煤中有害物质含量等级划分
为了便于利用数学方法进行煤炭资源洁净等级评价,需要对各评价指标进行分级。在上面建立的煤炭资源洁净等级评价指标体系中,将硫分和灰分两种宏量组分在国家标准的基础上分为五级;对于所考虑的17种微量元素,除了As,Cl等个别元素的分级有行业标准以外,其余元素并没有任何标准可参考,因此,在广泛收集现有测试数据的基础上采用数学统计方法进行分级,同样将它们分成五级。
1.统计方法
问题抽象:有离散数据集合X(x1,x2,…,xn),求该集合的一个划分覆盖,使得该划分中的每个子集中的元素数目在原集合的总元素中达到某个百分比。
算法总体思想:自由分割,其实现步骤为:
1)求取原集合中的最大元素xmax、最小元素xmin,将区间[xmin,xmax]进行等区间划分,区间数目的确定应该根据原集合中元素的数目来进行,这样获得每一个小区间的增量δ;
2)i=0,xs=xmin+i*δ(或xe=xmax-i*δ)
3)对区间[xs,xs+(i+1)*δ](或[xe-(i+1)*δ,xe]),扫描原集合中所有数据,统计落在该区间中的元素的数目,计算占原集合中元素数目百分比,如果小于给定百分比,i=i+1,重复执行3);否则转2)计算下一个区间。
2.分级方案
在对所有基础数据进行统计的基础上,计算获得相关有害微量元素的分级方案,如表9-8至表9-24。其中,对As和Cl的等级划分结果与煤炭行业标准MT/T803—1999 和MT/T597—1996是一致的。由此表明,采用数学统计方法划分煤中有害微量元素等级的结果是可以接受的。同理,在参考了煤中硫分和灰分等级划分国家标准的基础上,按五级划分获得的硫分和灰分的分级方案,见表9-25和表9-26。
表9-8 煤中砷含量分级方案(wB/10-6/)
表9-9 煤中铅含量分级方案(wB/10-6)
表9-10 煤中汞含量分级方案(wB/10-6)
表9-11 煤中镉含量分级方案 (wB/10-6)
表9-12 煤中铬含量分级方案 (wB/10-6)
表9-13 煤中硒含量分级方案 (wB/10-6)
表9-14 煤中钴含量分级方案 (wB/10-6)
表9-15 煤中镍含量分级方案 (wB/10-6)
表9-16 煤中锰含量分级方案 (wB/10-6)
表9-17 煤中铍含量分级方案 (wB/10-6)
表9-18 煤中锑含量分级方案 (wB/10-6)
表9-19 煤中铀含量分级方案 (wB/10-6)
表9-20 煤中氟含量分级方案 (wB/10-6)
表9-21 煤中氯含量分级方案 (wB/10-6)
表9-22 煤中钼含量分级方案 (wB/10-6)
表9-23 煤中钍含量分级方案 (wB/10-6)
表9-24 煤中溴含量分级方案 (wB/10-6)
表9-25 煤炭的灰分含量分级方案 (wB/10-6)
(据GB/T-212—2003修改)
表9-26 煤炭的硫分含量分级方案 (wB/10-6)
(据GB/T-214—1996修改)
煤的成分分析分为两种,工业成分分析和化学成分分析。
工业成分分析:挥发分、固定碳、水分、灰分。
化学成分分析:碳、氢、氧、氮、硫、水分、灰分。
成分指标一般有:发热量(Qnet,ar)、全硫(St,d%)、灰分(Ad%)、挥发份(Vd%)、全水份(Mt%)、固定碳(Fc)、焦渣特征。
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%。
煤的含硫标准:
①低硫煤:含硫量小于1%的是低硫煤。
②中硫煤:含硫量1~3%的为中硫煤。
③高硫煤:含硫量大于3%的为高硫煤。
④标准煤:我国把每公斤含热7000大卡(29306千焦)的定为标准煤,标准煤的硫分是不同的。根据《工业企业节能减排主要指标解释》“不具备条件取得燃煤含硫率数据的,暂按1.2%含硫率计算”。
扩展资料:
根据其碳化程度不同分类,可以依次分为泥炭、褐煤(棕褐煤、黑赫煤)、烟煤(生煤)、无烟煤、亚煤(褐煤的一种,是日本的特有分类)。无烟煤碳化程度最高,泥炭碳化程度最低。
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。含有95%以上镜质体的为镜煤,煤表面光亮,结构坚实,含有镜质体和亮质体的为亮煤,含粗粒体的为暗煤,含丝质体的为丝炭,由许多小孢子形成的微粒体组成的为烛煤。
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,含挥发分低于12%)、瘦煤(含挥发分为12-18%)、焦煤(含挥发分为18-26%)、肥煤(含挥发分为26-35%)、气煤(含挥发分为35-44%)和长焰煤(含挥发分超过42%)。
其中焦煤和肥煤最适合用于炼焦碳,挥发分过低不粘结,过高会膨胀都无法用于炼焦,但一般炼焦要将多种煤配合。
通常单质硫是黄色的晶体,又称作硫磺。硫单质的同素异形体有很多种,有斜方硫、单斜硫和弹性硫等。硫元素在自然界中以硫化物、硫酸盐或单质形式存在。 硫单质难溶于水,微溶于乙醇,易溶于二硫化碳。
硫是人体内蛋白质的重要组成元素,对人的生命活动具有重要意义。硫主要用于肥料、火药、润滑剂、杀虫剂和抗真菌剂生产。
硫及含硫矿石燃烧(S+O2=点燃=SO2)生成的二氧化硫在空气中与水结合形成亚硫酸,亚硫酸与空气中的氧气发生化合反应生成硫酸,从而造成硫酸型酸雨。
对人体而言,天然单质硫是无毒无害的,而稀硫酸、硫酸盐、亚硫酸和亚硫酸盐有毒,硫化物通常有剧毒。浓硫酸会腐蚀人体皮肤。
溶解性
硫不溶于水但溶于二硫化碳。
导热性和导电性都差。性松脆,不溶于水。无定形硫主要有弹性硫,是由熔态硫迅速倾倒在冰水中所得。不稳定,可转变为晶状硫。晶状硫能溶于有机溶剂如二硫化碳(而弹性硫只能部分溶解)、四氯化碳、甲苯和苯。
除0价外常见化合价有3种,为-2(硫化氢)、+4(亚硫酸钠)和+6(硫酸)价;而+2价(甲醛次硫酸氢钠)则并不常见。第一电离能10.360电子伏特。结晶形硫不溶于水,稍溶于乙醇和乙醚,溶于二硫化碳、四氯化碳、甲苯和苯。可转变为晶状硫(正交硫),正交硫是室温下唯一稳定的硫的存在形式。原子半径:88pm。
参考资料:百度百科-煤 百度百科-硫
煤炭质量的基本指标,总共有12个。煤的水分分为两种,一是内在水分(Minh ) ,是由植物变成煤时所含的水分;
二是外水(Mf ) ,是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分.全水分是煤的外在水分和内在水分总和。一般来讲,煤的变质程度越大,内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普遍较高,贫煤、无烟煤内在水分较低。
扩展资料:
指标介绍
一、水分(M )
水分的存在对煤的利用极其不利,它不仅浪费了大量的运输资源,而且当煤作为燃料时,煤中水分会成为蒸汽,在蒸发时消耗热量;另外,精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 % ,发热量降低100kcal/kg(大卡/千克);冶炼精煤中水分每增加1 % ,结焦时间延长5 一10min .
二、灰分(A )
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。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块,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100kcal / 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;灰分每增加1 % ,焦炭强度下降2 % ,高炉生产能就下降3 % ,石灰石用量增加4 % .
三、挥发分(V )
煤在高温和隔绝空气的条件下加热时,所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲,随着煤炭变质程度的增加,煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高,瘦煤、无烟煤挥发分较低。
参考资料:百度百科-煤炭质量的基本指标
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。
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GBT 18512-2001 高炉喷吹用无烟煤技术条件
GBT 18666-2002 商品煤质量抽查和验收方法
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GBT 18856.4-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆表观粘度测定方法
GBT 18856.5-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆稳定性测定方法
GBT 18856.6-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆发热量测定方法
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GBT 18856.8-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆全硫测定方法
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煤其主要成分为碳、氢、氧和少量的氮、硫或其它元素。硫是煤最主要杂质之一,其通常以硫化物之形式出现于煤的燃烧生成物中。于某些国家,例如美国已设立规范管制硫化物之排放量,因除去此类有害杂质花费不低,故政府均奖励生产低硫煤以减少污染。
煤被认为是远古植物遗骸埋在地层下经过泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤的转变所形成的,无烟煤还可以进一步转化为石墨。
扩展资料
煤化工产业作为实现煤炭资源高效利用的有力手段,直接关系到国家的能源战略发展规划。因此,实现煤炭产业的高质量发展,必须充分认识我国煤化工产业的发展现状,明确煤化工产业的发展趋势,在确保煤炭资源高效、清洁利用的基础上推动煤化工产业的规模化以及集约化发展。
中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长金涌认为,煤制油之外,煤化工的发展还有更为广阔的空间,从技术和产品的角度来看,以煤为基础的煤化工产业应该百花齐放、多途径发展。
参考资料来源:百度百科—煤
2133kg.