糙,一般不发育内生裂隙。较为常见。
2、宏观煤岩类型
按宏观煤岩成分组合及其反映出来的平均光泽强度划分为4种宏观煤岩类型。
①光亮煤。主要由镜煤和亮煤组成(大于80%)。
②半亮煤。亮煤和镜煤占多数(50-80%)。
③半暗煤。亮煤和镜煤占20-50%,硬度、韧性、比重较大。
④暗淡煤。镜煤与亮煤小于20%,硬度、韧性、比重大。
二、煤的物理性质
1、光学性质
①颜色:表色、粉色、体色、反射色、反射荧光色
表色指普通白光照射下煤表面反射的颜色。
粉色指煤研成粉末或用钢针刻划煤表面形成条痕的颜色。又称条痕色。
体色指把煤表面磨光,在显微镜下观察反射光的颜色。
反射荧光色:把煤表面磨光,用蓝光或紫外光激发后呈现的颜色。 煤类 表色 粉色 体色 反射色 反射荧光色 褐煤 褐色 褐色 煤级越高,透光性越差 煤级越高,反射色越浅 煤级越高,荧光色越弱 低阶烟煤 黑色 深褐色 高阶烟煤 黑色 黑色 无烟煤 黑色 深黑色 ②光泽。煤的新鲜断面的反光能力。与煤成因、煤岩成分、煤化程度和风化程度有关。镜煤→亮煤→暗煤→丝炭,光泽减弱。随煤级增高,光泽增强。
③反射率、折射率和吸收率
煤的反射率是在垂直照明条件下,煤岩组分磨光面的反射光强度与入射光强度之比。
煤的折射率是在光线入射煤的界面时,入射角和折射角的正弦之比。
煤的吸收率是被吸收的光能与入射光能量之比。
2、机械性质
①硬度。抵抗硬物压入表面的能力,分为刻划硬度、压痕硬度和磨损硬度。
刻划硬度指用标准矿物刻划煤得到的相对硬度。
压痕硬度指用专门的仪器测定的煤的显微硬度。
抗磨硬度指用煤磨光面上耐磨阻力的大小表示的硬度。
②脆度。物体受外力作用后破碎的性质。脆度大,韧性差,与硬度不直接相关。焦煤脆度最大。
③可磨性。研磨的难易程度。煤的可磨性系数指风干状态下将相同重量的标准煤样和试验煤样由相同粒度研磨到相同细度所消耗的能量比。
④压缩性。煤在恒温加压下体积变化的百分数。
⑤断口。煤受力后断开的截面。
⑥比重、密度。
⑦比表面积。每克煤具有的总表面积。M2/g
可采用湿润法、BET法、Langmuir等温吸附法、气相色谱法。褐煤和无烟煤比表面积最大。
⑧孔隙率。煤中孔隙和裂隙总体积与煤总体积之比,又称孔隙度。
⑨导电性。通常用电阻率表示。与煤化程度、水、矿物质、孔隙度和风化程度有关。
⑩磁性。煤是抗磁性物质。
⑾导热性。煤的比热介于水和矿物之间。水比热大,矿物比热小。
三、煤中的裂隙
1、内生裂隙:凝胶化物质在温度、压力作用下均匀收缩产生内张力而形成的裂隙。与层理面垂直发育两组。
2、外生裂隙:后期构造应力作用的产物,与层理面呈不同角度相交,裂隙内有煤屑。
四、煤的结构与构造
1、煤的结构分为原生结构和次生结构。原生结构指煤化作用过程中未经构造运动作用形成的煤结构。次生结构指煤层遭受构造运动后的结构,包括碎裂、碎粒、縻棱结构。
2、煤的构造
煤作为一种沉积岩,具有沉积构造,包括层理、波痕等;有些不具有层理特征,呈块状构造。原生构造经构造运动后产生次生构造,如滑动镜面、鳞片状构造、揉皱构造等。
第二节 煤的显微组成
一、煤的有机显微组分
1、镜质组。由植物的木质纤维组织在还原条件下经凝胶化作用形成。镜质组分为结构镜质体、无结构镜质体和碎屑镜质体。保存有植物细胞结构的称为结构镜质体,没有植物细胞结构的称为无结构镜质体,呈碎屑状分布的称为碎屑镜质体。
2、惰质组。又称丝质组,是木质纤维组织在氧化环境下经丝炭化作用形成。C含量高,芳构化程度高,较硬,反射率高,挥发分低,无粘结性。
3、壳质组。又称稳定组,类脂组。壳质组还有大量脂肪族成分,氢含量高,加热时产生大量的焦油和气体。粘结性较差或没有,具有荧光性。
二、煤的无机显微组分
1、煤中矿物质来源
①原生矿物。植物通过根吸收的矿物质。
②同生矿物。由风、水携带与泥炭同时沉积的矿物质。
③后生矿物。煤层形成后,由于水或岩浆的侵入形成于煤体内的矿物。
2、煤中矿物质种类
粘土矿、碳酸盐矿、氧化物、硫化物、氢氧化物等。
第三节 煤岩学应用
1、根据煤层剖面、生物化石、煤核可以推断煤层沉积史。
2、根据煤层形成曲线可以推断沉积历史。
3、利用同等深度不同变质程度可以推断构造运动史。
第四节 煤岩学研究方法
一、宏观研究方法
肉眼观察煤层剖面,绘制煤岩柱状图,描述分层名称、厚度、结构、构造、矿物质等。
二、显微研究方法
1、显微煤岩组分定量
煤粒d≤1mm,平均d=0.8mm
2cm 颗粒数约为25×25=625
2cm
测量步距0.6mm时,测量点数是33×33=1089。统计原则:以目镜十字丝交点下组分进行统计,十字丝交点下没有显微组分的不统计。判断原则:如果十字丝交点落在组分边界时,按充满某个象限的组分参与统计。
2、显微煤岩类型定量
目镜插入网格微尺,网格数20,网格尺寸0.5mm×0.5mm,测量步距0.6mm。统计原则:网格与煤粒交叉点数在10个以上时参与统计。数据点的判断原则:①矿物点数<20%且无硫化物时,该数据点定为显微煤岩;②矿物点数>50%或硫化物点数>15%重叠点数时,该点定为矿物体;③其它数据点定为微矿质煤。
3、显微组分和显微煤岩类型综合分析
在目镜中插入网格微尺,以网格微尺某一点作为十字丝,综合前面的统计和判断依据进行统计和分析。
三、煤的反射率测定
显微光度计
四、仪器设备
1、自动显微光度计
根据灰度值计算出反射率,判断煤化程度、显微组分或煤岩类型。
2、扫描电子显微镜:用于研究固体的表面形态。
3、核磁共振:特定的原子核在特定的外加磁场中,只吸收特定频率的射频能量。用于研究煤分子的化学结构。芳香度改变,相当于外加磁场改变,被吸收的射频频率也改变。
4、电子顺磁共振
第五章 含煤沉积体系
1、 含煤岩系的概念
是指充填于盆地内含有煤层的具有共生关系的沉积总体。含煤岩系的颜色主要由灰色、灰绿色和黑色组成,岩石类型包括砂、泥岩、炭质泥岩、灰岩、煤等。
2、 煤层形成的条件
煤层的前身是泥炭层,泥炭层的形成和保存与沼泽中的水位密切相关,根据植物遗体的堆积速度和沼泽水面的上升速度对比,可分为三种情况,又称为三种补偿方式:过度补偿、均衡补偿和欠补偿。
3、 煤层的结构
煤层包含煤分层和岩石夹层,煤层内不含夹石层者称为简单结构煤层,煤层内含夹石层者称为复杂结构煤层。
4、 煤层的底板和顶板
煤层底板以泥岩、粘土岩最为常见,富含植物根茎化石,俗称根土岩;如果底板为砾岩或石灰岩,则为植物遗体异地沉积。根土岩含有伊利石、蒙脱石、高岭石和其他粘土矿物,呈灰白色。
煤层顶板的岩石类型有多种,最常见的是泥岩、砂岩和石灰岩,与沉积环境有关。例如,我国华北石炭二叠纪含煤岩系太原组是海进型充填序列,成煤环境主要为泻湖-障壁岛体系,发育石灰岩顶板。华北地区山西组为海退型充填序列,成煤环境主要为三角洲、河流体系,煤层顶板为湖相泥岩、冲击相砂岩。
5、 煤层中的结核、包体和化石
顶板为海相沉积物的煤层,煤层中、顶部常见黄铁矿结核,煤层下半部常见硅质结核。
泥炭中混入外来漂砾,形成包体。
煤层中有时可见到动植物化石。
6、 煤层厚度、形态及其控制因素
煤层总厚度、有益厚度、可采厚度、可采煤层、厚度级别
煤层形态控制因素:泥炭沼泽基底形状、沉积环境(冲积扇、河流、湖泊、三角洲、泻湖-障壁岛)、同期构造变动(河流或湖泊相碎屑沉积体侵入煤层产生煤层分叉现象、基底发生断裂、褶皱)、后期构造变动(褶皱、断裂、岩浆侵入、岩溶陷落柱)
7、 含煤沉积体系
山地冲积扇地带沉积体系成煤特征:扇间、扇内或扇前盆地可形成煤层,侧向连续性差
河流沉积体系成煤特征:岸后沼泽和废弃河道有利于形成煤层
湖泊沉积体系成煤特征:湖泊淤浅过程中,沉积粒度下细上粗
三角洲沉积体系成煤特征:上三角洲平原地带,近河岸由于决口扇沉积而出现煤层分岔和灰分增高现象,多形成低硫煤;下三角洲平原,受海水和潮汐影响明显,煤层顶板多为海相沉积,硫分含量高。
泻湖-障壁岛沉积体系成煤特征:泻湖淤浅沼泽化形成煤层,厚度变化较大,煤层硫分含量较高。
第六章 聚煤盆地与聚煤规律
1、根据聚煤盆地的形成条件,分为凹陷型聚煤盆地,断陷型聚煤盆地和构造侵蚀型聚煤盆地。
①我国华北石炭二叠纪聚煤盆地是一个比较典型的波状凹陷型聚煤盆地。盆地南侧是秦岭-大别山构造带,盆地北侧是阴山构造带,总体是一个西北向东南方向缓倾斜的簸箕状盆地,呈现“东西向分带,南北向迁移”的格局。
②断陷型聚煤盆地。由断裂作用和断块沉陷作用形成。
③侵蚀型聚煤盆地。基底为具有剥蚀面的凹地。
2、聚煤盆地的演化
①聚煤盆地的演化受古植物、古气候、古地理和古构造的影响。
②盆地内存在不均匀沉降现象。
③聚煤盆地在构造运动、海水进退和气候影响下,具有侧向迁移现象。
涉及的词汇:海进、海退、海退退覆、超覆、进积(海退时)、退积(海进时)、沉积基准面
3、聚煤规律
在古植物、古气候、古地理和古构造影响下,聚煤作用总是发生于盆地中的一定部位,在时空上表现出一定的规律性。
①富煤带。指煤层发育较好、相对富集的块段,在空间上具有带状分布的特点。
②富煤中心。富煤带内煤层厚度较大的部位。
一般情况下,大型盆地富煤带呈圆形或椭圆形,受地质构造控制时沿构造线延展方向展布。
4、成煤作用研究
受海水影响的煤中,硫含量高,黄铁矿含量高,富集云母、白云石、方解石和磷灰石等矿物。
具有海相顶板的煤层,由于是深水环境,暗煤发育。
第七章 煤的伴生矿产资源
第一节 油页岩
油页岩中的有机物质几乎完全由藻类遗体组成,油页岩的形成环境主要为静水沉积还原环境。
第二节 煤层气
煤按其形成时间的长短、煤化程度的高低可分为褐煤、烟煤、贫煤和无烟煤。
褐煤外观呈棕褐色的煤。由于它的煤化程度比较低,干燥无灰基挥发分可高达40%以上,且挥发分开始析出的温度低,容易着火。它的吸水能力强,水分含量通常可达20%,褐煤内部杂质和外部杂质都较多,所以,它的发热量不高,一般均小于16750kJ/kgo褐煤质地松软,易风化,易自燃,难于储存,也不宜远运,属于地方性低质煤。
烟煤是指含碳量高,挥发分多,干燥无灰基挥发分在10%~40%之间的煤。烟煤易于着火和燃烧,而且灰分和水分含量较少,发热量较高;对于部分高灰分和高水分的烟煤,发热量则很低,通常将收到基低位发热量小于等于15490kJ/kg的烟煤称为劣质烟煤,着火、燃烧都较困难。烟煤呈黑色,质地松软,具有一定的光泽,燃烧时多烟。它是自然界中分布最广和最多的煤种。
贫煤是指煤化程度低于无烟煤,其干燥无灰基挥发分高于10%~20%的煤。与烟煤相比,贫煤较难着火和燃烧,燃烧时火苗短,焦结性差,发热量介于无烟煤和一般烟煤之间。
无烟煤是指煤化程度最高的煤,呈灰黑色,有金属光泽,质地坚硬,不易研磨,俗称白煤。它的挥发分含量很少,干燥无灰基挥发分小于等于10%;含碳量高,干燥无灰基碳最高含量可达95%~98%。所以,着火相当难,且不容易燃尽烧透。该煤燃烧时无烟,只有很短的青蓝色火焰,灰渣呈粉末状,无黏结性。因含碳量高,内部杂质和外部杂质少,发热量一般都较高,大多收到基低位发热量在20930- 25120kJ/kg之间。但由于氢含量较少,其发热量比部分优质烟煤要低。它储存时稳定,不会自燃。
一般生活用的煤是“烟煤”和“无烟煤”!!!
小类:根据煤的性质和用途的不同,把大类进一步细分的类别。
煤阶:又称煤级,煤化作用的深浅程度的。
褐煤:煤化程度低的煤,外观多呈褐色,光泽暗淡,含有较高的内在水分和不同数量的腐殖酸。
次烟煤:国际煤层煤分类中,含水无灰基高位发热量为等于、大于20到小于24MJ/kg的低煤阶煤。
烟煤:煤化程度高于褐煤而低于无烟煤的煤,其特点是挥发分产率范围宽,单独炼焦时从不结焦到强结焦均有,燃烧时有烟。
无烟煤:煤化程度高的煤,挥发分低、密度大,燃点高,无粘结性,燃烧时多不冒烟。
硬煤:烟煤和无烟煤的总称,或者指恒温(应该是恒湿)无灰基高位发热量等于或大于24MJ/kg或小于
24MJ/kg但镜质组平均随即反射率等于或大于0.6%的煤。
长焰煤:变质程度最低,挥发分最高的烟煤,一般不结焦,燃烧室火焰长。
不粘煤:变质程度较低,挥发分范围较宽、无黏结性的烟煤。
弱粘煤:变质程度较低,挥发分范围较宽的烟煤。粘结性介于不粘煤和1/2中粘煤之间。
1/2中粘煤:粘结性介于气煤和弱粘煤之间的、挥发分范围较宽的烟煤。
气煤:变质程度较低、挥发分较高的烟煤。单独炼焦时,焦炭多细长、易碎,并有较多的纵裂纹。
1/3焦煤:介于焦煤、肥煤、与气煤之间的含中等或较高挥发分的强粘结性煤。单独炼焦时,能生成强度较高的焦炭。
气肥煤:挥发分高、粘结性强的烟煤。单独炼焦时,能生成强度较高的焦炭。
肥煤:变质程度中等的烟煤。单独炼焦时,能生成熔融性良好的焦炭,但有较多的横裂纹,焦根部分有蜂焦。
焦煤:变质程度较高的烟煤。单独炼焦时,产生的胶质体热稳定性好,所得焦炭的块度大、裂纹少、强度高。
瘦煤:变质程度较高的烟煤。单独炼焦时,大部分能结焦。焦炭的块度大。裂纹少,但熔融较差,耐磨强度低。
贫瘦煤:变质程度高,粘结性较差,挥发分低的烟煤。结焦性低于瘦煤。
贫煤:变质程度高、挥发分最低的烟煤,不结焦。
风化煤:受风化作用,使含氧量增高,发热量降低,并含有再生腐植酸等性质有明显变化的煤。
天然焦:煤受岩浆侵入,在高温的烘烤和岩浆中热液、挥发气体等的影响下受热干馏而形成的焦炭。