浅析供暖用煤检验项目的选择

摘 要：从煤质分析角度、供暖用锅炉的性质及环境保护的角度，阐述了供暖用煤所需选择的检验项目。

关键词：供暖用煤 工业分析、发热量、全硫、碳氢

目前，我国冬季取暖用燃料主要是煤炭。煤是一种十分复杂的有机物和无机矿物的混合物，其种类繁多，能做的检测项目约五十多项，随着其用途不同需要检测的项目也不同。供暖用煤的检验项目选择少了，不能满足锅炉燃烧技术的要求，而过多地选择检验项目，既加大了成本又造成了浪费。因此，必须合理地选择供暖用煤的检验项目。

供暖企业使用的锅炉主要是链条炉，按其供热的面积的大小，有十吨锅炉、二十吨锅炉或更大吨数。因此，针对上述锅炉的特点，供暖用煤主要检验的项目有煤的工业分析、煤的发热量测定、煤中全硫的测定、煤全水分的测定、煤中碳氢的测定、必要时再做煤灰熔融性的测定，现分别简述如下：

一 煤的工业分析

煤的工业分析主要包括：煤中水分的测定、煤中灰分的测定、煤中挥发分的测定及固定碳的计算。煤的工业分析是了解煤质的特性的主要指标，也是评价煤质的基本依据，根据煤的工业分析结果可以初步判断煤质的性质、种类、优劣，及在供暖锅炉使用时的效果。

1、煤中水分的测定

煤中的水分（Mad）按其结合状态分为游离水和化合水（即结晶水）两大类。游离水是以物理吸附或吸着方式与煤结合的水分。煤中的游离水于常温常压下在105--110℃的温度下，经过短时间干燥即可全部蒸发。煤的工业分析中测定的水分只是游离水。

一般来说，煤中水分过高存在以下问题：a影响锅炉燃烧时的稳定性和热传导，由于燃烧时大量水分的蒸发，必然带走部分燃烧热，降低了煤在锅炉里的实际发热量。b.在冬季水分过高，给煤炭的运输带来很多麻烦，冻结成块无法装卸。

2、煤中灰分的测定

煤经高温燃烧后，矿物质在煤灰中以矿物质的氧化物形态存在。通常将一定质量的煤在815℃±10℃的温度下，将煤中的可燃物完全燃烧，然后对留下的残留物称重，经计算得到煤的灰分产率，习惯上称之为煤的灰分（Aad）。

煤的灰分是一个重要的煤质指标。它对煤的加工利用产生负面影响，同时造成对环境的污染，煤中的灰分是一种有害物质，因此各种用途的煤的灰分越低越好。灰分增高时，不仅使煤的发热量降低，当矿物质成为灰分时还要吸收热量，大量排放炉渣时也要带走不少热量。此外，煤的灰分越高，它在燃烧过程中也就越容易结渣而影响正常操作，造成对炉膛表面的腐蚀及灰沉积，然后煤灰微尘对大气环境造成污染。

3、煤的挥发分产率的测定和固定碳的计算

将煤放在与空气隔绝的容器内，在高温下经一定时间加热后，从煤中分解出来的液体（呈蒸汽状态）和气体的数量（减去煤中所含的水分）占试验数量的百分数，就是煤的挥发分。

煤的挥发分产率及焦渣特征，即能初步确定该煤的煤化程度、结渣性和粘结性、发热量以及焦油产率等各种重要性质。作为动力用煤，其挥发分的高低直接关系到，煤在锅炉炉膛内燃烧时，产生的火苗是否能达到要求的高度，直接影响到锅炉产生的热量，因此，挥发分太低的煤如无烟煤等不宜作动力燃烧用煤。

煤中固定碳是指从煤中除去水分、灰分和挥发分后的残留物，即

FCad=100-(Mad+Aad+Vad)

式中 FCad――空气干燥基煤样中的固定碳，%；

Mad---空气干燥基煤样的水分，%；

Aad---空气干燥基煤样的灰分，%；

Vad---空气干燥基煤样的挥发分，%；

固定碳和挥发分一样不是煤中的固有成分，而是热分解产物。此外，固定碳与煤中碳元素含量是两个不同的概念，决不可混淆。

二 煤的发热量的测定

煤作为动力燃料，其发热量越高，经济价值就越大。

煤在燃烧或气化过程中，还须用煤的发热量来计算热平衡、耗煤量和热效率。根据这些计算参数即可考虑改进操作条件和工艺过程，从而设法达到最大的热能利用率。根据煤的发热量还可估算锅炉燃烧时的理论燃烧温度等。此外，在设计各种型号的锅炉时，也需要根据用煤的平均发热量来计算燃烧物料平衡等各种参数。

煤的发热量分为弹筒发热量(Qb.ad)、高位发热量(Qgr)和低位发热量(Qnet)三类。煤质分析中各项指标分为收到基(ar)、空气干燥基(ad)、干燥无灰基(daf)、干燥基(d)四种基准。因此，从原则上说，发热量就可能有十二种表示方法。动力燃料用煤必须使用收到基恒容低位发热量(Qnet.ar)

三 煤中全硫（St）的测定

硫元素是组成煤有机质的一种常见元素，但它在煤中含量的多少，似与煤化程度的高低无明显关系，无论是年轻煤还是年老煤，都有有机较高或较低的情况。硫表征煤利用过程中的一种潜在污染源，在煤中主要有三种赋存形态：有机硫、无机硫中的硫化物硫（大部分以黄铁矿硫形态存在）、无机硫中的硫酸盐硫。煤中有时也有微量的元素硫存在。这些形态硫的总和称为全硫。

煤中的硫是我国各部门特别关注的问题。由于我国一次能源结构中，以煤为主体，煤炭在燃烧时，致使大量的SO2排放形成酸雨，造成空气污染，影响人们的身体健康，因此，供暖用煤应尽量选用全硫含量小的煤炭使用，各级地方政府的环保部门都有明确的规定或要求。

硫还是计算收到基低位发热量时不可缺少的重要指标。

四 煤中全水分(Mt)的测定

吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细孔中的水，称为内在水分。附着在煤颗粒表面和裂隙的水，称为外在水分。外在水分与内在水分的总和，称为煤的全水分（实际中由于内在水分和外在水分的基准不同，全水分不是两者简单的相加）。

煤中的水分特别是全水分含量影响煤的工业用途，商品煤的全水分是煤炭生产、流通领域中的一个计价因素。煤炭供需双方的合同通常规定煤的水分及水分超量的扣款方法。煤中水分虽谈不上有害，但属无效物质，由于水分在蒸发时要消耗一定的汽化热，作为燃料煤中的水，使纯煤的发热量降低；在运输过程中水分不但增添无效运力，水分大的煤，在冬季易冻车而造成卸车困难。

五 煤中碳氢的测定

煤的有机质主要有碳、氢、氧、氮和硫五个元素组成。煤的有机质是成煤植物在一定条件下，经过一系列物理化学和生物

化学作用而形成的高分子缩聚物。

燃烧法是目前测定碳氢的最通用的方法。其原理是：将盛有分析煤样的瓷舟放入燃烧管中，通入氧气，在800℃温度下使煤样充分燃烧，煤中的氢和碳分别生成水和二氧化碳，用装有无水氯化钙或过氯酸镁的吸收管先吸收水，再以装有碱石棉或钠石灰的吸收管吸收二氧化碳。根据吸收管的增重即可计算出煤中碳和氢的含量。

煤中碳氢数据是煤质的基本指标，煤作为动力用燃料时，可用元素分析数据，计算煤的发热量；在煤化工利用时，氢含量或碳/氢在很大程度上决定着焦化产品的产率、煤气的产率和质量、液化的液体产率。

结 语

供暖用煤必须检验工业分析、发热量、全硫、氢、全水分，需要时还要增测灰熔融性，才能选择出适合锅炉燃烧时的用煤，达到锅炉燃烧时的最大效率。

参考文献：

1.《中国煤炭性质、分类和利用》化学工业出版社 陈鹏 编著

2.《煤炭试验方法标准及说明》 中国标准出版社 段云龙 主编

3.《煤质分析应用技术指南》中国标准出版社 李英华 主编