煤岩煤质特征
(一)宏观煤岩特征
韩城矿区内煤层均为腐殖煤,变质程度达到中高煤级烟煤。根据宏观煤岩类型的划分标准,煤炭开采区及煤层气开发区主采煤层宏观煤岩特征如下:
1.煤炭开采区
2号煤层以半亮型煤为主,部分煤矿井田出现光亮型煤,半暗淡型煤和暗淡型煤含量少,具有条带状结构,层状构造明显,具有水平层理。
3号煤层以半亮型煤和暗淡型煤为主,其次为光亮型煤和半暗淡型煤。
5号煤层以半亮型煤为主,其次为暗淡型煤,具有条带状结构,水平层理发育,煤层中下部断续发育黄铁矿结核层。
11号煤层的宏观煤岩特征因井田不同而有所差异。象山井田、下峪口井田以半亮型煤为主,其次为暗淡型煤桑树坪井田以光亮型煤为主,其次为暗淡型煤马沟渠矿区以半亮型煤为主,其次为光亮型煤,半暗淡型煤和暗淡型煤。
2.煤层气开发区
韩城区块煤层气开发以3号、5号、11号煤层为主力开发层段,三煤层热演化程度均比较高,达到瘦煤—无烟煤,均可作为良好的烃源岩。
3号煤:黑灰色,条痕深灰色,似金属光泽,暗淡-半暗岩心样品,以半亮煤-暗煤为主,次为丝炭,间夹少量镜煤线理条带。煤心呈碎块状和柱状,其中柱状煤心中可见内生割理8条/5cm~12条/5cm,裂隙充填方解石薄膜。
5号煤:黑色,条痕深灰色—褐黑色,似金属光泽,以半亮煤-暗煤为主,次为丝炭和少量镜煤。煤心呈块状,局部碎块状。外生裂隙欠发育,局部发育两组内生裂隙,呈网状分布,可见内生割理15条/5cm,裂隙充填方解石薄膜。
11号煤:黑色、褐黑色,似金属光泽,以半亮煤-暗煤为主,次为丝炭。煤心破碎,局部块状、柱状煤心中可见内生割理7条/5cm至8条/5cm。
(二)显微煤岩特征
韩城区块内太原组的煤岩显微组分以镜质组为主,惰质组次之,壳质组含量极少,矿物组分以黄铁矿含量较高。山西组的煤岩显微组分以镜质组为主,矿物组分以黄铁矿含量较少,石英、黏土矿物含量较高。山西组、太原组煤层的显微组分较相近,镜质组含量较高,一般在75%~85%。
(三)煤质
韩城区块内煤变质作用类型主要以区域变质作用为主,煤质变化规律明显,总体特征为:沿煤层倾斜方向,煤变质程度逐渐增高,煤质水平分带明显沿纵深方向,下部煤层变质程度比上部煤层偏高,煤质牌号以贫煤为主,瘦煤次之,兼有少量的瘦焦煤及焦煤(王双明等,2008)。
3号煤层镜质体反射率(Ro)一般在1.85%~2.05%之间,灰分产率为9.78%~38.42%,平均为14.08%,含硫一般小于1.35%,发热量平均为35.39MJ/kg,原煤挥发分为7.58%~23.43%,平均为16.68%,黏结性好。煤质工业牌号以瘦煤、贫煤为主。在下峪口井田浅部尚有少量焦煤及瘦焦煤。表2-3为WL1井组测井解释出3号煤层的灰分、挥发分、固定碳和水分的含量。
表2-3 3号煤工业分析数据表 单位:%
5号煤层镜质体反射率(Ro)一般在1.9%~2.12%,灰分产率为14.04%~38.20%,平均为28.13%,含硫平均为0.0135%,发热量平均为35.18MJ/kg,无黏结性,煤质工业牌号主要为贫煤。表2-4为WL1井组测井解释出5号煤层的灰分、挥发分、固定碳和水分的含量。
表2-4 5号煤工业分析数据表 单位:%
11号煤镜质体反射率(Ro)一般在1.89%~2.07%,灰分产率为11.95%~36.17%,平均为16.50%,含硫一般为3%~5%,发热量平均为35.18MJ/kg,无黏结性,煤质工业牌号为贫煤。表2-5为WL1井组测井解释出11号煤层的灰分、挥发分、固定碳和水分的含量。
表2-5 11号煤工业分析数据表 单位:%
实验流程
采样
↓
用破碎机破碎至6毫米以下? →? 取10——12克做全水
↓
用二分器缩分(或手工缩分)
↓
用鼓风干燥箱烘干煤样
↓
用密封式制样机制成0.2毫米以下煤样
↓
取0.9~1.1克精确至0.0001克做灰分(用高温炉项目2快灰)
取0.9~ 1.1克精确至0.0001克做分析水(用鼓风干燥箱)
取0.9~1.1克精确至0.0001克做发热量(用量热仪)
取0.9~1.1克精确至0.0001克做挥发份(用高温炉项目6做挥发份)
取50毫克做全硫
计算煤炭发热量的新公式
国家煤炭院于60年代推出了烟煤、无烟煤、褪煤空气干燥基低位发热量的计算公式,经过一段时间的应用,发现存在一定的缺陷和局限性。如烟煤的发热量与水分、灰分、挥发分和焦渣特征有关,但当时推导这一公式时,没有把焦渣特征定量化纳入公式中,而是根据焦渣特征的大小分组列出K值。在计算烟煤的发热量时,根据焦渣特征大小,查出K值再纳入公式。这不仅计算麻烦,而且K值呈台阶式变化,对于某些挥发分在边界处的煤样,其计算误差就会增大,为此,国家煤炭院陈文敏教授领导的“七五”科技攻关项目,收集了全国大量煤样数据,利用多元回归法,采用电子计算机进行大量的数据处理,研究推导出一套计算烟煤、无烟煤、褐煤低位发热量经验公式。
新公式有两种计算方法,一是利用元素分析结果计算各种煤的低位发热量,二是利用煤的工业分析结果计算烟煤、无烟煤、褐煤低位发热量。利用元素分析结果计算发热量更为准确,但目前水泥企业均未开展这一工作。因此,这里仅介绍利用煤的工业分析结果计算煤低位发热量的新公式。
(1)计算烟煤空气干燥基低位发热量公式:
Qnet,ad = 35859.9—73.7Vad—395.7Aad—702.0Mad + 173.6CRC
(2)计算无烟煤空气干燥基低位发热量公式:
Qnet,ad = 34813.7—24.7Vad—382.2Aad—563.0Mad
(3)计算褐煤空气干燥基低位发热量公式:
Qnet,ad = 31732.9—70.5Vad—321.6Aad—388.4Mad
式中:Qnet,ad——空气干燥基低位发热量,J/g;
Mad、Aad、Vad——分别为煤的空气干燥基水份、灰分、挥发分,%;
CRC——烟煤的焦渣特征。
利用上述三个公式计算出来的煤低位发热量,与目前水泥企业应用的旧公式计算出来的低位发热量相比,精度有较大提高,其中烟煤计算的低位发热量标准偏差为372J/g,精度比旧公式提高15%,无烟煤计算的低位发热量标准偏差为305J/g,精度比旧公式提高34%,褐煤计算的低位发热量标准偏差为393J/g,精度比旧公式提高36%,新公式的误差与灰分有关,如灰分(干基)大于40%,误差增大,灰分越高其误差越大。因此,使用时应注意,当干基灰分大于40%时,应另选公式计算
2020年全球煤炭需求下滑,产量下降,国际煤炭贸易萎缩,煤炭价格在上半年大幅下降。随着欧美发达国家绿色能源替代水平进一步提升,以及亚洲地区相对强劲的经济增长带动的煤炭消费增长,预计未来几年,煤炭出口和消费重心向亚洲转移的趋势将更加明显。
2020年全球煤炭产量有所下降
2017-2019年全球煤炭产量逐年增长,但增速呈现下降趋势,到2019年全球煤炭总产量达到79.21亿吨。2020年,中国煤炭经济研究会初步测算全球煤炭产量同比下降了4%左右,新冠疫情对全球宏观经济的巨大打击进一步导致煤炭产量有所下滑。
美国煤炭产量降幅最大
2020年,在全球16个主要产煤国中,煤炭产量增长的有3个国家(包括中国、印度、越南),其余13国煤炭产量均呈现不同程度的下降。煤炭产量最大的中国,全年产煤量为38.4亿吨,同比增长0.9%排名第二的印度,得益于四季度产量的快速回升,全年产煤7.41亿吨,同比增长0.8%而美国的煤炭产量跌破5亿吨,仅产煤4.89亿吨,同比下降了23.7%,降幅最大。
俄罗斯煤炭出口逆势增长
从出口情况来看,IEA数据显示2017-2019年全球煤炭出口量逐年增长,2019年达到14.36亿吨。2020年新冠疫情对全球煤炭贸易造成较大影响,中国煤炭经济研究会预测2020年全球煤炭出口下降至13亿吨。
2020年,全球煤炭出口量排名第一的印尼全年出口煤炭4.07亿吨,同比下降11.3%其次是澳大利亚,预计全年出口煤炭3.61亿吨,同比下降8.9%排名第三的俄罗斯,在下半年中国强劲煤炭进口需求的拉动下,全年出口煤炭1.93亿吨,同比增长1.7%。
近几年俄罗斯煤炭向中国市场转移趋势明显。过去很长一段时间,西欧是俄罗斯主要出口市场,但随着西欧国家“去煤化”步伐加快,俄罗斯出口西欧的煤炭量快速萎缩,出口重心由西向东转移。
2020年下半年,俄罗斯出口中国的煤炭量达1460万吨,比2019年同期的1090万吨增长了33.9%。俄罗斯政府层面也将加快铁路、港口等物流设施建设,加大煤炭出口向东部转移的步伐,积极拓展亚太区域煤炭市场。
亚洲地区进口消费需求强劲
中国、印度、日本、韩国是全球主要煤炭进口国家。其中中国作为全球最大的煤炭进口国,2020年进口煤炭3.04亿吨,同比增长1.5%印度进口煤炭2.18亿吨,比2019年减少3000多万吨,同比下降了12.4%日本进口煤炭1.74亿吨,同比下降6.8%韩国进口煤炭1.23亿吨,同比下降12.7%。
2020年全球主要煤炭进口国家和地区中,中国、越南、泰国、巴基斯坦和土耳其煤炭进口量实现正增长,其他国家和地区煤炭进口量均呈现不同程度的下降,其中德国的降幅最大,为-27.3%。
整体来看,亚洲市场煤炭进口需求占据主要份额,并在全球宏观经济低迷的情况下,以中国泰国、越南等为代表的亚洲国家依旧能保持逆势增长,市场潜力较大。
煤炭市场发展趋势分析
在欧美市场,绿色可再生能源快速替代煤炭,近几年欧美国家的煤炭消费持续下降,2020年美国可再生能源发电量首次超过燃煤发电量,全年煤炭消费量下降21%欧盟国家煤炭消费量下滑幅度更大,欧盟27国2020年煤炭进口量下降32.7%。
在亚洲市场,例如越南、印尼和南亚的印度、巴基斯坦等国,煤炭消费量还有增长潜力。2020年,越南、巴基斯坦的煤炭进口量均实现正增长,印尼受新冠肺炎疫情影响,煤炭产量和消费量虽然都出现下降,但疫情稍有缓和后,马上加快了燃煤电厂的建设步伐。
从整体来看,全球范围的煤炭出口和消费重心逐渐向亚洲转移趋势明显。
—— 以上数据及分析来源参考前瞻产业研究院发布的《中国煤炭物流行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
2、煤灰成分分析:煤灰成分复杂,主要由硅、铝、铁、钛、钙、镁、硫、钾、钠等元素的氧化物与盐类组成。分析结果以氧化物质量百分含量形式报出。
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一方面,经济基本面对煤炭需求的拉动力度或有所趋缓。从经济基本面看,上半年宏观经济持续稳定恢复,不过目前全球疫情仍在持续演变,外部不稳定、不确定因素比较多,国内经济恢复仍然不均衡,巩固稳定恢复发展的基础仍需努力。
从拉动煤炭需求的基本动力看,下半年制造业投资有望继续改善,基础设施建设投资延续温和反弹态势,不过房地产开发投资温和回落,出口总体趋缓,总体上经济基本面对煤炭需求的支撑力度或将有所趋缓。
首先,房地产开发投资或温和回落。6月份房地产投资两年平均增速为7.2%,较5月下降1.9个百分点,延续下降态势。从季节性角度来看,6月环比也弱于往年季节性均值。分项来看,新开工、施工、竣工均有所回升,环比增速均强于季节性,其中施工、竣工端回升较为明显。房地产投资高位回落可能主要源于土地购置费的下降,5月数据与6月类似,房地产投资走弱但施工、开工均走强。房地产调控方向不变,6月份房地产开发资金明显回落,房地产销售增速也有所下降,未来投资趋于回落,不过回落相对温和,首先,竣工端已经有明显走强,对投资带来支撑,其次,集中供地导致拿地节奏后移,随着后续土地供给释放,新开工仍有回升空间。
其次,基础设施建设投资有望继续小幅回升。上半年,基础设施投资同比增长7.8%两年平均增速为2.4%,比一季度加快0.1个百分点。其中,生态保护和环境治理业投资增长16.9%,水利管理业投资增长10.7%,信息传输业投资增长9.9%,道路运输业投资增长6.5%。广义基础设施建设两年平均增速3.9%,较5月的3.4%小幅回升。基础设施建设投资增速整体偏弱与财政节奏后移有关,随着财政后置发力和专项债发行提速,后期仍有望趋于温和反弹。
第三,制造业投资有望继续改善。数据显示,1-6月份,制造业投资同比增长19.2%,高于全部投资6.6个百分点两年平均增速为2.0%,比1-5月份加快1.4个百分点,一季度为下降2.0%。原材料制造业投资增长21.8%,其中,化学原料及化学制品制造业投资增长30.1%,黑色金属冶炼和压延加工业投资增长26.3%,有色金属冶炼及压延加工业投资增长16.5%,非金属矿物制品业投资增长16.3%。此外,装备制造业和消费品制造业投资分别增长19.7%和16.9%。从成本端来看,5月是年内PPI高点,6月PPI已经确认回落,这意味着成本端对制造业投资的压制因素将边际缓解。从售价端来看,随着下游需求的逐步回暖,上游大宗商品价格向下游传导的压力将逐步缓解,部分耐用品价格已经处在涨价通道中。整体来看,三季度制造业投资将持续改善。
第四,民间投资稳步恢复。数据显示,1-6月份,民间投资同比增长15.4%两年平均增速为3.8%,比一季度加快2.1个百分点。其中,农林牧渔业民间投资增长25.1%,制造业民间投资增长21.1%,基础设施民间投资增长17.2%,房地产开发民间投资增长14.7%,社会领域民间投资增长11.0%。预计随着一些惠企政策的陆续出台与落地实施,民间投资面临的外部环境会得到进一步优化,将对民间投资增长起到推动作用。
第五,出口总体趋弱。6月出口再度回升,在进口超预期的情况下,贸易顺差创年内单月新高,表明出口端仍延续强势表现。展望未来,全球PMI有见顶迹象,同时国内PMI新订单回落趋势渐渐产生,这些都意味着未来出口的大方向是趋弱的,但是一如我们年初的判断,出口会下行,但实际动力的走弱可能会比较缓和,不存在失速风险。
另一方面,碳达峰、碳中和背景下,煤炭消费将受到一定抑制。
一是预计全年全国基建新增发电装机容量1.8亿千瓦左右,其中非化石能源发电装机投产1.4亿千瓦左右。预计年底全国发电装机容量23.7亿千瓦,同比增长7.7%左右其中,煤电装机容量11亿千瓦、水电3.9亿千瓦、并网风电3.3亿千瓦、并网太阳能发电3.1亿千瓦、核电5441万千瓦、生物质发电3500万千瓦左右。非化石能源发电装机合计达到11.2亿千瓦左右,占总装机容量比重上升至47.3%,比2020年底提高2.5个百分点左右,非化石能源发电装机规模及比重将有望首次超过煤电。
此外,从季节因素看,上半年由于水电出力不足,火电增势超过预期,从来拉动煤炭需求增长超预期。据悉,总体上今年来水预期不及常年,加之下半年将经历迎峰度夏、度冬高峰期,预计季节性因素对煤炭需求的支撑力度较大。
综上,下半年,煤炭需求的基本面动力或将有所减缓,不过季节因素有利于支撑需求,预计煤炭需求增长总体将呈放缓趋势。
(二)煤炭供应保障能力将不断增强
煤炭生产有望保持增长。后期,各地将在确保安全的前提下组织煤炭企业科学组织生产,稳定煤矿生产,重点产煤省区将带头落实煤炭增产增供责任,加快释放优质产能,大型煤炭企业将在确保安全的前提下按最大能力组织生产。有关部门将加快推进煤矿手续办理和产能核增进度,促进优质煤炭产能释放。不过,由于近期发生多起煤矿安全事故,各地将继续开展煤矿安全检查,部分地区煤矿将会停产减产,部分煤矿生产将受到制约。此外,极端天气、突发事件等不确定因素也可能影响部分地区煤炭生产。总体来看,随着煤炭优质产能加快释放,预计煤炭产量将保持增长,我国煤炭供应保障能力将不断增强。
煤炭铁路运量将保持增长。按照有关部门决策部署,煤炭运输结构调整将继续推进,铁路部门将在确保煤炭运输保障的基础上加大“公转铁”力度,做好运输保障和应急运输,深入挖掘煤炭外运通道运输潜力,增加铁路运力。后期面对旺盛的用煤需求,铁路部门将加强与煤炭生产和消费企业沟通对接,持续加大煤炭装车组织力度,加大晋陕蒙新等煤炭主产省区煤炭外运力度,优先装运电煤,增加电煤装车比例,重点保障存煤明显偏低的电厂,加强煤炭中长期合同兑现,确保煤炭产运需有效衔接,保障用煤旺季煤炭供应。综合来看,预计后期我国铁路煤炭运量将保持增长。
煤炭进口将有所增加。1-6月份,我国煤炭进口量同比继续下降。随着沿海地区用能用电企业开工率提升,预计沿海电厂煤耗水平将逐步提高,电煤需求量将保持增长。而清洁能源发电出力增加以及东部省区能源双控等因素将制约沿海地区煤炭需求增幅。为满足电厂和民生用煤需求,各方将采取多种措施努力增加煤炭进口,判断后期我国煤炭进口量将有所增加。
(三)判断后期煤炭供求关系略显偏紧,煤炭价格将高位运行。
依据上述对煤炭供需两个方面的分析结论,预计下半年我国制造业和基础设施建设将继续改善,但经济基本面对煤炭需求的拉动力度将有所放缓。同时,新能源发电出力增加将制约火电出力,不过季节性因素将支撑煤炭需求,预计煤炭需求增长将呈放缓趋势。供应方面,煤矿将在确保安全的前提下全力以赴增产保供,有关部门也将全力稳定煤矿生产,多措并举释放煤炭优质产能,提高煤炭供应保障能力,预计煤炭产量将保持增长态势,加上煤炭铁路运量增加,预计后期国内煤炭供应将总体稳定。在煤炭需求旺盛局面下,各方将多措并举增加煤炭进口,后期煤炭进口将有所增加。综合来看,后期支撑煤炭需求的基本面因素将有所减弱,煤炭需求有望保持增长,煤炭供应将稳中有增,局部地区部分时段煤炭供需将会偏紧,市场价格或将高位运行。
一、煤级分析中的有关概念
煤的工业分类即煤的分类主要是依据煤级,而煤级划分的依据是煤质指标,特别是一些关键的煤质指标。一些煤质指标即煤化程度指标在前面已经做过介绍,本节将围绕煤的工业分类对一些煤级指标的获得做概略介绍(煤质学和煤化学已是独立的学科)。
“基”是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的,煤质分析中常用的“基”有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基、干燥无矿物质基。在新旧标准中,“基”采用的符号不同(表7-1)。
表7-1 新旧标准中各种基采用的符号对照
空气干燥基是指以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准,表示符号为 ad(air dry ba-sis)干燥基是指以假想无水状态的煤为基准,表示符号为 d(dry basis)收到基是指以收到状态的煤为基准,表示符号为 ar(as received)干燥无灰基是指以假想无水、无灰状态的煤为基准,表示符号为 daf(dry ash free)干燥无矿物质基是指以假想无水、无矿物质状态的煤为基准,表示符号为 dmmf(dry mineral matter free)。
可以看出,新的 “基”是用英文名词的开头字母表示的,而旧 “基”是用汉语拼音的字头表示。
二、主要的煤化指标
煤化指标是通过煤的工业分析获得的。工业分析也叫技术分析或实用分析,包括煤中水分、灰分和挥发分的测定及固定碳的计算。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标,也是评价煤质的基本依据,根据工业分析的各项测定结果可初步判断煤的性质、种类和各种煤的加工利用效果及其工业用途。
煤化程度指标简称煤化指标,又称煤级指标。由于煤化作用是个复杂的过程,不同煤化阶段中各种指标变化的显著性各不相同,因此对于一定煤化阶段往往具有不同的煤化程度指标(表7-2)。
表7-2 常用煤级指标在不同煤级阶段的变化情况
注:①各指标测值的变化范围按煤级增加的方向排列②规律性差。(据杨起等,1988)
有关煤的化学组成和煤的元素已在第六章中介绍,这里仅就煤质分析中的一些关键指标如水分、灰分、挥发分、镜质体反射率等做简略介绍。
1.水分
水分是一项重要的煤质指标,它在煤的基础理论研究和加工利用中都具有重要的作用。
在现代煤炭加工利用中,有时水分高反是一件好事,如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体。在煤质分析中,煤的水分是进行不同基的煤质分析结果换算的基础数据。可以根据煤的水分含量来大致推断煤的变质程度。
2.灰分
煤的灰分不是煤中的固有成分,而是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物。它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。它在组成和质量上都不同于矿物质,但煤的灰分产率与矿物质含量间有一定的相关关系,可以用灰分来估算煤中矿物质含量。煤中矿物质来源有三,一是“原生矿物质”,即成煤植物中所含的无机元素二是“次生矿物质”,即煤形成过程中混入或与煤伴生的矿物质,三是“外来矿物质”即煤炭开采和加工处理中混入的矿物质。煤中存在的矿物质主要包括黏土或页岩、方解石(碳酸钙)、黄铁矿或白铁矿以及其他微量成分,如无机硫酸盐、氯化物和氟化物等。
煤中灰分是另一项在煤质特性和利用研究中起重要作用的指标。在煤质研究中由于灰分与其他特性,如含碳量、发热量、结渣性、活性及可磨性等有程度不同的依赖关系,因此可以通过它来研究上述特性。由于煤灰是煤中矿物质的衍生物,因此可以用它来算煤中矿物质含量。此外,由于煤中灰分测定简单,而它在煤中的分布又不易均匀,因此在煤炭采样和制样方法研究中,一般都用它来评定方法的准确度和精密度。在煤炭洗选工艺研究中,一般也以煤的灰分作为一项洗选效率指标。
3.挥发分
煤样在规定的条件下,隔绝空气加热,并进行水分校正后的挥发物质产率即为挥发分。
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属挥发分之列。
工业分析中测定的挥发分不是煤中原来固有的挥发性物质,而是煤在严格规定条件下加热时的热分解产物,改变任何试验条件都会给测定结果带来不同程度的影响。
影响挥发分测定结果的主要因素是加热温度、加热时间、加热速度,此外试验设备的型式和大小,试样容器的材质、形状和尺寸以及容器的支架都会影响测定结果,即测定结果取决于所规定的试验条件,因此说它是一个规范性很强的试验项目。
煤的挥发分产率与煤的变质程度有比较密切的关系———随着变质程度的加深,挥发分逐渐降低(表73),因此根据煤的挥发分产率可以估计煤的种类。在我国及前苏联、美国、英国、法国、波兰和国际煤炭分类方案中,都以挥发分作为第一分类指标。
表7-3 挥发分与煤的变质程度的关系
根据挥发分产率和测定挥发分后的焦块特性可以初步决定煤的加工利用途径。如高挥发分的煤,干馏时化学副产品产率高,适于作低温干馏原料,也可作为气化原料挥发分适中的烟煤,粘结性较好,适于炼焦。在配煤炼焦中,要用挥发分来确定配煤比,以将混煤的挥发分控制到适宜范围25%~31%。此外,根据挥发分,可以估算炼焦时焦炭、煤气、焦油和粗苯等产率。在燃煤中,可根据挥发分来选择适于特定煤源的燃烧设备或适于特定设备的煤源。在气化和液化工艺条件的选择上挥发分也有一定的参考作用。在环境保护中,挥发分还作为制定烟雾法的一个依据。
此外,挥发分与其他煤质特性指标,如发热量、碳和氢含量都有较好的相关关系。利用挥发分可以计算煤的发热量和碳氢含量。
4.煤的镜质体反射率
煤的镜质体反射率是不受煤的岩石成分含量影响,但却能反映煤化程度的一个指标。煤的镜质体反射率随它的有机组分中碳含量的增加而增高,随挥发分产率的增高而减少。也就是说同一显微组分,在不同的变质阶段,反射率不同,它能较好地反映煤的变质程度。因此,镜质体反射率是一个很有前途的煤分类指标。特别是对无烟煤阶段的划分,灵敏度大,是区分年老无烟煤、典型无烟煤和年轻无烟煤的一个较理想的指标。目前在国际上已有许多国家采用镜质体反射率作为一种煤炭分类指标。此外,煤的镜质体反射率在评价煤质及煤炭加工利用等方面都有重要意义,如日本、西德等国家用镜质体反射率来指导炼焦配煤来控制煤质量等等,而且在石油、地质勘探研究方面也很有价值。
反射率是指垂直反射时,反射光强度和入射光强度的百分比值,一般用R表示。
煤地质学
测定煤的镜质体反射率是将已知反射率的标准片和煤样(镜质体)放在显微镜下,在一定强度的入射光中,它们反射出的微弱光流,通过光电倍增管转变为电流并被放大成较强的电信号,然后将电信号输出并馈入到记录装置。根据记录装置刻度盘上读出标准片的反射光强度值和煤的镜质体的反射光强度值,按下式求出煤的镜质体反射率:
煤地质学
式中:R镜为煤的镜质体反射率I标为标准片的反射光电流强度I镜为煤的镜质体反射光电流强度R标为标准片的反射率。
标准片的反射率R标按下式计算:
煤地质学
式中:n为标准片的折射率n0为样品和物镜之间介质的折射率,空气为1,香柏油一般为1.515~1.518。
含义解释如下:全水分:100克煤,去了水(烘干)后只有85克了,说明含水15%。水分高于10%煤太湿炉中不易燃烧。挥发物:可燃烧挥发的物质成分;去了水再去了挥发物剩余的就是灰分。100克煤,烧剩下的灰有50克,就称灰分50%。煤炭选矿时混入的煤矸石多,灰分含量自然就会不正常地多。灰分低,煤质好。大卡,又称千卡,是热量的单位,衡量单位重量煤能提供多少热量。当然数据大的为好。硫,燃烧后转化成二氧化硫,是污染空气的排放气体。可通过化学检测得到数据,希望越低越好。
一、 仪器的性能和特点
1.1 简介:
WCL-A型微机测硫仪是根据GB/T214-1996中库仑滴定法进行测定。在分析总结目前国内生产单片机型测硫仪的基础上,取长补短、优 化组合、利用计算机技术,研制设计出的一种新型智能分析仪器,全部测试过程均由PC系列微机控制完成,是普通定硫仪的更新换代产品。
产品主要用于测定煤炭、钢铁、电力、冶金、地质等系统各种矿物中全硫含量,可供煤炭、电力、冶金和地质勘探等部门的实验室使用。
1.2 技术特点:
1、数据运算、处理、分析能力强。可用补偿公式准确校正测试数据,消除单片微机控制方式下的阶梯修正误差。对每种物质的数次测试结果自动分析,并与该物资的含水量数据进行运算,最终得出干基含硫量毫克百分数。
2、能自动生成测试化验报表,在报表上计录有送样时间、化验时间、采样地点、送样单位、中间化验数据、最终分析结果等内容,并可长期存放在计算机内,供随时调用或打印报表。
3、通运性强,数据资源可共享。本仪器使用586或以上机型作分析主机。该仪器可进入多种计算网络,通过网络传输数据或调用数据,并可通过计算机通讯网络,进行仪器程序的遥测维护和软件升级换代,使计算机分析过程灵活多便,为计算机网络化做好了先期准备工作。
4、操作简便,易学易懂,从打开计算机到化验开始,每步操作都有中文提示,操作人员具备初中文化程度就能熟练掌握本机使用方法。
5、状态分析与智能判断功能。本机在化验过程中能自动分析判断化验数据是否正常、化验是否结束,分别以“实验有误”“化验结束”提示操作者,并根据煤样含硫量的高低,自动控制瓷舟在炉内的燃烧时间。最长燃烧时间为5分钟,全部化验过程均由微机自动控制运行。
6、仪器在10℃-35℃的室温环境中,勿需调零便能保证数据的准确性。独特的防止“误电解”功能,可延长电解液的使用时间;搅拌器软启动稳速特性,使搅拌更加均匀,且不失速。因此,只要将搅拌速度调整到合适的大小,每次开机搅拌器便会自动爬升到设定的转速,稳速工作。
7、输入水分值和环境温度参数后,可对测试结果进行系统补偿。
8、整机结构采用一体化设计,紧凑协调,美观大方。炉体采用新的隔热结构,体积小,保温好;炉内气流从电解池上盖进入池内,有效地防止了电解液的倒流。
1.3 主要技术指标
1、硫的测量范围:0-20%(可根据用户要求协商)
2、试样燃烧分析时间:约5分钟,其中在700℃处停留45秒,1150℃处停留4分45秒。
3、控温精度小于千分之三,温度传感器为铂铑铂热电偶,加热体为硅碳管。
4、升温速度:在不超过硅碳管额定电压、电流的情况下,50分钟内可达1200℃。
5、电解池容积为400毫升,电解铂电极面积10×15mm。
6、供电电源:220V±10% 50HZ。
7、 功率:3kw
1.4 使用条件
1、 环境温度:10~30℃;
2、 相对湿度:<=85%
3、 载气:干燥无酸性氧化物的净化空气,流量约为1500ml/min;
4、 被测气体流量:1000ml/min
5、试样:粒度<0.2mm的空气干燥煤样0.05g(称准至0.0002g)
二、 电化分析原理
煤样在1150℃高温条件下,在被净化过的空气流中燃烧,煤中各种形态的硫均被燃烧分解为SO2或少量SO3而逸出,反应式如下:
煤(有机硫) +o2+Co2↑+H2O+8o2↑+CI2↑ 4FeS2+11o2 → 2Fe2O3+8SO2
2SO4→2MO+2SO2↑+O2↑(M指金属元素)
2SO2+O2→←2SO3
生成的SO2和少量的SO3被空气流带到电解池内,与水化合成H2SO3和少量H2SO4,破坏了碘-碘化钾电对的电位平衡,仪器便立即以自动电解碘化钾溶液生成的碘来氧化滴定H2SO3。反应式为:
阳极:3I --2e→I -3
阴极:2H++2e→H2↑
碘氧化SO2反应为:I2+H2SO3+H2O→2I+H2SO4+2H+D电解产生碘所耗用的电量,由接口控制仪器送计算机计数显示,由计算机运算处理最终得出煤中全硫含量百分数(分析基),与含水量数据处理后,可输出干基全硫含量(%)。
三、 主机结构与工作原理
本仪器由空气预处理和输送部分,信号处理和接口线路,温控和送样控制部分、燃烧炉、电解池和搅拌器等部分组成。
1、空气预处理与输送部分:
该部分由电磁泵、空气流量计(0~1500ml/min)、干燥器等组成。见
安装示意图:
大气
图一 空气预处理与输送部分示意图
图中电磁泵分别驱动电解池内空气进和出,干燥器主要是除去空气中的酸性气体和水份等杂质,由于从电解池中抽出的空气含水量大,故需经常烘烤和更换硅胶(视硅胶颜色而定),玻璃管浮子流量计中装有针形阀旋钮开关,用以调节气体流速。
2、信号处理与接口线路
从电解池指示电极送入的指示电位高低,反映了池内电解液含硫量的大小,将此指示电极信号放大处理后,去控制电子门开关,输出电解电流至池内电解电极,将此电解电流库仑积分送计算机处理。接口电路是专为计算机输入、输出口进行电压变换、隔离、采样等而设计,主要用于防止信号之间的干扰。
3、温控与送样控制部分
通过控制器温度控制旋钮,可调整燃烧炉内硅碳管加热电流大小。当燃烧炉达到设定温度1150℃时,控温电路动作,自动调整加热电流大小确保炉内高温点工作在1150℃(±3℃)的恒温状态下,保证了炉内被测物的充分燃烧。送样线路是控制送样电机正反转,达到送样定位的目的,该线路由计算机控制。
4、燃烧炉
本仪器采用管式高温炉为燃烧炉,其加热元件为一端接线的双螺纹硅碳管。燃烧管采用石英管,直接放入硅碳管内,由控温电路给硅炭管加热电流,由铂铑热电偶反馈温度信号。
5、电解池和搅拌器
电解池用特殊玻璃制作,容积约400ml,在上盖上固定引出一对电解电极和一对指示电极。电解电极面积为1×1.5m2。电解阴电极置于电解池中心,电解阳电极置于电解池的边缘,以使生成的碘尽快扩散。指示电极面积为0.3×1.0cm2.炉内物质燃烧后,放出的气体经石英管由电解池上方进入玻璃熔板气体过滤器,喷成细雾状,以便充分溶于电解液内。搅拌器驱动搅拌棒,均匀搅拌电解液,搅拌速度(约1000r/min)越稳定,分析结果越趋准确
四、 仪器的安装与使用方法
4.1 硬件的安装与调试
整机系统由定硫仪主机单元、送样单元、计算机系统和打印机四个单元组成。可按图二所示位置安装。
打印机 计算机 测硫主机 送样器
图二 安装示意图
1、打开送样单元上盖,对准燃烧炉入口处,固定推样棒成一条直线,使送样瓷舟出入炉体畅通。石英管送气口到电解池间均需用硅橡胶管连接,并尽量做到玻璃口对玻璃口封接,以防硫化物对硅橡胶管腐蚀。
2、将高温燃烧炉引线接在有“电炉”字样的两个接线柱上。热电偶插入炉后面热电偶孔内,插到底后退出约2mm固定即可。热电偶引线接在红、黑两个热电偶接线柱上,(将接线柱短路线拆除)正端接红、负端接黑。将电解池上方的四芯引出插头接标有“电解池”字样的四芯插座内。将计算机后面标有“接控制器”字样的十六芯插座与控制器后面标有“接计算机”字样的十六芯插座之间,用两端带有十六芯插头的电缆线连接。至此,整机电气接线即完成。
3、电解池安装及检漏:打开电解池上盖,用自来水冲洗电解池及四支铂金电极,并用乙醇(或丙酮)棉球小心擦拭,最后用蒸馏水冲洗(注意:严防将乙醇(或丙酮)液体直接接触电解池壳体及上盖)。将搅拌棒放入电解池内,盖好上盖,在电解池中注满水,用乳胶管将电解池的抽气管及烧结玻璃熔板的接管连接起来,安紧电解池上的橡皮塞,打开电解池的放液管,如水面不下降,标明电解池不漏气。
4、电解液的配制:碘化钾(GB/T1272)、溴化钾(GB/T649)、各5g,冰乙酸(GB/T676)10ml,溶于250~300ml蒸馏水中即可。
5、加电解液:打开电解池上方的橡皮塞,放上漏斗,溶液很快漏入电解池内。
6、 慢旋“炉流”控制旋钮,调整加热电流,电流不宜过大,最初5~7A,然后加大到8A或10A,大约40分
炉温可升到1150℃。把电流表调到8A位置,燃烧炉开始升温,当升温到900℃-1000℃时,打开搅拌器按钮,调整搅拌调速旋钮到(1000-1500转/分)合适转速后,打开电磁泵开关,调节气体流量计到规定的气体流速(1000ml/min),关闭燃烧管与电解池间的玻璃活塞,观察气体流量计的转子是否下降,如下降则表示接电解池的净化系统亦不漏气, 否则检查漏气原因,主要是接口部位。 排除故障后打开燃烧管与电解池间的活塞,以干燥通气管道和烧结玻璃熔板。
7、以上准备做完后,便可称量试样。在试样称量前,应尽可能的将试样瓶内试样混合均匀,用手捏住带盖的试样瓶上方,手腕自上而下的圆周运动,切勿上下摇动试样瓶;或打开瓶盖用称样勺搅拌试样,试样充分混合是确保结果准确的关键之一。称样的重量是三位数,即50.0mg左右。
五、 试验的方法
1、正式试验前,先做1~2个废样,补充溶液含硫量,达到电解终点电位便可做正样。做正样时,在瓷舟上称取粒度小于0.2mm的空气干燥试样0.05g(称准至0.0002g),在废样上覆盖一薄层的三氧化二钨,将瓷舟放入石英托盘上。
2、 打开计算机,双击“测硫程序”图标,屏幕上出现一个程序界面,内容分别是:“输入必要数据”、“打开已有报表”、“做废样”、“做正样”、“打印当前报表”和“退出系统”,用户可根据需要选择其中一项。下面分别介绍各个项目的功能和操作方法。
(1)、《输入必要数据》:单击该项,输入“送样时间”、“送样单位”、“室温”等数据,单击“确定”(也可暂时不输入有关数据,直接单击“确定”,因为在做正样时,程序会再次提示输入必要数据)。
(2)、《打开已有报表》:单击该项,选择并打开报表所在的文件夹,选中要打开的报表,单击“打开”即可。若要打印该报表,单击打印机图标即可。
(3)、《做废样》:单击该项,系统提示“放入煤样”(单击“确定”,试验开始;单击“取消”,取消该次操作。)放入煤样后单击“确定”,送样器开始工作,废样试验开始,屏幕显示试验情况。废样试验结束后,系统提示“现在可以做试验”,单击“确定”,然后可以做正样。
(4)、《做正样》:单击该项,系统提示“是否输入必要数据”,若要输入,单击“是”,输入后单击“确定”,保存即可;若不输入,单击“否”,系统提示“放入煤样”(单击“确定”,试验开始;单击“取消”,取消该次操作)。放入煤样后单击“确定”,屏幕出现一个表格,表格的第一列为试验次数,第二列为煤样的重量,第三列为含硫量。单击屏幕下方的“开始”按钮,按提示输入煤样重量,单击“确定”,屏幕出现一个小的显示框,送样器开始工作,由计算机控制送样棒推动瓷舟分别在700℃处停留45秒,1150℃处停留4分45秒,试样燃烧后,库仑滴定自动进行.当电解指示灯亮时显示框中不断有数字出现,表时试验正在进行.待石英托盘及瓷舟返回原位,表中列出含硫量,屏幕提示"做样已经完成,请按确定退出".单击"确定"后,放上第二个煤样,单击屏幕下方的"开始"按钮,按上述方法做下一个煤样.如此循环,可做多个煤样。当做完3个以上煤样,退出时,单击“退出”,系统提示“是否保存”,单击“保存”即可。
注意:试验结束后,数据是否存盘,报表是否打印由操作者自定。
(5)、《打印当前报表》:单击该项,选中所要打印的报表,单击“打印当前报表”即可打印。
(6)、《退出系统》:单击该项,即可退出测硫程序。
3、实验结束后,关闭气泵与搅拌器,将炉体加热电流调节器到最小后关闭电源开关,放出电解液,并用蒸馏水清洗电解池及电极,电解液可重复使用,时间长短根据重复使用的次数和试样含硫量高低而定。若电解液的PH值小于或等于1时,此时电解液应弃之。
试验最好连续进行。如中间间隔时间较长,在做正样前要加做一个废样。把试样的水份值输入计算机。否则,结果为分析基含硫量。
六、仪器的维修
1、仪器应防止灰尘及腐蚀性气体侵入,并置于干燥环境中使用。若长期不使用,要妥善保管。仪器搬动时应轻放,特别是炉体,以防震坏硅碳管。
2、烧结玻璃熔板及其管道内有黑色沉结物时,应及时进行清洗。清洗方法如下:打开电解池上盖,熔板及电极便被一起拿出,先用自来水冲洗后,将其放入新配制的清洗液(5克重铬酸钾和10ml蒸馏水,加热溶解,冷却后缓缓加入100ml浓硫酸)中,上下左右运动清洗,然后提起熔板,待清洗液流净后,用此法再反复清洗2~3次,即可除去熔板及支管中的黑色沉结物。熔板清洗完后,再用自来水冲洗电解池,并用洗耳球从熔板支管中抽水至不残留洗液,熔板应洁白如初。用滤纸条吸干熔板及其支管中的水,将电解池装好。打开电磁泵,用空气吹干玻璃熔板及其支管,加入电解液便可使用。燃烧管与电解池间的玻璃活塞,有黑色沉结物时用滤纸条擦净即可。
3、如烧结玻璃板清洗后,流量计指示的流速仍达不到1000ml/min,或虽可达1000ml/min,但熔板处没有气泡或气泡很少,需检查电磁泵到电解池的各部分是否漏气,其中包括接连的乳胶管、硅橡胶管 、气体净化管的橡胶圈塞及电解池等处。还应检查流量计、燃烧管、干燥管是否堵塞,气泵皮腕是否破裂。
4、送样单元属机械动作,需经常维护。如在小滑轮处略加一些润滑油等。不要用手触摸指示电极与电解电极,否则会沾污电极。指示电极一旦沾污,终点控制即失灵,常导致过度滴定。此时,应用乙醇或丙酮擦洗电极。
5、在加、放电解液及洗电解池时,不要把溶液撒到电极引出插头上。否则,会使终点控制失灵。此时用乙醇丙酮擦洗电极引出插头。
6、为消除煤样的爆燃和减少玻璃熔板变黑,可于燃烧管内充填硅酸铝棉,其厚度为3~4mm。为使硅酸铝棉大小合适,可将燃烧管进口端顶在硅酸铝棉上,打上个印记,按此印记剪下硅酸铝棉圆块,用头部直径与此圆块相仿的推棒将硅酸铝棉推到高温区后沿上,也可用硅酸铝棉少许装在电解池与燃烧管之间的玻璃管道上。
7、本仪器连续使用3~5天以后,要用标样校验一次,以检查燃烧管有无破裂或其它部分有无漏气现象。
电 话:0392-2170244、3313798 传真:0392-2170246、3378388
邮 编:458030 地址:河南省鹤壁市民生科技开发有限公司(原鹤壁市电子工程研究所)
参考资料:http://www.caiheht.com/KA/wcl.htm
在我国的基础能源里面,煤炭是其中之一,近几年来看,因为国民经济的快速发展从而导致我国煤炭产量和消费量,已经呈现出快速增长的势头了。而这家作为山西省煤焦能源类上市公司之一的山煤国际,在这个行业领域中是否有值得我们殷切期望的地方呢?现在我就来解析一下。
在开始分析山煤国际股票前,大家可以先看看我整理的这份煤炭采选龙头股名单,点击就可以领取:宝藏资料!煤炭采选行业龙头股一栏表
一、从公司角度分析
公司介绍:2009年山煤国际正式成立,属于山西省第十家煤焦能源类型的上市公司。煤炭销售,新能源开发,以及煤炭、焦炭产品投资是该公司的主要经营业务。同时经营范围也包括煤焦及副产品的仓储出口,物流信息咨询服务,金属及非金属矿产品(稀贵金属除外)、钢材、生铁、合金、冶金炉料、建筑材料(不含木材)等方面的批发及零售。
下面,我们就来瞅瞅山煤国际有哪些竞争优势:
1、产业链完整
山煤国际在生产链"上、中、下"这三个环节做的都是特别的全面的,上游的作用是整合资源,从而实现三个省份组织货源,中游就是打通这三个通道,为了实现三个通道护驾,下游是整合市场,有效地实现这三个市场能够融合营销。山煤国际已经真正打造一条包括煤炭物流园--铁路运输--海上运输--配煤服务--市场销售等环节在内的完整的煤炭物流供应链,形成公司独特的核心竞争力,而实现了下游三个市场组合在一起营销的目的以及要求。
2、国内外市场广阔
山煤国际从建立到现在,依然是依托于山煤集团三十多年来的积蓄,在山西省内主要经营煤炭生产的地方里面都已经建立了煤炭贸易公司以及相对应的发运站点,在重要的出海通道里面设立了港口公司、船务运输公司,年发运能力、港口中转能力分别超了3000万吨,已经具有了煤炭销售运输的整体体系,跟很多好的用户都已经签订了长期稳定的贸易关系。
在国内,山煤国际所属全资、控股贸易公司广泛分布于山西省内、周边资源省份、主要煤炭运输港口及主要煤炭消费腹地。同时还是属于山西省唯一一家拥有煤炭出口专营权这方面资格证的煤炭企业,总共拥有了两个出口内销的通道,可以在国际国内这两个市场分别调配资源。
3、煤炭产品品种丰富
山煤国际也是煤种齐全的煤炭生产基地,不只是因为地区分布广泛、储量大,而且品种全,质量好。随着山煤集团煤炭资源整合矿井的逐步注入,山煤国际的煤炭集中度和资源利用效率也将会大幅提升。
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二、从行业角度分析
"碳中和"下发展新能源、实现能源转型、构建绿色低碳在能源体系方面已经逐渐形成了发展趋势,降低二氧化碳排放是实现全球碳中和重要的方法之一。在最传统的煤炭采选领域,之前煤炭交易市场被恶意炒作,对煤价有一定的影响,山煤国际也会受此干扰,幸好发改委已经表态并且查处了恶意炒作煤价煤炭板块现在已经应声回落。
综上所述,现如今的山煤国际在发展时有很多内外因素影响,大家应该客观理智对待,冷静分析。不过文章是有一些滞后的,如果想要更加准确的了解山煤国际股票在未来的发展行情,直接点击链接,有专业的投顾帮你诊股,今天让我们就去看一看山煤国际股票估值方面是高估还是低估:【免费】测一测山煤国际股票现在是高估还是低估?
应答时间:2021-11-06,最新业务变化以文中链接内展示的数据为准,请点击查看