神木煤煤质特征与气化性能的研究_甜梦文库
神木煤煤质特征与气化性能的研究
Ｙ７９；３１８１０７０８２ Ｇ１１７陵昼拜技夫擎工程硕士学位论文题目神木煤煤质特征与气化性能的研究Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＳｔｕｄｙＯｎＢｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｓｈｅｎｍｕ Ｃｏａｌ院（系）化学与化工学院专业赵新法应用化学研究生指导教师张光华教授魏有福高级工程师二００五年三月季枣木煤煤矮特征与气他性畿的锵究摘要开发浩净煤技术、实现煤炭资源的合理利用汉经成为熊源科学羽磺究熏点。煤炭气纯技术楚减少耀凌污染、蓠麓、发震绿色王整 的重要措施之一。 选取了枣枣木矿聪大稀塔跨“、马家藏淄矿、溺门沟矿、柠条塔矿靼大砭窑矿鳇媒撵避行了对照犍验分辑，讨论了煤覆豢稼测定缝暴之闻懿线性相关性，依据元素分据、工照分辑、王蕊性熊试验的实验 数据，分析了神木矿区的煤威特征。 袭征了大砭窑煤的岩相特征。盟微组分中，德质组和镜质组含量菇；羲矮缀溅均震镶质体窬结穗镜覆髂为主ｉ矿物质爨糖±势主菸慧浸染状溅小透镜状赋存。 渊定了大砭窑煤黔反应性、视槭强泼、热稳迩性、结渣链、煤获溶融襞等气豫链熊鼓爱蘸湛焦涟产率，搽词‘了这些豢舔憋交诧巍德性。大砭镦煤不同热勰温度的煤焦在９００℃时的Ｃ０２转化躜即化学 反应溪性嘴显离予其它热勰激艘煤焦。这是熙为，煤在９００℃以翦发生了祗、ｒ扣温酶熬解，煤分子缀掏ｃ静大鬟既铡链绻椽、富能溪等麸大 分子结构上脱落，芳臀化程度逐渐增强，分予结构缴生重排现象，微龋 缭构韵有序彳毛排列方向发展僚不蓬很黻烈。由予温度相对仍较低，存蟹麓挥发分黎分子结秘麓饕囊疫骞序纯餐徽蘸缝搀塞现浃黧＋这些帮像都霹能成为活性点参与及瘦，嗣时挥发分的大量析魄使煤焦 ｝蛙现大量孔隙，这些闲素均舂测予提裹转化窭并趁９００℃时遮到最褒 继。在９００℃以上，煤受到了黼滏热解，分子结构进一步发生变化，微 繇结稳捧搠委蕊膏序纯，总体土活惶熹及院表蕊积爱焉菠少，等致煤焦ＣＯ：转化率降低，此夕卜热解时间氏饿煤焦的内部孔隙率和大孔径孔隙都有较大的增加。 鬟大砭窑漂分涮在两魏粪璧戆煤气懿避行了嚣压阖邃縻煤气 发生炉气化工业试黢，初步了瓣了太砭裙煤的气纯勰律，彀得了气 化过程ｒ｜１＆ｇ蠢关指擦、参数翻原始瓷料并与鬟家榕准以及饯瘊气化 Ｊ拜ｌ燃丈围燃的指标避行了搿魄分辑。结合煤震分掇察王监试验取褥麓资料，依摇不同工登尾途砖媒 质的要求，与豳内外主要产煤区的优质煤种的相关指标进行对比，对神本煤煤质进行了评价，预期了工泣弱用方阿。关键词：煤，气化，煤质特征，煤的反应性，岩相特征甜ＳｔｕｄｙｏｎＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ＧａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＢｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ Ｓｈｅｎｍｕ Ｃｏａｉ ＡＢＳＴＲＡＣＴＳＴｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ｈａｖｅ ｇｏｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｐａｙ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ａｂｏｕｔ ｉｎ。ｔｈｅｃｏｕｒｓｅｔｏｔｏｒｅｓｏｕｒｃｅｗａｓｔｅ ｂｒｏｕｇｈｔｏｎｏｆａｓｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏａｌ，ａｎｄ ｆｏｃｕｓｅｄｔｈｅ ｓｔｕｄｉｅｓ ｓｕｃｈｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｌｅａｎ ｃｏａｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ａｎｄＳＯｏｎ．Ｉｔ ｈａｓ ｗｅｌｌ ｋｎｏｗｎ ｔｈａｔ ｃｏａｌ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉＳｏｎｅｏｆ ｔｈｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ，ｗｉｔｈｗｈｉｃｈ ｒｅｄｕｃｉｎｇ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ａｎｄｃａｎｓａｖｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａ“ｙ ｂｅｎｉｇｎ ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｈｅｂｅ ａｃｈｉｅｖｅｄ．ｓａｍｐｌｅｓｃｏｍｅｆｒｏｍＤａｌｉｕｔａ，Ｍａｊｉａｇａｉｇｏｕ，Ｓｉｍｅｎｇｏｕ，ｄａｔａ ｂａｓｅｄｏｎＮｉｎｇｔｉａｏｔａ ａｎｄ Ｄａｂｉａｎｙａｏ ｏｆ Ｓｈｅｎｍｕ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｖａｌｉｄａｔｅｓ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｕｌｔｉｍａｔｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｐｒｏｘｉｍａｔｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ， ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｑｕａｌｉｔｙ ｅｈ鑫ｆａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｈｅｎｍｕ ｃｏａｌ．Ｉｔ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏａｌ ｐｅｔｒｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｄａｂｉａｎｙａｏｃｏａｌ，ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｉｎｅｒｔｉｎｉｔｅａｎｄｖｉｔｒｉｎｉｔｅ，ｗｈｉｃｈｃｏｎｓｉｓｔｓ ｏｆ ｔｅｌｏｃｏｌＩｉｎｉｔｅ ａｎｄ ｔｅｌｉｎｉｔｅ ｂａｓｉｃａｌｌｙ。ａｒｅ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｏｔｈｅｒｓ ｉｎ ｔｈｅ ｇｒｏｕｐ ｍａｃｅｒａｌ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅ ｍｉｎｅｒａｌ ｍａｔｔｅｒ ｐｒｉｍａｒｉｌｙ ｍａｄｅ ｕｐ ｏｆ ｃｌｕｎｃｈｅｓ ｅｘｉｓｔｓａｓｄｉｐ－ｄｙｅ ｓｔａｔｅｏｒｍｉｎｏｒ ｌｅｎｓ ｓｔａｔｅ．Ｔｈｅ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｆ Ｄａｂｉａｎｙａｏ ｃｏａｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃａｒｂｏｘｙｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｃｌｉｎｋｅｒｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ａｓｉａ ｆｕｓｉｂｉｌｉｔｙ，ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ，ａｎｄ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｓｓｕｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ，ｓｈａｔｔｅｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｒｍａｌ Ｅｖｉｄｅｎｔｌｙ，ｔｈｅ ｃａｒｂｏｘｙ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ ａｔ ９００℃ｉｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｃｏｋｅｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｆｏｒ Ｄａｂｉａｎｙａｏ ｃｏａｌ。 ＴｈｅｒｅａｓｏｎｉＳ ｂｉｇｔｈａｔｔｈｅ ｄｉｓａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ ｃｏａｌｔｏｏｆ ｓｕｂｓｔｉｔｕｅｎｔｓａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｂｅｌｏｗｒａｄｉｃａｌｏｎｍｏｌｅｃｕｌｅｆｏｌｌｏｗｓｐｙｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ９００℃．ｗｈｉｌｅ ａｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ ｂｅｇｉｎｓｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｅｔｓｔｏｉｎｃｒｅ＇ａｓｅ ｂｙ ｄｅｇｒｅｅ ａｎｄ ｒｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈ．Ｉｎ ｔｈｅｃｏｕｒｓｅ ｎｏｔｃａｒｒｙｏｆ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ， ｖｅｒｙ ｐｅｒｆｅｃｔ．ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｇｏｅｓ ｔｏ ｒｅｇｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｕｔＢｅｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｌｏｘｖｅｒ ｙｅｔ ｒｕｄｉｍｅｎｔａｉ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｍａｔｔｅｒ ａｎｄｄｉｓｆｉｇｕｒｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｓ．Ｏｆｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｇｒｅａｔｍａｙ ｂｅｔｕｒｎｅｄｉｎｔｏａｃｔｉｖｅｐｏｉｎｔ ｏｆｃｏｕｒｓｅ，ａｄｅａｌＩＩＴｏｆ ｈｏｌｅｓ ｆｏｒｍｅｄ ｂｙｐｙｒｏｇｅｎａｔｉｏｎｍａｋｅｓ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｒａｔｉ０ ａｎｄ ｒｅａｃｈｅｓａｃｌｉｍａｘａｔ９００℃。Ｔｈｅ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｅｃｏｍｅｓ ｍｏｒｅａｎｄ ｍｏｒｅ ｒｅｇｕｌａｒ ａｌｏｎｇｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｇｅｔｔｉｎｇ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄｌｙ ｗｈｅｎ ｐｙｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ａｂｏｖｅ ９００℃，ａｎｄ ｉｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎ ｒｅｄｕｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｍ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ．Ａｓ ｃａｒｂｏｘｙａｒｅｓｕｌｔ，ｔｈｅ ａｎｄ ｈｏｌｅｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｄｅｃｒｅａｓｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｔｈｅｐｏｒｏｓｉｔｙｄｉａｍｅｔｅｒ ｉｎｓｉｄｅ ｔｈｅ ｃｏｋｅ ｏｆ ｃｏａｌ Ｗｉｌｌ ｂｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｅｃａｕｓｅ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｈｅａｔｉｎｇ ｔｉｍｅ．Ｗｅｈａｖｅｃａｒｒｉｅｄｏ畦。ａｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｘｅｄ．ｂｅｄ ｇａｓ ｐｒｏｄｕｃｅｒ ａｔ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗｉｔｈ Ｄａｂｉａｎｙａｏ ｃｏａｌ ｉｎ ｔｗｏ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｇａｓ ｓｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｆｉｎｄｉｎｇ ｏｕｔ ｉｔｓ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｒｕｌｅｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅ．Ｗｅ ｈａｖｅ ｃｏｎｔｒａｓｔｅｄａｓｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄ ｉｎｄｅｘ，ｐａｒａｍｅｔｅｒ ａｎｄｏｒｉｇｉｎａｌ ｄａｔａ Ｗｉｔｈ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ｃｈｉｎａ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Ｄａｔｏｎｇ ｃｏａｌ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｏｆｔｅｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｈｉｇｈｅｒ ｇｒａｄｅ ｃｏａｌ ｏｆ ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｈｅｎｍｕ ｃｏａｌ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｅｓｔｉｍａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆｕｓｅａｎｔｉｃｉｐａｔｅｄ，Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｃｏａｌ，Ｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＱｕａｌｉｔｙＣａｒｂｏｘｙ Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ，Ｃｏａｌ ＰｅｔｒｏｌｏｇＣｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏａｌ，第一章综述煤是漱古时代植物残体经过漫长笈杂豹地质作用烨成的可燃激物岩，是 遮球上贮藏麓最丰富静纯薮燃辩之一。或蠛藏鲶狻质懿复杂往郛成煤遥程串 德壤条终秘多撵毪，嚣致了滚鹣缀簸、臻稳、毪臻静鬟絷稳藉多梯稼。事实 上，不仅不同的煤之间存在差昴，即使来自同～矿区撼嫩同一煤臌的煤样也会因为秘戮ｔ鞭黢甄毒嗍髭熬差异。錾灞煤簸磅究藏怒运臻毙遴豹实验手袋鞠方法，辩煤豹缝残、缎凌窝姥 梅｛鬟爱它｛ｆ】乏淹翡癌裰关系避静缀露牲静磷辩，爝科学含骥翡参数系统进行 全两的检测、裘征和谱价并不断滋彳亍修订和宛善，为不断”发探索煤炭资源 金理剩餍的藏方法都黢途径提爨蒸础数据鞠爨瓣。媒簇磺究一毫整煤群擎孛 一令疆蠡簧麴蒸穑润鞭，辩豢瓣缀戚、蕊袋黪缡擒的滚粼瑗解每试识燕魏稼 砜有煤炭加＝１＝转化王装及歼发释种新技术的黼拇和赫础．也建煤他学及煤化 王技本磁鳃与秀发熬黼起燕。人稻慰子媒秘游扶不羁建发、翅多猕方法疑进牙懿不壤探索露经取褥了蠢盏豹避鼹。众所瘸躲，在天然气、石漆辩潆炭等一次麓源中，漱炭翡生产疆秘耀造 成的环境游染照最严激的，丽我阑又是世界上仅有的少数几个以煤为主要能 源鹣国家之～＂ｌ。统谤袭骧，瘸予直溪燃烧凳产勘力酾热麓豹燃辩漾鼯魏力 鬟攥约占全潮煤产爨静五分之嚣，筏圈每肇事蘩天大气黯浮染穆孛蠢８０％豹鬃 嫩、８７％的Ｓ０２和６７％的ＮＯ、＿柬源予煤的燃烧。提商煤淡利用效率、减少煤 炭燃浇豢※熬环境浮染躯掇零途牧燕瓣涮翻擦广建瘸潆淡撬纯利麓技寒，这 滋经袋势采米我羹媒淡王犍麴发溅方是。瓣蘩整赛土趸个缝添消费犬嚣鼗经 济麓达国容都穗煤炭利用技术靛髓豁磷究蘩熙桶稔硌方翻寨中在煤炭产晶酶 深度加工和涟净燃烧．ｔ【２Ｊ。发展煤炭气化技术是减少麟境浮染、带能、发展 绿惫工监豹整娶猪藏之一，通过煤炭气诧弼蠢效逸提懑热戆利用率，躁对辩 邵麓污染舱清溅夯将蠢檄太菸酸联，两置气能戮产燕霹激究分翻穗，中国适 合予气化的煤炭资源”卜分丰富，Ｗ适用于缴擞炉气化的褐煤、不粘煤、长焰 燃鞠弱嵇缀灏谤量ｌ譬金滋煤炭憨髂爨瓣４０％之多１３１ｏ１．｛媒质搀标体系麓宏臻煤璇特键宏曩煤壤特经羁漾熬指蠡钵聚表装，露经德立嚣撵栝体系与测定方法翔 爨壤夔形式予戮巍蕊，氇蠢一垫嚣经广泛麓薅程粪未澎艘耩建麴煤蔟攒蠢壤殿溅定方法。我霹在煤矮努耩标准纯方两已经≮鬻际承平接辘，萼ＩＳＯ穗当。｛．’．１煤的瞧蒺与媒最攥标体系 一般来说，煤的性质可以简单地划分为物理性质、化学性质和工艺性能簿大豹类别，每一个大类又包括诲多攒振，这些指标静想残藏梅戒了煤霞谨价体系，通过指标数掭沟科学溅定≮分撕确定艨的往藤鞠膈途。表ｌ－ｌ歹｜ｊ出 了我国主要煤质指标与测定方法１４ｌ。袭ｉ．１岸譬１ ２主要煤瘊指标及其测定方法定义或妻蠹淫蒋孽据标名器Ｔ业分差Ｉ亍溯定方洼ＧＢ／Ｔ２１ ２水分、灰分、挥发分和刚定碳”个项Ｈ煤赝分析的总称 煤的外曲：水分和内在水分的总和 攥嚣张温度０℃、拥对游壤９６％下达刘警搬时溯撙她内在醚Ｈｅ Ｍｔ拿水分 蠡赢肉巍承ＧＢ／Ｔ２ＩｌＧ辩４６３２分承分 赋存祚煤中的无机物质 ＭＭＧＢ７５６０４矿物脯 碳酸挞媒串班碳艘赫形态存在嬲二巍化碳 二瓤健碳６Ｃ０２ＧＢ／２１８垒硫煤中无机蕊种有桃硫的聃和 在２０℃时煤（不包括煤的我ｉｌ｜；ｃ）的质量坷问体积水的质最之Ｓ。ＧＢ／Ｔ２１４真相对密ＴＤＲＧＢ／２ｌ，度托说栩蹦８密艘 碳、氯、瓶、氯、酸五个项目煤质分析的总称 煤撵在甓释内燃烧ｌ｛幸产爱懿热量减去虢誊ｌ氮静棱玉德瑟稳Ｇ８４７６谯２０＂（２时雠（包括煤的孔隙）的质量ＩｊＭ体积水的质量Ｚ比ＡＲＤＧＢ６９４９９元素分析ｌｏ发热蠡 热值包括ＳｉＯ ２Ａ１２０３‰Ｇ８／Ｔ２１３Ｔｉ０２Ｆｅ２０ｊＣａＯＭｇＯＮ８：ｏ ＧＢ／ＴＩ ５７４ｌｌ煤簌Ｊｊ竖分Ｋ２０ ＳＯｊＰ２０薅顼丑ＧＢ／２１９在规定条件下得到的陡黼热溢缱瓣变他的攥获变形、软化 １２灰燃融性 和流动特｛ｉ【！物理状态 １３结渣性 １４热稳定链１巍气化或燃烧过程中，煤获受热、软化、端鼬而结渣的性质Ｃｌｉｎ 一定粒瘴ｆ｝搴攥群受热磊谍撩麓定旌窿麓静耗ＴＳ 一定粒度的煤样自由藩下后抗破碎的能力 煤｛ｉＩｌ＿糜成榭的雕易程度 瑕将二链纯璇还琢鸯一溉托磺豹耱鼻ＡＧ辑ｉ５，２ Ｇ转ｌ，７， ＧＢ／Ｔ１５４５９ ＧＢ２５６５５抗碎强度Ｉ ６埘廉桃二甑纯磺１７ ＧＢ２２０反碰髋 铝甑千喇Ｉ ８由费禽尔和史莱德二人提ｍ的低温十馏实验方法，用咀测ＧＨｌ ３１４试验定焦油、半焦、热解承毂率２端袅千馏ｌ ９出葛幕和金二Ａ搬ｌＩ；的煤低温千馏试验方法，ｊ１｝以测定热ＧＢＩ ３４ｌ试验分解产物收率和髂型 出勒．姆，萨波｝＿ｌ懋瓤夫提趣魄一种袁钲煅煤臻镌牲魍指标，ＧＢ４７９艘旗屡２０指数诅蔽质瑶最大薄壤Ｙ氇，最终彀缭度ｘ擅等表幂 柱规定条件下咀ｊｌＩ｝煤氆加热詹粘纰’阜用光炳燃的能山表能Ｇｒ，ｉ．ＧＢ５４４７２Ｉ粘结指数，烟煤粘结性的搬橼 斑毒罗热罐壤的一狰衰援撰爨辩赡嚣娴煤魏力的据稼 越煤和坩埚中期Ｉ热所掰熊块膨胀程度的序Ｅｊ裘征煤的膨胀ＣＳＮ ＧＢ５４４８ Ｒ ｌ。 ＧＢ５４４９２２箩瓣搀羲 坩埚膨胀２３序数性刺粘站性的指标 出煲遗勃矩和髓惩二太搓睫麴、鞋黪骚度《ｂ》秘牧续度《§）ＧＢ５４５０爽受睁２４骧凌锌参数表征翻攥膨胀摊和藕绪稳的指标 煤中盹浒于稀苛恍碱和舶精艘钠浒破的一蚍岿种缩台的敝ＨＡｔ ａＢＩｌ９５７２５崩椒瞳 性熟的商分予化奋橼 稀潆、强焰臻巍糕定蠢转下薅磷酸与磷酸酌溅舞渡薤理蘑２６遮光牢ＰｍＧＢ２３６６所得溶液的透光攀 ２７苯辈取物 ２８骧氯袁羹 ２９禽矸牢 ３０飘 ３ｌ磷３２镩３ ３柬褐煤中能酋警于苯的揶分，主要成分为蜡和树脂 燃孛骧鬣奄曩憋溅定 煤巾太于５０ｒａｍ矸石的赝盈百分数 赫ｌ中的氯含量 煤孛瓣磷禽藿 摸中的镶含量 煤中的汞含置 煤申的键禽萋煤巾的钒古董嚣ｂＧＢｌ５７５ＧＢ，ＴｌＳ４６９ ＭＴ／ＴｌＧＢ４６３３ ＧＢ，Ｔ２１６ ＧＢ８２０７ ＧＢ，Ｔｌ ６６５９ Ａ虚Ｔ，丁３８ｌ３４锄 ３５钒 ３６砷 ｊ７锩 ３８铸、镉、镑ＭＴ，Ｔ３８５ＧＢ，Ｔ３０５８ ＧＢ８２０７ ＧＢ，Ｔｉ６６５煤中的砷含量煤巾的锩食耋攥巾鹩铬、镉、糖禽囊钾、钠、铁、３９煤巾的钾、钠、铁、钙、镁、锚☆壁钙、镁、锰ＧＢ，Ｔ４６３４淼质疆耘髂系鹣擒建与诸多摇稼豹确定经绣了不颧穆订、不叛健全浆长 期发展过程。随着认识水平的不断提高和煤炭科学技术的不断发展，特别是 煤加工转化新工艺的不断出现．煤质研究所面临的～个重要挑战就是如何根 据煤炭嬷工转纯技零懿发展发英对煤璜豹要求，搀濑耨幻爨震谬傍撵标、梭３瓣方法及译徐诲系。因魏，褥璨豹基零性质与工熬谯能有襁遮结合起来，提出新的、综合的评价指标体系将是其最煎要的研究工作。 ｛。｛。２煤质测定缝暴的基准岛表述煤由有机质、无机矿物质和不同量的水分所组成。煤质分析结果常常因 为使用和研究的顿域不同而需要按照煤样所处的不同状态进彳亍表达，或糟说要按照不霹靛蘧凇避行表达。绞一熬、与嗣器接鞔豹基准及冀含义如表１．２所示ｉ引。煤质分析同一指标备个基准数据之间可戳按照一定的系数关系进行 换算，如表１．３所示。表ｌ－２煤质分析绻聚的表示方法空气干燥基ａｄ收到旗＃ｆ二ｌ二燥綦ｄ午燥无灰基ｄａｆ干燥无矿物成罄ｄｍｍｆ１１．３煤质指标的相互关系 煤质评价体系的各个指标既有区别，又相互关联。事实上，物理性质、化学性质与工艺性能是密切相关的．它们之间并没有严格的界限，是很难区 分开的。有些性质既表现为基本性质又同时可表现为工艺性能，如煤的发热 量、煤的热解特性等等１６１。 １．１．４煤炭的工业分类 基于内容和目的的不同，煤ｆｒ，Ｊ分类方法有多种。早期依据碳、氢、氧等元素含量进行的分类称之为煤的科学分类法；以后又有根据形成煤的原始物 质和生成条件将煤分为腐植煤、腐泥煤和残植煤等类别的成因分类法，这种分类方法仅适用于煤质研究和地质工作中；既有科学依据又有实用意义的煤 炭分类方法是近７０年来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。煤化程度以镜质组平均反射率或挥发分产率为分类指标， 煤在热加工过程中所表现的工艺性能则以煤在受热情况下的粘结性（或结焦 性）和煤的发热量为另一个分类指标。中国、美国、前苏联、英国、波兰、法 国和德国等国家的煤炭分类方法和国际煤炭分类都属这类分类方法。由于各 国煤炭资源特点不同和科学技术水平的差异，世界各主要产煤国家都根据本 国的资源特点提出不同的煤炭分类方法。１９４９年联合国欧洲经济委员会 ｆＥＣＥＵＮ）曾组织欧洲和美国等１０多个国家研究制订国际统一的煤分类法，于 １９５６年提出了“硬煤国际分类表”，１ ９７４年又提出“褐煤分类方法”，但这些分类方法都未在国际上起到统一的作用，各园仍以本国的煤炭分类方法为主。 ８０年代以后，欧州经济委员会又提出了“国际硬煤分类编码系统”和“国际 煤层分类法”，以求达到统一的目的。９０年代以来，国际煤炭分类已趋向采用表征煤化程度、煤岩特征和煤的工艺性能的多种指标的编码分类法，使每 一类煤都有表示煤的各种性质的编码。根据各类煤的编码，可较全面地了解 煤的性质。国际标准化组织（１ＳＯ）则主张从市场经济和国际贸易出发，制订国 际统一的商业分类方法。 中国最早的煤炭分类方法是ｌ ９３８年的“翁．盒氏分类法”。期间几经变化，ｌ９５６年…煤炭部、冶命部和?｜Ｉ同科学院有关科研ｌ”倪，￡同研究后，提ｊ．“了统一的“巾圆煤（以炼焦煤为主）分类方案”。该方案以代表煤化程度的干燥无狄 基挥发分产率Ｖ ｄａｆ（％）和反映煤结焦性的胶质层最大厚度Ｙ值（ｍｍ）两个指标 为参数，将中国煤分为１０大类２４小类。随着中国经济建设事业的蓬勃发展， 新的煤炭资源不断发现，科学技术水平Ｆ１新月异，冶会、化工等工业部门对 煤炭品质要求不断提高，该分类方案在使用过程巾也发现存在一些问题。从１９７５年起，煤炭鄢和冶盒部的生产、使用和科研单位缎过近１０年的共同研 究，予ｉ９８５年撬掊ｊ了中溺煤炭分类国家标准，１９８６年由当时的国家标准局 撬准并发布，在全国浚彳亍。中国煤炭分类国家标准ＧＢ５７５１．８６将串国煤分为 １４大类，磐ｌ表１―４袋示。袭Ｉ．４孛瓣璨嶷劳娄籀袭１．对Ｇ＞８５的媒，樽用Ｙ值战ｂ值米试分腿煤、气肥煤岛芤它煤娄．璺Ｙ＞２５．０ｒａｍ时． 斑划分为§疆媒或气艴煤；细Ｙ≤２５．０ｒａｍ，捌根瓣其Ｖｄ．ｆ酌大小雨划为耨废酌其它煤娄．按ｂ 链鲻分鼗掰时，Ｖ ｄ。ｆ≤２８ ０％、骜定ｂ＞ｌ ５ｅ％静秀怒媒＃Ｖｄ；ｆ＞２８．Ｏ％、暂定ｂ＞２２。０％熬为糙攥袋 。ｔ肥蝶。赫ｆ按ｂ煎翱Ｙ键划分豹类别寄矛罐时，鞋Ｙ毽划分约娄爨为准。２。对ＶⅢ＞３７ Ｏ％、Ｇ＿《５的煤，孵以透光枣ｐＭ米题分簸为＆焰煤或糍煤。 ３对Ｖ州）３ ７，０％、ＰＭ＞３０％一５０％的挹５．坼删Ｑｇ∽ｌ『’如共德＞２４ＭＪ／ｋｇ，艘划分为长焰燃。潍：分类用的煤样，除Ａ ｄ≤ｌ０ ０％的不需减灰外，对Ａｄ＞ｌ０．０％的煤样，应采用瓤化锌熏液选瓜的浮碟祥（对品ｉ｝己化的搦璨孙可采用般分较低的原煤）。６１．２煤的岩相特征研究煤的岩石组成有两种方法，即宏观研究法和微观研究法。由于自然 界成煤物质的不同及聚积环境的多样化，且各自具有不同的煤化途径，所以 其岩石组成比较复杂。用肉眼观察时，可看出煤大多是不均一的，通常可以 分出不同的煤岩成分和宏观煤岩类型。在显微镜下，更可以揭示煤组成的细 节，进一步区分出各种显微组分和显微煤岩类型。不同的煤层由于成煤原始 物质和聚积环境麓不同，所以煤层的岩石组成也不一样。在煤化过程中，各 种煤岩组成进一步发生了深刻的变化。应用煤岩学方法确定煤岩组成、煤化程度等特征，是评价煤的性质和用途的重要依据，也是研究煤的成因、煤的变质、聚煤规律以及煤成烃等理论和实际问题的重要基础【７ｌ。 １．２．１煤的显微组分在显微镜下才能识别的煤中基本有机组成单元称为显微组分。这个术语Ｉ９３５年山Ｍ．Ｓｔｏｐｅｓ提出，沿用至今。国内外煤的显微组分的分类有多种方案，归结起来分屈两类：一类侧重于工艺性能的研究，分类较为简明，常用反射 光观察，如国际煤岩学委员会（ＩＣＣＰ）的显微组分分类；另一类侧重于成因研 究，对组分及组划分较细，常用透射光观察。 国际煤岩学委员会（ＩＣＣＰ）的硬煤显微组分分类是国际上广泛应用的分 类，颁和于１９５７年，以后又进行了补充，其显微组分术语巳被国际标准化组织在煤岩分析中采用，适用于烟煤和无烟煤。该分类将所有的显微组分分为三个组：镜质组、壳质组和惰质组，每个组都包括一系列成因、物理性质和化学工艺性能相近的显微组分，显微组分组之间在其化学成分和性质上有相当明显的区别。１．２．２宏观煤岩成分宏观煤岩成分是用肉眼可以区分的煤的基本组成单位。腐植煤的宏观煤 岩成分包括镜煤、亮煤、暗煤和丝炭。宏观煤岩成分虽然是煤岩分类的基本单位，但其中的镜煤和丝炭一般只以细小的透镜体成不规则的薄层出现；亮 煤和暗煤尽管分层较厚，但常出现过渡现象，使分层的界限很不明显，因而 采用任何一种宏观煤岩成分都不可能把煤层的煤岩组成和性质描述清楚，即无法反映煤层的全貌。因此，在实际工作中，通常根据煤的平均光泽强度（同 一剖面上，相同煤化程度煤的平均光泽）和宏观煤岩成分的百分含量把煤划分为几种宏观煤岩类型。宏观煤岩类型是宏观煤岩成分的不同组合，包括光亮燃潆、半亮型煤、半喷溅煤和暗淡激煤疆种基本类型。１，２．３煤中矿物质煤中除了有机显微组分构成主体外，还商矿物质。通鬻把煤中矿物质理麓为豫了承分强癸漾中傍生懿一韬嚣瓿缓努，甄毽嚣褒骥＿程显徽镜霹戳识裂 的矿物，又包括镜下难以鉴别且与有机质结合的金属和阴离子。煤中矿物质冉勺多少，不仪直接影响煤炭发热量的高低，遥影响到煤炭的加工利用特性， 翔中国大多数煤中矿物震含量较高，垒雹原煤平均获分大多在２０％以上，对煤的合理剩港鞠环境僳护有极其不Ⅲ聱』的影响。筠一方面，煤中所富熊盼达菇】：业品位要求的稀有元綮、放射性元素是伴生的有用矿产。有的矿物和伴生 元素在煤炭加工利用中能起催化作用，提高了煤的经济技沭价值。研究煤中 矿物蒺夔成分、含量、分毒状态及藏蠢，对漾滋译徐彝逡舞合理豹燕羞王艺 流程有重要意义。煤中矿物质的成分和特征，既反映聚煤环境的地藤背景，有时又反映煤层形成厨所经历的各种地质作用过程，有助于阐明煤朦的成因 葶疆煤豫箨用簿基本理论潮题。煤申矿物含量离，煤荻分产率离，在燃烧和气仡眩产生的获渣藏多，在 ：｜２ｉｌ灰熔融温鹰较时，往往造成炉予的结渣现象；用矿物禽最高的煤炼焦，将 锬焦炭豹质擞和焦炉的生产效率黪低；煤中含矿物多，有机质豹含擞就相对 缓少，这涛捷漾兹发热爨簿低；潆中懿磙铁矿述可撩速爨懿菇琵与舞燃，不利于煤的贮存。１，３煤的结构和组成媒的组成利结构与煤的性质镪切相关，是煤淡资源合理转化利用的科学 撼础，煤组成和结构的研究一直都熄煤化学研究的主要课题．．由于煤组成和 缕鞠熬复杂多襻蛀，虽然国内夕｝在这方蟊熬磷究缀多，势晨也提出了一系列 晌镑理、｛宅学和综合结穗模型，德仍然存在诲多闯蘧，不能较好穗反映煤躲真实结构，无法对煤的…些物理化学性质进行嘲满的解释。 ｛。３。｛煤酌臻遴结橡搂黧煤的物理结构决定煤的硬度、腻缩性、萃取性、扩散和质量传递替性能。 煤是一个“多孔岩石”，徽孔隙度占膳了它的大都分表面积［ｓｊ。瀑嫠袭骥缝键营宠愁鑫Ｖａｎ Ｋｒｅｖｅ｜ｅｎ［９ｌ提滋来熬，｛彀汲失潆是一令三维交联大分子物质。随着化学分析技术与物理梭测技术的发展，对煤物理结构的认识也得到了相应的提高。１ ９５４年Ｈｉ ｒｓｃｈｌ旧】利用双晶衍射技术对煤的小角８互莉线漫射进行了研究，在对衍射强液曲线形状分析后指出，煤中有紧密堆 积的微品、分散的微晶以及擞径小于５００ｎｍ的孔隙，它比较盥观地反映了１煤 纯过程中楚麴理绪赡变纯，其蠢较广泛鹣健表睦。１９５５年，Ｂｒｏｗｎ释Ｈｉｒｓｃｈ［１ｉ１ 惑蘩了碾含量７８％～９４％爨熬互象线掰瓣释薮羚是谯资瓣，诺麓箕毽一些辑究者所发表的数掘，建立了又一著名的煤大分子燮间结构模烈。Ｇｉｖｅｎ游人提出了主．客体（ｈｏｓｔ／ｇｕｅｓｔ）模激【”】，也称鼹相模型（大分子相秘流动相）。该模 型试为煤毒襁浆鹣大多数是交袋懿丈分子溺蔽缝搦，隽鋈定糕；低势予鳃努 以非共价键力陷在六分子网缩构中，为流动稆，非效价键类型。在低阶蝾中， 离子徽和氢键占大多数；在简阶煤中，“．Ⅱ电子相珏作用和电荷转移力越爨 要作瓣，煤中存在静各静键力与碳含量裔罄攫大豹裾关性。Ｎｉｓｈｉｏｋａ等人提 童了缭合穰奎弘引，这一模型猎逡了媒串豹分子羲蠢熊赞键（交凝），氇有镌理 缔台（分子问力）。缔合模型嶷际上是两棚模型的修姬与改进。Ｌａｒｓｅｎ等人提 出了燮联模型¨州，交联模型认淹交联键的存在可以解释煤不能巍全溶躺的原毽，这一模型奁嚣绥蕊褥究中餐要了遴一步魏致避秘菱曩。Ｒｉｌｅｙ模鍪￡ｌｏ魄称之为舌Ｌ层结猖横型，根掘Ｗａｒｒｅｎ韵研究结果，遮种模型结构既适用乎煤，也适用予其它高碳物料。 ｛。３．２滚静建臻缭褥孔隙结构是燃物理结构的主要组成部分，煤的许多物理性暇很大程度上 取决予爆熬孔除绩梭。媒屡气开发与煤矿瓦接按敷酌嚣个关键参数一一媒瀑 瓦蓊含蕊彝潆藩遘气毪帮与攥熊嚣豫薅构有关。表征矮嚣藐隙臻麓藏参数～ 般有孔隙率、比巍河积、孔径分布等指标。 煤的孔隙率可以通过煤的真相对密艘和视槌对密度来诗棼，与煤化程度 套密切关系。在撩煤诧褰输段，醚砉变袋程度戆裁深嚣变枣；在赛漂魏度除 段，随蒋变质程魔的加深而增大；含碳鬣在８８％时达到最小德。煤的比表面 积是描述煤孔隙结构的重要参数。 煤静晓表露获与煤中孔经蜓大夺获分奄有关，冀睫煤纯壤豹变讫撬露霜毳豫震建一致鼢ａ罗薪荣疆】研究了漾靛等疆暖辩现象，结莱袭稍，媒孔稼缩构不同，等温ｌ殁附曲线大不～样。朗格缪尔公式适会于微孔占优势的等濑吸 鼢姑线，藤弗．喂褥测餐公式逡合于大唾ｆ｝孔占优势靛等澡吸嫩魏缝。由予煤懿 藐稼枣镦藐总是占育较大毙鬟，藜搐缪尔公式攘会潆撵等嚣缓辫叠绫始终涛 优。张军【ｌ州等人研究了煤的鼹微组分在加热过程中孔隙结构的变化后指出， 不同盟徽组分及其次组分在加热过程中弛隙结构的变化存在明姓差别；程加 热耪始除磐，隧表露积静变化取决于鑫徽缀分戆黪黢瞧，该洼袋与媒交葳疆疫膏蓑；在７００℃～９００ ４Ｃ范嘲雨，镜蕊缀有诧祷旗缀夭豹魄袭露积交纯；二次析出挥发分和分予结构变化对孑Ｌ隙结构县有重要影响；煤胞谯加热后期的收缩，不仅使，』、飘数量增加，也使大孔数燕增加。 羧摄露径大小，霹戮褥魏陈分舞； 微孔≤１０ｒｉｍ； 小孔１０～１００ｒｉｍ； 中孔｛００～ｔ０００ｎｍ； 丈甄ｔｅ３～ｉｏｓｎｍ； Ｗ见缝隙＞１０５ｌｌｎｌ。磺究煤孔隙继梅，对子煤反应性磷巍、煤矿嚣搬爆炸耧突出灾害的磷寒 与瑟滁鼓及戮潆蠹源糖生产磐类活链嶷产菇等其有辍麓耋要憨实际塞爻。 １．３．３煤大分子的化学结构横烈 讫学楚鞠是焱芳香层大小、芳香戆、杂嚣子、锻链富麓戮特征溢及苓蕊结构苹元之问键台类型和作鞠方式的综台表现。ＫｒｅｖｅｌｅｎＩ】州在１９５７年对祸克斯模测谶行修改提出了Ｋｒｅｖｅｌｅｎ模型，密 谈势煤中畜许多缝合芳繇，平连戈９个，最丈邦分商１１个之多。Ｗｅｎｄｉｒｔｌ『７ｊ 凝蠢焚霾藻凌分粪原辩，建立了五耪爨静代表结梅，分裂兔羌瓣媒、次灏漾、 低挥发分烟煤、祸燃、高挥缴分烟煤五种。可以明鼹看出，黼精煤化程殿的 增加，环的缩合威增加，侧镪减少。Ｇｉｖｅｒｔ予【ｌ引１９６０单提出的Ｇｉｖｃｒｔ模型认 兔爨酶蘸构擎元楚９，｛０一二氯蕊，主要反浚了在霉轻静烟漾串没鸯丈熬缝会芳 香结构ｆ主要是萘环），分子均成线性挤列没有空间结构，有氢键和含氮杂环 等的存在，不足之处表现在冀没有考虑禽硫结构，没有考虑到存在醚键和两 令碳簇予戳土豁次甲基褥键。Ｗｉｓｅｒ［坤】纯学结梅模罄是迄今舞正比较全疆套 瑾翁～令，蒸本上反淤了漂分予结褥觞现谯耘念，可滋台理释释媒静滚纯翻 其它化学反应性质，放在最近的文献中引用最多。本田化学结构模型【２０】考虑 了低分子化合物的存在，它怒最早设想煤有桃质中襻在低分子化合物的结构 壤羹菸汲惫缝合莠餐接戳辈环为主，绪掩零元之阉寄滋鞍长翦次擎基捺链联 接，对氟的存在形式考虑比较全面，不足之处是没有考虑氮和硫原子的存槎。ＳｏｌｏｍｏｎＩｚ¨模型认为煤的分子式为ｃｌｓ９｝ｌｉ３６Ｎ２０Ｉ ８ｓ２，考虑了Ｎ和ｓ的存在，是一秘，魄较完善戆燥结稼攮型。Ｓｈｉｎｎ［Ｘ２１模型霆鬟翁广舞式稻接受转煤大分 子挟登，是辗摇煤在一段帮二段滚纯过程产穆翁分商提舞来豹，顼竣又列徽 反应结构模型。与以上几种模型（Ｃ＝１ ｏＯ左右）不同，它是以烟煤为对象，以 分子量１００００为基础，将考察魑梅单元扩充至Ｃ＝＝６６ｌ，通过数撼处理和傥他得出分子式为Ｃ６６】Ｈｓ６１０７４Ｎｌ ６Ｓ６，此模型不仅考虑了煤分子中杂原予的存在， 而且官能团、桥键分布均比较接近实验结果。Ｆａｕｌｏｎ［２３］模型是Ｆａｕｌｏｎ等采用 煤大分子辅助设计的方法，在ＳｕｎＳｐａｒｅＩＰＣ工作站和ＳｉｌｉｅｏｎＧｒａｐｈｉｃｓ４Ｄ／３２０ＧＴＸＢ工作站上用ＰＣＭＯＤＥＬ和ＳＩＧＮＡ。ＴＵＲＥ软件对Ｈａｔｃｈｅｒ等数据进行 处理所得的能量最低的煤大分子结构模型。这是一种集分子力学、量子力学、 分子动力学、分子图形学和计算机科学为一体的新型结构模型。 １．３．４煤中的低分子化合物 综合煤化学结构模型的表述，煤中低分子化合物主要是指游离或镶嵌于 煤高分子主体结构中的一些分子量小于５００的有机化合物，包括含氧化合物和烃类，其来源是成煤植物成分（如树脂、树蜡、萜烯、甾酵）以及成煤过程中形成的未参加进一步缩聚的化合物等。初步研究结果表明，这部分低分子 化合物在除高阶煤外的其它煤中所占的质量百分比远远超过人们以往的估 计，甚至有人认为，在褐煤和低阶煤中它们要占煤重量的ｌＯ％～２３％左右［２４１。 研究认为，低分子化合物是煤有机质整体结构中不可分割的一部分并以不同形式与煤大分子骨架结构相互作用。结合方式可以是吸附在大分子的孔隙中，也可以是形成固体溶液或与周围分子结合形成笼形包络物。作用方式 主要表现为物理联系和各种二级相互作用，包括氢键、范德华力、弱络合键、 Ⅱ电子分子间相互作用等，其作用能通常小于６．２８×１０４Ｊ／ｍｏｌ。 低分子化合物形成的包络物山于空间位阻作用不能溶于普通溶剂，‘因此它们的存在形态本身就注定了其分离是困难和不完全的，加之现有实验技术的局限，还不能将低分子与大分子完全分离开来进行单独分析，也不能区分 开独立存在的长链低分子或联结于大分子网络的低分子（与大分子间有作用 的），因而还不能对煤中低分子化合物的含量、结构、性质和存在形态作出圆满的解释。在温和条件下对煤进行溶剂萃取结合有机波谱法在在分子煤化学 研究中的普遍应用有望在这一领域取得突破［２５，２６］。１．３．５煤的化学族组成研究有学者１２Ｌ“１借鉴重油化学族组成研究成果，提出了煤的化学族组成概念并将煤按照特定溶剂体系的溶解和分离得到六组分，建立了煤的六组分分离 法。这种方法为研究各种煤反应的相似之处、明晰煤加工的历程和机理从而 为实现煤的优化利用研究提供了新的途径。在不破坏共价键的前提下，具有高抽提率煤的可溶化技术是从分子水平分离煤进行煤化学族组成研究的前提和必要条件，选择合适的抽提溶剂体系是煤可溶化的关键问题之一。理想的溶剂体系不仅要求高抽提率、溶刹潮收容易、普遍适应性、快捷省对、方便 凇确，焉最还要求低潦耢德、性囊稳定、毒镶释气味夺等。迄今魏正，滦辩学研究者已筛选了几十种煤的抽提溶剂，但藏中大部分抽提率都不黼，仅毗 啶（Ｐｙ）、乙＝胺、二甲蒸甲酰胺、环己酮、Ｎ一甲基毗咯烷酮（ＮＭＰ）镣少数溶麓熬藜提搴较嚣。另终瞧秀学者霹漾焦涵、潆懿麴疆产物进行了诧辫分类磷究，但没有从所有煤的角度按化学住质同一健进行煤化学族组成的研究。１．４煤炭气化煤炭气化楚良煤或焦炭为原秘，孀氧气（象气、富氛绒纯氧）、承蒸气或氯气等作气化剂（或称为气化介质），在高温条件下通过化学反应将煤或者焦 炭中的可燃部分转化为气体燃料的过程。煤炭气化包括煤的热解、气化和燃烧３个部分。潆炭气纯繇缮到懿霹燃气蒋称秀气纯煤气，其鸯散袋分龟錾一辍化碳、氢气及甲烷等。煤炭气化是洁净煤技术的工艺方法之一，怒实现节能省煤、提商煤炭利用率、改善环境、促进化学合成工业发展的熏要途径。 １．４，｛煤炭气纯技术静瓣变耱发震 自１ ８３９年俄国彼綮失用空气将泥炭不完惫燃烧得到发生炉（第一台空气皴飙渡态摊渣气化妒）煤气以来ｆ２粥，煤炭气弛慧今已有１５０多年熬聪史。１９馓纪５０年代第一叁阶梯式炉篦静谣门子煤气发生炉正式诞生，２０墩纪２０年 代研制成功沸腾床气化炉（１９２６年濑克勒气化炉），３０年代出现了加聪气化技 术，５０年代ｆ＝｜：｛现了气流夹带床粉煤气化技术。５０年代后期，由于石瀚、．天然气王焦靛兴越，澡割气技术靛开发羲秀究工季筝受爨冲壹。７０年我初絮，整赛莛 阐内发生了石油“危机”，一些工业发达国家又重新重视煤炭转化技术，各种新型的气化方法和气化炉型应运而生，其种炎繁多、方式各异。此外，基于环境保护积煤炭资源台璐剩鬟的澹净媒技术的维广也对煤炭气魏二技拳豹发展越到了极大地健定俸用。煤炭气化作为洁净煤技术的莺鬟组成部分［３０ｌ，具有忿头地位。它将廉价 的煤炭资源转化为成为清洁煤气，既可以用予生产化工产品，如合成氨、甲 黪、二雩醚等，逐可隧瘸于潆懿壹接渡毒乏器露按滚诧、联会锤拜发毫（ＩＧＣＣ）‘＂】和以煤气化为基础的多联产等领域。迄今为止，世界上融经商业化的ＩＧＣＣ 大型电站均采用气流床技术，最具有代表性的是以干粉为原料的Ｓｈｅｌｌ气化技本和以承攥浆为琢辩鹣Ｔｅｘａｃｏ气纯按术。 煤炭气纯技术在我函已经得到了普遍承鬟褫和发展，常压固定藤煤气化 工艺具有投资费用低、建设周期短、电耗低、负荷调节方便、站规模选择性强的特点，目前在机械、冶金、玻璃、纺织等行业中的大型煤气站普遍使用。 旱ｊ辫的水煤气炉用焦炭为原料生产合成气，后来逐步以无爝块煤代替便用。 随麓合成氨工业发展，无烟块煤的供波目趋紧张，我因又开发了攮无烟煤粉 生产型煤作为气化原料的技术，以石灰作粘结剂的碳敬化的煤球生产技术已 奁我謦攫广应爝中。糖莲强定痰气毯Ｌｕｒｇｉ炉是一耱凌丞力下操作显叛褐煤或长焰煤为原料、以０２与水蒸汽为气化介质的气化炉，中国融建有内径２．７ｍ、３．６ｍ、３．８ｍ及１．８ｍ等多释炉黧。粉漾与缎粒漂戆气纯，燕台瑾秘焉瀑炭瀣源的途径。我围现农的煤炭生产技术中，幽于炮采和机采，使大缀的煤炭成为碎粉煤。按酲前西内外气化炉设备能适庶的煤质仅为全部煤炭资源的２０％ 多，近８０％的终粉煤、低劣贫瘦煤还不能裳现气化利用。趿为受气化资源限制，致使煤气化的建设步伐缓假，目前进入商业化生产的膏：气流床如德土吉（Ｔｅｘａｃｏ）、遂（ＤＯＷ），滤纯凑翔毫瀑漫尧蘩（ＨＴＷ）、飘渗播?疆屋（ＫＲｗ） 等。目前我国已引进德土古式气流床和ＫＲＷ流化床两种气化炉技术，已在 由东等戆投产。这种气仡炉霹与ＩＧＣＣ菠拳结合，＿开发洁净静燃煤窀站。 从发展的趋势看，我豳煤炭气化技术应着眼予： ①加快改造现有气化炉； ②煤气化联合鹱环发电技术豹开发： ③煤泥浆气化技术的开发； ④开发煤炭缝一Ｆ气讫技术；⑤开发煤炭温和气化技术等方面。 １．４．２煤淡气化原理 １．４．２．１气化过程在舆型的固定床（又称移动床）气化炉中，气化用煤经历了干燥、千馏、 气诧翻燃烧且个过程，气纯妒中豹燃辩鑫上嚣下依次努秀予澡屡、于馁层、 还原层、氧化层和狄渣层《在干燥层的上部有一自由空间，千馏气与气化气 混合，煤气中部分组分在藏送行二次反应，决定出口缣气的组成。在气化炉 中，煤气分层过程实际上并不明显，瑟与屡之阅是交镄的，尤其楚对其它气 化炉（如流化床）就无分层现象。１．４．２．２气化反应 煤炭气化反应过程中的主要反应表述如下：氧化燃烧度应。放热反应，提供气化过程中碳与水蒸气以及＝氧他羰反应所需要的热量。Ｃ＋０２＝Ｃ０２＋３９３ ｋＪ／ｍｏｌ１ｃ十÷０２＝ＣＯ＋１１０．４ ＺｋＪ／ｍｏｌ还原反应。又称发生炉煤气反应，是强烈的吸热反应，需要大量的热量。Ｃ＋Ｃ０２＝２Ｃ０―１ ７１．３８ ｋＪｌｍｏｌ水蒸气反应。吸热反应，是制造水煤气的主要反应，又称为水煤气反应。Ｃ＋Ｈ２０＝ＣＯ十Ｈ２―１ ７５．５６ ｋＪ／ｔｏｏ！Ｃ，２Ｈ２０＝Ｃ０２＋２Ｈ２―１ ７８．９ ｋＪ／ｍｏｌ甲烷化反应Ｃ＋Ｈ２＝ＣＨ４＋７４．８ ｋＪ／ｔｏｏｌ ＣＯ＋３Ｈ２＝ＣＨ４＋Ｈ２０＋２５０ｋＪ／ｔｏｏｌ（催化合成甲烷的主要反应）２ＣＯ＋２Ｈ２＝ＣＨ４＋Ｃ０２＋２４７．４ ｋＪ／ｍｏｌ Ｃ０２＋４ｔ１２＝ＣＨ４＋２Ｈ２０＋２５３．３ ｋＪ／ｍｏｌ１．４．２．３气化反应动力学气化炉中的主要气化反应是煤与气体介质之间的反应。在气化炉中，煤首先进行脱挥发分和热分解，得到固体残留物一一半焦。随后将发生半焦与气化剂之间的反应，它是典型的气－固多相反应，在总的反应过程中包括了扩散过程和化学过程。扩散过程一一反应气体分子从气相扩散到固相表面或者产物分子从颗粒表面扩散到气相中的外扩散、反应气体通过颗粒的通道进入小孔的内表面或 者产物分子通过固体颗粒的内部孔道扩散出来的内扩散；化学过程一一气体分子吸附在固体表面上形成中间络合物的吸附过程、吸附的络合物之间或者与气相分子之间相互反应的表面反应过程、处在吸附 态的产物分子从固体表面脱附的脱附过程。 当总反应受到化学反应速度控制时，称为化学动力学控制：当总反应受 到扩散过程的速度控制时，称为扩散控制。 气化动力学的研究是煤炭气化技术不可或缺的理论基础，现代分析仪器的全面应用使这一领域的研究在近年间取得了有益的进展。肖新颜１３２１等人在对３利ｒ巾圈煤焦与水蒸汽进行加压气化活性研究的基础上，采用未反应芯模 型对煤焦气化反应过程进行了描述，提出了一个包括水蒸汽分压（Ｐｎ：ｏ）、基碳转化率（ｘ）和反应温度（ｔ）的气化反应速率方程式，并进行了实验验证。杨小风¨３ｊ等人运用等温热重法，对三种不同的煤焦在反应温度９００℃～１２００℃之间４送行水蒸气气亿实验，分剃考察了常压下反应温度、水蒸气势缓和煤种对驳 应的影响并且对不同煤焦的反应进行动力学计算，习龟取动力学参数。研究发 现，比之煤焦．Ｃ０２，煤焦－水蒸气的反艨速率要恢褥多，并虽随反应温度辨 毫，菠痰速率惫粼增大。蠲黪等又ｌ弘。醒在鬻歪热涎平王疆警漩法来研究神 府煤焦．Ｃ０２气化殷应弗用多种方法来求簿动力学参数，实验结果表明，随气 化反应温度增加，煤焦炭转化率明显增加。不同反威温度下，煤焦．Ｃ０２气化 反应在１２００℃以下海动力学按割除段，１２００℃以上逐步过渡到扩数控制，袭 观活纯能惫捌降低。稠瑶热必霾仪戬恒歼温速率（非等温）法研懿煤焦－Ｃ０２气 化反应，并用Ｏｚａｗａ法和单一升温速率法来求解动力学参数。结果表明， Ｏｚａｗａ法和单一舞滋速率法求嬲褥到嬲跳力学参数麓异大，单一舞温速率法求餐豹不弱舞滚逡率下表甏添纯篷窝密ｌ弦辫子叠线瞧籀关瞧，袭麓活纯蕤隧升温速率增加呈线性减小。孙庆雷［３６１等人在高压热天平上考察了神木煤显微 组分半焦在不同温度和压力下的气化行为．利用ＤＡＥＭ（分布溜化能模型）研 究了显皴堡分半焦浆气像动力学。缝莱裘囊，在耪溺条磐下，镜震缓半焦跑 丝质缀半焦有较商的气化反应性，随气化温度和压力升高，镜斌组和丝质缀半焦的气化反应性部增加。利用ＤＡＥＭ对镜质组和熊质组半焦的气化活化能的计算结暴表明，盛微组分半焦气化的激化能随反藏她进行逐激拜毒，镜腰 绥半焦翁气往速率辫子丝囊缎薯生焦，气纯溪亿能鞍低。１．４．２．４气化过程中的催化作用爨气｛乏过程凳一个复杂戆多箨爱瘟遭程，奁诸多影穗鑫素之中，毫缎发 现固相中的某些组分（化合物）对煤与气化剂之间的反应有催化作用。朱廷钰 １３７１等人用程序升温热重法对煤温和气化特性及反应幼力学进行了研究。结聚 表骥，骤煤裂解淡热裂您为主。与不添热甄健钙耦魄，在添麓畿佳锤漫积气 化条｛孛下，煤裂解活化能下降３４．５％，裂解湿度下降约６０℃。低温区与高温 区的表观活化能与指前因子对数呈现良好的线性关系，添加氧化铁的ＤＴＣ峰 值比添加氧化钙的略高。同样添蕊氧化铁后的表观灞化能计算也表明，谯 ３００℃～６００℃区翊内氧稼铁豹穰往俸角跑筏诧钙疆鬟著。冯杰ｐ ｓ】等入采瑟离温高压麓热结合气相色谱分丰斥技术在太原东山瘦煤中通过添加四种不同地医石扶石研究它在煤水燕气气化过程中的诎化作用。结聚表明，暇种石灰石对 煤拳蒸气气纯其鸯～定豁箨豫活经，其键绽鼹力懿大，ｊ、嚣Ｃａ／Ｓ魄无臻定关 系，石获石经ＮａＣｌ溶液或Ｎａ２Ｃ０３溶液’澄泡后有助予其催纯性髓的提高。朱 廷钰【３９ｌ簿人报道了神木煤在小型流化床殷应器中，予４５０～７５０℃温度范阑 内，用ＣａＯ徨化煤潺和气化黪研究。结累表明，添舷ＣａＯ后，气体和半焦产率增蕊，焦濑产攀减少。ＣａＯ粒子澍潆滠和气化生戏的焦涵爱麓其蠢明嚣镁像｛筝嚣，霹淡蘩嚣瓣秘气秘串Ｈａ、ＣＨ４、Ｃｌ～ｅｓ产枣，辩低举蕉枣嚣，ｅ繇。ＣａＯ述鼹商髑髭的阉碱朔固Ｃ０２悔用。簸鼹，推测了煤溅和气化中ＣａＯ储化 裂簿多强芳蛏测键瓣撬毽。张泽戮［４０１等入采掰ＫＣＩ终必薅谴裁，Ｃ０２搀梵≮ 化裁，慰３耱不羁煞煤避毒子了簿滋露鹾然玩气纯动隽学磷究，襞现ＫＣｌ瓣这 几释煤的气化有饕嚼显的催傀佟焉。穰攒反纛动力学结聚，认为诧德纯气化 菠波过程零攥为～缀反成，德受到摧传剡豹影嘲，巍反艨瑶黧会衰瑷炎按三缀反瘟避行。针对该情况弓｛入一个嵇述德纯粼影响觳索鹣参数――锉讫因子建立了动力学模蘩，模甏毽与实验德唆食蕤好。瘥滚强等入［４１ｌ谂述？媒穰馥气化研究领域中倦化剃种类、催化气化发废枫理及篡反殿动力学的现状、发 袋方｜訇良及存在熬主鬟滴巷。在盐蘧穑上结合缀浆爨滚魑袋装拣灏鳃灌蠛浚， 爨毽爨＊凝浆爨渡鼗气健设怒。张漳戮、至黎等入｝４２ｊ针对煤熬镤纯气辱｛：蔽瘴 中豺往虢动力学模型不褥适用这一情况，戳气阉非楼亿辅核反斑动力学模型 搀基磁，考虑了镁铯测黠反墩骢终羯，势将髅惚赉Ｉ瓣影蛹嚣索耀一个健他骞 效圆子薅数柬表达，该满数毽褥疆健刹瀚倦纯戆力、撩入爨戳歉辫爨效皮餐， 建立了逶食予煤键铑气弦发瘦兹修正臻棱爱反麓力擎模鬃。缝聚表秘，蠢摸 溅适用范豳内模型模拟德与实验缩聚吻会趣好。 １．４。２，５煤热勰与气亿豹荚系 前融述及，煤盼气化过稷包括热解、气忧秘燃烧三个部分，了解煤的热 瓣逮撵与藤遴是漾熬气傀臻巍不霹蠛嫒瓣重簧缀袋熬分。疆藿裁１４３１镣久铮瓣 煤燃烧麓热勰聪硫工艺，磺究强定臻孛气体渗溅锩熬传袋等爨热瓣爱澎综套过程，建立多孔奔矮ｊ｝稳态渗瀛镶热传袋与渫热反旋鞭纛作用瓣褥璎数学模避，磷究不网情擞下藤内气鼷潺魔釉煤热解撵笈分粝邀浓度瞬态分榷觏撵。 计箨绪聚表孵，懑定廉中煤辩麴热薅爱瘦主癸发生穰藤滋下部豹热渗透｛馨嗣 嚣域，隧蓉运行辩惩兹延长，媒热瓣嚣袋不叛国藤褰方蠢推移。挺糍热气入 翻温度，热渗透作用区域内的物料温度水平撼离，煤粒热解反威期缩短。谯 热幸箬薅嚣域，漾热解爱藤与渗流传熟簧矮过獠密锈耱荚。壤甏诗葵绦荣与文 教中鹣痰验数掇邋行了魄较，溪者挎鸯较好。寒攀糠等入１４４ｌ褥滋豹熬蘩投是 嫌中雷髓露的断裂屣应，觚甜建立ＦＧ宙穗嗣热禳横蜜。模型诀为，热解辍 娥物焦濑秘翠靛出爆｝挚滕肪一ｅＨ髅解尘藏，蕊Ｃ０２、ＣＯ和Ｈ２０瞻煤申掇 瓣应窘熊霾裂勰生戏，凝应翡活纯然莹Ｇａｕｓｓｉａａ分布。横型缀磐遣辩释了热 瓣生菇戆与潆巾客麓爱豹鞠藏关系，完蘩穗撰述了潆麴热簿玺袋耱囊袋懿念 过程。胡固耨，阳悔学等人［４５Ｉ应膈煤热解的分布活化熊机理，考虑热解热ｌ岳效应以及热解产物在煤粒内部的传热传质，提出了大颗粒煤在移动床中的热 解模型。浚模型可以预测煤热解过程析出挥发分份额、温度等参数在煤粒内 的分布及其随时间变化的规律。对大颗粒煤在移动床中对流和辐射传热条件下的热解进行了数值模拟，计算结果表明，大颗粒煤的热解必须考虑煤的热解热效应，而热解产物的传质冷却效应则可以忽略。同时，讨论了煤粒表层和中心的热解状况以及颗粒直径、床层温度等参数对热解过程的影响。孙庆雷等人【４６１在热天平上考察了温度对神木煤显微组分热解的失重行为、红外光 谱变化、半焦元素分布以及脱硫脱氮率的影响。结果表明，随热解温度升高， 镜质组和惰质组在４００～７００℃出现明显的热解失重峰，且热解失重行为相 似，但镜质组失重峰温低，失重速率大，脱硫脱氮率高。与惰质组半焦相比，镜质组半焦ｃ含量较低，Ｈ、Ｏ含量较高。在实验温度范围内，随温度升高， 脂肪Ｃ―Ｈ键和芳香醚键、羟基等逐渐断裂分解，至７０ ０℃基本消失，同时半焦中Ｃ元素含量升高，Ｈ、０含量下降，Ｎ、ｓ含量变化不大，同时温度 升高也有利于提高脱硫脱氮率。 吕学珍等人１４ ７Ｊ用电加热金属丝网快速热解装置，在氮气气氛和常压条件下，考察神府煤和东胜镜质组和丝质组富集物 的热解行为及快速热解焦的燃烧气化特性。随热解终温和加热速率的升高， 失重率增加，燃烧特性温度向高温方向移动。气化反应性在热解终温范围内 出现最大值，且随加热速率升高，反应性增加。东胜镜质组的失重率比丝质 组高达３０％，快速热解过程改变了镜质组热性质，产生熔融、膨胀，薄壁开 口气孔丰富，其焦燃烧性能比丝质组焦好，气化反应性高于丝质组焦。 １．４．２．６影响煤反应性的因素煤反应性受到煤种、热解条件等诸多因素的影响。崔永君等人【４ ８】在不同热解终温条件下，对神府煤进行热解试验。对煤焦性质及其与Ｃ０２的反应活性（ＰＴＧ法）进行测试分析，讨论煤焦孔隙结构及其与Ｃ０２反应活性的关系，由于孔隙结构为非常规测试项目，进而提出挥发分可作为评价煤焦与Ｃ０２反 应活性的参数。徐秀峰等人【４９】通过改变碳化条件和掺加金属催化荆，制备了 十几个煤焦样品。用ＸＲＤ测定了未载金属煤焦的碳微晶尺寸，用ＴＰＲ法测定了上述煤焦的Ｃ０２气化反应性，用Ｆｒｅｅｍａｎ－Ｃａｒｒｏｌｌ方法计算得到了反应活化能Ｅ和指前因子Ａ。结果表明，碳化条件越剧烈，煤焦的气化活性越低。 掺加不同量的钙催化剂，煤焦的气化活性得到不同程度的提高，同时ＤＴＧ曲 线有明显的变化。这些现象可从碳化条件对煤焦气化活性的影响，以及钙对煤焦Ｃ０２气化的催化作用等方面来解释。１．４，２。７煤热解和气化过程基础研究鲍展望 值得注意的是，目前将煤视为性质“单一”的物质并力图经单一过程将其全部转化，必然造成淇利用过程的低效和高污染。若依据煤结构和组成本 黢以及不弼缀分及其在不同转化除段反应性特征，实麓煤热群、气他、燃烧 的分缀转亿鞠优化集成（为洁净酶气、液、固体燃料），辩霹使煤炭气纯技术 简化，过程效率提商，从丽减少投瓷，降低成本，同时可经济地解决煤中污 搬物的脱除润题。髓整煤气化发电羝统和煤化王舍成系统理论和工嫩实践的 不蘩发震，溺凑终众多麟究者都认谖蘩菝据气瀚爱瘦弱糕转琵瑟段爱应洼苓 嗣的特点，嶷施煤的热解、气化、燃烧分级转化，可经济地解决煤的高效利用和煤中污染物的控制ｐ…。 ｛，４。３气｛乏溺漾魏性矮及彰薅因素对于煤ｆｌ勺气化工艺米说，考虑气化用煤的性质是极为踅要的．不问的气 化工艺对原料媒的要求膏所不同。辫所使用煤的性质不逶合气化工慧，则会嚣致媒气发生炉生产稽稼下降甚至慧纯。气化用煤的性质包括煤的反应活性、粘结性、热稳定性、机械强度、粒 艘组成以及煤的水分、次分和硫分镣。ｆ１）粒疫缀藏、秘穰拣戆及热穗窥蛙以块煤为原料的气化炉，要求炉内气流阻力小、气体分布均匀，从简有利于提高气化炉的生产能力，并且可以减少细粒煤被气流带出气化炉。因而，以块煤为原糕戆气位炉不论是索压还是加压遥行，都要求驻料煤的粒度均匀， 蠢较好静聿兄械性能耱热稳定性。（２）水分、狄分和硫分控制燃料的水分和灰分主要是为了维持正常气化过稔，或者获得较好的 气讫效率。巍气稼过程中获分是臻秣秘覆，嚣霉涟羞媒中获分增多，臻失子灰渣中舱碳Ｕ三增加，各项消耗指标上升。当用鬣气作气化荆时，更威控制煤 的水分，否则瓶耗过高，气化效率太低、。煤中的琉在气化过稷中基本上以Ｈ２ｓ静形式以及部分地瓠有规骧传戆豹 形式ｆ如ＣＯＳ、ＣＳ２等诤§移弼煤气牵去，廷畜，ｌ、部分进入灰渣。舍硫煤气对金属有腐蚀作用，且对后加工采用催化剂的工艺会使催化荆中毒，所以一般要 求硫分含量小于２．Ｏ％。（３）获熔澈性、缮渣能及获渣魏熬发结渣性怒指燃料在气化时是否易于烧结成渣。易于结渣的燃料，在燃烧或气化过程中受到高温作用，容易软化熔融而生成熔渣块，影响气化荆的均ｌＳ匀分布，并增加排灰困难，从而影响煤气的产量和斌量。 不同摊渣方式的气化炉对灰熔融性臻求不同。固态排渣的气化炉要求获 臻愁墼乏淦疫赢（ＳＴ≥１２５０℃），获渣豹结渣往，ｌ、。液态篱渣豹气纯炉兹操释滚 度很简，大于扶熔融流动澄艘ＦＴ，使渣盛液态排出气化炉，遮就要求获髂融 性温度低些，且获渣的粘度适中。粘度太高，影响液渣流动性；粘度太低， 滚裁缝太大，易造成液态渣渗入气键妒熬辩火越辩粒里藤萼｝怒损舔。一般谈 为液态排渣气纯妒的液渣精度在５一ＩＯＰａ．ｓ为宣，以往液渣能顺利遗、连续地排出气化炉。狄分主要是内氧化硅、飘化铝、氧化铁、氧化钙等组成，此 外还含少量氧化钛、氧化镁、氧化钾及凝化钠。其中氧化硅、氧化铝的熔点 豢，不荔结渣；辍纯锾、戴纯钙戆熔点强，容荔绥渣；当碱震（ＣａＯ／Ｓｉ０２）接 近于ｌ时粘度最低。 （４）反应性煤懿反应性楚密在一定祭转下爨与不露气纯奔痰（舞二襞弦碳、氧、农蒸 气籁氯）相互俸溺的反应能力。反应性强的煤在气化和燃烧过程中反应瀵度 快、效率高。反臌性的强弱艇接影响煤在气化时的产气率、获渣或飞灰中含 碳量、氯耗量、煤气成分及热效率等指标。不论何菁申气化工慧，活性离总是有稳静。 （５）粘结性粘结性是指煤在高温下于馏时的性能。对于气化过程来说，粘结性怒不裂的。怼穆魂藤气诧炉，若缀拳善在气偬妒上黎于镶嚣雩旗缝或大块，霉孥玻舔辩层中气流分布；猫结严重对，会使整个气化过程不能进行。对流化床气化炉， 若煤粘结成大颗粒或块状，则会破坏戚常的流化状态．适于气化的用煤越不糙结或弱糙结性煤。 １．４．４发生炉煤气的类别工业煤气遴常包括燃料煤气、低热傻煤气、合成原料气、高炉煤气和发 生妒焱气等。发生炉漾气莱鲻移动疼爨气发生妒，戬空气彝蒸汽麓气纯麓，经过爝的气化过程而制得。生产发生炉煤气有热煤气站和冷煤气站两大类。热煤气站一般以烟煤为愿料，生产出瓣煤气经过于式除兰｜三轰戬糍漫状态送裂曩户，煞效率莲，键是煤气浅翻压力低，输送距离不能太远。冷煤气站肖鞠收焦漓和无焦油两种生 产类型。无焦油冷煤气站以焦炭、无烟煤为原料，在气化过程中不产生或者很少产生爆油；翻收焦油的煤气站以烟煤为原料，艇产过程中产生一定数爨 豹焦濑和含秘癀窳，需要增鸯嚣焦洼回收戮及凌隶笺疆系统。冷煤气楚生产鹣煤气缀过冷却、除尘、净化、加压后输送给用户。 １，４。５煤气证技零糖标煤气化技术指标是衡量煤气化过程的综合性拽术参数，用于对气化过程 的操作特性进行评估以及作为工业煤气站设计的依据。根据煤气化过程的热 力学分疆，获热平餐秘兹精平餐诗算，绥定气诧技术捂标。煤气组成 搿煤气中所禽有的Ｃ０２、ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４、Ｃ。Ｈ。、Ｎ２、Ｈ２Ｓ等 组分的体积百分数。煤气热值 煤气产率空气消耗在标准状提下，ｌｍ３漾气懿发热量，单位为ＭＪ／ｍ３，棂据煤气中各个可然缝分的体积酉分数计算两褥。 ｌｋｇ入炉煤所产煤气的标准状况下体积，以／ｋｇ计算。 溅称为氧气消耗，是指１ｋｇ入炉煤气化消耗的空气或者糕气在嚣滚犊猛下戆髂较数，戳ｍ３／ｋｇ表示。蒸汽消耗 冷煤气效率 １ｋｇ入炉煤所需要的蒸汽鼹，ｋｇ／ｋｇ。气化ｌｋｇ煤所产煤气的热值占该气化用煤发热量的谱分数。嚣戮ｎ代表冷煤气效率，凑磐下关系式‘。。！！！！ｉ！！！：！！；；：：ｊｉ：；ｉ！！薹！！塑。，ｏｏ％气化煤热值（ＭＪ／ｋｇ）…～气化效率气化产物的热量（包括煤气潜热、显热及副产蒸汽的热量之帮）占气纯丽漾静热爨西努鼗，瑟下式表示：气化效率＝堡墨堡垫塑二尘型鱼《笔喾篙翁蔫蠹娑等篙撬蓦堡坚塑塑幽ｘ?。。％豢每小时纂像气化炉裁嚣获瑟气亿熬攥量或鬓产漾气量，分气化强度澍阻ｋｇ／ｍ２．ｈ、ｍ３／ｉｎ２．Ｈ）表示。在上述各项指标中，冷煤气效率和气化强度是两项综合性较强的技术指 标。嚣冷煤气效率期气化强发的数值大，寝哽气化过程好。１．５选题意义本选题一一“享ｆｉ｝木煤煤质特征与气化性能的研究”来源予市场需求和生 产实缓，符合国家翡环保致策秘缝源羧旗，有瑾论磷究徐篷襄市绣箍广潜力。“十五”期问，８６３计划熊源技术领域有两个主题，即后续能源技术主题和洁净煤技术主题。其中洁净煤技术是指从煤炭丁ｒ采到利用的全过程中，蹿 在减少污染黪擗放与提毫到愆效率魏生产、燕工、转纯、燃烧及污染控制薅 新技术体系。主簧包括煤炭的洁净生产披术、煤炭的洁净加工技术、煤炭的高效沽净转化技术、煤的商散洁净燃烧国发电技术和燃煤污染排放治理技术等。我国石涵委｜专嚣矛盾强趋突壅，发袋缣佬工魏滚菠零受至ｌ謦速关注。煤托工能源技术是指以产出新的能源产品为主的煤化学加工转化技术，主要觎括煤的气化、煤的液化（直接液化和间接液他）、煤化工一一热一一电联产等技术。发震煤豫工可敬觚多方面滤怒曩内能瀛濮葵震求，势同鼹实现勰决甓源发震中西前和未来存在的主要问题。例如将燃通过气化一一合成的途径转化为醇类、醚类代用液体燃荆，缓解对液体燃料需求的压力；通过煤气化制成燃料 气或会成气，煤气可以直接作为弼户燃料使用，也可垃上通过燃气轮枫或其他 袋产方法转纯为魄怒亵其毽产燕。大力发震瑟一代媒纯工能源技寒，莛农我国技术经济高度发展进程中采取的符合全球经济一体化和可持续发展总体战 略的爨要措施，落既符合我豳资源条件，又能保｛芷园家安全和保护环境，从 瑟促瀵挂会发展。 神府煤硐是我困已探明的最大煤翻，占全冒探明储囊的１ ５％。相当于５０ 个大嘲矿区、 １００个抚顺矿区，与俄罗斯的顿巴斯煤田和库数巴斯煤田，德国的蛰尔煤Ｆ珏，荧圈的波德溺煤暇和喇巴拉契亚煤鼹，波兰驰程里西亚煤匿著称激器七大漾潮。在疆袄豹遣壳发矮过程中，稔棒建区经掰了三次聚潆作用，形成了三个不同地质时代的煤田、即陕北石炭二叠纪煤剧，陕北三黧纪煤ｆＨ，陕北侏罗纪煤田。我们通常所讲的神府煤｜壬ｌ，就是指侏罗纪煤田。该 瀑隧嚣稷２４５６ｌ平方公里，可采煤层１４层，圭罴煤屡５层、煤层萃屡激大 厚度１２．５米，每平方公里地下储煤１０００万吨。搽嘲储量１３４９．４亿吨，煤类主要为长焰煤、不粘煤和弱糯煤。神府煤媒质优良，主要王业指标鼹世爨领先地位。主癸特点是ｔ，－－低～ 翥”，静褥低灰、将低巯、将低磷，中麓发热量。种瘸漾是俊震动力嗣漾、气化用煤、干馏用煤、水煤浆闱煤、液化用煤、炼焦配煤以及改普大气质量、 减少城市大气污染的优质环保煤。获投秀震墓予毒枣褒媒熬蘩稿臻变，慰予全方僚７鳃资源俊势、会理掰餍 资源以及拓展其成用领域具有具有显著豹经济、社会、环保效靛。１。６本研究的主要任务和内容本研究的主螫任务是对掰选定的煤样进行媒旋分析，对神术太砭窑煤避 行气化性能分析研究和气化工业试验，试图在实验的基础上对神木煤的煤质 特征和气化性能进行视步的攒述，为神术煤的合理利用提供基础数据。本研究鲍主要内容包括：１．煤质分析 按照国标规定对采自神术大柳塔矿、马家盏沟矿、四门沟矿、柠条塔矿和大砭窑矿的煤样进行破碎、混合和缩分等程序操作；分别测定水分、灰分和挥发分等工业分析指标：碳、氢、氮和硫等元素分析指标：煤灰熔融性以 及灰成分如二氧化硅、三氧化二铁、三氧化＝铝、氧化钙、氧化镁、二氧化 钛、三氧化硫、氧化钾等。 ２．气化工艺性能测定 测定不同热解条件下神木大砭窑煤焦的二氧化碳反应活性、煤的抗碎强 度、煤的热稳定性测定、煤的结渣性等气化工艺性能，进行煤的铝甑低温千 馏试验，测定焦油产率。 ３．工业性能试验 用神木大砭窑煤分别在热煤气站和冷煤气站进行工业试验，初步了解气 化规律，取得气化过程中的有关指标、参数以及能否正常气化的结论。 ４．神木煤煤质特征分析用水分含量、发热量、挥发分、氢含量和碳含量等指标表征煤化程度， 确定煤的工＇Ｊｋ牌号，研究煤质指标之问的线性相关性；从煤化程度、灰分分布、发热量、主要元素组成、有害元素含量以及煤的可选性与煤岩特征等方 面对神木煤宏观煤质特征进行分析研究。 ５．神木大砭窑煤气化性能分研究 测定大砭窑煤的反应性、机械强度、热稳定性、结渣性、灰熔点等指标 并与大同煤以及国标进行剥比；通过机械强度与煤化度、煤岩组成、矿物质 含量以及风化等因素的关系说明大砭窑煤具有较高机械强度的原因；分析结 渣性与灰分含量的关系，从实际工业过程说明结渣性与灰熔点两个指标的区 别与联系；从煤岩特征和孔隙结构的角度说明高热稳定性的原因；研究热解温度、时问对煤焦的反应活性的影响及机理；分析热解温度与焦油产率的关 系。 ６．神木大砭窑煤气化工！比试验分研究将大砭窑煤质指标与ＧＢ／Ｔ９１４３―２００１《常压固定床煤气发生炉用煤技术条件》以及大同煤质进行对比：将大砭窑煤气化操作指标与大同煤进行对比 分析。在分析对比的基础上得出工业试验结论。 ７．神木煤煤质评价 神木煤与国内外煤质的比较与评价；提出神木煤可能的工业利用方向。第二章实验部分为了全瑟了勰毒枣本爨爨溪特薤，正确浮徐搪本煤匏气证镶耱，黯毒枣本大 柳塔矿、马家盖沟矿、四门沟矿、柠条塔矿和大磁窑矿的煤样进行了工业分 析、元索分析、发热量、煤坎成分和灰熔点等常舰指标的对照分析化验；测 定了大砭窑矿煤瓣气化性能攒拣；进行了大砭窑矿煤气纯性能王业试验。２．１常规煤质指标的对比分析２，１．１煤棰翩备按照ＧＢ４７４．１９９６要身琶，将所采鬃的各个煤矿的煤样进彳予破碎、混会和 缩分等程序操作。在煤样制铸程序的相应阶段缩取全水分煤样，装入煤样瓶中封严，称出震爨，赌好撂签，及时测定全本分；将酸碎至２ｍｍ鼓下熬煤捞敖入搬中莠摊戚均匀薄层，谯湿度不离子５０℃时滋行空气子澡，直弱滚样达到空气干燥状态盾装瓶备用。 ２．１．２攫攮测定 ２．１．２．１水分、次分和挥发分等工业分析指标的测定按照ＧＢ／Ｔ２１２．１９９１蕊定测定水分、获分和撵发分。２．１．２．２碳、氢、氮和硫等元素分析指标的测定 按照ＧＢ／Ｔ４７６．１９９ｌ栽定溅定碳、鬣、氯鲍含鬟：羧照ＧＢ／Ｔ２１４．ｔ９９６中静艾士卡法函霪量法测定金硫含量；按照ＧＢ／７ｒ２１ ３．１ ９９６规定测定发热激。 ２．Ｉ．２＋３煤获成分分瓠 按照ＧＢ／Ｔ１ ５７４―１９９５的规定：二氧化硅用动物胶凝聚法测定；三氯诧二铁、三氯纯二镂、氧讫钙、氧伍镁鬻ＥＤＴＡ蜜鬃浚溅定： ＝氧化钛焉过氧化氢分光光度法测定；三氧化硫用硫酸钡质量法测定；绒化铘用原予吸收分光光度法测定，２．１．２．４煤扶熔融性的测定取粒度小于Ｏ．２ｒａｍ的空气干燥煤样，按照ＧＢ２１２－９１的规定将其完全灰 化，然后用玛瑙研钵研细至０．１ｍｍ以下，按照ＧＢ／Ｔ２１９．１９９６的要求将煤灰制成一定尺寸的三角灰锥，用封碳法产生弱换原性气氛，在管式炉中加热。在９００℃以下，升温速度１ ５～２０℃／ｒａｉｎ；在９００℃以上，升温速度（５±１）℃／ｒａｉｎ。观察灰锥的形态变化，记录变形温度ＤＴ、软化温度ＳＴ、流动温度ＦＴ 的温度数值。２．２大砭窑煤气化性能指标测定２．２．１煤的反应性测定ｃ＇Ｏｚ＋ＣＯ１．钢瓶ＣＯ：气；２－贮气罐；３一冼气瓶；４．干燥塔：５－流量计；６－反应炉 ７．反应管；８．奥氏气体分析器；９．热ＪＵ偶；１ ０．温度控制器图２．ｔ煤对ＣＯ批学反应性测定流程按照ＧＢ４７４．１９９６规定，制取粒度３～６ｍｍ煤样３００９。按照 ＧＢ／Ｔ２２０。１９８９的规定，在管式煤样干馏炉中，以１ ５～２０℃／ｍｉｍ的升温速 度升温至９００℃并保持干馏１ｈ，除去挥发物，筛分后留取粒度为３～６ｍｍ的试样备用。 将焦渣装入反应炉加热，以２０～２５℃／ｍｉｍ的升温速度将炉内温度升至 ８００℃并保持温度５ｍｉｎ，以５００ｍｌ／ｍｉｎ的流量通入二氧化碳与焦渣反应。通 气２．５ｍｉｎ时，用奥氏气体分析器测定反应后气体中的二氧化碳含量，计算已经被还原成为一氧化碳豹二氯化碳占通入二氧化碳总蠡的吾分数作为煤对二氧化碳的化学反＿陂活性指标。在分析气体的同时，继续以２０～２５℃／ｍｉｍ的升温逡度嚣高炉淤，每升高５０＂Ｃ，重复上述操作，恒瀑、遥＝甄化碳、驳样 分褥，藏裂瓣定滚滚达翻ＩｌＯＯ℃瓣为壹。媒对二氧纯碳纯学菠疲往溺定瀛程如图２．１所示。为了考核不同热解条件下种木煤焦的二氧化碳反应活性，增加６００＿ｃ、 ７００℃、８００℃秘１０００℃温度点于键处理爨撵ｌ在６００℃积８００℃涅廑点予镶 处理斑样对，增加３ｈ、５ｈ时闯点。分别测定不同条体下千馏所得煤焦的葳斑活性。２。２．２煤弱菝殍强震测定按照ＧＢＩＴｌ ５４５９―１９９５规定，将粒度６０～１００ｍｍ的块煤（１０块），从２ｍ高处自出落下到尺ｑ１为１２００×９００×２００ｍｍ的钢制方盒内（钢板厚度１５ｒａｍ）， 絮蚕２－２瑟示。然感籍落下兹潆中大予２５ｒａｍ藩块潆霉次落下，筵落下３次。 以破旖ｌ厢大于２５ｒａｍ的块煤占原煤的质爨百分数表示煤的抗碎强度。橱：记杆匿２－２试骏架２．２．３煤的热稳定性测定按照ＧＢｌ５７３，１９８９要求，驭６～１３ｒａｍ粒度的煤群约５００ｃｍ３。称其袋囊 并装入５个１００ｍｌ的增蛹中。在９００±ｔ ５℃鹃箱形电炉串热热３０ｍｉａ后取嬲 冷却、称重、筛分，所得大予６ｒａｍ的残焦占各级残焦质量之和的百分数为热 稳定性指标，所得６～３ｍｍ及小于３ｍｍ的残焦质量的酉分数为热稳定性的辘韵摇标。２５２，２，４煤的络渣性按照ＧＢ４７４．１９９６的勰定，制备救度３～６ｒａｍ空气干辙基试样４ｋｇ。按照ＧＢ／Ｔｌ５７２．１９８９的要求，将试样装入图２．３所承的气化靛景中。用同样粒度的木炭引燃。分别在２、４、６ｍ３／ｈ曼种鼓风强媵（对应流速为０．１ｍ／ｓ、０．２ｍ／ｓ、ｅ．３ｍ／ｓ）Ｔ镬爨样气弦，德试徉燃零瑟箨壹鼓瓢、冷颦、秣鬈窝簿势，囊太子 ６ｍｍ渣块质擞占总渣量的百分数为结渣率即煤的结渣性，用ＴＳ＋６表泳；所得６～３ｍｍ及小于３ｍｍ的残焦质量的酉分数为热稳定性的辅助指标，用ＴＳ３～６ 秘善Ｓ。３表示。１．蜣察孔２．烟气室；３一镄聚螺筒：４－一ｅ化套：５－空’ｔ窥；６－烟气排｝ｕ日７－测压孔８，空气针形阀：９－流量计；ｌ ０－进气管： 婆２―３ｌＩ一顶靛继渣蛙测定搜２．２．５煤的锅瓤低温干馏试验 按照图２－４所示连按实验装鬣并检查系统气密性。在ｌ ５～２０ｍｉｎ瘫使系 统温度升到２６０℃后，以５℃／ｒａｉｎ的加热速度升温至５１０℃并保温２０ｒａｉｎ后停 止加热。试验中煤样受热后产生的焦油、水蒸气和煤气经导出管进入饿形瓶。 焦演耱求蒸气冷凝在锥形瓶中，漾气由葭謦§蹬室羚。侉盎燕熬嚣，耀淫穰 灯微热铝甑鼯出管，使附着在管壁上的焦油流入锥形瓶中。用图２．５装置测定冷凝物中含水量，冷凝物与水质量之差即为焦油质量。用同样的装置和方法，增加考察４５０℃、５５０℃及６００℃温度点的焦油产率，分析温度对焦油产率的影响。卜冷却｝蒋｛２一锥形瓶Ｉ３一导气管｝４一野山管｛５一锱甑体；６一铝甑盏ｌ７．热电偶；８．热电偶套；９．加热装鬣：ｉＯ－避伏商温计；１１．冷接点恒温器 图２―４铝甑低温干馏装置Ｉ．棉花：２．玻璃冷凝器：３．水分测定管；４．万能电炉 图２．５ 水分测定装置２．３大砭窑煤气化性能工业试验用大砭窑煤分别在热煤气站和冷煤气站按照常规操作要求进行气化性能试验，记录实验过程及实际测试数据。 ２．３．１试验目的 选取神木大砭窑２１ ７３煤为试验用煤，分别在热煤气站和冷煤气站进行工２７业试验，取得２１３７号煤能否正常气化的结论，初步了解２１７３号煤的气化规 律，取得气化过程中的有关指标、参数和原始资料。结合煤质分析资料和气 化用煤的质量指标对神木煤的气化性能进行研究，并对有关的规律性进行探 讨，为增加我国的气化用煤资源积累基础资料。煤气站类别、煤气发生炉型 号、用煤量及试验时间如表２．１所示。表２．１工业试验幕本情况２．３．２设备技术参数 两种类型的煤气站使用的气化炉均是３ＭＩ ３型煤气发生炉，技术参数如 表２－２所示。表２－２参数名称 设需蓐量（Ｔ）３Ｍｌ３煤气发生炉技术参数 指标４２ ３ ０．Ｉ灰盘转速（ｒ／ｈ） 探火孔汽判压力（ＫＰａ）蒸汽产量（Ｋｇ／ｈ）５～１５２５０ ５２０ ２９４ ５０＊６５ ＜５ ３９４＜１水套丁作压力（ＫＰａ） 饱和温度（℃）鼓风压力（ＫＰａ） 煤ｉ７ｅ…ＬＪ ＪＫ力（Ｋ１，ａ）４７燃汽…【＿】温度（℃） 煤气热修（Ｋ Ｊ／ｍ ３）煤气产量（ｍ３，ｈ）４００－５ ５０５０２０～５ ６７０ ６０００～６５００ ２０００～２５００Ｉ燃料耗量（Ｋｇ／ｈ）燃料粒度（ｍｌＴｌ）３～２５：２５～５０：５０～１００燃料种类 灯ｔ膛＾行（ｍｉｔｔ）不粘结烟煤、无烟煤、焦炭３０００２３．３工艺流程 准备工作包括装渣、铺炉、点火、蒸汽鼓入、火层培养、稳定炉况等２８运｛亍操｛筝氇锤热瓣、鼓嫩、搅拌、稳定妒嚣、撼获、煤气萼｜出等程廖操接。有关ｆｉ＇，Ｊ谴盈工锻ｉ包糕：潞台”ｔ、煤＋ｔ出髓豁温度诗鬣；发，主妒诫压、分 离器压力、混合气、外米蒸汽、术身蒸汽的愿力计量；燃料层分层状况记录；原煤投入爨以及煤气、钗渣、焦油的产出量统谴等。此外，在试验过程中， 鼹入炉濠漾、煤气、获渣、焦漾、繁凄秘逡行联稃劳梅。辩实验审敬褥戆覆始数据进行烂理。相比较而言，热煤气站的工拨流程比较简单，所生产的发生炉煤气不经 ｉ逢莛嚣冷却，只经过麓肇数净化鲶理，壹接默藩湛状态送往邻近豹辜阕使援， 通常以烟煤为气化原瓣：冷煤气站分为无焦漓回收系统和有焦油回收设备的两种类型。龙焦油回收设备的冷煤气站通常以焦炭、无烟煤或者挥发分比较小的贫煤为鼯料，在气化对不产，圭焦油；回收焦油的冷煤气站以烟煤为原料 簿，瓮稼遥疆孛薅产纛焦渣，焦濂蒸汽蘧嗣璨气一起逸蠢气纯炉。煤气孛鹃 焦油冷凝后会堵塞煤气管道和设锯，因此在工艺流程中设有焦油回收装置。 本研究的目的在于评价～种烟煤的气化性能，因而略去了焦油回收漩黉的相 关讨论，麓亿癌静工艺滤程热图２。６辑示。原煤Ｉ破碎筛夯由＝３。ｍｍ幽２－６发生炉煤气站Ｔ装流程第曼章３．１神术煤的宏观煤质特征缓巢与讨论滚蕊煤质特徽藤质量指标体系表镁。在煤质分析的基础上，本研究从煤 化程艘、灰分分稚、发热量、主要元素缌成以及有害元素食墩簿方面对神术煤宏观煤质特征遴行了分析磺究。 ３．１．１煤化程度及煤种煤的各种物理化学性质在变质过程中或多或少、或快或慢媲在发生燮纯， 其中蘩釜毪囊交俄鬟著，爵黻终为较鼯懿潆纯程凌臻椽。事实上，漾翡演识过 程是一个复杂的过程，不同变质阶段具裔不同的煤化度指标。但水分含爨、 发热量、反射率与挥发分、氨含量和碳含量等指标可以作为煤化程度的主要 疆撂。此矮，在遴嚣潆｛乏程发磅究器重，溺ｌ羹予以工妲薅号表示瀑弦程度，嚣 工业牌号则是以干燥无获基挥发分产率作为主要指貅划分的。３．Ｉ．１．１挥发分辫发分是媒纯程度豹主嚣指标，也怒煤炭工波分类豹指拣之一。煤袭规 定条件下隔绝空气加强热后撵发性有机物质的产率称之为挥发分，基本上代 表了煤结构中的非芳香结构部分或煤中驰低分子有机化台物。在煤变质过程 孛，芳番孩褒嚣翁缩合程凌增大，溪长为更丈黔终籀攀元；≤≥芳香结季奄部分逐渐减少，挥发分产率降低。表３”ｌ神术煤的挥发分和焦渣特征下标ａｄ裘珠空气干潞裁，ｄａｆ裹冢“Ｆ燥无荻基，下矧。神术煤的干燥无灰基挥发分Ｖｄ。ｆ在３２．０１％～３ ８．７ｌ％之间，如表３．１所示。其高撵发分表明了低变质特缄，可以作为煤炭合理利用的重要参数。３０测定挥发分玎寸，坩埚中虢整的固体物称之为焦渣。从焦渣的形状、强度 和光泽特征，１；可１以初步判断煤的粘结性、熔融性和膨胀性。表３－ｌ的数据液明，丰串本煤的焦波特征均在３～４之闯，属予弱粘结ｊ｝爨不熔融糕结。结合考核 挥发分秘焦渣将鬣豹分辑数攘，不难蔷国季孛本潆暴有不籀潆鬣弱麓潆戆弱聂特征。３．１，１。２７ｋ，努煤中各种水分含量如外猩水分和内在水分等都与煤质有必。在煤质分析 过程中，将空气干燥煤样加热到１０５～１１０℃时所失去的水分即为内在水分。低缫纯度媒维秘蠛松虽其中极性害能团多，蠹龆毛缨譬发达，内表麟积大。因魏舞在永分高，内在承分六。滚蔚煤纯程澄提高，媒结构趋予紧凑屋 极性熬圃因缩合搿减少，因耐两种水分都在减少。在烟煤的肥煤与焦煤交质 阶段，外在水分较少，内在水分达到最小傻（小于１％）。在高变质的无烟煤阶段，玉予缭聚黪｝菠缭应力镬爨粒痰黎豹装豫瓒秘，矫在采分与内在隶分又蠢 所增加，内在水分可以达到４％左右。表３。２神木煤空气ｑ二燥挑水分台龆样品来源 犬砭崭 大柳塔马家盏沟Ｍ。ｄ６．３０ ７ ６８ ６ ０６ ７．２２ｆ％）艘门沟 柠条塔６．０９与我国不隧炎别不圊地区静煤相比，在煤纯程发攘当的裁掇下，气腿煤、ｌ，３焦潆懿空气予涤基隶努纸ｄ分弱建０。３％～３％霸０．４％～４％，褥表３．２豹分 析数搬驻示，神术煤的眠ｄ～般在６％～１２％之间，明显偏高。一般认为，煤经过风化后，煤的内在水分会增加。但实践证明，神木煤并不容易风化，４帆ｄ凌显辍褰羚徐嚣锈７襻术潆瓣不穗潆褥蔹。氇藏是谈耱本煤黪琵敬绩穆读黧 毛细孔发育，内表面积大，容易吸附较多的水分。具有较大内表面积的神本 煤在气化反应时与气化剂有爨多的反应界面，预示神木煤有较高的气化反应活性。 ３．１．１＋３发热量 按照ＧＢ／Ｔ２１ ３．１９９６规定，煤的发热量用氧撵黛热法测定，所得测定数掇穆为弹麓发热量。密予磐麓发热鬣是袁弹篱麓瞧定容积下测怒兹，掰戳象又称之为恒容发热燃。事实上，煤在弹筒内和猩空气中燃烧的条件和状态大不楣嗣。在弹麓内，潆的燃烧是在裔溢高压下逐行，试梯和弹麓肉空气中的 氮生成氯化物劳溶螂于水中变为稀硝酸；若试榉在空气中燃烧，其中的氮将以游离徽的形式逸船。煤中硫在空气中燃烧只生成Ｓ０２逸如，而在弹筒内则生成稀硫酸。生成稀磷酸和稀酸酸以及溶勰予弹麓内蛇水戆过程均必敖热爱 应。从上述弹筒发热量中减去硝酸、硫酸的生成热和溶解热后即可得到恒容煮经发热量，计算公式翔式３。１瑟示。 Ｑ¨ａｄ＝Ｑｂ．ａｄ－（９５Ｓｂ．ａｄ＋ｎ．Ｑｂ．。ｄ） （３－１）式中：Ｑ。。ｄ一一潆的空气干僚基短容商谴发热嚣，Ｊ／ｇ； Ｑｂ．。ｄ一一煤的空气干燥糕弹筒发热ｍ－，Ｊｉｇ； Ｓｂ．。ｄ一一由弹筒流液铡得的煤髓空气干燥基硫禽量，％； ９５一一煤中每１％豹硫的校正馕，ｊ｛ ｄ一一硝酸生成热校正系数，无烟煤为Ｏ．００１０，其它煤为０．００１ ５。蠢予毒《ｌ本煤含蕊极低，鼯Ｓ１．羽≤４％，弼Ｓｔ．。ｄ代替Ｓｂ．。ｄ。煤的发热量与煤质关系密切，煤的成因类型、煤化程度、煤岩组成、煤 中瀚灰分和永分懿及煤的风往程度等因素都影响煤的发热羹。表３．３是神术 煤发热量数值，明擞低于相同煤‘化程度的ｌ，３焦煤和腮煤。表３．３ 神术燥发热艇测定结果样品来源 Ｑｂ．１ｄ发热鬣（ＭＪｔｋｇ）Ｑｇｆ，“ｆ３．１．１．４氢含量 煤中氢含最通常低于６％，在早期煤化过程中隧煤级增高面降低的并不 多，但鬣随着芳香旅稠环中富氯官靛团和侧链的脱落，在烟煤和无烟煤阶段 叛如的甲烷增多，尤其以无烟煤阶段的逸出量最大，导致甄含量在无烟煤除 段减少得最明恩，由４％至１Ｊ低予ｌ％，故而氯含量成为无烟煤阶段的较好的煤 缀指檬。表３。４豹数援表明，誊｜ｌ东煤豹于漂无荻基氢含量辍ｄ。ｆ一般袭４％庭右，还原性较弱，属年轻无烟煤变质阶段。３２嶷３，４神木爆舶氮禽盈３。１，１．５碳含量程煤化过程中随着稠环体系宫能涵疑基、羧纂、甲氧基、羰基及环骶的 脱落，芳香族稠环缩合程度的增高，碳元素逐渐富榘，碳含量增高。神水煤 的干燥无灰基碳食量Ｃｄ。ｆ在７８．５４％～８３＋２０％之闻，如表３．５所示。寮３－５饕泰攥麓谈禽羹３．１．１．６煤质指标之间的线性相关性爨豹工篷分掇、元素分耩或结焦愁辫耩之阕均商一定静海在关系，稳对 原煤尤其是高扶分的原煤来说，由于矿物质组分对煤中有机质的干扰，往往 会导致各指标间的关系反常。但对低狄分原煤或经过氯化锌等熏液分选厥的 浮貔，蒸各撵爨瓣逶露均考较妊戆鹚互荚系。这静稷关蕊可潋计雾菜些寒簸 的煤膳指标，也可以评价所测定媒质指标数据的正确性，为媒质研究提议信 息。通过对神木煤煤质指标线性相关性的研究发现，干燥无狄撼挥发分与干 燥无坎基碳含量（圈３．１）、干燥无灰基撵发分与干蠛无灰基氢禽量（圈３．２）的 穗关黢较差，丽予燥无获蒸假容离霞发热量与于澡舞获萋酸禽爨（国３－３）、干 燥无灰基恒容高位发热量与干燥无灰基氯含量（图３―４）、干燥无灰基碳含量与 干燥炙灰基氢含爨（图３．５）均鼹有良好的线性相关悭。在烟煤阶段，在挥发分产率稿恳载褥提下，撂发分产率与碳氢禽量黔关系受到糕结性的影嗣。单纯考核它们之间的线性关系必然会褥到耜关毪校差豹结论，当然这谗扶反覆验 证了神术煤的不粘煤特征。髓３一ｌ神木煤撵艇分与碳禽蛋盼拽住蝴燕性二＝蟠一一 一｜｜．～◆．一～一一５一¨一。删㈣ 燃酗聃 站 弛 奄《譬一 ¨ 瓣 捆《 堪蟾种亘｝榔蒜眠鹱睁 趵－｜■角 禽㈤。。葱一和 氯黜糍划 生●―＾……－●―――。一１一十…～…’ｆ－ｗ’＊＿Ｈ¨＾Ｈ｝｛◆。。Ｏ＊９６８嚣?｝｜’７８?。Ｌ…一…，，…――――．…一７９ ８０８ｌ８２８３８４干燥冤获基碳音鼙（％）糟３－；３种术蝶袋热鼙彝璇蠹蚤豹线螂；穰天挂冀 篓 羹 嚣 誊＼ｈ嚣鬣肇图３―４神术煤发热晕与氢禽甜的线ｐＩ：＿｝｜：Ｉ关性钳∞妣｜（孽枷啦耩辩繇橄蜷巾戳铀＂褥子燥无获羞氧裔豢《％） 图３－５神木煤碳禽置与氯裔ｊ；｝的线性相关性综点＇｜舞述，嚣然享《｛本煤媒纯程度与１／３焦煤帮瓣煤等中等变质除段鲍煤 相接避，但其发热鬣显著偏低，水分又遨远高于怼爨和ｌ，３焦煤等炼焦煤， 且基本上均无粘结性或粘结性较差。出现这些“反常”现象，生要是由于该地区出晕、中侏罗擞肘期形成的煤，其成煤初期已受到不同程度的氧化，从瑟使萁澡中翡丝袋缀与半丝淡缍（惰蒺缝）鹣会量卷蕊这３８％～７０％左右，遮舞 于中等变质阶段的肥煤和ｌ，３焦煤。所以，神木煤搬以不粘煤为主，少数为弱粘煤和长焰煤。 ３．｛．２获分煤的狄分是煤中矿物质在煤高温燃烧时经过多种化学反应嫩成的无机产 穆。爨在傍为燃料燃烧或者馋为鸯羹工愿瓣邀幸亍转化期工时，几擎都是利用煤 中的有祝质，因魏煤中的矿秘矮一般郡被被认为是鸯害的废物，入们一壹郡 在致力于设法降低成者脱除煤中的矿物质。煤中的矿物质对生产利用造成的 不利影响包括增加运输负荷、增加煤炭消耗、影Ｉ啦生产操作条件和产品质擞、腐蚀设备和装置、造成环境污染等等。 神木煤的空气干燥基灰分Ａ。ｄ一般都低于ｌ ０％，如表３－６所示，属于特 低狄煤。神木煤的特低灰分含量是其煤质特征最重要的优良品质之一，为其 广泛的工业利用奠定了良好的基础。表３．６神术煤灰分３．１．３氧含量和氮含量 表３―７是神木煤的氧含量和氮含量的分析数据。其中，空气干燥基氧含量Ｏ。ｄ山式３―２计算得到，干燥无狄基氧含量Ｏ ｄ。ｆ由换算得到。Ｏ。ｄ＝１００一（Ｃ。ｄ＋Ｈ。ｄ＋Ｎ。ｄ＋Ｓｔ．。ｄ＋Ｍｊｄ＋Ａ。ｄ） （３－２）式中：０。ｄ一一空气干燥基氧含量，％； Ｃ。ｄ一一空气干燥基碳含量，％：Ｈ。ｄ一一空气干燥基氧含量，％： Ｎ。ｄ一一空气干燥基氧含量，％； ｓ；．。ｄ一一空气干燥基全硫含量，％；地ｄ一一空气干燥基水分，％ｉ一。ｄ一一空气干燥基水分，％。 需要说明的是，间接计算得到的氧含量存在较大的误差，这是因为各项分析误差都累积到空气干燥基氧含量Ｏ。ｄ上；此外，空气干燥基灰分“。ｄ并不 等于煤中的矿物质含量，空气干燥基全硫Ｓ。．。ｄ并不完全代表煤中的有机硫ｉ 表３．７所列数据表明，干燥无灰基氧含量Ｏｄ。ｆ一般在１０．３６％～１ ６．１７％之 间，氧化性较强；氮含量极少，在ｌ％左右，属陆植煤特征。煤中的氧含量高，说明其氧化能力强。氧化能力对煤的加工利用有较大的影响。如低煤化度煤液化时，因为含氧量高，会消耗大量的氢，氢与氧结 合生成无用的水；煤燃烧时，煤中氧不参加燃烧，却会约束本来可以燃烧的 碳和氢；但对于制取芳香羧酸等类别的含氧物质而占，氧含量高的煤是较好 的原料：对于气化用煤来说，由于煤气化反应类型的多样性和反应机理的复 杂性，在某些转化过程巾，含氧量高且反应活性强可能会对气化反应产生积３６擞的作用，逡戮莰投铃蹋蕊褥探讨＋褒３．７粹术攥懿巍青篮和巍禽薤煤中氮含鬣的变化范阐很小，～般都在Ｏ．３％～３．Ｏ％之间。煤中氮含量的 多少与漾瓣撵靛努残燕溅。饕本煤抟煞含量攫１％左右，雅镳坻，这与其糙结 髓鞍低夺关。裤木煤蔻擎、中镰罗瞧霹蘩形成翡不疆澡，在或媒褪潮舔经受 过不溺摇浚翡氧纯，饼戳其媒中瀚鬣囱震露诲多在袋漾粒秘麓裁被戳纯秀戒 Ｎ２摊入大气，这样保瞅在有机质中的氮成分就大为减少。３，｛．４煤审静鸯警元素硫元豢眷廿磷元素最煤中的有害元素。煤中硫通常以有机硫和无机硫的形 式存在，蕊禽餐羲多少号袋豢嚣裁的瀑菝繇壤蠢荧。褪本爨各主袋爨藩蘸含 嚣一般小予Ｏ．３％，古爨稳定，瘸特低硫煤；鞠术煤中磷含量小于Ｏ．０１％，震特｛氐磷煤。媒中驰躐黠予蠛焦、气化、燃烧秘贮遥都十分存寨，因ｊ琏：硫禽熬是谬彷 淼的重要豢拣之一。璨燃浇薅，爨中懿蕊转纯麓＝氧纯酸簿入大气，搜谖势 怒酸懑形溅麴主要元藏之一。爨气讫融，出骧鬟兰域瓣二戴睨麓不暾腐浊设备， 瓶且容易使合成催化剂中搬，影响操作和产黼质餐。神木煤中的狰钲多以硫化 镬形态斌存，鸯掇羲叛乡，臻酸熬嚣乡燕。浚予穰是淡簸他壤等矿懿器式毒穗，可隧ｉ瑟避浚选等物骥加工方式除去。神本煤的特低含硫和特低含磷使熊具有广阔的应用前娥和领域。 ３．１。５漂熬霹选往 由于神术煤的硬度大，筛分试验结果表明，煤的块煤攀高（与聚煤方法有 关，，各主聚煤鼷均属易逸煤。当分选魄重为｛．４５嬲，其糕煤灰分在ｓ％以下， 瀵瓷精潆霞枝率一般大予９５％。３．１．６神术煤的煤岩特缎整个耱泰矿区煤熬宏躜漾砉炎霆爨半罐漾为主，英次楚串亮漾稻渚淡漾， 镜煤多呈条惜状和透镜状，丝炭照薄层和透镜体富集。神木大砭窑煤中显微组分的惰质组和镜质组含量多，分别为４８．７％年ｔＩ３９．５％，镜质组平均最大反射拳Ｒｏｍａｘ％在Ｏ。５９％～０．６１％之阗。显徽缀分孛戆镜屡缀渡兹矮镜缓体器结 构镜质体为圭，其次怒基质镜质体。丝质组（惰质组）中以结构丝质体为主，碎屑丝质体次之。结构丝质体中胞腔保存较好往往无充蠛物。壳质组中的主鼹成分是孢予体和叶角质体很少嬲树赠体；狰“物矮以糙±为主呈浸染状或小 遴镜状其次怒爨铁矿鑫体。丝震缀（褥质组）含爨多矿秘质会譬少强¨。３．２神木大砭窑煤气化性能分耩潆炭气纯工艺是褥鬻俸懿爨簸大隈度遮攘王威舞气谘燃瓣熬过疆。凳了 使气化过程顺利进行、气化反应进行完全并满足不同气化工艺过程与气化炉对煤质的不同要求，通常测定考梭煤的反应憾、机械强度、热稳定性、结渣憋、获络点秘灰旗凄等指标，著与英它漾矮攒栎一莛终魏气讫露媒鹣矮量