煤与煤质.PDF

第 一 篇 绪论 第一章 中国的煤炭资源 与 煤 质 特 征 第一节中国分大区、 分省 （市、 区） 、 分煤种的储量 中国煤炭资源丰富， 品种齐全， 但分布很不均匀。 一、 全国各大区煤炭储量分布 由表 “ 看出， 截止到 年底， 我国煤炭保有储量达 万亿 以上， 其中以华北区和 西北区的储量最多， 分别占全国煤炭储量的 、 6;、 镜质组平均反射率 （ ’9/. ’， 8/大大高 于侏罗纪褐煤， 而且也明显高于第三纪褐煤， 因而我国褐煤蜡资源的查定工作应放在晚第三 纪褐煤上， 至于侏罗纪褐煤的 ’;， 8/值， 个别最高的也低于 ’， 平均不超过 ,*0’。 第一章中国的煤炭资源与煤质特征 表 “ 我国不同成煤时代褐煤煤质特征的比较 成煤时代晚第三纪早第三纪晚侏罗世早、 中侏罗世所有褐煤 ， 1， 6/78 5“ 早第三世1----1-*-1 00 6/ 013， “含量一般都超过 /， 最高的 （如玉溪右所 矿的褐煤） ;， “值高达 之间。 无烟煤的灰分和硫分均随矿区的不同而异。如西北宁夏汝箕沟矿无烟煤的硫分多在 346’ 9 348’左右， 灰分也低至 5’ 9 2’， 而四川芙蓉局无烟煤不仅灰分高达 65’ 9 85’以 上， 其硫分 ， 也高达 8’ 9 5’以上。又如北京矿区无烟煤， 一些为低灰、 低硫， 另一些则为 低硫、 高灰。另外， 无烟煤的灰分、 硫分还随矿井不同而存在较大差异。如北京局的王平村 和房山矿为高灰煤， 而门头沟矿为低灰煤。四川、 贵州等南方晚二叠世无烟煤的灰分普遍高 6第一篇绪论 达 “ “以上， 其商品煤灰分常增至 “ 、 3 “ / .5和 3 .5四个阶段分为低、 中、 中高及高挥发分烟煤。关于烟煤的粘结性， 则按 -1第一篇绪论 值区分， “ 的为不粘和微粘结煤； ’2’- / - 褐煤 号;2, - / 2- 7 凡 “, 1.-， ;, - / 2-的煤， 如恒湿无灰基高位发热量 “ 7, -.- / 0.-, 2- / F2 2.- （ ’2-） ’2， 2, ’-.- / 0.- , F2 7第一篇绪论 续表 类别符号数码 分类指标 “ “ /2 1643（ 2 78） 2 0843 （ 2 003） 气煤’1;2 0743 5 1643 2 83 5 /8 0843 （ 003） ;1， ;;， ;82 16432 18“ -0 中粘煤-000， 102 0343 5 16432 8 5 13 不粘煤0-， 1-2 0343 5 1643 8 长焰煤A;-， ;02 1643 18 2 83 褐煤B’ 8- 80 2 1643 2 1643 13 2 13 5 83 0; 对 “ 2 78， 再用 值或 值来区分肥煤、 气肥煤与其他煤类， 当 2 08433’* （861C D“E） ， 应划分为长焰煤。 1;第二章中国煤的分类及各种工业用煤的质量要求 图 “ 中国煤炭分类图 说明 分类用煤样的缩制按 7 者为长焰煤。 在新的煤炭分类国家标准中， 对长焰煤和褐煤之间的划分， 则采用目视比色法透光率 （8第一篇绪论 分做了详细的划分 （表 “ ） 。 表 “ 煤炭灰分的分级 序号级别名称代号灰分 范围 特高热值煤 4840*; 中， 0 中粘煤、 气煤、 气 肥煤、 09 焦煤、 肥煤、 焦煤、 瘦煤、 贫瘦煤均属炼焦煤范畴， 都可作为炼焦 （配） 煤使用。 我国煤炭资源虽很丰富， 但地区及煤种的分布却很不均衡， 炼焦煤类还不到我国煤炭总 储量的 95， 且结焦性和粘结性均很好的肥煤和焦煤中又有很大一部分属于高灰、 高硫、 难 选煤。因此， 更加合理地利用我国现有的炼焦煤资源是极为必要的。今后随着炼焦技术的 54第一篇绪论 不断发展， 炼焦煤的范畴也将会逐渐扩大。 （一） 冶金焦用煤的质量要求 冶金焦是高炉炼铁必不可少的燃料和原料。在炼铁过程中， 焦炭既作为燃料为冶炼过 程提供热源， 又作为主要的还原剂， 同时为维持炉内料柱的透气性， 使高炉能够正常运行， 还 需要有一定的块度和强度。随着高炉大型化和强化冶炼技术的发展， 对焦炭强度的要求也 日益提高。焦炭的强度可分为耐磨强度和抗碎强度。在焦炭受到摩擦力和冲击力作用的情 况下， 当焦炭外表面承受的摩擦力超过气孔壁强度时， 产生表面薄层分离现象， 形成碎屑和 粉末， 焦炭抵抗此种破坏的能力称为耐磨强度。当焦炭承受冲击力时， 焦炭沿结构的裂纹或 缺陷处碎成小块， 焦炭抵抗此种破坏的能力称为抗碎强度。耐磨强度和抗碎强度是通过转 鼓试验来确定的。在规定的条件下， 焦炭在转鼓内破坏到一定程度后， 用粒度小于或大于某 定值的碎焦数量或碎焦数量占试样总量的百分率表示耐磨强度； 而用粒度大于某定值的块 焦数量或块焦数量占试样总量的百分率表示抗碎强度。 各国的转鼓试验在装置尺寸、 鼓内构造、 试样粒度和质量、 转鼓的转速和转数以及筛孔 与表示方法等方面都有所不同。目前， 我国采用德国的米贡转鼓试验方法来测定焦炭的强 度。抗碎强度用 “来表示， 是指经过转鼓试验之后大于 “ 的块焦数量占试样总量的百 分率。“愈大， 表明焦炭的抗碎强度愈高。耐磨强度用 “表示， 是指转鼓试验之后小于 “ 的碎焦数量占试样总量的百分率。“愈小， 表明焦炭的耐磨强度越高。 焦炭强度的高低主要取决于煤的结焦性和粘结性， 因此， 炼焦用煤要有较好的结焦性和 粘结性。此外， 对煤的其他指标也有相应的规定。 灰分 “） 应在 -- 7 左右， 最好在 6 7 以上； 而对沸腾燃烧的小型坑口电厂来说， 其发热量 （ 5， /;） 在 7/07 以上即能满足要求。一般中小型电厂的燃煤发热量 （5， /;） 多在 ,-2 -- 7 左右。有些燃用褐煤的电厂， 燃煤热值 （5， /;） 在 ’- 7 以上的也 可以使用。但总的来说， 发电用煤的发热量以符合电厂在锅炉设计时的要求为好， 发热量过 低或过高都会影响电厂的正常运行。 （二） 挥发分 我国的大部分火力发电厂用煤以烟煤为主， 因此对供电厂用煤的挥发分 （“/） 要求一般 -第二章中国煤的分类及各种工业用煤的质量要求 应在 “以上， 其中以 8,6 主要用途 空气煤气空气-; 8;*7 （;7） 肥煤0， 8， 9 7*7 A*7（ 9 ;） 9 8;*7 ’ 焦煤’40 ;9 8*7 A*79 ; 8;*7 （887） 气肥煤19 A*7（;） 9 8;*7 （ 9 887） 气煤10 ， ， ; 9 8*7 A*7 9 A*7 9 ;7 ; 9 ; 8;*7 （887） ’8 中粘煤’8BC ， 9 87*7 A*7 9 7 ;7 弱粘煤DC88， 89 87*7 A*7 9 ; 7 不粘煤EC8， 9 87*7 A*7 ; 长焰煤F,， 89 A*7 ; 9 ;7 褐煤G0 ; ;8 9 A*7 9 A*7 7 9 7 ;7 8 对 D*H9 ; 的煤， 再用 , 值或 . 值来区分肥煤、 气肥煤与其他煤类。当 ,9 8;*7-- 时， 应划分为肥煤或气肥煤； 如 ,8;*7--， 则根据其 7的为肥煤； 的煤， 再以透光率 /0来区分其为长焰煤或揭煤。 “ 对 7的煤， 再测 123， -A77IJ’2） ， 应划分为长焰煤。 注 分类用的煤样， 除 K7*7的不需减发外， 对 K9 7*7的煤样， 应采用氯化锌重液选后的浮煤样 （对易泥化 的褐煤亦可采用灰分较低的原煤） 。详见 E ALL。 无烟煤以干燥无灰基挥发分和干燥无灰基氢含量作煤化程度的指标来区分无烟煤的小 类， 即无烟煤一号、 无烟煤二号和无烟煤三号。 A第一篇绪论 烟煤采用两个参数来确定类别 一个是表征烟煤煤化程度的参数， 另一个是表征烟煤粘 结性的参数。烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分作指标， 烟煤粘结性的参数选用 粘结指数和胶质层最大厚度 （或奥亚膨胀度） 作指标来区分类别， 即贫煤、 贫瘦煤、 瘦煤、 焦 煤、 肥煤、 “ 焦煤、 气肥煤、 气煤、 “ 中粘煤、 弱粘煤、 不粘煤、 长焰煤共 类。褐煤采用透 光率为煤化程度指标， 以区分褐煤和烟煤， 并把褐煤划分为褐煤一号和褐煤二号。同时还采 用恒湿无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤。 不同牌号的煤有不同的性质和不同的用途。现分述如下。 泥炭 泥炭含碳量低， 只有 ’ *’， 水分很大， 挥发分高， 固定碳少， 没有粘结性， 发热量 低， 化学活性大， 而热稳定性差， 机械强度较低， 多用作民用和工业燃料。泥炭经热化学加工 可以制取煤气和化学产品， 其中的腐植酸可加工成植物生长促进剂和肥料。 褐煤 褐煤含碳量较低， 水分较高， 发热量低， 易点燃， 机械强度及热稳定性较低。主要用作发 电燃料， 也可以直接作为民用和工业燃料， 经气化可生产民用或工业煤气。进行低温干馏可 制取液体燃料及化工产品， 提取褐煤蜡和腐植酸， 分别用作化工原料和农业的肥料等。 长焰煤 长焰煤有一定的化学活性、 热稳定性和机械强度。长焰煤可用作民用和工业燃料， 也可 作低温干馏的原料， 还可以作肥煤炼焦的配煤。 不粘煤 不粘煤有一定的硬度、 热稳定性、 导电性、 导热性， 较易点燃， 无粘结性， 主要用作民用燃 料、 发电和工业燃料、 气化原料， 也可作为配焦煤。 弱粘煤 弱粘煤有一定的硬度、 脆性、 导电性、 导热性， 较易点燃， 粘结性较弱， 其用途与不粘煤一 样。 * 气煤 气煤有一定的硬度和较好的热稳定性， 有较高挥发分， 也较易点燃， 是生产城市煤气的 好原料， 作炼焦配煤时能增加焦炉煤气和煤化工产品， 也可用于发电。块煤用作工业窑炉燃 料。 , 肥煤 肥煤具有很好的粘结性， 热稳定性和机械强度较高。肥煤是炼焦配煤的主要煤种， 增加 其配煤比例可以提高焦炭强度。当增加肥煤用量时， 炼焦可以增加一部分弱粘煤或不粘煤， 减少焦煤配比。 - 焦煤 焦煤有良好的导电性、 导热性、 热稳定性较差， 有较高的粘结性和机械强度， 是极好的炼 焦原料。它可以单独炼焦。 ,第三章煤的形成、 性质、 分类和用途 “ 瘦煤 瘦煤硬度大， 质地致密， 是炼焦配煤的重要原料， 它可以提高焦炭的机械强度。 “ 贫煤 贫煤质地较致密， 硬度高， 燃点高， 挥发分低， 无粘结性。可以作民用或工业燃料。 “ 无烟煤 无烟煤硬度高， 机械强度高， 固定碳含量高， 发热量高， 挥发分很低， 无粘结性， 燃点高， 有良好的导电性， 在工业上块煤用于生产合成氨的制气、 电石、 碳化硅、 电极， 粉煤用于高炉 炼铁喷吹， 可以节省焦炭。据有关部门提供资料表明， 灰分低于 “’的 无烟煤粉用于 高炉炼铁喷吹， 可以节省 “ 焦炭。无烟块煤是民用的主要燃料， 粉煤成型可以生产煤球、 蜂窝煤。 根据我国煤炭分类标准， 气煤、 * 焦煤、 气肥煤、 肥煤、 * 中粘煤、 焦煤、 瘦煤和贫煤共 类均属于炼焦煤范围。 ,-第一篇绪论 第四章 选煤、 选煤厂及 选煤工艺流程 原煤在生成过程中混入了各种矿物杂质， 在开采和运输过程中不可避免地又混入顶板 和底板的岩石及其他杂质 （木材、 金属及水泥构件等） 。随着采煤机械化程度的提高和地质 条件的变化， 原煤质量将越来越差， 表现在混入原煤的汗石增加、 灰分提高、 末煤及粉煤含量 增长、 水分提高。为了降低原煤中的杂质， 同时把煤炭按质量、 规格分成各种产品， 就要对煤 炭进行机械加工， 以适应不同用户对煤炭质量的要求， 为有效的、 合理的利用煤炭资源， 减少 燃煤对大气的污染创造条件， 保证国民经济的可持续发展。选煤是煤炭工业的重要部门。 选煤是利用煤炭与其他矿物质的不同物理、 物理化学性质， 在选煤厂内用机械方法除 去原煤中的杂质， 把它分成不同质量、 规格的产品， 以适应不同用户的要求。 选煤的主要目的是 （） 除去原煤中的杂质， 降低灰分和硫分， 提高煤炭质量， 适应用户的需要。 （“） 把煤炭分成不同质量、 规格的产品， 适应用户需要， 以便有效合理地利用煤炭， 节约 用煤。 （） 煤炭经过洗选， 矸石可以就地废弃， 可以减少无效运输， 同时为综合利用煤矸石创造 条件。 （） 煤炭洗选可以除去大部分的灰分和 ’ ’的黄铁矿硫， 减少燃煤对大气的污 染。它是洁净煤技术的前提。 我国煤炭主要用户对质量的要求是 （） 冶金焦炭用煤。用于生产冶金焦炭的精煤灰分必须低于 “*’， 硫分一般低于 *’。冶金部门提供的资料表明， 精煤灰分每降低 ’， 焦炭灰分可降低 *’； 而焦炭灰 分降低 ’， 炼铁焦比可降低 “’， 高炉利用系数可提高 ’， 同时可以降低石灰石的耗量， 提 高生铁的质量。因此， 钢铁厂要求精煤的灰分尽量降低， 以提高焦炭的质量， 增加经济效益。 硫分对炼铁的影响比灰分对炼铁的影响大 倍， 因而炼焦用精煤对硫分要求十分严格。水 分对焦炉寿命有不良影响， 而且延长结焦时间， 消耗热量。冬季在寒冷地区使精煤冻结， 对 运输造成影响， 所以水分要尽量降低。 （“） 化肥造气用煤。化肥造气对煤的品种、 块度、 灰熔融性、 热稳定性、 化学活性、 粘结 性、 灰分、 水分、 硫分、 挥发分、 机械强度等均有特殊要求。大、 中型煤气发生炉的化肥厂， 要 求提供粒度“ 以上的无烟块煤或无烟块精煤， 灰分一般在’以下， 硫分一般小于’， 小化肥厂， 可用 “ 无烟块煤、 无烟洗小块或无烟型煤。 （） 蒸汽机车用煤。蒸汽机车因为炉膛小、 烟囱短， 一般要求发热量大于 “*,-./0， 灰 分小于 “’， 硫分小于 “*’， 挥发分约 1’， 灰熔融温度大于 “2， 粒度 的气 煤、 长焰煤或弱粘煤。 第四章选煤、 选煤厂及选煤工艺流程 （） 高炉喷吹用煤。高炉喷吹用煤一般用粒度小于 “ （） 的末煤或粉煤， 灰分小于 “’， 水分要尽量低， 固定碳含量要高， 硬度要相对小。 （） 电厂用煤。不同设备的火力发电厂所燃用的煤种和质量规格也不同。层状锅炉用 块煤， 新的电厂均采用喷吹粉煤， 宜供应加工后的粒度小于 “ 的末煤。电厂燃用低灰的 精煤， 可以提高锅炉热效率， 减少设备磨损和自用电， 增加设备利用率， 减少燃煤对大气的污 染。 （） 民用煤。民用煤应该用无烟块煤， 或者用无烟末煤成型的煤球和蜂窝煤。为了减少 大气污染， 城市应逐步用煤气、 天然气或液化气代替烧煤， 同时应该采用集中供热。 选煤方法种类很多， 可概括分为两大类 干法选煤和湿法选煤。选煤过程在空气中进行 的， 叫做干法选煤。选煤过程在水、 重液或悬浮液中进行的， 叫做湿法选煤。 选煤方法还可以分为重力选煤、 浮游选煤和特殊选煤等。 重力选煤主要是依据煤和矸石的密度差别而实现煤与矸石分选的方法。煤的密度通常 在 “’ * “’,-.之间， 而矸石的密度在 “’,-. 以上， 在选煤机内借助重力把不同密度的 煤和矸石分开。重力选煤又可分为跳汰选、 重介质选、 溜槽选、 斜槽选和摇床选等。 浮游选煤简称浮选， 主要是依据煤和矸石表面润湿性的差别， 分选细粒 （小于 /’） 煤 的选煤方法。 特殊选煤主要是利用煤与矸石的导电率、 导磁率、 摩擦系数、 射线穿透能力等的不同， 把 煤和汗石分开。它包括静电选、 磁选、 摩擦选、 放射性同位选和 0 射线选等。 此外， 还有手选， 即人工拣好。它是根据块煤与矸石在颜色、 光泽及外形上的差别由人 工拣除。对煤与诉石硬度差别较大的块煤， 可以采用滚筒碎选机进行选择性破碎， 实现煤与 矸 石的分离。 我国选煤厂中采用最广泛的选煤方法是跳汰选， 其次是重介质选和浮选， 其他方法均用 得较少。 选煤的主要产品是精煤， 副产品有中煤、 混煤、 煤泥等。选后的矸石和尾煤为废弃物， 由 于它含有一些夹矸煤等可燃物， 也可作制砖、 烧水泥的原料， 进行综合利用。 选煤厂是对煤进行分选， 生产不同质量、 规格产品的加工厂。按精煤使用的目的不同， 选煤厂可分为炼焦煤选煤厂和动力煤选煤厂。炼焦煤选煤厂的工艺过程比较复杂， 生产的 精煤灰分低、 质量高， 主要供给焦化厂生产焦炭。动力煤选煤厂的工艺过程一般比较简单， 生产的精煤主要作为动力燃料， 大部分动力煤选煤厂只选块煤， 末煤和粉煤不入选。 按照选煤厂的位置及其与煤矿的关系， 选煤厂可分为 种类型 （“） 矿井选煤厂。厂址位于煤矿工业场地内， 只选该矿所产毛煤或原煤的选煤厂。这里 所说的毛煤是指煤矿生产出来未经任何加工处理 （一般指手选） 的煤； 原煤则是从毛煤中选 出规定粒度的矸石， 包括黄铁矿等杂物以后的煤。 （） 群矿选煤厂。厂址位于某一煤矿的工业场地内， 可同时选该矿及附近煤矿所产毛 （原） 煤的选煤厂。 （） 矿区选煤厂。在煤矿矿区范围内， 厂址设在单独的工业场地上， 入选外来煤的选煤 厂。 （） 中心选煤厂。厂址设在矿区范围外独立的工业场地上， 入选外来煤的选煤厂。 1第一篇绪论 （） 用户选煤厂。厂址设在用户 （如焦化厂等） 工业场地上的选煤厂。 我国现有选煤厂大部分是矿井选煤厂。 现代化的选煤厂是一个由许多作业所组成的连续机械加工过程。所有作业分为分选作 业和辅助作业两类。 分选作业是降低矿物质和其他杂质的含量， 以提高煤炭质量的加工作业。 辅助作业是与分选作业相联系， 基本上不改变所加工煤炭质量的作业。 选煤厂的生产过程可以用工艺原则流程图和工艺设备流程图来表示。 工艺原则流程图就是按原料煤加工顺序表明工艺过程中各作业间相互联系的示意图 （图 “ ） 。 工艺设备流程图就是用图示符号表明工艺过程所使用的设备和设施及其相互联系的系 统图 （图 “ ） 。 图 “ 抚顺老虎台矿选煤厂工艺流程图 ’第四章选煤、 选煤厂及选煤工艺流程 图 “ 跳汰 “ 重介 “ 浮选工艺设备流程图 浓介质； 稀介质 ’第一篇绪论