陕西省燃煤企业煤质成分分析及统计

来源:用户上传      作者: 张沛 饶国栋

　　摘要：通过近年来对陕西省燃煤企业用煤煤质成分中硫分、灰份、固定碳含量的分析，对煤样按等级分别进行划分，了解我省企业用煤煤质现状与分布。
　　关键词：煤质 硫分 灰分 固定碳 含量分析
　　
　　1.前言
　　陕西省是能源生产和消费大省，特别是煤炭资源比较丰富。全省含煤面积4.77万平方公里,占全省面积的23%。五大煤田分布于渭北和陕北，陕南有数百至数千万吨的煤产地十多个。煤炭资源的丰富，推动了为我省燃煤企业，特别是燃煤电厂的迅速发展。而燃煤企业的增加，使空气中二氧化硫和烟尘、总悬浮颗粒物等污染物排放量增大，对大气环境造成严重污染。
　　空气中二氧化硫和总浮颗粒物等污染物的排放量，与燃料的成分有很大的关系。笔者通过近几年来对我省煤质成分的分析监测，了解了我省主要工业企业用煤的煤质成分现状，对二氧化硫的排放量和减排的措施有着一定的指导作用。
　　2.陕西省煤质基本情况
　　2.1陕西省煤质分布
　　我省企业所用煤基本为本省自产煤和甘肃煤。省内低变质类的长焰煤、不粘结煤和弱粘结煤，在探明储量中占65%，气煤、瘦煤、贫煤次之，肥煤、焦煤和无烟煤甚少。全省煤质特征大致如下：
　　(1)深成变质是境内煤变质的主要类型，随地质时代由新至老，煤变质程度由低变高。
　　(2)煤中灰份和硫份含量，与成煤环境有较明显关系。渭北、陕北各煤田成煤环境较稳定，陕南相对不稳定；所以渭北、陕北以中-低灰分煤为主，陕南以高灰分煤为主。
　　(3)各煤田煤种为：渭北、陕北石炭二叠纪煤以中灰、高硫瘦煤、贫煤为主，其中二叠纪为低硫煤，府谷以气煤为主，吴堡为焦煤和瘦煤，陕北三叠纪煤田为中灰、低硫气煤；镇巴三叠侏罗纪煤田以高灰、低-中硫瘦煤、贫煤为主；黄陇和陕北侏罗纪煤田以中-低灰、低硫长焰煤、不粘煤和弱粘结煤为主，黄陵矿区为气煤和弱粘结煤；偃河侏罗纪煤产地为高灰、低硫肥煤；户家窑侏罗纪煤产地为中-高灰、低硫长焰煤；商洛二叠纪煤产地为高灰、高硫焦煤和瘦煤。
　　2.2煤炭的构成
　　构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95％以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素，氧是助燃元素。
　　硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤碳燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2)，随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备；当含硫多的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢铁的质量。所以，“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。
　　煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。
　　“水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分，一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大,水分含量越高。
　　“灰分”是煤碳完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而灰分越高，煤炭燃烧的热效率越低；灰分越多，煤炭燃烧产生的灰渣越多，排放的飞灰也越多。一般，优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。
　　碳含量越高的煤质量越好。测定煤的挥发分时，剩下的不挥发物称为焦渣。焦渣减去灰分称为固定碳。它是煤中不挥发的固体可燃物。
　　水分、灰分、硫分、挥发分、固定碳是煤炭工业分析的主要指标。
　　3.陕西省用煤企业煤质成分分析
　　通过对煤样进行分析，可以了解煤的化学组成及其含量。近几年来，陕西省环境监测中心站陆续对省内用煤企业的煤质进行了分析，分析结果主要针对煤的硫分、灰分和固定碳的含量。本文选取煤样来源于关中、陕北、陕南的85个各种类别的二氧化硫排污企业。分析数据包括126个煤样的硫分数据，126个煤样的固定碳数据，87个煤样的灰分数据。
　　3.1分析方法与使用仪器
　　硫分和固定碳含量分析方法采用《钢铁 总碳硫含量的测定-高频感应炉燃烧后红外吸收法》(GB/T 20123-2006)，所用仪器：CS-902T红外碳硫分析仪(北京万联达公司)。
　　灰分分析方法采用缓慢灰化法(GB/T 212-2001)，使用仪器：SX-5-12型马弗炉、BS210S型赛多利斯分析天平。
　　3.2煤质含量等级划分
　　根据《煤炭产品品种及等级划分》(GB/T 17608-2006 )，将所分析煤样按以下级别划分。
　　按硫分的划分级别对煤样进行划分，可分为6类煤：特低硫煤、低硫分煤、低中硫煤、中硫分煤、中高硫煤和高硫分煤。126个煤样的分析数据中，24个煤为特低硫煤，39个煤为低硫分煤，28个煤为低中硫煤，15个煤为中硫分煤，13个煤为中高硫煤，7个煤为高硫分煤。
　　按灰分含量的划分级别对煤样进行划分，可分为6类煤：特低灰煤、低灰分煤、低中灰煤、中灰分煤、中高灰煤和高灰分煤。87个灰分数据中，无特低灰煤，10个煤为低灰分煤，31个煤为低中灰煤，24个煤为中灰分煤，14个煤为中高灰煤，8个煤为高灰分煤。
　　按固定碳的划分级别对煤样进行划分，可分为6类煤：特低固定碳煤、低固定碳煤、中等固定碳煤、中高固定碳煤、高固定碳煤、特高固定碳煤。126个固定碳的分析数据中，9个煤为特低固定碳煤，16个煤为低固定碳煤，37个煤为中等固定碳煤，49个煤为中高固定碳煤，15个煤为高固定碳煤，无特高固定碳煤。
　　煤样硫分、灰分、固定碳级别划分范围及分析结果见表1。
　　表1煤炭相关级别划分
　　级别名称 分级范围(%) 煤样个数(个) 所占比例(%)
　　特低硫煤 ≤0.50 24 19
　　低硫分煤 0.51～1.00 39 31
　　低中硫煤 1.01～1.50 28 22
　　中硫分煤 1.51～2.00 15 12
　　中高硫煤 2.01～3.00 13 10
　　高硫分煤 >3.00 7 6
　　特低灰煤 ≤5.00 0 0
　　低灰分煤 5.01～10.00 10 11
　　低中灰煤 10.01～20.00 31 36
　　中灰分煤 20.01～30.00 24 28
　　中高灰煤 30.01～40.00 14 16
　　高灰分煤 40.01～50.00 8 9
　　特低固定碳煤 ≤45.00 9 7
　　低固定碳煤 45.00～55.00 16 13
　　中等固定碳煤 >55.00～65.00 37 29
　　中高固定碳煤 >65.00～75.00 49 39
　　高固定碳煤 >75.00～85.00 15 12
　　特高固定碳煤 >85.00 0 0
　　
　　将煤样按硫分级别划分，各个级别煤所占比例见图1。
　　
　　
　　
　　图1煤质硫分含量划分比例图
　　
　　将煤样按灰分级别划分，各个级别煤所占比例见图2。
　　
　　
　　
　　图2 煤质灰分含量划分比例图
　　
　　将煤样按固定碳级别进行划分，各个级别煤所占比例见图3。
　　
　　
　　
　　图3 煤质固定碳含量划分比例图
　　
　　3.4煤质结果分析及各级别煤质分布
　　由分析结果可看出，所选煤样煤质大部分较好。其中，低中硫分煤所占比重最大，达到31%，高硫煤和中高硫煤占16%；低中灰分煤所占比例最大，达到36%，中高灰份煤和高灰分煤占25%；中高等固定碳煤含量最大，占39%，特低固定碳煤和低固定碳煤占20%。分析结果表示，陕西省大部分用煤企业使用了含硫分、灰分较低，含碳量较高的煤。
　　以硫分对使用煤炭的企业进行分析，使用特低硫分煤的企业在榆林、宝鸡、汉中、咸阳、渭南等市各有分布；使用低硫分煤的企业绝大多数分布于榆林，宝鸡、铜川、西安等市略有分布；使用低中硫分煤和中硫分煤的企业主要分布于陕南、韩城和渭南；使用中高硫煤和高硫煤的企业主要分布于渭南。
　　以灰份含量进行分析，使用低灰份煤的企业集中于榆林、宝鸡、咸阳等地；使用低中灰份煤和中灰份煤的企业分布在榆林、宝鸡、咸阳、西安郊县、渭南等地；使用中高灰煤和高灰份煤的企业主要分布在铜川、汉中。
　　从固定碳含量来看，使用特低固定碳煤和低固定碳煤的企业集中在铜川、宝鸡以及西安郊县；使用中等固定碳和中高等固定碳含量的煤均匀分布于宝鸡、铜川、韩城、汉中、渭南、榆林等市；使用高固定碳煤的企业主要分布于榆林、咸阳、西安、宝鸡。
　　总体来看，近两年间陕西省大部分用煤企业使用了含硫分、灰分较低的煤，在一定程度上减少了二氧化硫及飞灰的排放，但是仍有部分企业使用的煤硫分、灰分含量偏高。各地企业地域用煤差异较大，主要是企业由于工艺要求或是运输条件选择用煤。
　　
　　
　　
　　
　　参考文献：
　　[1] 山西汾渭能源开发咨询有限公司,中国煤矿煤质及应用评价[M]，山西科学技术出版社，2005：446-449，513。
　　作者简介：
　　第一作者：张沛，女，1983年2月出生，工程师，现就职于陕西省环境监测中心站，
　　第二作者：饶国栋，男，1981年4月出生，助工，现就职于西安国际港务区管委会

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-421904.htm