煤炭物流基础知识

水 分 （M） 煤是多孔性固体，或多或少含有水分。水分的存在对煤的加工利用带来不利影响， 外在水分Mf — 在煤开采运输和洗选过程中润湿在煤的外表以及大毛细孔中的水。含有Mf的煤称为应用煤，失去Mf的煤称为风干煤。 内在水分Minh— 吸附或凝聚在煤粒内部毛细孔直径中的水。失去 Minh的煤称为绝对干燥或干煤。 全水分 Mt — 煤的内、外水分之和。Mt＝Minh＋Mf 灰 分 （A） 煤的灰分不是煤的一种固有性质，煤中并不含“灰”，而是煤在规定条件下完全燃烧后的固态残留物。 灰分A— 一定质量的煤在815°C±10°C的温度下将其中的可燃物完全燃烧，然后对留下的残留物称重，经计算得到煤的灰分产率就称之为煤的灰分。 外在灰分— 不含于煤层内，在开采过程中混入煤中的矸石称为外来矿物质，它们在燃烧时形成的灰分就称之为外在灰分。比较容易用洗选方法除去。 内在灰分— 煤中的原生矿物质和次生矿物质合称为内在矿物质，来自于内在矿物质的灰分称为内在灰分。很难用洗选方法除去。 煤灰成分主要有：SiO、Al2O3、Fe2O3、SO3、CaO 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煤的挥发分 V 。其主要成分有甲烷、氢及碳氢化合物。 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。挥发分不但是表征煤阶的常用参数，也可以表征煤的焦化、液化及燃烧特性，以便于确定煤的加工利用途径。 在炼焦时，可根据配煤挥发分的高低来预测焦化产品的回收率。 固 定 碳 煤中除去水分、灰分、挥发分，剩下的就是固定碳 FC 。 FCad = 100－（Mad+Aad+Vad） FCad—空气干燥基煤样中的固定碳 煤的固定碳是煤的发热量的重要来源，它和挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标，它随变质程度的增高而增高。 （FC） 褐煤 烟煤 无烟煤 FCdaf ≤60% 50%～90% ＞90% FCdaf—干燥无灰基煤样中的固定碳 煤的 燃料比 = FC/V 其值的大小也可用来判断煤的种类及用途。 ★ FC与A、V一样不是煤中的固有成分，而是煤受热分解的产物。 ★ FC与煤中碳元素含量也是两个不同的概念。

2、煤的发热量Q ： 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 — 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）。

（1） 发热量的单位

热量的表示单位主要有 焦耳（J）简称焦、 卡（cal）、 和英制单位（Btu）。 焦耳是国际标准化组织（ISO）所采用的热量单位—J/g、kJ/g、MJ/kg。

煤的常用发热量测定结果以 MJ/kg(兆焦/千克)表示。

其换算关系： 1 MJ（兆焦） = 1000 kJ（千焦） = 1000 000 J（焦） 1卡（cal）= 4.18 焦（J）

1 千卡（kcal）= 4.18 千焦 （kJ）

1 But = 1055.06 J

煤的发热量表征了煤的变质程度（煤化程度），泥炭发热量最低，褐煤的发热量有所增高，烟煤的发热量继续增高，到焦煤和瘦煤时，碳含量虽然增加了，但由于挥发分较低，特别是其中氢含量比烟煤低得多，有的低1%，仅相当于烟煤的1/6，所以发热量最高的煤还是烟煤中的某些煤种。

（2）煤的各种发热量名称含义 弹 筒 发 热 量 Qb 单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压气（25～35个大气压）中燃烧后产生的热量。因其在恒容（弹筒内燃烧室容积不变）条件下测得，故又称恒容弹筒发热量。 由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的，因此出现了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。所以，煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧时实际产生的热量。 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。 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高 位 发 热 量 Qgr 发热量减去煤在弹筒里燃烧时硫酸和硝酸生成热和得到的发热量。 恒容高位发热量 — 由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量。 （煤在空气中燃烧时是不会生成硫酸和硝酸的） 恒压高位发热量 — 煤在空气中大气压下燃烧的条件是恒压的（大气压不变），其高位发热量就是恒压高位发热量。 一般情况下恒容高位发热量比恒压高位发热量低15J/g左右。 低 位 发 热 量 Qnet 煤在空气中、大气压条件下燃烧后，产生的热量减去煤中水分（煤中有机质内的氢燃烧后生成的氧化水及煤中的游离水和化合水）的气化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。 恒容低位发热量 —由恒容高位发热量算出的低位发热量。 恒压低位发热量 —由恒压高位发热量算出的低位发热量。 两者间也存在较小的差别。

★ 煤在工业燃烧设备中燃烧时，不可能得到硫酸、硝酸生成热和水的蒸发热，而这三项热量在弹筒燃烧时都能获得。所以，工业燃烧设备中所能获得的最大理论热值必然是从弹筒发热量中扣除这三项热量后的热值— 低位发热量。

煤的发热量有Qb、Qgr、Qnet三种表示方法，每一种方法又可对应四种基准，所以煤的不同基准的各种发热量就有12种表示方法。

3、煤的元素分析：煤的有机质主要由碳、氢、氧、氮和硫五种元素组成，另有数量很少的磷、砷元素。 煤中的碳、氢数据是煤质的基本指标，其含量一般认为具有可加性。随着煤化程度的增加，C、幅度很小，进入无烟煤阶段后明显减少。 将煤作动力燃料时，可用元素分析数据来计算煤的发热量：在煤化工利用时，氢含量在很大程度上决定着焦化产品的产率、煤气的产率等。 氧O 和 氮N 氧含量是煤化学特征中的重要表征，一般随煤化程度加深而降低。 煤中含氮量一般较低，大约为1%～2%之间。氮在高温热解时转化成氨及含氮化合物，会造成对空碳C和 氢H H和O含量均呈现一定规律的变化— C基本上是均匀增加、H在中等煤化程度以前大致不变或变化 气的一些污染。 煤中全硫是煤质的重要指标，用它来表征煤利用过程中的一种潜在污染源。煤中含硫量多少与其煤 化程度没有显著关系。 硫S 煤中硫分的赋存形态有两类： 有机硫— 煤的机质中所含的硫（可燃、无法通过洗选方法脱除）。 无机硫— 硫铁矿硫（可燃）、硫酸盐硫（不可燃）和微量的元素硫的合称（可通过洗选方法部分脱除）。 全 硫— 煤中各种形态的硫分的总和。 煤中硫通常都被看成有害物质，燃烧过程中，它转化成SO2随煤烟排放到空气中形成污染。 磷P 煤中的磷主要是无机磷，也有微量有机磷。炼焦时，煤中磷全部进入焦炭，焦中磷又全部进入生铁，使钢铁冷脆。因此，磷是煤中有害成分。我国煤中磷含量较低，一般为0.01%～0.1%，最高不过1.0% 。

4、煤的常用物理性质与工艺性质： 密 度 真密度— 20°C时煤的质量与同体积水的质量之比。 视密度— 20°C时煤（包括煤中孔隙）的质量与同体积水的质量之比。 散密度— 又称堆积密度，指包括煤粒间空虚隙和煤粒内孔隙的单位体积煤的质量，在实际应用中，煤的堆积密度一般为0.5～0.75T/立方米。 真密度＞视密度＞散密度 抗 碎 强 度 一定粒度的块煤，从2M高度自由落下到15mm以上厚度的金属板上测得的相关数据。 方法：将60～100mm的块煤，依上规定做一次，然后使大于25mm块煤再次落下，如此落下共三次，以破碎后大于25mm的块煤占原煤样的质量百分数来表示其抗碎强度SS（%）。 高强度煤SS＞65% 中强度煤SS＞50%～65% 低强度煤SS＞30%~50% 指煤磨碎成粉的难易程度。