第五章 矿井煤质管理(2)

2018-12-23 23:30

4 5

度灰

较高流动温度灰

高流动温度灰

FT RHFT

HFT

>1400~1500 >1500

注:煤灰熔融性测定时炉内气氛为弱还原性。

(八) 煤的固定碳分级

固定碳的高低是评价动力用煤和气化用煤质量的一个重要指标。在我国的气化用煤和化肥用煤质量标准中,对煤的固定碳含量都有一定的要求。

煤的固定碳FCd(%)按表5-11分级。

表5-11 煤的固定碳分级标准(MT/T 561-1996) 序 号

1

2 3 4 5 6

级 别 名 称

特低固定碳煤 低固定碳煤

中等固定碳煤 中高固定碳煤 高固定碳煤

特高固定碳煤

代 号 SLFC

LFC MFC MHFC

HFC SHFC

固定碳FCd/%

≤45.00 >45.00~55.00 >45.00~55.00 >65.00~75.00 >75.00~85.00 >85.00

(九)煤中磷分分级

磷在煤中的含量普遍低于硫的含量,但它也是有害物质,特别是炼焦煤中的磷含量在焦化过程中几乎都残留在焦炭中。对于动力用煤来说,磷燃烧后几乎都变为磷酸盐而残留在灰中,如粉煤灰作为农田使用,则灰中的磷能起磷肥的作用。所以,对于动力煤来说灰中的磷含量反而有一定的益处。煤中磷分按表5-12分级。

表5-12 煤中磷分分级标准(MT/T 562-1996) 序 号

1

2 3 4

级 别 名 称 特低磷分煤 低磷分煤 中磷分煤 高磷分煤

代 号

SLP LP MP HP

磷分Pd/% ≤0.010 >0.010~0.050 >0.050~0.100 >0.100

(十)煤的热稳定性分级

煤的热稳定性是衡量块煤在高温燃烧或气化过程中受热时的稳定程度的一个重要指标。热稳定性好的煤在燃烧或气化过程中能保持原来的粒度,或在气化过程中不碎成小块甚至粉末。因此,评价块煤作燃料和气化原料时,一定要考虑煤的热稳定性。

煤的热稳定性按表5-13分级。

表5-13 煤的热稳定性分级标准(MT/T 560-1996) 序 号

1

2

级 别 名 称

低热稳定性煤

较低热稳定性煤

代 号 LTS RLTS

热稳定性 TS+6/%

≤40 >40~50

6

3 4 5

中等热稳定性煤

中高热稳定性煤

高热稳定性煤

MTS RHTS

HTS

>50~60 >60~70 >70

(十一)煤中氯含量分级

氯是煤中有害元素之一,它具有较强的腐蚀性。如用含氯高的煤在水泥生产中会对旋风预热器管道产生结皮而堵塞管道,因此在水泥生产中有的厂家要求煤中氯的质量分数不超过0.015%;高氯煤作为动力燃料时会严重腐蚀锅炉而缩短锅炉寿命;炼焦用煤的氯的质量分数如大于0.3%,就会使炭化室的炉壁耐火砖受到严重腐蚀,缩短焦炉寿命;氯含量高的煤无论作为气化用煤或液化用煤时也都会腐蚀炉体和高压、高温设备。此外,水泥用煤中的氯高时会降低水泥的抗压强度和腐蚀水泥中的钢筋混凝土。因此,国外对水泥用煤的氯的质量分数要求低于0.02%,如日本要求进口大同煤的氯的质量分数在0.02%以下,韩国也要求中国供应动力煤的氯不超过0.025%。因此对煤中氯含量的科学分级具有十分重要实用意义。经煤炭部批准颁布的行业标准MT/T 597-1996<<煤中氯含量分级》中对煤中氯含量分级如表5-14所示。

表5-14 煤中氯含量分级(MT/T 597—1996)

级 别 名 称 特低氯煤 低氯煤 中氯煤 高氯煤

代 号

SLCL

LCL MCL HICL

氯含量范围 Cld/%

≤0.050 >0.050~0.150 >0.150~0.300 >0.300

(十二)烟煤粘结指数分级

粘结指数(GR.I)是烟煤分类的主要指标之一,如烟煤粘结指数大于85时,再用胶质层最大厚度Y(mm)或奥亚膨胀度b值(%)的大小来区分肥煤与其他烟煤;粘结指数≤85时均为非肥煤类。其他如贫煤和贫瘦煤、瘦煤和焦煤以及气煤和1/3焦煤的划分都需要利用粘结指数。所以,根据粘结指数的大小进行分级对评价烟煤的粘结性强弱具有十分重要的实际意义。经煤炭部批准颁布的行业标准MT/T 596一1996

《烟煤粘结指数分级》中对烟煤粘结指数分级详见表5-15。

表5-15 烟煤粘结指数分级(MT/T 596—1996)

级 别 名 称 不粘结煤 弱粘结煤 中粘结煤 中强粘结煤 强粘结煤 特强粘结煤 代 号

BNM

RNM

ZNM

ZQN QNM

TQN 粘结指数(GR..I)

0~5 >5-30 >30~50 >50~65 >65-85 >85

(十三)煤中砷含量分级 砷是煤中重要有害元素之一,国外有些国家规定,砷含量大于8g/t的煤不能用作食品工业和酿造工业的燃料使用。经普查,中国煤中砷含量大部在8g/t以下,因而一般不影响其使用。中国煤中砷含量分级标准如表5-16所示。

7

表5-16 中国煤中砷含量分级(MT/T 803—1999) 级 别 名 称 一级含砷煤 二级含砷煤 三级含砷煤 四级含砷煤

代 号

I AS ⅡAs ⅢAs ⅣAs

砷的质量分数/%

≤4.0×10-4 >4×10-4~8×10-4 >8×10-4~25×10-4

>25×10-4

(十四)煤炭粒度分级

由于不同工业对用煤要求的粒度也不同,因而对商品煤产品的粒度分级,无论是对用户订货或是煤矿的营销策略来说,都有很大的经济效益和社会效益。如对发电煤粉锅炉来说,它要求用煤粒

度越细越好,因而在订货常需购买末煤(<13mm)或粉煤(<6 mm),而用于固定床气化炉来说,它需用的是块煤,其中尤以中块(25 mm~50 mm)为最佳。所以,对我国商品煤产品的粒度分级对煤炭加工和用户购煤均有很大的指导意义。1997年制定的煤炭粒度分级国家标准(GB/T 189一1997)如表5-17及表5-18所示。

表5-17 硬煤(烟煤和无烟煤)粒度分级(GB/T 189—1997)

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

粒度名称 特大块 大 块 混大块 中 块 小 块 混中块 混 块 混小块 粒 煤 混 煤 末 煤 粉 煤

粒度/mm >100~300 >50~100 >50

>25-50(或>25-80)

>13~25

>13~50(或>13~80)

>13(或>25)

>6~25 >6~13 <50

<13(或<25)

<6

表5-18 褐煤粒度分级(GB/T 189—1997) 序号 1 2 3 4 5 6

粒度名称 特大块 大 块 混大块 中 块 小 块 末 煤

粒度/mm >100~300 >50~100 >50

>25-50(或>25-80)

>13~25 <13; <25

第二节 煤的分类及用途

煤的分类是指依据煤的自然性质和煤在热加工过程中所表现的特性.将各种性质不同的煤分为若干类别,使同一类煤有相近的特性,不同类煤的性质有明显差异。以便于科学地研究和合理地利用煤炭资源。煤的分类由于内容和目的的不同,分类方法也有多种。早期的煤分类方法是根据煤的元素组成中的碳、氢、氧等元素含量进行分类,这种分类方法也称为科学分类法;以后又有根据煤

8

的形成条件不同而提出的成因分类法,将煤分为腐植酸、腐泥煤和残植煤等,这种分类方法仅适用于地质和煤质研究工作中;具有科学依据和实用意义的煤炭分类方法是以煤化程度和煤在热加工过程中所表现的特性为依据的技术分类法,煤化程度以挥发分产率或镜质体平均反射率为分类指标,工艺性质则以煤在隔绝空气受热情况下的粘结性为指标。中国、美国、前苏联、波兰、英国、法国和德国等国家煤炭分类法和国际煤分类均属这种分类方法。

由于各国煤炭资源特点不同和技术上的差异,世界各主要产煤国都根据本国煤炭资源及利用的特点提出不同的煤炭分类方法。联合国欧洲经济委员会曾组织欧、美十多个国家研究制定国际统一的煤分类法,在20世纪50年代先后提出了“硬煤国际分类表”、“褐煤分类”方法,但这些分类都未能在世界各国起到统一的作用,各国仍以本国的煤炭分类方法为主。在20世纪80年代,欧洲经济委员会又提出了“国际煤层煤炭分类“以求达到统一的目的。20世纪90年代以来国际煤炭分类已趋向采用表征煤化程度和煤的工艺性质的多种指标的编码分类法,根据各类煤的编号即可了解煤的性质。国际标准化组织(ISO)则主张制定国际统一的商业分类方法。

一、中国煤炭分类(GB 5751—1986)

中国煤炭分类的研究起始于20世纪30年代,最早的煤炭分类方法是翁—金氏分类法,该方法是用煤的工业分析结果对中国煤进行分类,它只能将煤的大类大体划分,不能适应工业生产和科学研究对煤炭分类的要求。新中国成立以后,中国的煤炭产量和消费量增长很快,为合理利用煤炭资源,在学习前苏联的基础上,于1954年制定了我国东北区和华北区两个地区性的煤炭分类方案。由于两个分类方案之间存在不少矛盾和缺陷,给使用上带来不少的困难,也难以在全国推广使用。1956年由煤炭部、冶金部、中国科学院共同研究后,提出了全国统一的“中国煤(以炼焦煤为主)分类方案”,该分类方案于1958年4月开始在全国试行,直到1986年10月1日起才被新的煤炭分类国家标准(GB575l一1986)所代替。“中国煤(以炼焦煤为主)分类方案”在28年的试用过程中,无论对于指导我国国民经济各部门正确而合理地使用我国的煤炭资源,还是在煤田地质勘探中正确地划分煤类别(牌号),合理地计算煤田的储量等方面都起到了积极的作用,但该分类方案在使用过程中也发现存在一些问题和缺陷。

从1960年开始,煤炭科学研究总院北京煤化学研究所就着手研究煤炭分类的修订工作,1973年起又与煤炭科学研究总院西安煤田地质勘探分院、冶金部热能研究所及鞍山钢铁公司等单位共同起草于1985年完成了“中国煤炭分类”国家标准的报批工作。1986年1月经国务院批准,由原国家标准局发布,并从1986年10月1日起试行3年,1989年10月1日正式实施。

“中国煤炭分类”(GB 5751一1986),首先根据煤化程度,将所有煤分为总的分类和无烟煤、烟煤和褐煤3大类(分别见表5-19、表5-20、表5-21、表5-22),再把这3大类煤分别划分14个类别(见表5-23)。

表5-19 煤炭分类总表

类别 无烟煤 符号 WY 数码 01,02,03 11,12,13,14,15,16 烟 煤 YM 21,22,23,24,25,26 31,32,33,34,35,36 41,42,43,44,45,46 褐 煤 HM 51,52 >37.01 )分 类 指 标 Vdaf/% ≤10.0 PM/% — >10.0 — ≤502 )注:1.凡Vdaf>37.%、G<5,再用透光率PM来区分烟煤和褐煤(在地质勘探中,Vdaf>37.0%,在不压饼的条件下测定的焦渣特征为1~2号的煤,再用区分烟煤和褐煤)。

2.凡Vdaf>37.0%、PM >50%者,为烟煤,PM>30~50%的煤,如恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf大于24MJ/kg (5700cal/g),则划为长焰煤。

Qgr,maf (MJ/kg) = Qgr.ad (cal/g)×100×(100-WHC)/ {100(100-Wad)-Aad (100-WHC)}×4.1816×10-3

表5-20 无烟煤的分类

分 类 指 标 类别 符号 数码 Vdaf% Hdaf1% ) 9

无烟煤一号 无烟煤二号 无烟煤三号 WY1 WY2 WY3 01 02 03 0~3.5 >3.5~6.5 >6.5~10.0 0~2.0 >2.0~3.0 >3.0 注:在已确定无烟煤小类的生产矿、厂的日常工作中,可以只按Vdaf分类;在地质勘探工作中,为新区确定小类或生产矿、厂和其他单位需要重新核定小类时,应同时测定Vdaf和Hdaf,按上表分小类。如两种结果有矛盾,以按Hdaf划小类的结果为准。

表5-21 烟煤的分类

类别 贫煤 贫瘦煤 瘦煤 符号 PM PS SM 数码 11 12 13 14 15 焦煤 JM 24 25 16 肥煤 FM 26 36 1/3焦煤 气肥煤 1/3JM QF 35 46 34 气煤 QM 43 44 45 1/2中粘煤 弱粘煤 1/2ZN RN 23 33 22 32 21 31 41 42 分 类 指 标 Vdaf1% )G <5 >5~20 >20~50 >50~65 >651 )Y/mm ≤25.0 ≤25.0 )b2/% )>10.0~20.0 >10.0~20.0 >10.0~20.0 >10.0~20.0 >10.0~20.0 >20.0~28.0 >20.0~28.0 >0.0~20.0 >20.0~28.0 >28.0~37.0 >28.0~37.0 >37.0 >28.0~37.0 >37.0 >37.0 >37.0 >20.0~28.0 >28.0~37.0 >20.0~28.0 >28.0~37.0 <30.0~28.0 >28.0~37.0 >37.0 >37.0 (≤150) (≤150) (>150) (>150) (>220) ≤220 (>220) (<220) >50~65 >651 )(>85)1 (>85) 1 )>25.0 >25.0 >25.0 ≤25.0 (>85) 1 )>651 )(>85) 1 )>25.0 <25.0 >50~60 >35~50 >50~65 >651 )>30~50 >30~50 >5~30 >5~30 ≤5 ≤5 ≤5 <5~35 不粘煤 BN 长焰煤 CY 注:1.当烟煤的粘结指数测值G小于或等于85时,用于干燥无灰基挥发分Vdaf和粘结指数G来划分煤类。当粘结支书测值G大于85时,则用干燥无灰基挥发分Vdaf和胶质层最大厚度Y,或用干燥无灰基挥发分Vdaf和奥亚膨胀度b来划分煤类。

2.当G>85时,用Y和b并列作为分类指标。当Vdaf<28.0%时,b暂定为150%;Vdaf>28.0%时,b暂定为220%。当b值和Y值有矛盾时,以Y值为准来划分煤类。 分类用的煤样,如原煤灰分小于或等于10%者,不需灰分。灰分大于10%的煤样需按GB474-83煤样的制备方法,用氯化锌重液减灰后再分类。

表5-22 褐煤的分类

类别 褐煤一号 褐煤二号 符号 HM1 HM2 数码 PM/% 51 52 0~30 >30~50 分 类 指 标 Qgr.maf/MJ/kg — <24 注:凡Vdaf>37.0%,PM>30~50%的煤。如恒温无灰基高位发热量Qgr.maf>24MJ/Kg(5700cal/g)则划为长焰煤。

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