煤的工业分析与元素分析.pdf

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1、.煤的工业分析与元素分析1、煤的工业分析、元素分析煤是一种远古植物残骸经长期地质变化形成的可燃性生物岩。它是由碳、氢、氧、硫、氮等化学元素组成的复杂有机物的混合物。具有多极性集团和发达的毛细管，可以吸附水而成为内在水。对于年轻的煤，变质程度较浅，毛细管较发达，亲水性较强，反应活性较好。随着煤龄的变长，变质程度加深，毛细管状况变差，内表面减少，内在水份减少。表现为憎水性增强，反应活性较差。煤的工业利用价值可以通过工业分析得到:（1）水份（Mad）煤中的水份按存在形态可以分为三种：①外在水，也称游离水。是在开采、运输、贮存过程中带入的水份。一般附着于煤的外表和

2、直径大于1.0E-5cm的大毛细管中。在空气中，外在水份可以自然风干。外在水份与外在条件有关，而与煤质本身无关。②内在水份，也称吸附水。以吸附的方式存在于较小的毛细管中（直径小于1.0E-5cm）。一般在100多度下恒温能够除去。内在水份的含量和煤质有关，是影响成浆性的重要因素。③结晶水，也称化合水。是煤中无机化合物的水化物中所含的水。如硫酸钙（CaSO4?2H2O）、高岭土（AL2O3?2SiO2?2H2O）等。结晶水一般在200多度下恒温能够除去。（2）灰份（Aad）灰份是煤样在815±10℃燃烧至恒重时残留物的重量分率。煤中的灰份高，相对降低了含碳量

3、。灰份在气化炉中是无用而有害的物质。无用是不参加化学反应，不能生成合成气的有效成分。有害是灰份熔融要消耗热量，增加比氧耗和比煤耗。溶渣会冲刷、侵蚀向火面砖，缩短耐火砖的使用寿命。并且灰份高会增大粗合成气的水气比，并增大渣水系统的负荷。灰份的主要组成是：SiO2、AL2O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2、SO3等。这些组分的熔化温度决定了灰份的熔点。如果灰份中SiO2＋AL2O3所占比例愈大，灰份的熔点愈高。因为这两种成分的特点是熔点极高。其他成分如Fe2O3、CaO、MgO的含量越多时，则灰熔点越低。通常用下式判断灰份熔融的难易程度：SiO2+AL

4、2O3/CaO+MgO+Fe2O3当比值大于1小于5时易熔，比值大于5时难熔。由于多原料浆加压气化是液态排渣，因此，灰熔点对选择最佳的气化温度是很重要的，灰熔点和灰的粘温特性决定了气化的操作温度。灰熔点一般分为四个温度：初始变形温度（IT）、软化温度（ST）、半球温度（HT）、流动温度（FT）。多原料浆溶渣气化工艺，一般在高于灰熔点的流动温度（FT）30-50℃下操作，使灰呈熔融态沿气化炉耐火砖流下。（3）挥发份（Vad）挥发份是煤样在900±10℃下隔绝热空气加热7分钟后的失重率扣去水份的数值。煤的挥发份与煤的变质程度有关，变质程度较浅的煤中挥发份含量较

5、高。挥发份含量的高低对煤的反应活性有影响，挥发份愈高，煤的反应活性愈好。由于气化炉在1380℃下的高温操作，挥发份会立即发生燃烧和裂解。在合成气中，不会存在由挥发份形成的有机烃类。（4）固定碳（FCad）固定碳是煤中除去水份、灰份、挥发份等之后剩余的可燃物质，它是煤中的有效物质，固定碳含量越高，利用价值越大。2、煤的元素分析..煤的元素分析用来计算煤的发热量和燃烧产物。一般元素分析主要分析碳、氢、氧、硫、氮五种元素的含量。由于氯、砷的含量对后工序的设计和选材有重要的指导作用，因此也不能忽视这两种元素的分析。（1）碳C碳是煤中的重要可燃物，纯碳的燃烧需要很高

6、的温度，含碳量越高的煤越不容易着火燃烧。（2）氢H氢是煤中的一种可燃物，氢的含量与煤种有关，煤龄越长，氢含量越少。（3）氮N煤中的氮含量不高，一般为有机氮。它的含量决定了煤气中的氮含量和煤气冷凝水的PH值，冷凝水中的PH值高可以减轻设备的酸性腐蚀。因此，设备的选材受其影响。（4）氧O煤中的氧含量和煤质有关，煤龄越短，煤中的氧含量越高。煤中的氧含量和水份含量是衡量煤的变质程度重要指标，也是衡量成浆性的重要指标。氧含量和水分越高，煤的成浆性越差。（5）硫S煤中的硫以无机硫和有机硫两种形式存在，在气化炉中经高温气化后主要生成H2S和COS。它们是煤的部分氧化反应

7、、煤的裂解反应及煤的燃烧反应的产物。在合成气中H2S的含量较高，COS的含量较少。无论是有机硫还是无机硫，它们的存在都会对设备造成腐蚀，并会是后工序的触媒中毒。因此，硫在合成气中是一种有害物质。（6）氯Cl一般煤中的氯80-90％会进入气相，如果合成气中氯的含量较高，会对管道和设备造成严重腐蚀，特别是对不锈钢材质。含氯量超过0.5wt％的煤种不宜使用。（7）砷As煤中的砷有20％会进入气相，如果砷的含量大于0.06％，将会使气化后续的变换钴钼系催化剂产生砷中毒。合成气中砷90％以上来源于煤，因此，煤中的砷含量越低越好。.