煤化学温习专题.doc

第五章 习题 1. 煤质分析中常用的基准和符号。 煤质分析中常用的基准：收到基ar、空气干燥基ad、干燥基d、干燥无灰基daf、干燥无矿物质基dmmf。 煤质分析中常用的符号 2. 什么是煤的工业分析和元素分析？ 答：煤的工业分析：M、A、V和FC。煤的元素分析：C、H、O、N、S。 3. 什么是Mf、Minh、MHC、Mt ？Minh随煤化程度有何变化规律，为什么？煤中的水分对煤炭加工利用有何影响？ 答：外在水分Mf：指附着在煤的颗粒表面的水膜或存在于直径10-5cm 内在水分Minh：指在一定条件下达到空气干燥状态时所保留的水分，即存在于煤粒内部直径10-5cm 最高内在水分MHC：指煤样在30℃，相对湿度达到96% 全水分Mt：指刚开采出来、或使用单位刚收到或即将投入使用状态下煤中的全部水分（游离水）。 内在水分与煤化程度的关系： MHC与煤化程度的关系 从褐煤开始，Minh随着煤化程度的增加而降低，到中等煤化程度的肥煤和焦煤阶段，Minh最低，此后，Minh随着煤化程度增加而增大。 这是因为：Minh吸附于煤的孔隙内表面上，内表面积越大，吸附水分的能力就越强，Minh就越高。此外，煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多，煤吸附水分的能力也越强。 低煤化程度的煤内表面发达，分子结构上含氧官能团的数量也多，因此Minh就较高。随着煤化程度的增加，内表面积和含氧官能团减少，因此Minh降低，到无烟煤阶段，煤的内表面积有所增大，因而Minh也有所提高。 煤中的水分对煤炭的加工利用过程通常是有害的或者是无利的。 ⑴ 运力浪费 煤是大宗商品，水分高，则浪费运力。特别是在寒冷地区，水分容易冻结，造成装卸困难，解冻又需要消耗额外的能耗。在煤炭贸易中，水分成为一项重要的计价依据，煤价随着水分含量的增加而降低。 ⑵ 贮存负担 煤中水分随空气温度而变化，易氧化变质，煤中水分含量越高，要求相应的煤场，煤仓容积越大，输煤设备的选型也随之增加，势必造成投资和管理的负担。 ⑶ 增加机械加工的困难 煤中水分过多，会引起粉碎，筛分困难，既容易损坏设备，降低生产效率。 ⑷ 延长炼焦周期 炼焦时，煤中水分的蒸发需消耗热量，增加焦炉能耗，延长结焦时间，降低焦炉生产效率。水分过大，还会损坏焦炉，缩短焦炉使用年限。此外，炼焦煤中的各种水分（包括热解水）全部转入焦化剩余氨水中，增加焦化废水处理负荷。一般规定炼焦精煤的Mt 12%。 ⑸ 降低发热量 煤作为燃料，气化和燃烧时，煤中水分的蒸发需消耗热量，每增加1%的水分，煤的发热量降低0.1%，例如粉煤悬浮床气化炉K-T炉要求煤粉的Mt在1%～5%。 但煤中适量的水分有利于减少运输和贮存过程中煤粉尘的产生，可以减少煤的损失，降低煤粉对环境的污染。 在现代煤炭加工利用中，水分也有有利的一面，如煤中水分可作为加氢液化和加氢气化的供氢体。燃烧粉煤时，若煤中含有一定水分，可适当改善炉膛辐射，有效减少粉煤的损失。 4. 煤中矿物质按成因分为哪几类？什么是煤的灰分？煤的灰分应该用什么基准表示？煤灰成分主要有哪些？煤中矿物质和煤灰对煤炭利用有何影响？ 答：煤中矿物质按成因分为原生矿物质、同生矿物质、后生矿物质和外来矿物质。 灰分是煤在规定条件下完全燃烧后的残留物，用干燥基表示。煤灰成分主要有SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3等。 煤中矿物质和煤的灰分的不利影响： ⑴ 贮存和运输 煤是大宗商品，煤中矿物质含量越高，在煤炭运输和贮存中造成的浪费就越大。 ⑵ 炼焦和炼铁 炼焦是煤炭利用的重要途径，在炼焦过程中，煤中的矿物质转化为灰分几乎全部进入焦炭，降低焦炭质量。由于灰分的主要成分是SiO2、Al2O3等熔点较高的氧化物，在炼铁时，只能靠加入石灰石等助熔剂与它们生成低熔点化合物才能以熔渣形式由高炉排出，原料消耗增加，高炉生产能力下降，影响生铁质量，炉渣量增加。炼焦用煤的灰分≯10%。 ⑶ 气化和燃烧 煤作为气化原料和动力燃料，矿物质含量增加，降低热效率，增加原料消耗。 煤灰的熔融温度低，易引起锅炉和干法排灰的移动床气化炉结渣和堵塞，阻碍了燃烧和气化过程中气流的流通，使反应过程无法进行，同时浸蚀炉内的耐火材料及金属设备。但煤灰熔融温度低，流动性好，对液体排渣的气化炉有利。因此气化和燃烧对灰的熔融性都有一定的要求。 ⑷ 液化 煤中碱金属和碱土金属的化合物降低加氢液化过程中使用的钴钼催化剂的活性，但硫化铁对加氢液化有催化作用。直接液化时原料煤的灰分＜25%。 ⑸ 环境 锅炉和气化炉产生的灰渣和粉煤灰需占用大量的荒地甚至良田，会造成大气和水体污染；煤中含硫化合物在燃烧时生成SOx、COS、H2S等有毒气体，严重时会形成酸雨，也造成环境污染。 煤中矿物质和煤的灰