高等煤化学问题

1， 简述成煤作用过程对煤岩组成和化学组成的影响。

成煤过程是指高等植物在泥炭沼泽中持续地生长和死亡，其残骸不断堆积，经过长期而复杂的生物化学，地球化学，物理化学作用和地质化学作用逐渐演化成泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤的过程。

煤岩组成，构成煤的岩石成分。煤作为岩石，组成比较复杂。用肉眼观察可以区分煤岩组分；还可按总体相对光泽强度划分煤岩类型；在显微镜下可以区分煤的有机成分显微煤岩类型。

煤的化学组成包括煤的工业分析和元素分析。煤的工业分析包括测定煤中的水分、灰分、挥发分和固定碳四项。根据煤的水分和灰分，可以大致了解煤中有机质质或可燃物的百分含量，如煤的水分和灰分高，则有机质含量就少，因而发热量低、经济价值小;从煤的挥发分可以大致了解到煤中有机物质的性质、煤化程度的高低、粘结性的强弱和发热量的高低。从煤的固定碳含量可以大致判断其煤化程度，评价其经济价值。煤的元素分析是指对有机部分的碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素的组成进行分析。

3， 评价煤的气化性能一般要用到哪些指标，并说明原因。

煤气化是指在气化炉内的高温下煤与气化剂反应生成煤气的过程。气化指标包括煤气质量、煤气产率、气化强度、原料损失、冷煤气效率、气化热效率和各项消耗指标。

（1） 煤气的热值和组成。煤气热值的高低与煤气中可燃成分的含量有关。

其含量的多少既取决于气化原料中的挥发分产率和组成，又取决于气化反应生成的CO和H2的量。CO和H2主要来自CO2的还原反应和水蒸气的分解反应。

（2） 煤气产率。煤气产率是指煤气化单位质量的原料所得到煤气的体积数

（在标准状态下）。煤气产率决定于原料煤中的水分、灰分、挥发分和固定碳的含量，也与气化方法的转换率有关。煤气产率还与原料可燃组分中挥发分的含量有关。

（3） 原料的损失。气化过程中原料的损失包括随离开气化炉的煤气带出损

失和灰渣残炭排出损失。当气化原料中小颗粒含量增多、气流速度加大时煤气带出的数量多。所以，原料机械强度愈低、热稳定性愈差，气化过程中产生愈多的小颗粒和粉末，造成损失。

（4） 气化效率和气化热效率。气化效率是指生成物的发热量与所使用原料

发热量之比，只利用冷煤气的潜热时称煤气效率，同时利用热煤气显热时称热煤气效率。气化热效率是指生成物的发热量与可回收热量之和占所供给总热量的百分率，表示所有直接加入懂啊气化过程中热量的利用程度。气化过程的热损失主要包括热产物带走的热量和发生炉对周围环境的热损失。

（5） 气化强度。气化强度是指发生炉炉体单位截面积上的生产强度。煤气

发生炉的生产能力取决于炉体的截面积和气化强度，气化强度与气化方法、气化原料的特性以及煤气发生炉的构造等因素有关。在实际生产过程中，煤中和发生炉的截面积都是固定的，只用适当提高气化强

度，才能提高生产能力，同时改善煤气质量。

4， 评价煤的炼焦性能一般要用到哪些指标并说明原因。

煤的结焦性是指单种煤或配合煤在工业焦炉或模拟工业焦炉的炼焦条件下（一定的升温速度、加热终温等），黏结成块并最终形成具有一定块度和和强度的焦炭的能力。

（1） 罗加指数。罗加指数是由波兰学者B.罗加提出的一种测定煤的黏结性

的方法。罗加指数是用煤焦化后焦炭的耐磨强度表示煤的黏结性强弱的，它反映了煤在胶质体阶段黏结自身和惰性物料并最终形成具有一定耐磨强度焦炭的能力。罗加指数具有明显的优点，表现在设备简单快速、所需实验煤样少、不但能反应煤的黏结能力还能在一定程度上反应焦炭的强度。

（2） 黏结指数。黏结指数是我国科学工作者经过对煤的黏结过程的深入分

析和研究后，针对罗加指数的缺点改进而来的。实践表明，黏结指数在我国的 应用是成功的，并已作为我国煤炭分类的主要指标之一。

（3） 胶质层指数。胶质层指数是由苏联学者提出的测定煤的黏结性的方法，

它模拟工业焦炉的半个炭化室，单向加热，加热速度与工业炼焦条件接近，主要测定煤在炭化时形成胶质体的数量，即胶质层最大厚度Y,此外还可得到辅助指标，即最终收缩度X和体积曲线。胶质层指数法较适合于中等黏结性的煤，其优点是Y值具有可加性，即混合煤的Y值可通过各种单煤的Y值进行加权平均而得，因此，在配煤炼焦中具有重要的指导意义。

（4） 奥阿膨胀度。奥阿膨胀度是测得煤的黏结性的方法之一。奥阿膨胀度

对中、强黏结性煤的区分能力强，对强黏结性煤，区分能力优于Y值，测定时人为误差小，结果重现性好。奥阿膨胀度指标被我国煤炭分类方案中采用，作为Y值的补充指标。

（5） 坩埚膨胀序数。坩埚膨胀序数CSN，是一种通过测得煤炭的膨胀性来

判定黏结性的方法。这种方法快速简便，在国际硬煤分类方案中被选为黏结性的分类指标。

（6） 格金焦型。此法是由英国的格雷和金两人提出的一种低温干馏试验方

法，也是测定煤炭结焦性的一种方法。该法的优点是可以比较全面地了解煤炭热解产物的性状，还可以同时获得表征煤结焦性的格金焦型。格金焦型是硬煤国际分类中鉴别焦性亚组的一个指标。

（7） 吉氏流动度。此法是先由德国人吉泽勒提出的，目前在美国、日本和

波兰等国应用较广并作为国家表准。其优点是能同时反映胶质体的数量和性质。流动度是研究煤的流变性和热分解动力学的有效手段，可用于指导配煤和预测焦炭强度。