煤炭的分类

3.2.2　煤炭的分类

煤炭之间的性质差别很大。为了适应不同用煤部门的需要，做到合理开发，洁净利用，优化资源配置，需要对煤炭进行分类。煤的分类是按照同一类别煤其基本性质相近的科学原则进行的。制订完整、科学的煤炭分类体系是一项复杂的系统工程。主要有技术型和科学/成因型分类。我国和其它国家一样，煤炭的分类综合考虑了煤的形成以及各种特性、用途等。除了工业技术分类外，为了便于选用动力煤，又有发电用煤的分类和工业锅炉用煤的分类。

1.煤的技术型分类法

我国煤的技术型分类法（GB5751—86）^［10］是采用表征煤的煤化程度的主要参数，即干燥无灰基挥发分V_daf作为分类指标，将煤分为三大类，褐煤、烟煤和无烟煤。凡V_daf≤10%的煤为无烟煤，V_daf＞10%的煤为烟煤，V_daf＞37%的煤为褐煤。

（1）无烟煤

无烟煤为煤化程度最深的煤，含碳量最多，一般C_ar＞50%，最高可达95%，A_ar＝6%～25%，水分较少，M_ar＝1%～5%，发热量很高，可达25000～32500kJ/kg，挥发分含量少，V_daf≤10%，而且挥发分释出温度较高，其焦炭没有粘结性，着火和燃尽均较困难。燃烧时无烟，火焰呈青蓝色。无烟煤的表面有明亮的黑色光泽，机械强度高。储藏时稳定，不易自燃。无烟煤再用V_daf和H_daf分为三小类，即无烟煤1号、无烟煤2号和无烟煤3号。

（2）烟煤

烟煤的煤化程度低于无烟煤，含碳量一般为C_ar＝40%～60%，个别可达75%，灰分不多，A_ar＝7%～30%，水分也较少，M_ar＝3%～18%。其发热量一般为20000～30000kJ/kg。除贫煤挥发分较少外，其余烟煤都因挥发分较高，其着火、燃烧均较容易。烟煤的焦结性各不相同，贫煤焦炭呈粉状，而优质烟煤则常呈强焦结性，多用于冶金企业。烟煤在精选过程得到的洗中煤和煤泥都是劣质烟煤，M_ar为25%左右，A_ar达50%，Q_ar，net在10000～18000kJ/kg之间，劣质烟煤常用作锅炉燃料。烟煤采用表征工艺性能的参数，即粘结指数G、胶质层最大厚度y和奥亚膨胀度b作为指标，分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3焦煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤等12种。

（3）褐煤

褐煤含碳量为C_ar＝40%～50%，水分和灰分含量较高，M_ar＝20%～50%，A_ar＝6%～50%，因而发热量较低，Q_ar，net＝10000～21000kJ/kg。因它含有较高的挥发分，V_daf＝40%～50%，所以容易着火燃烧。褐煤外表面多呈褐色或黑褐色，机械强度低，化学反应性强，在空气中易风化，不易储存和远运。褐煤除用V_daf分类外，还用透光率P_M和含最高内在水分的无灰高位发热量Q′_gr作为指标区分褐煤和烟煤，并将褐煤分成褐煤1号和褐煤2号。

具体的分类见表3.8。

表3.8　中国煤炭分类总表（1989年10月1日起正式实施）

注：分类用煤样，除A_d≤10.0%的采用原煤样外，凡A_d＞10.0%的各种煤样应采用ZnCl₂重液选后的浮煤（对易泥化的低煤化度褐煤，可采用灰分尽可能低的原煤样）。详见GB474—1983《煤样的制备方法》。

①当G_R.I.＞85时，再用Y值（或b值）来区分肥煤，气肥煤与其它煤类的界线；当Y＞25.0mm时，如V_daf≤37.0%，则划分为肥煤；如Y值≤25.0mm，则根据其V_daf的大小而划分为相应的其它煤类。当用b值来划分肥煤、气煤与其它煤类的界线时，如V_daf≤28.0%，暂定b值＞150%的为肥煤，如V_daf＞28.0%，则暂定b值＞220%的为肥煤或气肥煤（Vdaf＞37%时）。当按b值划分的类别与Y值划分的类别有矛盾时，以Y值划分的为准。

②如用V_daf和H_daf划分的小类有矛盾时，则以H_daf划分的小类为准。在已确定了无烟煤小类的生产厂、矿的日常检测中，可以只按V_daf来分类，在煤田地质勘探中，对新区确定小类或生产矿、厂需要重新核定小类时，应同时测定V_daf和H_daf值，按规定确定出小类。

③对V_daf＞37.0%，G_R.I.≤5%的煤，再以煤样的透光率P_M来确定其为长焰煤或褐煤。如P_M＞30%～50%，再测Q_gr，daf，如其值大于24MJ/kg，则应划分为长焰煤，地质勘探煤样，对V_daf＞37%，焦渣特征为1～2号的应在不压饼的条件下测定，再用P_M来区分烟煤和褐煤。

2.发电用煤的分类

为适应火力发电厂动力用煤的特点，提高煤的使用率，我国提出了发电厂用煤国家分类标准VAWST，见表3.9。该标准中的质量等级是根据锅炉设计、运行等方面影响较大的煤质常规特性制定的。这些常规特性包括干燥无灰基挥发分V_daf、干燥基灰分A_d、收到基水分M_ar、干燥基硫分S_d和灰的软化温度ST等五项。又因煤的低位发热量Q_net与煤的挥发分密切有关，并能影响锅炉燃烧时的温度水平，所以用它作为V_daf和ST的一项辅助指标，两者相互配合使用。表中各特征指标V，A，M，S，T等级的划分是根据实际锅炉燃烧工况参数的大量统计资料和煤质特种分析指标数据用有序量最优分割法计算并结合经验确定的。其中V、A、M指标体现煤的燃烧特性，尤以V最为明显，同时还包括Q_net，v，ar。如果Q_net，v，ar低于辅助分类指标界限值，则将这一类煤归入V低一级的类别中。ST则反映了煤的结渣特性。

①V_daf与Q_net配合，可分为六个等级。表中的各级煤种，在锅炉正确的设计和运行时，可以保证燃烧的稳定性和最小的不完全燃烧热损失。若煤的V_daf≤6.5%，则煤粉的着火性能差，燃烧会出现不稳定，运行经济性也较差，在设计、运行中要采取相应的有效措施。

②灰分A_d可分为三级。它可以用来判断煤燃烧时的经济性。A_d值超过第三级（A₃）的煤，不仅燃烧经济性差，而且还会造成锅炉辅助系统的设备及管道的磨损以及对流受热面的严重磨损，也要增大维修费用。

③水分则按外在水分M_f及全水分M_ar各分为三级。当外在水分过大，会造成输煤管道的粘结堵塞，中断供煤，当外在水分M_f≤8%时（第一级），输煤运行正常。超过第一级则会出现原煤斗落煤管堵塞现象。对直吹式制粉系统，则会直接影响锅炉的安全运行。M_f超过第二级（M_f＞12%）时，则难以安全运行。全水分M_ar则可决定制粉系统的干燥出力和对干燥介质的选择。M_ar的第一级（M_ar≤22%），可选用预热空气作干燥剂，超过第一级应考虑采用预热空气和炉烟的混合干燥系统。

④全硫分S_ar可分为两级。S_ar的分级是根据煤燃烧后生成的SO₂及少量的SO₃与烟气露点的关系而分级的。当S_ar≤1%（第一级）时，酸露点较低；S_ar＞3%（超过第二级）时，酸露点急剧上升，会容易使硫酸蒸汽凝结在低温受热面上造成腐蚀。

⑤灰的软化温度与收到基低位发热量Q_net，ar配合，可分为两级。属第一级的煤不易结渣，属第二级的煤则易结渣。

表3.9　发电厂煤粉锅炉用煤国家分类标准VAWST

①煤的采样按商品煤采样方法（GB475—77）；煤样缩制按煤样缩制方法（GB474—77）。

②Q_net，v，ar低于下限值时应划归V_daf数值较低的1级。

③A_z＝4186 A_ar/Q_net，v，ar。

④S_t，z＝4186S_ar/Q_net，v，ar。

3.工业锅炉用煤的分类

根据煤的挥发分产率、水分、灰分以及发热量的不同，工业锅炉用煤可分为石煤及煤矸石、褐煤、无烟煤、贫煤和烟煤5大类。其中无烟煤、烟煤和石煤又各自再分为3小类。工业锅炉用煤分类列于表3.10。各小类均有代表性煤种可用于工业锅炉的设计^［3］。

表3.10　工业锅炉行业用煤分类^［3］