煤质分析的基础知识
*篇煤分析基础知识
一、动力用煤的分类
燃煤电厂发电用煤大体是：烟煤占90%，无烟煤占5%，褐煤占4%，其他煤占1%。
无烟煤是煤化程度*高的煤，挥发分含量*低，Vdaf≤10%，密度*大，着火点高，无粘结性，燃烧时多不冒烟。
烟煤的煤化程度高于褐煤而低于无烟煤，挥发分含量范围很宽，Vdaf＞10%，不同类别的烟煤粘结性差异较大，燃烧时冒烟。烟煤与无烟煤通称硬煤。
褐煤是经过成岩作用，没有或很少经过变质作用所形成的低煤化程度的煤。外观多呈褐色，光泽暗淡，质地较软，含有较高的内在水分及不同程度的腐殖酸，挥发分含量较高，Vdaf＞37%。
二、煤炭组成的表示方法
1、
工业分析表示方法
煤中水分按结合状态可分为游离水和化合水两大类。游离水以吸附、附着等机械方式与煤结合；而化合水则以化合方式同煤中的矿物质结合，是矿物质晶格的一部分，如硫酸钙（CaSO4·2H2O）高岭土（AL2O3.2SiO2.2H2O）中的结晶水。煤的工业分析，只测定游离水。
游离水按其赋存状态又分为外在水分和内在水分。煤的外在水分是指吸附在煤颗粒表面上或非毛细孔穴中的水分，在实际测定中是煤样达到空气干燥状态所失去的那部分水分。煤的外在水分很容易蒸发，只要将煤放在空气中干燥，直到煤表面的水蒸气压和空气相对湿度平衡即可。
煤的内在水分是指吸附或凝聚在煤颗粒内部毛细孔中的水。在实际测定中指煤样达到空气干燥状态时保留下来的那部分水。
煤的外在水分与内在水分的总和，称为全水分。
工业分析中测定的水分有原煤样的全水分和分析煤样水分两种。
煤的灰分不是煤中的固有成分，而是美中所有可燃物质完全燃烧以及煤种矿物质在一定温度下产生一系列分解、化合等复杂反应后剩下的残渣。所以我们把所测的灰分称为煤的灰分产率。
煤的挥发分不是煤中固有的物质，而是在特定条件下煤受热分解的产物，为各种烃类所构成有机可燃成分，所以称为煤的挥发分产率。
煤的固定碳含量是不可测的，是指煤除去水分，灰分及挥发分后的组分。
水分、灰分是煤中的不可燃组分，挥发分和固定碳是煤中的可燃组分。
2、
元素分析表示方法：
碳是组成煤的*为重要元素。在充足的氧气条件下，碳完全燃烧生成二氧化碳，每克碳可释放出34040J的热量；当氧气不足时，则燃烧生成一氧化碳，其释放的热量大为降低，仅为9910J热量。一氧化碳也是一种可燃气体，当氧气充足时，还可燃烧生成二氧化碳，同时释放出24130J的热量。
氢是仅次于碳的主要热源之一。煤中氢有两种存在状态：一是构成矿物质及水中的情，它是不能燃烧的；另一种是与碳元素构成的有机成分，在燃烧时，释放出很高的热量，每克氢完全燃烧时，可释放出143010J的热量。
氧在煤中呈化合状态，无烟煤含氧量*小，烟煤和褐煤中含氧量较高。
氮在锅炉中燃烧时，大部分呈游离状态，但也有少量氮氧化物生成，它们均随烟气排出。氮氧化物也是对大气产生污染的一种有害物质，故从燃烧角度来说，氮是烟中无用甚至有害的一种成分。
硫按其燃烧特性划分，可分为可燃硫及不可燃硫。硫的燃烧产物主要是二氧化硫，并有极少的三氧化硫。硫是煤中一种十分有害的元素。硫燃烧时生成的二氧化硫、三氧化硫形成的硫酸对锅炉设备有着强烈的腐蚀作用；硫燃烧生成的二氧化硫是造成大气污染的主要来源之一；煤中含硫量的增高，还会增加煤粉的自燃倾向，从而给煤粉的贮存及制粉系统的安全带来不利影响；煤中好硫量的增高，还会降低煤灰熔融温度，促使锅炉结渣情况的发生或加剧结渣的严重程度。
3、动力用煤重要特性指标及表示符号对照表
特性指标符号特性指标符号
水分 M 有机硫 So
全水分 Mt 硫化铁硫 Sp
外在水分 Mf 硫酸盐硫 Ss
内在水分Minh 发热量 Q
灰分 A 弹筒发热量Qb
挥发分 V 高位发热量Qgr
固定碳 FC 低位发热量Qnet
碳 C 变形温度DT
氢 H 软化温度ST
氧 O 半球温度HT
氮 N 流动温度FT
硫 S 全硫St
1.空气干燥基
在实验室中室温20℃，空气相对湿度60%时，煤样在试验室中存放一定时间后，会失去一些水分而达到一个稳定的水分含量，称为空气干燥水分（air dried），其余成分也称为空气干燥成分，以ad表示，其成分可以写成：
Mad+Vad+FCad+Aad=100（%）
注：M——
水分（moisture）
V——
挥发分（volatile）
FC——
固定碳（fixed-carbon）
A——灰分（ash）
4.1 收到基As received basis 已收到状态的煤为基准ar 应用基
4.2 空气干燥基Air dried basis 与空气湿度达到平衡状态的煤为基准ad 分析基
4.3 干燥基Dry basis 以假想无水状态的煤为基准d 干基
4.4 干燥无灰基Dry ash-free basis 以假想无水、无灰状态的煤为基准daf 可燃基
4.5 干燥无矿物质基Dry mineralmatter free basis 一假想无水、无矿物质状态的煤为基准dmmf 有机基
4.6 恒湿无灰基Moist ashfree basis 一假想含*高内在水分、无灰状态的煤为基准maf
4.7 恒湿无矿物质基Moist mineral matter-free-baisis 以假想含*高内在水分、无矿物质状态的煤为基准M,mmf
三、燃煤分析常用基准
1、基准的定义
煤所处的状态或者按需要而规定的成分组合，称为基准。
1.1收到基（旧称应用基--Y）
计算煤中全部成分的组合称为收到基，用ar表示。
1.2空气干燥基（旧称分析基--f）
不计算外在水分的煤，其余成分的组合（内在水分、灰分、挥发分、固定碳）称空气干燥基，用ad表示。
1.3干燥基（旧称干燥基--g）
不计算水分的煤，其余成分的组合（灰分、挥发分、固定碳）称干燥基，用d表示。
1.4干燥无灰基（旧称可燃基--r）
不用计算可燃成分（水分、灰分）的煤，其余成分的组合（挥发分、固定碳）称干燥无灰基，用daf表示。
分析基（ad）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为空气干燥状态。
干燥基（d）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为无水分状态。
收到基（ar）：进行煤质分析化验时，煤样所处的状态为收到该批煤所处的状态。
2、基准的表示方法：
基准的符号应标在特性指标的又下角。
例如：收到基的灰分用Aar表示；空气干燥基水分用Mad表示；干燥基固定碳用FCd表示；干燥无灰基挥发分用Vdaf表示等。
3、不同基准的计算
根据不同基准的定义可知，同一煤质特性指标，当采用不同基准来表示时，就会有不同的值，其中以收到基所表示的值*小，空气干燥基准次之，干燥基准较大，干燥无灰基*大。
例如：100g煤中，有外在水分8g，内在水分2g，灰分30g，固定碳40g，测得硫2g。计算St,ar、St,ad、St,daf的值。
解：
4、不同基准间的换算
煤质分析化严重，有些基准在实际中是不存在的，是根据需要换算出来的；有些基准在实际存在，但为了方便，有时不进行测试，而是根据已知基准的分析化验结果进行换算，这样就简单多了。
化验室中进行煤质分析化验时，使用的煤样为分析煤样。分析煤样是经过一次次破碎和缩分得到的，它所处的状态为空气干燥状态。所以，化验室中用分析煤样进行分析化验时，其基准为分析基（又称为空气干燥基）。
分析煤样分析基化验结果，是化验室中直接测到的，是*基础的化验结果，是换算其它基准的分析化验结果的基础。
各种基准间的换算公式：
干基的换算：
Xd=100Xad/(100-Mad)%
式中：
Xad——分析基的化验结果；
Mad——
分析基水分；
Xd——换算干燥基的化验结果。
收到基的换算： Xaf=(100-Mar)/(100-Mad)%
式中：
Mar——收到基水分；
Xar——换算为收到基的化验结果。
无水无灰基的换算：
Xdaf=100Xad/(100-Mad-Aad)%
式中：
Aad——分析基灰分；
Xdaf——换算为干燥无灰基的化验结果。
空气干燥基低位发热量与应用基低位发热量有何区别？
测试的原料不同，前者是用空气干燥除去水分后测得的低位发热量，后者是用原煤测得的低位发热量。
