煤炭基础知识

一． 煤质有关术语 1．煤coal 煤炭

植物遗体在覆盖地层下，经复杂的生物化学和物理化学作用，转化而成的固体有机可燃沉积岩。

2. 粉煤fine coal 粒度小于6mm的煤 3.矸石 gangue

采、掘煤炭过程中从顶、底板或煤炭层夹矸混入煤种的岩石。 4.动力煤 fuel coal 动力用煤

通过煤的燃烧来利用其他热值的煤炭统称动力煤。主要应用于发电煤粉锅炉、工业锅炉和工业窑炉中，主要包括电煤、锅炉煤和建材用煤等。 5.喷吹煤 coal for PCI 用于高炉喷吹的煤 6.煤样 coal sample

为确定煤的某些特性而从中采取的具有代表性的一部分煤。 7.采样 sampling

从大量煤中采取有代表性的一部分煤的过程。 8.随机采样 random sampling 在采取子样时，对采样的部位或时间均不施加任何人为的意志，能使任何部位的煤都有机会采出。

9.系统采样 systematic sampling

按相同的时间、空间或质量的间隔采取子样，但第一个子样在第一个间隔内随机采取，其余的子样按选定的间隔采取。

10.多份采样 reduplicate sampling 按一定的间隔采取子样，并将它们轮流放入不同的容器中构成两个或者两个以上质量接近的煤样。

二． 煤分析有关术语 1.工业分析 proximate analysis

水分、灰分、挥发分和固定碳四个项目分析的总称。 2.全水分 total moisture 煤的水分分为两种，一是内在水分（Minh ) ，是由植物变成煤时所含的水分；二是外水（Mf ) 是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分．全水分是煤的外在水分和内在水分总和。一般来讲，煤的变质程度越大，内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高，贫煤、无烟煤内在水分较低。

水分的存在对煤的利用极其不利，它不仅浪费了大量的运输资源，而且当煤作为燃料时，煤中水分会成为蒸汽，在蒸发时消耗热量；另外，精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加百分之二，发热量降低100kcal/kg(大卡／千克）；冶炼精煤中水分每增加百分之一，结焦时间延长5 一10min 。 3.灰分 ash

煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残留物。 煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰份，灰分分为外在灰份和内在灰份。外在灰份是来自顶

板和夹岩中的岩石碎块，它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰份通过分选大部分能去掉。内在灰份是成煤的原始植物本身所含的无机物，内在灰份越高，煤的可选性越差。灰是有害物质．动力煤中灰份增加，发热量降低、排渣量增加，煤容易结渣；一般灰份每增加2% 发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰份增加，高炉利用系数降低，焦炭强度下降，石灰石用量增加；灰份每增加1 % ，焦炭强度下降2 % ，高炉生产能就下降3 % ，石灰石用量增加4 % . 4.挥发分 volatile matter

煤样在煤在高温和隔绝空气的条件下加热时，所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。 挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲，随着煤炭变质程度的增加，煤炭挥发份降低。褐煤、气煤挥发份较高，瘦煤、无烟煤挥发份较低。规定条件下隔绝空气加热，并进行水分校正后的质量损失。 5.固定碳 fixed carbon

从测定挥发分后的煤样残渣中减去灰分后的残留物，通常由100减去水分、灰分、和挥发分得出。

根据使用的计算挥发分的基准，可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。 6发热量 calorific value

单位质量的煤燃烧后产生的热量。

发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量，主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳／千克（MJ/kg ) ，常用单位大卡斤克。为便于比较，我们在衡量煤炭时消耗时，要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤，标准煤的发热量为29。27MJ/kg ( 700kcal / kg ）。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量（Qnet,ar），它反映煤炭的应用效果，但外界因素影响较大，如水分等，因此（Qnet,ar）不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量，它能较为准确的反映煤的真实品质，不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下，空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g ( 300kcal / kg）左右。 7 坩埚膨胀序数

坩埚膨胀序数是在规定条件下以煤在坩埚中加热所得焦块膨胀程序的序号表征煤的膨胀性和塑性指标。坩埚膨胀序数的大小取决于煤灰熔融性、胶质体生成期间析气情况和胶质体的不透气性。

8.热稳定性 thermal stability

煤炭受热后保持规定粒度能力的量度，以在规定条件下，一定粒度的煤样受热后大于6mm的颗粒占原煤样的质量分数表示。 9.煤中有害元素

如：硫、磷、氯、氟等 三． 煤加工和利用术语 1. 选煤 coal preparation

将煤炭经机械处理减少非煤物质，并按需要分成不通质量、规格的煤炭产品的加工过程。 2. 配煤 coal blending

两种或几种品质不同的煤炭按照一定的比例混合均匀以满足特定生产需求的工艺处理。 3. 煤炭燃烧 coal combustion

煤炭在一定的设备中通入空气或者富氧空气产生剧烈的氧化反应后获得热量并且同时产生灰渣和排出得二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和水蒸气的过程。 4. 煤化工转化 coal chemical conversion

以化学方法为主将煤炭转化为洁净的燃料或化工产品，包括煤炭气化、煤炭液化、煤炭焦化等。

四． 煤中全水分的测定方法 1. 方法A：在氮气流中干燥

一定的粒度小于13毫米的煤样，在温度不高于40摄氏度的环境下干燥到质量恒定，再将煤样破碎到粒度小于3毫米，于（105到110）摄氏度下，在氮气流中干燥到质量恒定。根据煤样两步干燥后的质量损失计算出全水分。 2. 方法B：在氮气流中干燥

称取一定量的粒度小于6毫米的煤样，于（105到110）摄氏度下，在氮气流中干燥到质量恒定。根据煤样干燥后的质量损失计算出全水分。 3. 仪器设备

3.1 空气干燥箱：带有自动控温和鼓风装置，能控制温度在（30到40）摄氏度和（105到

110）摄氏度范围内，有气体紧、出口。有足够的换气量，如每小时可换气5次以上。 3.2 通氮干燥箱：带有自动控温装置，能保持温度在（105到110）摄氏度范围内，可容纳

适量的称量瓶，且具有较小的自由空间，有氮气进、出口，每小时可换气15次以上。 3.3 浅盘：由镀锌铁板或者铝板等耐热、。耐腐蚀材料制成，其规格应能容纳500克煤样，

且单位面积负荷不超过每平方厘米1克。

3.4 玻璃称量瓶：直径70毫米，高（35到40）毫米，并带有严密的磨口盖。 3.5 分析天平：感量0.001克 3.6 工业天平：感量0.1克

3.7 干燥器：内装变色硅胶或粒状无水氯化钙。 3.8 流量计：量程（100到1000）ML/min

3.9 干燥塔：容量250毫升，内装变色硅胶或粒状无水氯化钙 4. 煤样

粒度小于13毫米的全水分煤样，煤样不少于3公斤；粒度小于6毫米的煤样，煤样不少于1.25公斤。 5 测定步骤 方法A 外在水分

在预先干燥和已称量过的浅盘内迅速称取小于13毫米的煤样（500加减10）克，平摊在浅盘中，于环境温度或不高于40摄氏度的空气干燥箱中干燥到质量恒定（连续干燥1小时，质量变化不超过0.5克），记录恒定后的质量（称准至0.1克）。对于使用空气干燥箱干燥的情况，称量前需使煤样在试验室环境中重新达到湿度平衡。

内在水分A1，通氮干燥

立即将测定外在水分后的煤样破碎到粒度小于3毫米，在预先干燥和已称量过的称量瓶内迅速称取10克煤样（称准至0.001克），平摊在称量瓶中。

打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气并已加热到110至105摄氏度的通氮干燥箱中，氮气每小时换气15次以上。煤烟干燥1.5H，褐煤和无烟煤干燥2H.

从干燥箱中取出称量瓶，立即盖上盖，在空气中放置约5MIN，然后放入干燥器中，冷却到室温（约20MIN），称量（称准至0.001g）。

进行检查性干燥，每次30MIN，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.01克或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加一次的质量作为计算依据。内在水分在百分之二以下时，不必进行检查性干燥。 方法B1（通氮干燥）

在预先干燥和已经称量过的称量瓶内迅速秤取粒度小于6毫米的煤样（10-12）克平摊在称量瓶中。

打开称量瓶盖，放入预先通入干燥氮气并且已经加热到（105-110）摄氏度的通氮干燥箱中，冷却到室温（约20min），称量至0.001克。

进行检查性干燥，每次30min，知道连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.01克或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次的质量作为计算依据。 方法B2（空气干燥）

粒度小于13毫米的煤样的全水分测定

在预先干燥和已称量过的浅盘内迅速秤取粒度小于13毫米的煤样500克左右平摊在浅盘中

将浅盘放入预先加热到（105-110）摄氏度的空气干燥箱中，在鼓风条件下，煤烟干燥2小时，无烟煤干燥到3小时

将浅盘取出，趁热称量（称准至0.1克）

进行检查性干燥，每次30min，直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.5克或质量增加时为止。在后一种情况下，采用质量增加前一次质量作为计算依据。

粒度小于6毫米煤样的全水分测定 五． 商品煤样人工采取方法 1. 术语和定义 煤样

为确定某些特性而从煤中采取的具有代表性的一部分煤。 标称最大粒度

与筛上物累计质量分数最接近百分之五的筛子相应的筛孔尺寸 精密度

在规定条件下所得实验结果间符合程度

（ 它经常用以精密度指数，如两倍的标准差来表示）

（ 煤炭采样精密度为单次采样测定结果与同一煤进行无数次采样的测定结果的平均值的差值的极限值）

2. 专用方案的设计

采样方案建立的基本程序 1） 确定煤源、批量

2） 确定欲测定的参数和需要的式样类型

3） 确定煤的标称最大粒度、总样和子样的最小质量 4） 确定或假定要求的精密度 5） 测定或者假定煤的变异性

6） 确定采样单元数和采样单元的子样数

7） 决定所用的采样方法：连续采样或者间断采样

8） 决定采用方式和采样基：系统采样、随即采样或者分层随即采样；时间基采样或者质量

基采样，并确定采样间隔 9） 决定采样的地点

10决定将子样合并成枞阳的方法和制样方法 采样各程序的设计 概述

采样方案的设计是根据实际情况拟定供采样人员使用的作业指导书的第一步

作业指导书是实施采样的操作细则，应当涵盖所有采样方案中包括的要素和可能遇到的问

题，指导书应当简单、易懂、可行、只能有唯一的一种解释并被采样人员充分理解和执行 根据采样的目的----技术评定、过程控制、质量控制或者商业目的决定式样的类型：一般煤样、水分煤样、粒度分析煤样或者其他专用煤样。根据采样目的和式样类型决定测定的品质参数：灰分、水分、粒度组成或其他物理化学特性参数 采样程序设计中，应该尽可能保证测定的参数不因采样、制样过程及实验前的试样贮存二产生偏倚

在某些情况下，需要限定初级子样、缩分后试样和试验样品的质量 在设计人工采样方案的同时，还应制定相应的安全操作规程 采样精密度确定

采样精密度根据采样目的、试样类型和合同各方的要求确定。采样精密度一般用灰分表示，也可用其他煤炭品质参数表示

在用灰分表示精密度时，一般取干基灰分的十分之一

精密度确定后，应在理性采样中用双份采样法或者多份采样法来确定精密度是否达到要求 3. 移动煤流采样方法 落流采样法

该方法不适用于煤流量在400T/h以上的系统 煤样在传送皮带转输点的下落煤流中采取

采样时，采样装置应尽可能的以恒定的小于0.6m/s的速度横向切过煤流。采样器的开口应当至少是煤标称最大粒度的3倍并不小于30mm，采样器容量应足够大，子样不会充满采样器。采出的子样应没有不适当的物理损失

采样时，使采样斗沿煤流长度或者厚度方向一次通过煤流截取一个子样。为安全和方便，克将采样斗置于一支架上，并可沿支架横杆从左到右或从前至后移动采样 停皮带采样法

有些采样方式趋向于采集过多的大块或者小粒度煤，因此很可能引入偏倚。最理想的采样方法是停皮带采样法。他是从停止的皮带上取出一圈横截断作为一子样，是唯一能够确保所有颗粒斗能采到的、从而不存在偏倚的方法，是核对其他方法的参比方法。但在大多数常规采样的情况下，停皮带采样操作时不实际的，故该方法只在偏倚试验时作为参比方法使用 静止煤采样方法

本标准规定的静止煤采样方法适用于火车、汽车、轮船等载煤和煤堆的采样

静止煤采样应首选在装堆或者卸煤过程中进行，如不具备在装煤或者卸煤过程中采样的条件，也可以对静止煤直接采样 直接从静止煤中采样时，应该采取圈深度试样或不同深度的试样；在能够保证运载工具中的煤的品质均匀且无不同品质的煤分层装载时，也可以从运载工具顶部采样 无论用何种方式采样，都应通过偏倚试验，证明其无实质性偏倚

在从火车、汽车和驳船顶部煤采样的情况下，在装车后应立即采样；在经过运输后采样时，应挖坑至0.4M-0.5M采样，取样前应将滚落在坑底的煤块和矸石清除干净。子样应尽可能均匀布置在采样面上，要注意在处理过程中离析导致的大块堆积

用于人工采样的探管/钻取器或者铲子的开口应当至少为煤的标称最大粒度的三倍且不小于三十毫米，采样器的容量应该足够大，采取的子样质量应达到要求。采样时，采样器不被试样充满或从中溢出，而且子样应一次采出，多不扔，少不补

采取子样时，探管/钻取器或铲子应从采样表面垂直插入。采取子样时不应有意的将大块物料推到一旁

采样单元数、子样数、子样最小质量及总样的最小质量 煤堆采样

煤堆的采样应当在堆堆或者卸堆过程中，或者在迁移煤堆过程中，以下列方式采取子样：于皮带输送煤流上、小型运输工具如汽车上、堆/卸过程中的各层新工作表面上、斗式转载机卸下的煤上以及刚卸下并且未于主堆合并的小煤堆上采取子样。不要直接在静止的、高度超过2m的大煤堆上采样。当必须从静止大煤堆表面采样时，但其结果极可能存在较大的偏倚，且精密度较差。从静止的大煤堆上，不能采取仲裁煤样 六． 煤样的制备方法 1. 术语和定义 制样

使煤样达到分析或者试验状态的过程 试样缩分

将试样分成有代表性、分离的部分的制样过程 定质量缩分

保留的试样质量一定、并与被缩分试样质量无关的缩分方法 定比缩分

以一定的缩分比、即保留的试样量和被缩分的试样量成一定比例的缩分方法 空气干燥状态

煤样在空气中连续干燥一小时后，煤样的质量变化不超过百分之0.1时，煤样达到空气干燥状态

2. 试样总则

试样制备的目的是通过破碎、缩分和干燥等步骤将采集的煤样制备成能代表原来煤样特性分析用煤样

3. 人工缩分方法 二分器法

二分器是一种简单而有效的缩分器。它由两组相对交叉排列的格槽及接收器组成。两侧格槽数相等，每侧至少8个。格槽开口尺寸至少为试样标称最大粒度的3倍，但不能小于5mm。格槽对水平面的倾斜度至少为60度。为防止粉煤和水分损失，接收器与二分器主体应配合严密，最好是封闭式。

使用二分器缩分煤样，缩分前可不混合。缩分时，应使试样呈柱状沿二分器长度来回摆动供入格槽。供料要均匀并控制供料速度，勿使试样集中于某一端，勿发生格槽阻塞。 当缩分需分几步或者几次通过二分器时，各步或各次通过后，应交替的从两侧接收器中收取留样。 棋盘法

将试样充分混合后，铺成一厚度不大于试样标称最大粒度3倍且均匀的长方块。如试样量大，铺成的长方块大于2mX2.5m，则应铺2个或2个以上质量相等的长方块，并将各长方块分成20个以上的小块，再从各小块中部分别取样。 取样应使用平底取样小铲和插板。小铲的开口尺寸至少为试样标称最大粒度的3倍，边高应大于试样堆厚度。取样时，先将插板垂直插入试样层至底部，再插入铲至样层底部。将铲向插板方向水平移动至二者合拢，提起取样铲和插板，取出试样。

为保证缩分精密度和防止水分损失，混合和取样操作要迅速，取样时样品不要撒落，从各小方块中取出的子样量要相等 条带截取法

将试样充分混合后，顺着一个方向随即铺放成一长带，带长至少为宽度的是10倍。铺带时，在带的两端堵上挡板，时粒度离析只在带的两侧产生。然后用以宽度至少为试样标称最大粒度3倍、边高大于试样带厚度的取样框，沿样带长度，每隔一定距离截取一段试样为子样。

将所有子样合并为缩分后的试样。每一试样一般至少截取20个子样 堆锥四分法

堆锥四分法时一种比较方便的方法，但有粒度离析，操作不当会产生偏倚

为保证缩分精密度，堆锥时，应将试样一小份、一小份的从样堆顶部撒下，使之从顶到底、从中心到外缘形成有规律的粒度分布，并至少倒堆3次。摊饼时，应从上到下逐渐拍平或摊平成厚度适当的扁平体。分样时，将十字分样板放在扁平体的正中间，向下压至底部，煤样被分成四个相等的扇形体。将相对的两个扇形体弃去，另两个扇形体留下继续下一步制样。为减少水分损失，操作要快。 九点取样法

本方法仅用于抽取全水分试样

用堆锥法将试样掺合一次后摊开成厚度不大于标称最大粒度3倍的圆饼状，然后用于棋盘缩分法类似的取样铲和操作的9点中取9个样子，合成一全水分试样。 破碎

破碎的目的是增加试样粒度数，减小缩分误差。同样质量的试样，粒度越小，颗粒数越多，缩分误差越小。但破碎耗时间、耗体力、耗能量，而且会产生试样、特别是水分损失。因此，制样时不应将大量大粒度试样一次破碎到试样所要求的粒度，而应采用多阶段破碎缩分的方法来逐渐减小粒度和试样量，但缩分阶段也不宜多。

破碎应该用机械设备，但允许用人工方法将大块试样破碎到第一破碎阶段的最大供料粒度。

破碎机的出料粒度取决于机械的类型及破碎口尺寸或速度。破碎机要