煤的工業分析及其指標關系

邢新雯

【摘要】煤的工業分析主要包括煤的水分、灰分、揮發分、固定碳、硫分和發熱量等指標。這些指標的實用性也最強，所以作為煤質化驗人員一定要掌握工業分析各指標的關系，以便判斷出這些測值是否準確可靠。

【關鍵詞】煤的工業分析；指標；關系

1煤的工業分析指標

1.1水分

煤中水分可以分為四種，分別是：內在水分、外在水分、分解水和結晶水等。若是煤中存在的水分較多，就會導致煤的運輸和加工成本升高，同時也會影響煤的燃燒。內在水分是指由植物變成煤時所含的水分；外在水分是指在開采、運輸等過程當中附著在煤表面的水分。一般來說，煤的變質程度和內在水分是成反比的，即煤的變質程度越大則內在水分越低。

煤質化驗中還有如下的常用指標：全水分：是煤中所有內在水分和外在水分的總和，通常規定在8%以下；空氣干燥基水分：指煤炭在空氣干燥狀態下所含有的水分，也可以認為是內在水分；在老的國家標準中有稱為分析基水分的。

1.2灰分

灰分就是指煤在燃燒后留下的殘渣，它并不是煤中礦物質的總和，而是這些礦物質在化學分解后所留下的殘余物。若是煤的灰分高則說明煤中可燃成分低，發熱量低。煤在徹底燃燒后所剩下的殘渣稱為煤的灰分，煤的灰分又分為外在灰分和內在灰分。一般來說，外在灰分就是來自頂底板和夾矸中的巖石碎塊，可以通過選煤去除。內在灰分則是成煤的原始植物本身所含的無機物。若是內在灰分越高，則煤的可選性越差。

1.3揮發分

揮發分是指煤中有機物和部分礦物質加熱分解后的產物，也就是在高溫和隔絕空氣的條件下加熱時，所排出的氣體和液體狀態的產物。它不全是煤中固有成分，還有部分熱解產物，所以也有稱揮發分產率的。揮發分大小與煤的變質程度有負相關的關系，煤炭變質程度越高，揮發分產率就越低。

在工業生產中，揮發分可以用來確定燃燒鍋爐的型號，并且在煉焦時可以通過揮發分確定配煤的比例。揮發分的主要成分為甲烷、氫及其它碳氫化合物等。

1.4固定碳含量

固定碳含量是指除去水分、灰分和揮發分的殘留物，它是確定煤炭用途的重要指標。煤的固定碳含量就是用100減去煤的水分、灰分和揮發分后的差值。根據使用的計算揮發分的基準，可以算出干基、干燥無灰基等不同基準的固定碳含量[2]。

1.5發熱量

煤的發熱量就是指單位質量的煤充分的燃燒時所發出的熱量，主要分為高位發熱量和低位發熱量。低位發熱量等于煤的高位發熱量減去水的汽化熱。發熱量的國際單位是 MJ/kg（百萬焦耳/千克）。為便于比較，我們在計算煤的消耗時，需要把實際使用的不同發熱量的煤炭換算成標準煤，標準煤的發熱量為 29.27 MJ/kg。國內常用的發熱量標準為收到基低位發熱量，但由于外界因素影響較多，比如說水分等，并不能反映出煤的真實品質。現在國際貿易通用發熱量標準為空氣干燥基高位發熱量，它能較為準確的反映煤的真實品質，不受水分等外界因素影響。

1.6硫分

在煤中的硫一般分為有機硫和無機硫兩大類。各種形態的硫分的總和稱為全硫分。有機硫就是指與煤的有機結構相結合的硫。有機硫主要來自成煤植物中的蛋白質和微生物的蛋白質。無機硫就是指煤中自礦物質所含的各種含硫化合物，一般可以分為硫化物硫和硫酸鹽硫兩種，有時也有微量的單質硫。硫化物硫主要以黃鐵礦為主，硫酸鹽硫主要以石膏為主。

無論是煤的工業分析、元素分析或者是結焦性指標之間均有一定的內在聯系，但對原煤來說尤其是高灰分的原煤，由于礦物質中的組分對煤中有機質的干擾和影響，從而會導致各指標間的關系失常。但對低灰分原煤或經過氯化鋅等重液分選后的浮煤，其各指標間通常均有較好的正比或反比關系。不過，由于煤有機質中煤巖顯微組分的復雜性而也會導致煤的某些指標間的“反常”現象，作為煤質分析和煤質研究人員，一定要用辯證唯物論的方法來研究各項煤質指標間的相互關系，也就是說，各項煤質指標間的關系應從模糊理論來分析判斷，即使定量的導出了某些指標間的回歸方程如利用揮發分產率來計算發熱量的回歸式有的也不完全可靠。這是因為影響揮發分和發熱量的因素甚多，不僅礦物質的數量對這兩個指標均有不同程度的影響，而且不同的礦物組成對它們的影響程度可能更為復雜。

2煤的工業指標之間的相互關系

2.1煤的揮發分和發熱量的關系

除了煤的無機礦物成分分解析出的揮發分與發熱量無關（實際上礦物質需吸收煤的熱量才能分解而析出無機揮發分）以外，煤的有機質揮發分與發熱量之間有一定的關系，即煤的發熱量以煙煤階段最高，無煙煤次之，褐煤的發熱量最低。高硫煤的發熱量，它比正常煤的發熱量明顯偏低，這是由于有機硫在煤的結構中有相當部分取代了煤中的碳和氫等其他元素，使煤的碳氫等含量降低，從而使煤的熱值降低。

2.2灰分和發熱量的關系

對同一地區的煤來說，通常發熱量隨著灰分的增高而降低，而且其干燥無灰基高位發熱量也是隨著灰分的增高而降低。這是因為礦物質含量高的煤，它在測煤的熱值時要分解吸熱，礦物質越多，其吸收的分解熱也越多，從而導致純煤的發熱量降低的也越多。

2.3灰分和揮發分的關系

對于同一地區的煤樣來說，揮發分總是隨其灰分的增高而也有一定的增高。這是由于礦物質在測揮發分過程中也要同時分解析出一部分二氧化碳、硫、結晶水等無機揮發物質，從而導致煤的揮發產率增高，其的增高幅度這不僅與煤中礦物質的含量有關，而且與礦物質的組分有關。

2.4水分和發熱量的關系

全水分高的煤，將直接影響到收到基低位發熱量的降低。據測算，每增加1%，將影響發熱量250 J/g-335 J/g，所以，全水分越高的煤，發熱量 也越低。煤的空氣干燥基水分高低，則與煤的煤化度有關，一般是越年輕的煤，其空氣干燥基水分也越高，通常，空氣干燥基水分越高的煤，發熱量也越低，而空氣干燥基水分 的高低主要取決于煤的類別。

2.5固定碳和發熱量的關系

對同一地區的煤而言，固定碳越高的煤，其發熱量也越高，因為煤的固定碳主要由元素碳組成，另外還有一些可燃的氫和硫等元素以及極少量的氧和氮等非可燃元素。灰分越高的煤，其固定碳就越低；在相同灰分的條件下，揮發分越低的煤，固定碳就越高。如無煙煤的揮發分最低，所以其固定碳比其他各類煤都高，但其發熱量則不一定比其他煤都高，這是由于無煙煤的純煤發熱量通常比煙煤中的主要煉焦煤都低。

參考文獻

[1]洪 軍.快速灰化法測定煤中灰分的探討[J].煤質技術，2010（03）：28-30.

[2]謝曉霞，付利俊，龐文娟.影響煤工業分析特性指標檢測的關鍵步驟[J].煤質技術，2010（06）：33-34.

[3]邢衛紅.淺談煤的工業分析準確度測定的影響因素[J].本鋼技術，2010（06）：41-42.