一、動力煤的定義和特點
從廣義上來講,凡是以發(fā)電、機車推進、鍋爐燃燒等為目的,產(chǎn)生動力而使用的煤炭都屬于動力用煤,簡稱動力煤。
火電廠用煤的質(zhì)量是鍋爐設計和生產(chǎn)過程控制的重要依據(jù)。燃料煤的特性包括兩個方面:一是煤特性,二是灰特性。煤特性指煤的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、元素含量(碳、氫、氧、氮、硫)、發(fā)熱量、著火溫度、可磨性、粒度等。這些指標與燃燒、加工(例如磨成煤粉)、輸送和儲存有直接關(guān)系?;姨匦灾该夯业幕瘜W成分、高溫下的特性、以及比電阻等。這些特性對燃燒后的清潔程度,對鋼材的腐蝕性以及煤灰的清除等有很大的影響。
二、動力煤的生產(chǎn)
(一)我國動力煤資源地區(qū)分布
分地區(qū)看,我國動力煤資源主要集中在華北和西北地區(qū)。華北地區(qū)的動力煤資源儲量占全國動力煤查明資源儲量的46.09%,西北地區(qū)也高達39.98%,即“兩北”地區(qū)的動力煤資源儲量占全國的80%以上。而工業(yè)發(fā)達的華東地區(qū)僅占全國動力煤資源儲量的1.77%,東北和中南地區(qū)的動力煤占全國動力煤資源儲量也僅為5.02%。
(二)我國動力煤的煤種分布
我國動力煤煤種主要包括:不粘煤、長焰煤、褐煤、無煙煤、貧煤、弱粘煤、天然焦及部分未分類的煤種。我國動力煤的保有資源儲量中,以不粘煤為最多,占動力煤查明資源儲量的21.83%;第二是長焰煤,占動力煤查明資源儲量的20.07%;第三是褐煤,占動力煤查明資源儲量的17.69%;第四是無煙煤,占動力煤查明資源儲量的15.24 %;儲量最少的是弱粘煤,只占動力煤查明資源儲量的2.18%。
在動力煤煤種中,灰分最低的是不粘煤,平均13.48%,灰分最高的是貧煤,平均19.51%。全國動力煤資源平均灰分為17.06%,屬于中等灰分。在動力煤資源中,硫分最低的是褐煤,平均只有0.55%,硫分最高的是貧煤,平均達到1.67%。全國動力煤的平均硫分為0.86%,低于煉焦煤的平均硫分(1.06%),屬中等硫分。動力煤的空氣干燥基高位發(fā)熱量(Qgr,ad)平均為25.52 MJ/kg,以褐煤為最低,平均還不到20MJ/kg.
三、 動力煤的用途
煤炭在世界一次能源消費中所占比重為26.5%,低于石油所占比重37.3%,高于天然氣所占比重23.9%。從世界范圍來看,動力煤產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的80%以上。美國煤炭消費主要領(lǐng)域為發(fā)電,2010年消費量達9.76億噸,約占美國煤炭消費量的93.1%。在國外,動力煤絕大部分用來發(fā)電,工業(yè)鍋爐也有一些用量。我國的動力煤消費結(jié)構(gòu)中,有65%以上是用于火力發(fā)電;其次是建材用煤,約占動力煤消耗量的20%左右,以水泥用煤量最大;其余的動力煤消耗分布在冶金、化工等行業(yè)及民用。
四、動力煤的質(zhì)量與重量檢驗
1、質(zhì)量檢驗
目前我國沒有專門的動力煤國家標準。國家只是針對煤炭產(chǎn)品的某些方面,如分類、品種和等級劃分、采樣、制樣、工業(yè)分析方法、發(fā)熱量等指標的測定方法等,分別頒布了相應的國家標準。鄭商所選取發(fā)熱量指標作為動力煤交割驗收的計價指標,同時對全硫、全水作了相關(guān)規(guī)定。揮發(fā)分、灰分、灰熔點等指標由賣方依據(jù)指定質(zhì)檢機構(gòu)檢驗結(jié)果公布。具體如下:
1)發(fā)熱量
發(fā)熱量,單位質(zhì)量的煤燃燒后產(chǎn)生的熱量,熱量單位千卡每千克(Kcal/kg)。動力煤發(fā)熱量指標為收到基低位發(fā)熱量。
2)全硫
全硫是指煤中無機硫和有機硫的總和。干燥基,又稱干基,以假想無水狀態(tài)的煤為基準。
3)全水
煤的全水是指包括煤內(nèi)在水和外在水的全部水分。
4)其他指標
除上述指標外,揮發(fā)分、灰熔點、灰分等也是動力煤相關(guān)企業(yè)關(guān)注的指標,但是在現(xiàn)貨貿(mào)易中,這幾項指標一般只規(guī)定接受范圍并不計入結(jié)算。
2、重量檢驗
動力煤重量檢驗由交易所指定質(zhì)檢機構(gòu)或計量機構(gòu)進行。除雙方協(xié)商一致外,買方使用船舶接貨時,重量計量通過水尺進行;買方使用車輛接貨時,重量計量通過地磅進行。水尺由于是目測,不確定性較大,以船舶接貨時,規(guī)定一般船舶重量誤差在±500噸以內(nèi)。
煤炭的分類
1989年10月,我國國家標準局發(fā)布《中國煤炭分類國家標準》(GB5751-86),依據(jù)干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf、粘結(jié)指數(shù)G、膠質(zhì)層最大厚度Y、奧亞膨脹度b、煤樣透光性P、煤的恒濕無灰基高位發(fā)熱量Qgr,maf等6項分類指標,將煤分為14類。即褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、氣煤、氣肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤和無煙煤(如下圖)。
注: a、G>85,再用Y 值或b 值來區(qū)分肥煤、氣肥煤與其它煤炭,當Y>25.0mm時,應劃分為肥煤或氣肥煤,如Y<=25mm,則根據(jù)其Vdaf 的大小而劃分為相應的其它煤類。按b 值分類時, Vdaf<=28%, 暫定b>150%的為肥煤, Vdaf>28%,暫定b>220%的為肥煤或氣肥煤,如按b 值和Y 值劃分的類別有矛盾時,以Y 值劃分的為準。
b、Vdaf>37%,G<=5 的煤,再以透光率PM 來區(qū)分其為長焰煤或褐煤。
c、Vdaf>37%,PM>30%-50%的煤,再測Qgr,maf,如其值>24MJ/kg(5739cal/g),應劃分為長焰煤。
煤炭根據(jù)種類分主要有褐煤、煙煤、無煙煤等幾種
(1)褐煤:多為塊狀,呈黑褐色,光澤暗,質(zhì)地疏松;含揮發(fā)分40%左右,燃點低,容易著火,燃燒時上火快,火焰大,冒黑煙;含碳量與發(fā)熱量較低(因產(chǎn)地煤級不同,發(fā)熱量差異很大),燃燒時間短,需經(jīng)常加煤。
(上圖為褐煤)
(2)煙煤:一般為粒狀、小塊狀,也有粉狀的,多呈黑色而有光澤,質(zhì)地細致,含揮發(fā)分30%以上,燃點不太高,較易點燃;含碳量與發(fā)熱量較高,燃燒時上火快,火焰長,有大量黑煙,燃燒時間較長;大多數(shù)煙煤有粘性,燃燒時易結(jié)渣。
(上圖為煙煤)
(3)無煙煤:有粉狀和小塊狀兩種,呈黑色有金屬光澤而發(fā)亮。雜質(zhì)少,質(zhì)地緊密,固定碳含量高,可達80%以上;揮發(fā)分含量低,在10%以下,燃點高,不易著火;但發(fā)熱量高,剛?cè)紵龝r上火慢,火上來后比較大,火力強,火焰短,冒煙少,燃燒時間長,粘結(jié)性弱,燃燒時不易結(jié)渣。應摻入適量煤土燒用,以減輕火力強度。
(上圖為無煙煤)
十四大類煤的主要特征和用途
1、無煙煤(WY)
揮發(fā)分低,固定碳高,比重大,純煤真比重最高可達1.90,燃點高,燃燒時不冒煙。對這類煤,可分為:01號為老年無煙煤;02號為典型無煙煤;03號為年輕無煙煤,無煙煤主要是民用和制造合成氨的造氣原料,低灰、低硫和可磨性好的無煙煤不僅可以做高爐噴吹及燒結(jié)鐵礦石用的燃料,而且還可以制造各種碳素材料,如碳電極、陽極糊和活性碳的原料,某些優(yōu)質(zhì)無煙煤制成航空用型煤還可用于飛機發(fā)動機和車輛馬達的保溫。
2、貧煤(PM)
變質(zhì)程度最高的一種煙煤,不粘結(jié)或微弱粘結(jié),在層狀煉焦爐中不結(jié)焦,燃燒時火焰短,耐燒,主要是發(fā)電燃料,也可作民用和工業(yè)鍋爐的摻燒煤。
3、貧瘦煤(PS)
粘結(jié)性較弱的高變質(zhì)、低揮發(fā)分煙煤,結(jié)焦性比典型瘦煤差,單獨煉焦時,生成的焦粉甚少。如在煉焦配煤中配入一定比例的這種煤,也能起到瘦化作用,這種煤也可作發(fā)電、民用及鍋爐燃料。
4、瘦煤(SM)
低揮發(fā)分的中等粘結(jié)性的煉焦用煤。焦化過程中能產(chǎn)生相當數(shù)量的焦質(zhì)體。單獨煉焦時,能得到塊度大、裂紋少、抗碎強度高的焦煤,但這種焦碳的耐磨強度稍差,但煉焦配煤使用,效果較好。這種煤也可作發(fā)電和一般鍋爐等燃料,也可供鐵路機車摻燒使用。
5、焦煤(JM)
中等或低揮發(fā)分的以及中等粘結(jié)或強粘結(jié)性的煙煤,加熱時產(chǎn)生熱穩(wěn)定性很高的膠質(zhì)體,如用來單獨煉焦,能獲得塊度大、裂紋少、抗碎強度高的焦煤。這種焦煤的耐磨強度也很高。但單獨煉焦時,由于膨脹壓力大,易造成推焦困難,一般作為煉焦配煤用,效果較好。
6、1/3焦煤(1/3JM)
中高揮發(fā)分的強粘結(jié)性煤,是介于焦煤、肥煤和氣煤之間的過渡煤種,單煉焦時能生成熔融性良好、強度較高的焦煤,煉焦時這種煤的配入量可在較寬范圍內(nèi)波動,但都能獲得強度較高的焦炭,1/3焦煤也是良好的煉焦配煤用的基礎煤。
7、肥煤(FM)
中等及中高揮發(fā)分的強粘結(jié)性的煙煤,加熱時能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體。肥煤單獨煉焦時,能生成熔融性好、強度高的焦炭,其耐磨強度也比焦煤煉出的焦炭好,因而是煉焦配煤中的基礎煤。但單獨煉焦時,焦炭上有較多的橫裂紋,而且焦根部分常有蜂焦。
8、氣肥煤(QF)
一種揮發(fā)分和膠質(zhì)體厚度都很高的強粘結(jié)性肥煤,有人稱之為“液肥煤”。這種煤的結(jié)焦性介于肥煤和氣煤之間。單獨煉焦時能產(chǎn)生大量氣體和液體化學產(chǎn)品。氣肥煤最適于高溫干餾制煤氣,也可用于配煤煉焦,以增加化學產(chǎn)品產(chǎn)率。
9、氣煤(QM)
一種變質(zhì)程度較低的煉焦煤。加熱時能產(chǎn)生較多的揮發(fā)分和較多的焦油。膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性低于肥煤,也能單獨煉焦,但焦炭的抗碎強度和耐磨強度均稍差于其它煉焦煤,而且焦炭多呈長條而較易碎,且有較多的縱裂紋。在配煤煉焦時多配入氣煤,可增加氣化率和化學產(chǎn)品回收率,氣煤也可以高溫干餾來制造城市煤氣。
10、1/2中粘煤(1/2ZN)
一種中等粘結(jié)性的中高揮發(fā)分煙煤。這種煤有一部分在單煤煉焦時能生成一定強度的焦炭,可作為配煤煉焦的煤種;粘結(jié)性較弱的另一部分單獨煉焦時,生成的焦炭強度差,粉焦率高。因此,1/2中粘煤可作為氣化用煤或動力用煤,在配煤煉焦中也可適量配入。
11、弱粘煤(RN)
一種粘結(jié)性較弱的低變質(zhì)到中等變質(zhì)程度的煙煤,加熱時,產(chǎn)生的膠質(zhì)體較少,煉焦時,有的能生成強度很差的小塊焦,有的只有少部分能結(jié)成碎屑焦,粉焦率很高,因此,這種煤多適于作氣化原料和電廠、機車及鍋爐的燃料煤。
12、不粘煤(BN)
多是在成煤初期就已經(jīng)受到相當氧化作用的低變質(zhì)到中等變質(zhì)程度的煙煤,加熱時基本上不產(chǎn)生膠質(zhì)體。這種煤的水分大,有的還含有一定量的次生腐植酸;含氧量有的高達10%以上。不粘煤主要作氣化和發(fā)電用煤,也可作動力和民用燃料。
13、長焰煤(CY)
變質(zhì)程度最低的煙煤,從無粘結(jié)性到弱粘結(jié)性的均有,最年輕的長焰煤還含有一定數(shù)量的腐植酸,貯存時易風化碎裂。煤化度較高的長焰煤加熱時還能產(chǎn)生一定數(shù)量的膠質(zhì)體,結(jié)成細小的長條形焦炭,但焦炭強度甚差,粉焦率也相當高,因此,長焰煤一般作氣化、發(fā)電和機車等燃料用煤。
14、褐煤(HM)
分為兩小類:透光率PM大于30-50%的年老褐煤和PM小于或等于30%的年輕褐煤。褐煤的特點是:水分大,比重小,不粘結(jié),含有不同數(shù)量的腐植酸。煤中含氧量常高達15-30%左右,化學反應性強,熱穩(wěn)定性差,塊煤加熱時破碎嚴重,存放在空氣中易風化變質(zhì)、碎裂成小塊乃至粉末狀。發(fā)熱量低,煤灰熔點也大都較低,煤灰中常含較多的氧化鈣和較低的三氧化二鋁。因此,褐煤多作為發(fā)電燃料,也可作氣化原料和鍋爐燃料。有的褐煤可作來制造磺化煤或活性碳,有的可作為提取褐煤蠟的原料。另外,年輕褐煤也適用于制作腐植酸銨等有機肥料,用于農(nóng)田和果園,能促進增產(chǎn)。
煤炭的用途十分廣泛,可以根據(jù)其使用目的總結(jié)為兩大主要用途:(1)動力煤,(2)煉焦煤。
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