煤质指标与化学反应性——基本特性分析

榆林煤具有“两高三低”（高发热量、高含油率、低灰、低磷、低硫）的特点，已成为名副其实的“环保煤”“洁净煤”“高效煤”，深受市场的青睐（图1-1）。2015年11月7日，中华人民共和国国家工商行政管理总局商标局（以下简称“国家商标局”）正式颁布了“榆林煤”产地证明商标证书，此举标志着“榆林煤”正式进入商业品牌时代，对进一步提升榆林煤炭的市场认知度和影响力、推进榆林煤炭产业转型升级发展、树立我国高端精品煤市场的行业标杆具有重大意义。

图1-1　榆林煤

1.1.2.1　煤质指标

煤质既指煤的质量，又包含煤的性质。能表征煤炭质量最基本的指标有：水分、灰分、挥发分、硫分和发热量等。“榆林煤”的煤质指标如下：

（1）水分。

水分（Mad）是煤中的非可燃成分，水分的存在一方面可以加速煤的氧化和自燃，同时也会降低煤的发热量。榆横矿区、榆神矿区、榆神矿区预留区的煤水分含量低，皆小于6%，属特低全水分煤；其次为榆神府区；靖定区最高，为6.14%～10.32%。

（2）灰分。

灰分（Ad）是煤中矿物质燃烧后的残留物，灰分的存在不仅影响煤的发热量，而且燃烧后会造成大气污染。灰分越高，表征煤的质量越差。“榆林煤”各煤层灰分产率大部分小于10%，属特低灰煤，但也有相当数量煤层的灰分产率更低，小于6%或在5%以下。

（3）硫分。

硫分（St，d）是煤中的有害成分，燃烧后产生的SO2是大气污染的主要来源。硫分越高，表征煤的质量越差。“榆林煤”各煤层中硫分以榆神府区最低，一般小于0.6%，甚至小于0.5%，以特低硫煤为主。榆横区煤层硫分一般在0.8%左右，以低硫煤为主，硫分特低是陕北侏罗纪煤田的一大特征。

（4）挥发分。

挥发分（Vdaf）是代表煤化度的指标和决定煤炭利用的重要指标，是评价煤的燃烧、气化、炼焦、液化加氢和其他化学加工的重要参数。榆林1-2、4-2、5-2煤层浮煤干燥无灰基挥发分变化在33.90%～36.76%之间，一般小于37%；2-2、3-2煤层在榆神及榆横区挥发分以大于37%为主，靖定区以挥发分小于37%为主。

（5）发热量。

发热量（Qgr，d）是表征煤质好坏的综合性指标，是指煤完全燃烧后所产生的热量，也是评价动力用煤质量好坏的最主要指标。国际公认发热量达到29.260 MJ／kg的煤为标准煤，也叫煤当量。

高位发热量：即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。“榆林煤”各煤层干燥基高位发热量绝大部分在27～30 MJ／kg之间，属高发热量值，部分优于标准煤。从榆林全市看，榆神矿区为特高热值煤，干燥基高位发热量大于29 MJ／kg；其次是榆横矿区及靖定区，为中高、高发热量；榆神矿区预留区低于其他三个矿区。(www.xing528.com)

低位发热量：是指煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量扣除煤中水分（煤中有机质中的氢燃烧后生成的氧化水，以及煤中的游离水和化合水）的汽化热（蒸发热），剩下的实际可以使用的热量。榆神府区平均值为25.943 MJ／kg左右，榆横区及靖定区的平均值为24.410 MJ／kg左右。

1.1.2.2　工艺性能

煤的工艺性能有：黏结指数（GR.I）、焦油产率（Tar）、化学活性（α）、抗碎强度（SS）、热稳定性（TS）、煤灰熔融性等。“榆林煤”的工艺性能指标如下：

（1）黏结指数。

黏结性是指煤在干馏过程中，由于煤中有机质分解、熔融而使煤粒能够相互黏结成块的性能。“榆林煤”的黏结指数（GR.I）绝大多数在0～5之间。以不黏结煤为主，有少量弱黏结煤。

（2）焦油产率。

焦油产率（Tar）是衡量煤在化工过程中焦油产出比例的一个重要指标。陕北侏罗纪煤田的焦油产率在7.2%～14.6%之间，平均为10%左右，属富油煤。

（3）化学活性。

煤的化学活性（α）又称活性，指煤在一定温度下与CO2、O2和水蒸气相互作用的反应能力，它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。反应性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。在950℃条件下，榆神府区煤对CO2的还原率为39.05%～72.14%；温度在1100℃时，煤对CO2的还原率为72.82%～99.90%，属化学反应性强的煤。

（4）抗碎强度。

煤的抗碎强度（SS）是指煤自由落下后抗破碎的能力，是气化用煤质量的指标之一。“榆林煤”的抗碎强度在70%以上，属高强度煤。

（5）热稳定性。

煤的热稳定性（TS）又称耐热性，是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。热稳定性的好坏，直接影响煤的气化和燃烧效率。“榆林煤”的热稳定性均大于20%，属热稳定性好的煤。

（6）煤灰熔融性。

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，是动力用煤和气化用煤的重要性能指标。决定煤灰熔融性的主要成分是SiO2和Al2O3。从榆神府区及榆横区煤的比较看，榆神府区的SiO2、Al2O3含量均高于榆横区，榆横区Fe2O3含量明显高于榆神府区，CaO含量两区基本一致。因此，榆神府区煤的熔融温度明显高于榆横区。