煤种分类标准(数智云科带你学习系列-煤炭知识（二）：化验指标)

Posted 2023-06-02

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煤种分类标准(数智云科带你学习系列-煤炭知识（二）：化验指标)

首先，化验指标关系到什么是煤，煤是主要由植物遗体经煤化作用转化的富含碳的固体有机可燃沉积岩，区别煤和矸石的指标就是灰分，煤炭的灰分产率必须小于或等于50%（干基质量分数）。

一、工业分析和全硫（全部煤炭）

工业分析和全硫适用于全部煤炭的分析。工业分析又分为挥发分，水分，灰分和固定碳。

1.1 工业分析

（1）挥发分（V%），它是煤样在规定条件下隔绝空气加热，并进行水分校正后的质量损失。挥发分在运输过程中是唯一不变的指标，属于煤炭的身份ID。挥发分常用的是Vdaf%（干燥无灰基）。

（2）水分（M%），指单位重量的煤中水的含量。工业分析中测定的水分有原煤样的全水分Mt （有时等于接受煤样的水分Mar ）和分析煤样水分Mad(计算煤挥发分时用)两种。这里的全水分（Mt）是煤的外在水分和内在水分的总和。其中外在水分(Mf）:在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所失去的水分。内在水分(Minh）:在一定条件下煤样与周围空气湿度达到平衡时所保持的水分。 水分常用的是Mad%(空气干燥基）和Mt（全水分）。

（3）灰分（A%），它指煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。灰分常用的是Ad%（干燥基）。

（4）固定碳（FC%），固定碳是计算出来的。测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物，可以用计算方法算出。

1.2 各种基及换算

（1）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。煤质分析中常见的“基”有收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基、干燥无矿物质基。ar：收到基是以收到状态的煤为基准，符号为ar。ad：空气干燥基，也就是分析基是以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准，符号为ad。d：干燥基是以假想无水状态的煤为基准，符号为d。daf：干燥无灰基是以假想无水无灰状态的煤为基准，符号为daf。

dmmf：干燥无矿物质基是以假想无水、无矿物质状态的煤为基准，符号为dmmf。

maf：恒湿无灰基，煤样的这种状态也是换算出来的。恒湿的含义是指温度在30c，相对湿度为 96%时测得煤样的水分（或叫最高内在水分）。

（2）常见3种基下的指标之和都是100%

Vad FCad Aad Mad=100 （空气干燥基）Vd FCd Ad=100 （干燥基）

Vdaf FCdaf=100 （干燥无灰基）

上述各种基可以互相换算，

（3）干基d的换算：

Xd=100*Xad/(100-Mad)%

式中： Xad——分析基的化验结果（注意只有挥发分，灰分，固定碳3种指标）； Mad——分析基水分； Xd——换算干燥基的化验结果。为什么要除以（100-Mad）？因为干燥基d是没有水分的，所以对于空气干燥基里的水分必须减掉，而原先的挥发分，灰分，固定碳这3个指标在干燥基d下所占的比例纸盒就得是100%，这就得用ad下的数值去除以ad下这3个指标的和，这样总和才回是100%。简单说，就是没什么就减掉什么。

（4）干燥无灰基daf的换算：

Xdaf=100Xad/(100-Mad-Aad)%

式中： Aad——分析基灰分； Xdaf——换算为干燥无灰基的化验结果。同样，因为干燥无灰基下无灰分，无水分，所以得用100减去水分和灰分。

（5）收到基的换算：Xar=(100-Mar)/(100-Mad)%

式中： Mar——收到基水分； Xar——换算为收到基的化验结果。

1.3 全硫

所有的煤中都含有数量不等的硫。煤中硫通常可分为有机硫和无机硫两大类,分析中一般测定的是全硫(有机硫和无机硫之和,常用S t,d ;S t,ad )，有机硫是以全硫减去无机硫而得。无机硫可以洗掉，有机硫不行。

1.4 元素分析

元素分析就是煤中碳、氢、氧、氮、硫五个煤炭分析项目的分析。

二、粘结指数，胶质层厚度（焦煤）

2.1 粘结指数GR.I

炼焦用煤的重要指标之一就是粘结指数GR.I。它是在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力，即反映烟煤粘结其本身或外加惰性物的能力。煤的粘结性是煤形成焦炭的前提和必要条件，炼焦煤中肥煤的粘结性最好。粘结指数和挥发分构成了煤炭编号的两个要素。

此外，煤炭的焦渣特性与粘结指数正相关。

2.2 胶质层厚度Y（mm）

胶质层最大厚度Y(mm) ，胶质层指数测定中，利用探针测出的胶质体上下层面差是胶质层最大厚度Y，另还能得到最终收缩度X，体积曲线。

2.3 结焦性

煤的结焦性是指煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下，结成具有一定块度和强度焦炭的能力。炼焦煤中焦煤的结焦性最好（不是最大）。

2.4 岩相分析。

煤炭的岩相分析是比较新的技术，可以将供应商配好的煤通过光谱分析直接判断出是由哪些煤种，各自多少比例而配煤得到的。煤的镜质组反射率直方图是鉴定煤类别、配煤炼焦的有效手段，该图由光谱分析可以得出。由于煤炭仅仅通过工业分析，粘结指数是无法表征煤炭的本来性质的，混煤就经常会在这些普通分析中蒙混过关，但是真正炼焦时其结焦性又往往较差。

2.5 热强度

焦炭热强度是反映焦炭热态性能的一项机械强度指标。它表征焦炭在使用环境的温度和气氛下，同时经受热应力和机械力时，抵抗破碎和磨损的能力。热强度不够的话，甚至会导致高炉塌炉。

三、发热量，煤灰熔融性，可磨性（电煤）

3.1 发热量（MJ/kg，大卡）

煤的发热量是煤质分析中的一个重要指标。主要是燃烧设备热工计算的基础:燃煤工艺过程中的热平衡、耗煤量及热效率等的计算都是以所用煤的热值为依据的。在设计电厂锅炉和蒸发量大的各种高压锅炉时,也需要根据煤的平均低位发热量来考虑锅炉种类、型号、燃烧方式。在国际煤炭分类标准中,挥发分大于33%的烟煤以及褐煤,发热量(恒湿无灰基)是一项确定类别的指标。工业和商务上多依收到基恒容低位发热量(Qnet,v,ar)进行计算和设计，因为这个数据最近实际燃烧能量消耗情况。低位发热量也即由高位发热量减去水的汽化热后得到的发热量。尤其是签订合同时，要注意是高位还是低位发热量，因为要减去水分，经验公式是1个水分就会掉60-70大卡的发热量。发热量国标的单位是MJ/kg，行业上常用的则是大卡，MJ/kg和大卡的划算：

1大卡=1000卡=1000*4.18焦耳=4180焦耳（1卡是4.18焦耳，就是让将1克水在1大气压下提升1℃所需要的热量）1MJ/kg=1百万焦耳/kg=1000000焦耳/kg=1000*1000/4180大卡/kg=239.234大卡/kg

举个例子，20.91MJ/公斤=5002大卡/公斤，这样的煤就是5000大卡发热量的。

3.2 煤灰熔融性（ST，摄氏度）

当在规定条件下加热煤灰试样时，随着温度的升高、煤灰试样会从局部熔融到全部熔融并伴随产生一定的特征物理状态——变形、软化、半球和流动。人们以这4个特征物理状态相对应的温度来表征煤灰熔融性。分别是变形温度（DT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）和流动温度（FT）。灰熔融性是动力用煤和气化用煤的重要指标，主要用于固态排渣锅炉和气化炉的设计，并能指导实际生产操作。在固态排渣锅炉和气化炉中，原料煤的灰熔融温度越高越好，以免造成炉内结渣而难以排出。

3.3 可磨性(哈氏可磨性指数，符号：HGI)

煤的可磨性表示煤被磨碎的难易程度，煤的可磨性指数越大，则这种煤越易磨碎，反之则难。作为动力用煤，如电力、水泥厂等在设计与改进制粉系统并估计磨煤机的产量和耗电量时，可磨性指数是一个很重要的指标，一般规律是褐煤、年老无烟煤最低40～，长焰煤、不粘煤次之50 ～ 80，烟煤较高，其中焦煤最高，可达100以上。 也就是说煤化程度中等的可磨性最高，过高过低的煤都不易磨碎。

3.4 烟煤奥亚膨胀度b%和透光率PM%

奥亚膨胀b%计试验是直接测定烟煤粘结性的一种重要方法，它在区分中等以上粘结煤，特别是强粘结性煤方面具有优势。可测定软化点t1、始膨点t2、固化点t3，煤的最大收缩度a%、最大膨胀度b%，所以可反映胶质体的质和量。低价煤的透光率PM%就是指褐煤、长焰煤等低煤化度煤在99.5±5 ℃的温度下用稀的硝酸和磷酸混合酸水溶液处理后所得有色溶液对一定波长的光的透过率。