关键词：超细煤粉；粒度；煤质分析
引言
煤质分析是指为了了解煤的结构、组成以及性质,采用化学的或者是物理的方法对样品煤进行测试以及研究的过程。煤的工业分析是煤质化验中的常规项目,它主要包括对煤的水分、灰分、可磨性以及挥发分等的测定,还包括对煤中的固定碳进行计算等。虽然煤炭检验标准GB212—91对煤质分析的整个过程都有详细的描述,但是由于分析环境、样品煤的粒度、操作中的人为因素或者是分析系统的误差等,都有可能对煤质分析的结果造成一定的影响。因此,分析这些因素对煤质分析的影响有利于提高分析结果的精度,对提高用煤的质量具有非常现实的意义。
1超细煤粉的定义
煤岩学认为，煤并不是一种单一的物质，是由多种不同的显微组分组成。这些不同的显微组分导致了煤在外表形态、光学性质及显微结构上的差异。随着煤样粒径的变化，煤的组成结构会发生很大的变化，从而造成煤的物理、化学性质及燃烧特性的不同。煤粉的物理结构是决定煤粉颗粒中质量、热量传递速率的重要因素，很大程度上影响煤的着火、燃烧及燃尽等特性。煤粉的物理结构参量主要包括颗粒粒度、几何形状、颗粒密度、比表面积、孔隙率和孔隙结构等。其中颗粒粒度是最基本的也是最重要的物理参数，它对煤粉颗粒的几何形状、颗粒密度、比表面积、孔隙率和孔隙结构等有重大影响。从而影响热解、燃烧等特性超细粉体的颗粒分布范围很宽，一般采用特征粒度来表征。目前对于超细煤粉没有一个严格的定义，有些学者一也将粒径小于常规煤粉粒径的煤粉视为超细或微细煤粉。在我国科技文献和工程实践活动中，人们习惯于将极细的粉体如10um以下直到亚微米的粉体称为“超细”粉体。在电站煤粉锅炉燃烧方面，普通煤粉绝大多数粒度集中20-60um之间，其平均粒度可近似为40um，一般把超细化煤粉定义为20um以下的煤粉。
2实验方法及仪器
煤质元素分析按GB476-91《煤的元素测定方法》，利用德国元素分析系统公司生产的VarioelIII型元素分析仪测量。工业分析按GB212-91《煤工业分析方法》，其中水分分析采用DHG-9140A型电热恒温鼓风干燥箱测量，挥发分及灰份分析采用XL-1型箱型高温炉和WZK-1型可控硅温度控制器测量。称重采用FA2004型精密电子分析天平。
3实验结果及分析
3.1煤质工业分析
随着煤粉粒度的减小,其水分的含量基本不会发生变化,但灰分含量增加,挥发分的含量降低。从本文的实验数据来看,混煤煤粉的中径从19.5减小到7.5时,煤粉中的挥发分从29%减小到了26%;而灰分的含量从11.5%增加到了13.1%。这主要是由于煤粉的偏析所导致的。煤主要是由无机矿物质以及部分的有机物所构成的,且在煤粉中并不是均匀分布的,尤其是在磨制过程后,无机矿物质的析出能力将会增大。在不断的重复粉碎过程中,导致随着煤粉越细,灰分的含量越高;不可燃矿物质的含量也增加,挥发分也就自然越低。
3.2粒度分析
采用巴库粒度分级仪对混煤煤粉进行粒度分析测试。中位径是指筛上累计质量频率为50%时所对应的粒径，也称50%径，记为d50，其数值越小，粉体越细。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆随着煤粉中位径的减小，大于该粒径的煤粉所占试样总质量百分比减小，亦即小于该粒径的煤粉所占试样总质量的百分比增大。这表明随中位径的减小，细煤粉所占的比例增大，即煤粉变细。煤粉越细，则单一颗粒的平均质量越小，响应流体的运动越快，反应活性越高，着火越容易。这对于电站锅炉的稳燃，尤其是低负荷下稳燃是有利的，而且可以降低不完全燃烧损失。而这正是采用超细煤粉作为再燃燃料还原NO的主要原因之一。
3.3颗粒的破碎机理
颗粒断裂物理学是研究颗粒破碎的前提和基础。断裂力学作为一门崭新旷学利‘是20世纪50年代才建立和发展起来的，但早在1920年，英国学者Griffitr就对一玻璃、陶瓷等脆性材料进行断裂分析，建立了脆性断裂的判据，成功解释了玻璃的理论强度与实际强度之间的差别，提出了微裂纹理论，经过不断地发展和补充，逐渐成为脆性断裂的主要理论基础。Griffith微裂纹理论认为实际祠料中总是存在许多细小裂纹和缺陷，在外力作用下，这些裂纹和缺陷附近产生应力集中现象，当应力达到一定程度时，裂纹开始扩展而导致断裂。但是此理论只适用于脆性材料的断裂，对于裂纹尖端的尖锐度是有严格限制的。
3.4煤质分析系统误差控制
分析过程中的系统误差主要是由于仪器、试剂以及测量方法所造成的,在试验的过程中主要做到使用校正好的仪器,试剂的容器一定要清洁同时保证要使用去离子水进行试验分析。同时,酸碱滴定中,要选用正确的、标准的指示剂,以充分的建设滴定误差。
3.5超细煤粉元素组成分析
1）粒度对超细煤粉工业分析特性的影响为减小灰分对固定碳及挥发分特性的影响，本节中对固定碳及挥发分采用干燥无灰基进行分析，如表4-1所示。煤的工业分析作为一种群体法分析手段，通过对整个煤样(whole-coalsamples)的测量，得到一些有关煤质的数据，为煤的分类及应用打下基础。已有很多的研究表明煤粉粒度不仅对挥发分测量有影响，而且对灰分及固定碳含量也有较为显著的影响，但研究结果存在差异，有的结论甚至相反。因此，本节一我们将结合相关文献，对粒度与煤质分析的关系进行分析。按煤岩学理论，煤并不是一种单一的物质，而是由多种不同的显微组分所组成。这些不同显微组分导致了煤在外表形态、光学性质及显微结构上的差异，形成了煤的物理性质、化学性质及工艺性质的不同。因此，研究煤的显微组成有利于加深对煤质特性的认识，从而在本质上了解煤质的变化规律。一般而言，煤的有机显微组分(maceral)可以分为三大类:镜质组(vitrinite、惰性组(inertinite)以及稳定组(liptinite。2）粒度对超细煤粉元素组成及分布特性的影响同步辐射硬x射线微束(微探针)可以分析微小样品或者具有微区结构的样品的结构、元素组分和分布以及原子周围的化学环境等，与电子探针、质子探针、离子探针等相比较，具有灵敏度高(绝对探测限可达1髦)、空间分辨率高、对样品无损、可分析厚样品、可在大气和水环境下测量等优点，使硬X射线微束成为微区分析中不可替代的技术，广泛应用于材料、生物、地质和环境等很多领域，目前已是很多学科领域的主流分析技术。
结语
（1）随着煤粉粒度的减小，细煤粉的频度增加，所占的比例增大。这对于电站锅炉的稳燃，尤其是低负荷下稳燃是有利的，而且可以降低不完全燃烧损失。（2）对煤粉的工业分析表明，水分含量基本不随煤粉粒度的变化而变化；随着煤粉颗粒粒度的减小，煤粉越细灰分含量越大，挥发分含量越小，这是由于煤粉偏析造成的。（3）对煤粉的元素分析表明，随着煤粉颗粒粒度的减小，C，H和N含量降低，O和S含量增大。这也是由于煤粉偏析造成的。
参考文献
[1]姜秀民,李巨斌,邱健荣.超细化煤粉燃烧特性的研究[J].中国电机工程学报,2000,20(6):71-75.
[2]韩才元,徐明厚,周怀春,等.煤粉燃烧[M].北京:科学出版社,2001.
论文作者:刘维
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷15期
论文发表时间:2019/11/15
标签：煤粉论文; 粒度论文; 煤质论文; 含量论文; 颗粒论文; 超细论文; 灰分论文; 《建筑实践》2019年第38卷15期论文;