安工大燃料化学总结.docx

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安工大燃料化学总结

1.我国的能源结构如何？

我国煤炭的利用状况是怎样的？

谈谈如何高效利用我国煤炭资源？

答：

我国富煤，贫油，少气，目前煤炭占一半能源消耗以上；其次是石油，然后是天然气，核电和风能水能。

我国采出的煤炭大部分用于燃烧供能，还有一部分用于炼焦。

可以提高矿井煤炭生产能力，制定符合我国国情的煤矿发展的政策，推进煤炭的综合利用。

2.论述成煤过程？

答：

成煤过程包括三个阶段，分别是:

泥炭化阶段、成岩阶段、变质阶段。

泥炭化阶段：

高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。

成岩阶段：

是无定形的泥炭，因受上覆无机沉积物的巨大压力逐渐发生压紧、失水、胶体老化硬结等物理化学变化，转变为具有生物岩特征的褐煤的过程。

变质阶段：

褐煤沉降到地壳的深处，在长时间地热和高压作用下，其组成、结构和性质发生变化，转变为烟煤和无烟煤的过程。

3.煤的化学结构研究方法有哪些？

答：

（1）物理研究方法（X射线衍射、红外光谱、核磁共振波谱、物理常数进行统计结构解析等）；

（2）物理化学研究方法（溶剂抽提、吸附性能等）（3）化学研究方法（氧化、加氢、卤化、解聚、烷基化、官能团分析等）。

煤中的大部分官能团可以用经典的化学分析方法测定。

随着分析仪器和波谱技术的迅速发展，煤中官能团的测定一般不再采用化学分析的方法，而是采用更方便、更快捷、更迅速的仪器分析方法。

4.叙述三种密度的概念及作用？

答：

①煤的真相对密度指煤的密度（不包括煤中所有孔隙和空隙）与参考物质的密度在规定条件之比。

作用：

它是计算煤层平均质量与煤质研究的一项重要指标。

②煤的视相对密度:

指20℃时煤（包括煤内部孔隙，不包括煤粒之间空隙）的质量与同体积水的质量之比。

作用：

它是表示煤物理性质的一项指标，用于煤矿及地勘部门计算煤的埋藏量；在贮煤仓的设计及煤的运输、磨碎和燃烧等过程的计算中，也都需要这项测值。

此外视密度还用来计算煤的气孔隙率，作为煤气层的计量基准。

③煤的散密度又称堆密度，是指20℃下煤的质量与同体积（包括煤的内外孔隙和煤粒间的空隙）水的质量之比。

作用：

散密度对煤炭生产和加工利用部门在设计矿车、煤仓、估算煤堆重量、炼焦炉炭化室和气化炉的装煤量等都有很大的实用意义

5.煤岩学如何指导炼焦配煤和预测焦炭质量？

答：

利用煤岩组成和活性成分的反射率为基础数据。

把煤岩显微组分分成活性成分和惰性成分两大类。

通过适当的方法计算、试验、作图，找出炼焦配煤的最适合的范围，指导配煤，预测焦炭质量.

6.煤的各种转化工艺的比较？

答：

①煤的热解是指煤在隔绝空气或惰性气氛条件下持续加热至高温时，所发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程。

②煤的燃烧：

指在高温条件下有适当过量空气时，氧气与煤发生氧化反应并释放出光合热的过程。

③煤的气化是在一定的温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程

7.比较黏结性与结焦性的异同点？

答：

煤的黏结性是指煤粉在隔绝空气条件下加热，产生胶质体，最后黏结成块状焦炭，并能使无黏结性的惰性物料黏结的性能。

煤的结焦性是在工业生产条件下以单种煤或配合煤炼成焦炭的性能。

8.测量煤的黏结性与结焦性七种方法的优缺点？

答①坩埚膨胀序数（CSN）。

优缺点：

优缺点：

其该法简单易行，所以在国际上应用比较广泛。

其缺点是仅能定性给出序号，且由于所得焦块形状不规则，较难对测值给予确切评价。

②罗加指数（RI）.优缺点：

设备简单，方法简便。

对中等黏结性具有良好的区分能力，与焦炭强度具有良好的相关性，被国际硬煤分类中的黏结性指标。

对强黏结煤的区分能力较差，对弱黏结煤的测定重现性较差，并且不同国家在测定罗加指数时使用的专用无烟煤不同，使得各国的试验结果难于相互比较。

③黏结指数（GRI）。

优缺点：

黏结指数较罗加指数对不同黏结性煤的区分能力有所增强，简化了操作，提高了测试的精确性。

但黏结指数对强黏结性煤的区分能力不足，尚有待于改进。

④基氏流动度。

优缺点：

基氏流动度指标能同时反映胶质体的数量和性质，具有明显的优点。

该法的规范性特强，重现性较差。

⑤胶质层指数。

优缺点：

中国1954年和1958年制订的中国煤分类方案都将Y值作为烟煤分类的主要工艺指标。

1986年颁布的中国煤炭分类国家标准中，Y值已改为区分强黏结性烟煤的辅助指标之一。

Y值不足之处在于不能反映胶质体的质，故不能全面评价煤的黏结性，对黏结性差或黏结性特强的煤缺乏鉴别能力。

⑥奥亚膨胀度。

优缺点：

奥亚膨胀度b对中等黏结性以上的煤，可以较好地区分。

b值在1956年的国际煤炭分类中确定为煤的结焦性指标。

在1986年中国的煤炭分类中，b值被确定为区分强黏结性煤的一个辅助指标。

⑦葛金焦型

9.叙述煤的反应性。

答：

煤的的反应性又称煤的化学活性，指在一定温度条件下煤与不同气体介质（CO2、O2、空气和水蒸气等）发生化学反应的能力。

反应性是煤气化和燃烧的重要特性指标。

煤的反应性常用下列方法表示：

1）反应速度2）活化能3）同温度下产物的最大百分浓度或浓度与时间的关系图；4）着火温度或平均燃烧速度；5）反应物分解率或还原率；6）临界空气鼓风量；7）挥发物的热值等。

10.煤分类的分类指标有哪些？

答①煤化度指标.主要有镜质组平均反射率Rran（或Rmax），Vdaf，Cdaf，Hdaf；发热量Q，最高内在水分含量MHC，透光率PM，显微硬度HM等.②煤岩显微组分指标。

采取镜质组分含量或采用惰性组分含量和稳定组分含量.③黏结性、结焦性指标。

采用较多的有罗加指数，黏结指数，奥亚膨胀度，自由膨胀序数，胶质层最大厚度，葛金焦型和基氏流动度等.④其他煤质指标。

有镜质组反射率分布图特性；灰分；硫分；氧化程度及可选性等。

11.中国煤炭技术分类方案和指标？

烟煤中炼焦煤种类有哪些？

答：

根据煤化度将煤分为褐煤、烟煤和无烟煤。

褐煤两小类；烟煤又分为12大类，不设小类；无烟煤3小类。

在烟煤部分，表征煤化度的指标采用Vdaf，工艺性指标以黏结指数G为主，辅之以奥亚膨胀度b和胶质层最大厚度Y。

各类煤又用两位数码表示，十位数表示挥发分的高低；无烟煤为0，烟煤为1～4，褐煤为5；个位数表示黏结性的强弱；烟煤为1～6，无烟煤为1～3，褐煤为1～2。

有焦炭，肥煤，1/3焦煤，1/2中黏煤、气煤，瘦煤。

12.中国煤炭的分布特点？

答：

中国煤炭资源的分布特点是东部少，中西部多；南部少，北部多；造成长期北煤南运和西煤东运，严重影响了我国经济的发展，并与我国工业布局、人口分布状况很不适应。

13.论述成煤植物的有机组成？

答：

植物的有机组成包括：

碳水化合物;木质素;蛋白质;脂类化合物;还有鞣质、色素等。

高等植物的组成以纤维素、半纤维素和木质素为主，低等植物则以蛋白质为主，并含碳水化合物和脂肪。

14.比较煤化程度和变质程度的异同点？

答：

煤化程度指褐煤向烟煤无烟煤转化进程中的不同转化阶段。

变质程度指变质过程中，原岩受到变质的程度，变质作用可分为很低级、低级、中级、高级四个等级，温度、压力愈大，原岩变质愈深。

15.希尔特定律？

答：

希尔特规律是指在地层大体水平的条件下，煤的挥发分随埋藏深度的增加而减低，也就是煤的变质程度随埋藏深度而增高的规律。

16.煤化学结构的基本概念？

①煤结构的主体是三维空间高度交联的非晶质的高分子聚合物，煤的每个大分子有许多结构相似而又不完全相同的基本结构单元聚合而成。

②基本结构单元的核心部分主要是缩合芳香环，也有少量氢化芳香环，脂环和杂环。

基本结构单元的外围有烷基侧链和各种官能团

③煤分子通过交联及分子缠绕在空间以一定方式定型，形成不同的立体结构。

交联键有化学键和非化学键。

④在煤的高分子聚合物结构中还较均匀地分散嵌布着少量低分子化合物，相对分子质量在500左右或以下⑤镜质组是煤主体的代表性显微煤岩组成，煤的化学结构实质上主要是镜质组的结构⑥低煤化度煤的芳香环缩合度较小，但桥键，侧链和官能团较多，低分子化合物较多，其结构无方向性，空隙率和比表面积大。

17.煤的基本结构单元有哪些层次？

答：

①基本结构单元的核②核外围的官能团和烷基侧链③基本结构单元之间的联结桥键。

18.煤质评价？

答：

煤质的初步评价阶段：

只要研究煤的成因类型，煤岩组成和煤的各项物理，化学性质。

煤质的详细评价阶段：

进一步测定煤的各种工艺性质。

煤质最终评价阶段：

进行某些指标的测定，检查并控制煤的质量。

评价内容主要为地质，工艺技术和经济与环保方面。

1.煤化学是以煤的性质为重点、以煤的组成和结构为核心、以煤的利用为目的、以煤的生成为基础的相互关系的知识体系。

2.学习煤化学的目的就是在煤化学理论的指导下对煤炭进行高效转化和利用3.煤的大分子是由多个结构相似的“基本结构单元”通过桥键连接而成。

4.从褐煤开始，随煤化程度的提高，煤大分子基本结构单元的核缓慢增大，核中的缩合环数逐渐增多。

5.随着煤化程度的提高，缩合芳香环上连接的侧链越来越少，长度越来越短。

6.煤大分子结构中芳核上连接的羟基和羰基在整个烟煤阶段都存在。

7.煤岩学的宏观方法将煤区分为镜煤、亮煤、暗煤和丝炭四种成分。

8.在成煤过程中，镜煤是由成煤植物的木质纤维组织经凝胶化作用而形成的。

9.在成煤过程中，丝炭是由成煤植物的木质纤维组织经丝炭化作用而形成的。

10.煤中的水分分为外在水分、内在水分及全水分。

11.煤的工业分析是指在人为规定条件下粗略测定煤化学组成的一种方法。

12.煤的元素分析是对组成煤的有机质主要元素的化验分析13.煤的氧化是在一定条件下，氧化剂氧化了煤分子，使结构从复杂到简单的转化过程。

14.列举出三种常用的氧化剂：

高猛酸钾，重铬酸钾，双氧水，空气，纯氧或硝酸等15.煤风化的本质是煤的氧化作用。

16.煤风化后其发热量降低。

17.如果煤氧化释放的热量不能及时散发，则会被煤吸收而使煤的温度提高。

温度的提高又促使了煤更加剧烈的氧化，放出的热量就更多。

当温度达到煤的着火点时就会发火燃烧，这一过程称为煤的自燃。

18.煤在隔绝空气或无氧条件下加热到一定温度，生成气体（煤气）、液体（焦油）和固体（半焦或焦炭）产物的过程，称为煤的热解。

19.煤低温热解是以制取兰炭和液体焦油为主要目的。

20.煤的中温热解是以制取燃料或媒体为主要目的。

21.煤的高温热解是以制取焦炭为主要目的。

22.中间相的关键在于形成了大分子的有序化排列，最终形成各向异性结构的炭。

23.煤的黏结性是指烟煤在干馏时产生的胶质体黏结自身和/或惰性物料的能力。

24.恒容低位发热量是从恒容高位发热量中扣除水的汽化热。

25.煤炭反应性的表示方法中比较简便准确的方法是CO2还原率。

26.煤灰熔融性是指煤灰在高温条件下软化、熔融，流动时的温度特性。

27.煤的可磨性是指煤磨碎成粉的难易程度。

28.中国煤炭现行分类方案中对无烟煤的分类是以干燥无灰基挥发分（Vdaf）和干燥无灰基氢元素含量（Hdaf）为指标进行分类的。

29中国煤炭现行分类方案中对褐煤的分类指标有目视比色透光率（PM）和恒湿无灰基高位发热量（Q gr, maf）

1.根据煤化度的不同，它可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。

根据成煤植物种类的不同，煤的主要分两大类：

腐殖煤，腐泥煤。

2.腐植煤的生成过程：

泥炭化阶段，煤化阶段，成岩阶段，变质阶段

3.煤的生成决定煤的组成决定煤的结构决定煤的性质决定煤的分类决定煤的利用

4.煤中的水分，按其在煤中存在的状态，可以分为外在水分、内在水分和化合水。

随着煤化程度升高，两种水分降低。

5.含有外在水分的煤称为收到基煤，仅失去外在水分的煤称为空气干燥煤，失去内在水分的煤称为干燥煤。

6.矿物质的来源：

原生矿物质，次生矿物质，外来矿物质。

7.挥发分：

煤在规定条件下隔绝空气加热后挥发性有机物质的产率。

8成煤作用是指从植物死亡、堆积到转变为煤等一系列复杂的演变过程9从泥炭到褐煤的过程叫成岩作用，从褐煤到烟煤、无烟煤的过程叫变质作用10煤岩学应用包括煤田地质、可选性研究、煤分类和煤质评价13煤的工业分析包括：

水分、灰分、挥发分和固定碳四个项目分析14煤的工艺性质：

粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度、可选性等。

15影响煤热解的因素：

煤化程度、煤岩组成、粒度、加热条件、压力16无烟煤是煤化程度最高的腐植煤。

17根据成煤过程中影响因素和结果不同，成煤过程可分为:

泥炭化作用和煤化作用两个阶段。

煤岩学的研究方法有:

宏观研究法和显微研究法。

18根据煤的平均光泽亮度可划分为光亮型煤、半亮煤、半暗型煤和暗淡型煤

19煤样的制备包括破碎、筛分、混合、缩分和干燥等程序。

20碳是煤中有机质组成中含量最高的元素，并随着煤化程度的升高而增加

21煤中硫根据其存在状态可分为有机硫和无机硫两类。

22煤的热解按其最终温度不同可分为;高温干馏、中温干馏和低温干馏。

23煤的反应性随煤化程度的加深而降低。

煤的燃点随着煤化程度的增加而增加。

中国煤炭分类方案根据煤化程度将煤分成褐煤烟煤和无烟煤。

根据煤在气化过程中使用的气化剂不同，可分为空气煤气、水煤气、半水煤气和混合煤气

煤中孔径的大小可以分为三类：

微孔、过滤孔、大孔

腐殖煤的有机显微组分分为三类：

镜质组、丝质组、稳定组

（×）1.丝炭化作用也可以作用于已经受不同程度凝胶化作用的组分上，经丝炭化作用后的组分可以再发生凝胶化作用成为凝胶化组分。

（×）2.空气干燥煤样就是分析煤样。

（√）3.灰分是煤样在规定条件下完全燃烧后所得的残渣。

（×）4.煤中的挥发分和炭含量均是随着煤化程度的提高而提高。

（×）5.煤热解时半焦转化为焦炭的阶段，会产生大量焦油。

（√）6.中间相的形成是化学过程。

（×）7.中间相的形成是可逆的。