煤的发热量与硫、磷

 1.煤的发热量(卡/克或千卡/千克)

     把一克煤样放在高压充氧的弹筒中燃烧,由量热计测得的发热量称为弹筒发热量(QDT).当煤在弹筒中燃烧时,在高温高压下,氧生成硝酸,硫生成硫酸都放出热量,这部分热量也包括在弹筒发热量内.另外,水分在弹筒的高压下保持液态,也放出冷凝热.而煤在空气中燃烧时,硫成为二氧化硫放出,而水分仍保持水蒸汽状态,故弹筒发热量减去硫和氧的校正值后的发热量称为高位发热量(QGW)
    工业上多采用应用煤的低位发热量(QDW)作为计算和设计依据.低位发热量可按下式计算: 

    QDW=QGW-6(W+9H)
    式中:QGW,QDW----应用煤的高,低位热量,卡/克;
         WY----应用煤的全水分,%;
          HY---应用煤的氢含量,%

    煤的发热量除直接定外,还可以根据元素分析或工业分析的数据进行估算.煤科院煤化学研究所(北京煤化所)根据我国煤质资料推导出许多发热量计算式,例如:
    利用元素分析数据,估算可燃基高位发热量的半经验公式

       低煤化程度的煤：
    QGW=80CR+305（310）HR+22SR-26OR-4（Ag-10）
    式中，HR前面的系数对褐煤为305，对长焰煤，不粘煤和弱粘煤为310；对AG≤10%的煤，不计算最后一项灰分的校正值。

        由上式可知，OR，AG越高，QJW越低。
    炼焦煤：QGW=80 CR +310HR+22SR-25OR-7（Ag-10）
    无烟煤（低灰和高灰适用）：
    QGW=80（78.1）CR+320HR+22SR+(SR-OR)-8(AG-10)
    式中，对FR﹥1.5%的一般无烟煤,CR前面的系数用80;对HR≤1.5%的年老无烟煤,CR前面的系数采用78.1;对AG≤10%的所有无烟煤,公式中最后一项应予删去。

     利用工业分析数据,估算低热值煤高位发热量的半经验公式
     高灰(AF＞45~90%)烟煤:
     QGW=81CGD+55VF-3AF
     高灰无烟煤:
     QGW=80CGD+50VF-3AF
     石煤:
     QGW=80CGD+40VF-3AF
    
    2.煤中的硫

    煤中硫分的赋存形态通常可分为有机硫和无机硫两大类,煤中各种形态的硫分的总和称为全硫(SQ)
    1）有机硫：  煤的机质中所含的硫称为有机硫 (SYJ).有机硫主要来自成煤植物中的蛋白质和微生物的蛋白质.蛋白质中含硫0.3~2.4%,而植物整体的含硫量一般都小于0.5%(红树等滨海盐生植物的硫分较高).一般煤中有机硫的含量较低,但组成很复杂,主要由硫醚或硫化物,二硫化物,硫醇,噻吩类杂环硫公物及硫醌分合物等组成或官能团所构成.有机硫与煤的有机质结为一体,分布均匀,很难清除,用一般物理洗选方法不能脱除.一般低硫煤中以有机硫为主,经过洗选,精煤全硫因灰分减少而增高.

     2）无机硫：  无机硫又分为硫铁矿硫(STL),硫酸盐硫(STY)两种,有时也有微量的元素硫.硫化物硫与有机硫合称为可燃硫,硫酸盐硫则为不可燃硫.硫化物硫中绝大部分以黄铁矿硫形态存在,有时也有少量的白铁矿硫.它们的分子式都是FeS2,但黄铁矿是正方晶系晶体,多呈结梳状,透镜状,团块状和浸染状等形态存在于煤中;白铁矿则是斜方晶系体，多呈放射状存在，它显微镜下的反射率比黄铁矿低。硫化物硫清除的难易程度与矿物颗粒大小及分布状态有关，颗粒大的可利用黄铁矿与有机质比重不同洗选除去。但以极细颗粒均匀分布在煤中的黄铁矿则即使将煤细碎也难以除掉。
     硫化物硫在高硫煤的全硫中所占比重较大，它们一部分来源于适煤植物及其转化产物中的硫化物，另一部分则是由停滞缺氧水中的硫酸铁等盐类还原生成的。
     硫酸盐硫主要存在形态是石膏（CaSO4.2H2O）,也有少量绿矾（FeSO4.7H2O）等。我国在部分煤中硫酸盐含量大部分小于0.1%,部分煤为0.1~0.3%.一般硫酸盐硫含量较高的煤,可能曾受过氧化.

    3.煤中的磷

    煤中的磷主要是无机磷,也有微量有机磷.炼焦时,煤中磷全部进入焦炭,焦中磷又全部进入生铁,使钢铁冷脆.因此,磷是煤中有害成分.我国煤中磷含量较低,一般为0.01~0.1%,最高不超过1%.多数情况下不超过炼焦用煤的工业要求Pg＜0.01%.