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煤的工艺性质

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[ 煤的工艺性质 ]煤的工艺性质包括:

(1)煤的粘结性和结焦性指数; (2)煤的发热量和燃点; (3)煤的反应性; (4)煤灰熔融性和结渣性等

1、煤的粘结性和结焦性

煤的粘结性和结焦性,是两个有联系、有区别,又难以严格区别开来的概念。

煤的粘结性是煤粒(d<0.2mm)在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质(即 无粘结力的物质)成焦块的性质;煤的结焦性是煤粒隔绝空气受热后能否生成优质 焦炭的性质。 两者都是炼焦煤的重要特性之一。 煤在干馏结焦过程中, 一般要经过 软化、熔合、膨胀、固化和收缩几个阶段,最后生成品质不同的焦炭。当温度等于 或高于煤的软化点(一般为 315〜350c)时,煤都软化成胶质体。当温度等于或高 于煤的固化点(一般为420c〜450c)时,煤都结成半焦。从软化到固化的时间愈长, 煤就熔化得愈好,焦炭结构愈均匀。

为了了解煤的结焦性,人们设计了许多实验室方法,直接测试模拟工业焦化条 件下所得焦炭品质( 2200Kg 小焦炉试验);或测试上述胶质体的某一性质也有的直 接观察实验室所得焦块的性质,表征煤的结焦性。本节只阐述与我国煤的现行分类 有关的几个测试指标。

(1)煤的胶质层指数

煤的胶质层指数,又称煤的胶质层最大厚度,或 Y 值。它是原苏联、波兰等国 家煤的分类指标之一,也是我国煤的现行分类中区分强粘结性的肥煤、气肥煤的一 个分类指标。

煤的胶质层指数,是原苏联列 .姆.萨保什尼可夫和列 .帕.巴齐列维奇提出的。它 的测试要点是根据不同结焦性的煤在干馏过程中胶质层的厚度、收缩情况和膨胀曲 线的不同,测试胶质层的最大厚度(丫值)、最终收缩度(X值)和体积曲线,来表 征煤的结焦性。其中, Y 值应用的最广。 Y 值是通过测试胶质层的上部层面高度和 下部层面高度得出的(一般出现在 520

〜630C之间),X值是曲线终点与零点线间 的距离。 丫值、 X 值和体积曲线都是通过胶质

层指数测试仪上的记录转筒和记录笔 记记录下来的。胶质层指数测试曲线如图 30-11 所示。胶质层曲线类型如图 30-12

所示。

250280310340370400430460490520550580610067070073

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120130140150160

图30-11胶质层指数测试曲线

胶质层指数测试的允许误差。同一煤样平行测试结果的允许误差为:

Y 值w20mm误差 1mm; Y 值〉20mm 误差 2mm; X值误差3mm。

胶质层指数报出结果。应选取在允许误差范围内的各结果的平均值。

胶质层指数表征煤的结焦性的最大优点是 Y 值有可加性。 这种可加性可以从单 煤 Y 值计算到配煤 Y 值,可以估算配煤炼焦 Y 值的较佳方案。在地质勘探中可以 通过加权平均计算出几个煤层的综合 Y 值。它的缺点一是规范性强,煤样粒度、升 温速度、压力、煤杯材料、炉转耐火材料等都能影响测试结果。所以必须使仪器、 制样和操作等都符合严格规定;二是用样量大,一次平行测试需要煤样 200 克,在 地质勘探中常常由于煤芯煤样数量不足而无法测试;三是胶质层指数能反映胶质层 的最大厚度,但不能反映出胶质层的质量。

(2)煤的罗加指数

罗加指数(R.1),是波兰煤化学家罗加教授1949年提出的测试烟煤粘结力的指 标。现已为国际硬煤分类方案所采用。 我国 1 985年颁发了烟煤罗加指数测试的国家 标准( GB5549-85) ,但在我国现行煤的分类中,罗加指数不作为分类指标。

罗加指数的测试要点:将 1 克煤样和 5 克标准无烟煤样(宁夏汝箕沟矿专用无 烟煤标样,下同)混合均匀,在规定的条件下焦化,然后把所得焦渣在特定的转鼓 中转磨 3 次,测试焦块的耐磨强度,规定为罗加指数。其计算公式如下:

R.仁[(a+d)/2+b+c]/3Q 100

式中:

第一次转鼓试验后过筛,其中大于

1mm 焦渣的重量, g; 1mm 焦渣的重量, g; 1mm 焦渣的重量, g;

c――第二次转鼓试验后过筛,其中大于

第三次转鼓试验后过筛,其中大于

a 焦渣过筛,其中大于1mm焦渣的重量,g; Q ---- 焦化后焦渣总量,g;

罗加指数是测试的允许误差:每一测试煤样要分别进行二次重复测试。同一化 验室平行测试误差不得超过 3,不同化验室测试误差不得超过 5。取平行测试结果的 算术平均值(取整数)报出。

罗加指数表征煤的粘结力的优点是煤样量少,方法简便易行。它的缺点是,规 范性也很强,对标准无烟煤的要求很严。罗加指数区分强粘煤灵敏度不够。

(3)煤的粘结指数

煤的粘结指数(G.R.I或G),是我国现行煤的分类国家标准(GB5751-86)中代 表烟煤粘结力的主要分类指标之一。其方法测试要点是:将 1 克煤样与 5 克标准无 烟煤混合均匀, 在规定条件下焦化, 然后把 所得焦渣在特定的转鼓中转磨两次, 测 试焦渣的耐磨强度,规定为煤的粘结指数,其

计算公式如下:

G=10+(30m1+70m2)/m

式中:

ml ---- 第一次转鼓试验后过筛,其中大于 10mm的焦渣重量,g; m2 --- 第二次转鼓试验后过筛,其中大于 10mm的焦渣重量,g ; m—— 焦化后焦渣总重量, g。

当测得的G<18时,需要重新测试,此时煤样和标准无烟煤样的比例为 即 3 克煤样和 3克无烟煤,其余与上同,计算公式如下:

3: 3,

G=(30m1+70m2)/5m

煤的粘结指数测试的允许误差:每一测试煤样应分别进行二次重复测试,G> 18 时,同一化验室两次平行测试值之差不得超过 3;不同化验室间报告值之差不得超 过4。G<18时,同一化验室两次平行测试值之差不得超过

之差不得超过 2。以平行测试结果的算术平均值为最终结果。 ( 4)煤的奥压膨胀度

煤的奥压膨胀度(b值,%),是1926〜1929年由奥蒂伯尔特创立的,1933年 又为亚纽所改进,现在西欧各国广泛采用。在国标分类中,与葛金焦性并列作为硬 煤分亚组的两种方法之一。我国1985年以国标GB5450-85发布,并与Y值并列作 为我国煤炭现行分类中区分肥煤的指标之一。

煤的奥亚膨胀度的测试要点,是将煤样制成一定规格的煤笔,置入一根标准口 径的膨胀管内,按规定的升温速度加热,压在煤笔上的压杆纪录煤样在管内的体积 变化,以体积曲线膨胀上升的最大距离占煤笔原始长度的百分数,表示煤的膨胀度 b 值的大小。奥压膨胀度曲线如图 30-14所示。

1;不同化验室间报告值

T 1 ——软化点,体积曲线开始下降达 0.5mm 时的温度, C; T2――始膨点,体积曲线下降到最低点后开始膨胀上升的温度, T3――固化点,体积曲线膨胀上升达最大值时的温度,C; b――最大膨胀度,体积曲线上升的最大距离占煤笔长度的百分数, a――最大收缩度,体积曲线收缩下降的最大距离占煤笔长度的百分数,

%;

%;

C;

2、煤的燃点

煤的燃点时将煤加热到开始燃烧时的温度,叫做煤的燃点(也称着火点,临界 温度和发火温度)。测定煤的燃点的方法很多,一般是将氧化剂加入或通入煤中,对 煤进行加热,使煤发生爆燃或有明显的升温现象,然后求出煤爆燃或急剧升温的临 界温度,作为煤的燃点。我国测定燃点时采用亚钠做氧化剂。在燃点测定仪中 进行测定。煤的燃点随煤化度增加而增高,风化煤的燃点明显下降。

3、 煤的反应性

煤的反应性又叫反应活性,是指在一定温度条件下,煤与不同的气体介质(C02、 02和H20蒸气)相互作用的反应能力。反应性强的煤,在气化燃烧过程中,反应 速度快、效率高。我国测定反应性的方法是在高温下煤或焦炭还原二氧化碳的性能, 以C02还原率表示煤或焦炭在燃烧、 气化和冶金中的重要指标。反应性强的煤,在 汽化燃烧过程中,反应速度快、效率高。我国测定反应性的方法是在高温下煤或焦 炭还原二氧化碳的性能,以 C02还原率表示煤或胶的反应性。具体测定方法见

GB220-。

4、 煤灰熔融性和结渣性

煤灰熔融性是动力和气化用煤的重要指标。煤灰是由各种矿物质组成的混合物, 没有一个固定的熔点,只有一个熔化温度的范围。煤灰熔融性又称灰熔点。煤的矿 物质成分不同,煤的灰熔点比其某一单个成分灰熔点低。灰熔点的测定方法常用角 锥法、见GB219-74。将煤灰与糊精混合塑成三角锥体,放在高温炉中加热,根据灰 锥形态变化确定DT (变形温度)、ST (软化温度)和FT (熔化温度)。一般用ST 评定煤灰熔融性。

图30-13奥亚膨胀曲线

由于煤灰熔融性不能反映煤在气化炉中的结渣性,通常用测定煤的结渣性来判 断。测定方法见GB1572-。主要是将煤样送入炉内与空气气化, 燃尽后冷却称重, 用6mm筛分出大于6mm的渣块占总重量的百分数,称做结渣率。

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