原料煤的工业分析知识

2012-03-04 10:17:49 来源: 编辑:中国煤化工网人评论

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        煤的工业分析又称实用分析,其分析项目包括煤的水份、灰份、挥发份及固定碳。
       1、水份(Mad):煤中水份按其存在形态不同分为三种:
       ⑴外在水,也称游离水。是在开采、运输、贮存、洗煤时机械附着或润湿混合在煤颗粒表面和大毛细孔(直径大于10-5cm)中的水份。因为外在水份只与外在条件有关,而与煤质本身无关。将煤置于空气中,外在水可自然风干,风干后的煤称为风干煤。
       ⑵内在水,也称吸附水。是吸附或凝聚在煤颗粒内部表面较小的毛细孔(直径小于10-5cm)中的水。一般在稍高于100℃下恒温即可除掉。内在水份的含量和煤质有关,是影响成浆性的重要因素。
       ⑶结晶水,也称化合水。是煤的无机水化合物中所含的水。一般在200℃以上恒温才可除去。煤中的结晶水化合物有硫酸钙(CaSO4·2H2O)、高岭土(Al2O3·2SiO2·2H2O)等。此结晶水与外在水和内在水相比含量少的多,故工业分析中不测结晶水。煤的水份高易粘结在一起,易发生煤仓棚仓和堵塞煤溜管,影响下料。
       2、灰份(Aad):煤的灰份是煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质在高温下(850±10℃)产生一系列分解、化合等复杂反应后残留物,它们是金属与非金属的氧化物及盐类。其主要组成是:SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、SO3等。灰份在气化炉中是无用而有害的物质。无用是说它不参与气化反应。有害是因为它在炉内被熔融时要消耗热能,这样就增加了比氧耗和比煤耗,产生的CO2也会增多,而且熔渣对向火面砖的冲刷,侵蚀是不可避免的。加之,熔渣激冷后形成的碎渣在后系统中对设备、管线、阀门的腐蚀也会随灰份增加而增加。所以在选气化用煤时,煤灰份低好,一般在10~15wt%。另外煤灰熔性与煤灰化学组成密切相关,也是气化用煤的一个重要指标,灰熔性可用灰熔点来表示,如果灰份中酸性物质(SiO2+Al2O3)占比例大,则灰熔点高,如果碱性物质(Fe2O3+CaO+MgO)占的比例大,则灰熔点低。测定方法有熔点法(角锥法、高温热显微镜法)和熔融曲线法。我们选用常用的角锥法来测。即将煤灰和糊精混合,俗称一定大小的三角锥体,放入测定炉内,以一定的升温速度加热,观察并记录灰锥变形情况,以确定灰熔点,见附图1:     
       煤的四种灰熔点详图

       图一:灰锥熔特征图 图中T4温度是灰份流动温度,根据它可确定气化炉的操作温度(一般情况为T4+50~100℃)。采用灰熔点高的煤,将加剧对气化炉耐火砖的烧蚀,这时应在煤中加入助溶剂(CaO或CaCO3)来增加碱性物质在灰份中的比例,以降低灰熔点。所以我们选择气化用煤时,尽量选用灰熔点低的煤。淮南化肥厂选用的气化煤灰熔点T3在1350℃左右,设置了添加助溶剂石灰粉的设施。但目前由于气化煤的灰熔点低于设计值,现已停用助溶剂。
       3、挥发份(Vad)挥发份是煤样在900±10℃下隔绝空气加热7分钟,煤分解所溢出的气体和蒸汽的百分数减去分析煤样的水份百分含量,即为挥发份含量。煤的挥发份与煤的变质程度有关,年轻的煤挥发份含量高,反应活性好。由此可看出挥发份主要是有机物分解产物,也含有矿物质分解产物,但在合成气中不会存在由挥发份形成的有机烃类。我公司设计用煤挥发份含量为29.97%和27.80%4、固定碳(FCad)煤的固定碳是从煤中除去水份、灰份和挥发份后的残留物。煤中的固定碳和挥发份含量高对气化有利。我公司设计用煤固定碳含量为69%。

 

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