煤管理講課稿講解

1、煤管理講課稿煤的水分1. 定義：煤中的水分，根據(jù)不同的分類和測試方法其含義不同。（ 1）煤中水分按存在形態(tài)的不同分為兩類， 既游離水和化合水。 游離水是以物理狀態(tài)吸附 在煤顆粒內(nèi)部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結(jié)晶水，是以化合的方式同 煤中礦物質(zhì)結(jié)合的水。如生石膏硫酸鈣（ NaSO4.2H2O）和高齡土（ AL2O3.2SiO2.2H2O ） 中的結(jié)晶水。游離水在105110C的溫度下經(jīng)過12小時可蒸發(fā)掉，而結(jié)晶水通常要在 200 C 以上才能分解析出。煤的工業(yè)分析中只測試游離水，不測結(jié)晶水。（ 2）煤的游離水分又分為外在水分和內(nèi)在水分。 外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。 外

2、在水分很容易在常溫下的干燥空氣中蒸發(fā)， 蒸發(fā)到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發(fā)了。內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細孔中的水分，指在一定條件下煤樣達到空氣干燥狀 態(tài)時所保持的水分。內(nèi)在水分（Wnz）吸附或凝聚在煤粒內(nèi)部的毛細孔（直徑 <10-5厘米）中 的水，稱為內(nèi)在水分。內(nèi)在水分指將風(fēng)干煤加熱到 105-110 時所失去的水分，它主要以物理 化學(xué)方式（吸附等）與煤相連結(jié)著，較難蒸發(fā)，故蒸氣壓小于純水的蒸汽壓。失去內(nèi)在水分 的煤稱為絕對干燥或干煤。內(nèi)在水分需在 100C以上的溫度經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。最高內(nèi)在水分，當(dāng)煤顆粒內(nèi)部毛細孔內(nèi)吸附的水分達到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在水

3、分 達到最高值，稱為最高內(nèi)在水分。煤樣在溫度 30C、相對濕度96%的條件下，達到平衡時測 得的內(nèi)在水分。 最高內(nèi)在水分與煤的孔隙度有關(guān)，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有關(guān)，所 以，最高內(nèi)在水分含量在相當(dāng)程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地區(qū)分低煤化度煤。 如年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在 25%以上，少數(shù)的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達31%。最高內(nèi)在水分小于 2%的煙煤，幾乎都是強粘性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。 無煙煤的最高內(nèi)在 水分比煙煤有有所下降，因為無煙煤的孔隙度比煙煤增加了。（3）煤的分析報表中的水分全水分，是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內(nèi)在水分之和，符號Mt。是煤炭按灰分計價

4、中的一個輔助指標。數(shù)值與收到基相同，收到基的定義是煤在使用時的水分， 符號 Mar 。比如茶壺空氣干燥基水分，用空氣干燥煤樣（粒度小于0.2mm）,在規(guī)定條件下測得的水分。2. 水分的來源：在開采、運輸和洗選過程中潤濕在煤的外表以及煤中固有的水。隨著礦井開采深度的增加，采掘機械化的發(fā)展和井下安全生產(chǎn)的加強，以及噴霧灑水、 煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。煤場貯存噴灑水，皮帶降塵噴水煤的地面加工中增加煤的水分，主要是洗選。3對生產(chǎn)的影響：煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。 煤的水分增加，還增加了無效運輸，并給卸 車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生凍車，影響卸車，

5、影響生產(chǎn)，影響車皮周轉(zhuǎn)， 加劇了運輸?shù)木o張。4. 對鍋爐工作的危害是： 水分存在會使煤中可燃元素的含量相對減少而且水分蒸發(fā)還要吸收汽化潛熱，所以 水分會使煤的實際發(fā)熱量降低。 如果煤中增加 1%的水分，除總熱值減少 1%外，汽化熱值減 少 5.5大卡。例如 5500大卡,減少 60.5大卡 水分多對煤的著火、燃燒十分不利，增加不完全燒燒熱損失。水分在鍋爐吸收熱量轉(zhuǎn)換成水蒸氣，降低爐膛溫度，降低空氣濃度。煤的著火先是一個吸熱反應(yīng)，水分蒸發(fā)，揮發(fā) 分逸出，再燃燒。燃燒又是一個化學(xué)反應(yīng)，溫度和氧的濃度是重要條件。對可燃氣體有影響， 增加化學(xué)不完全燃燒熱損失。 煤中水分多會使燃燒生成的煙氣容積增大，造

6、成排煙熱損失及引風(fēng)機耗電量增加；比如我們廠燃煤按 270噸/小時計算， （4700 大卡煤），增加 1%水分，增加 2.7噸水，增加標準 氣體 3360立方米，如按排煙溫度 120 度，增加煙氣量 4837立方米。由于水蒸氣的熱焓比空 氣大得多，煤粉加熱（回?zé)幔┍扰艧煹停@部分損失降低利用率。 煤中水分多還會影響煤的磨制和堵塞煤粉管道；在磨制煤粉的過程中，原煤水分增加時，會由于塑性變形而提白研磨阻力，從而改變了燃料可磨性質(zhì)引起額外的磨粉能量消 耗，使磨煤出力降低。倉儲式制粉系統(tǒng) 水分多還會引起低溫受熱面的堵灰與腐蝕。 尾部受熱面的積灰可分為松散積灰和低 溫粘結(jié)積灰兩種。松散積次是煙氣攜帶的灰粒

7、沉積在受熱面上形成的；低溫枯結(jié)積灰是煙氣 中的酸蒸汽和水蒸汽在低溫受熱面上凝結(jié)，將灰粒粘聚而形成的。低溫粘結(jié)積灰成硬結(jié)狀、 難以清除，對鍋爐工作影響較大。低溫粘結(jié)積灰與低溫腐蝕是相互促進的、這是因為堵灰使 傳熱減弱，受熱面金屬壁溫降低，而積灰又能吸附二氧化硫，使腐蝕加劇，腐蝕又將使堵灰 加劇，以致形成惡性循環(huán)。二. 煤的灰分1. 定義：煤的灰分，是指煤完全燃燒后剩下的殘渣。煤樣在規(guī)定條件下完全燃燒后所得 殘留物。 因為這個殘渣是煤中可燃物完全燃燒，煤中礦物質(zhì)（除水分外所有的無機質(zhì)）在煤 完全燃燒過程中經(jīng)過一系列分解、化合反應(yīng)后的產(chǎn)物，所以確切地說，灰分應(yīng)稱為灰分產(chǎn)率。 灰分的來源和煤灰種類幾乎

8、全部源于煤中的礦物質(zhì)2. 煤中礦物質(zhì)分為內(nèi)在礦物質(zhì)和外來礦物質(zhì)。a. 內(nèi)在礦物質(zhì)，又分為原生礦物質(zhì)和次生礦物質(zhì)。原生礦物質(zhì)，是成煤植物本身所含的礦物質(zhì) ，其含量一般不超過12%； 次生礦物質(zhì)，是成煤過程中泥炭沼澤液中的礦物質(zhì)與成煤植物遺體混在一起成煤而留在 煤中的 。次生礦物質(zhì)的含量一般也不高，但變化較大。內(nèi)在礦物質(zhì)所形成的灰分叫內(nèi)在灰分 ，內(nèi)在灰分只能用化學(xué)的方法才能將其從煤中分離 出去。b. 外在礦物質(zhì)，是在采煤和運輸過程中混入煤中的頂、底板和夾石層的矸石。外在礦物 質(zhì)形成的灰分叫外在灰分， 外在灰分可用洗選的方法將其從煤中分離出去。3. 煤中灰分煤中灰分來源于礦物質(zhì)。 煤中礦物質(zhì)燃燒后形

9、成灰分。 所以灰分通常比原物質(zhì)含量要少， 根據(jù)灰分可近似地算出礦物質(zhì)含量。如粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等礦物質(zhì)在煤的燃燒中發(fā)生分解和化合，有一部分變成 氣體逸出，留下的殘渣就是灰分。所以灰分通常比原物質(zhì)含量要少，因此根據(jù)灰分，用適當(dāng)公式校正后可近似地算出礦物 質(zhì)含量。4. 對生產(chǎn)的影響（1）根據(jù)灰分的大小按一定間隔將各品種的煤分為若干等級。其中精煤每個等級的 灰分間隔為 0.5；其余的煤炭產(chǎn)品在其灰分為 4.01 40.00 ，每個等級的灰分間隔為 1；當(dāng)灰分為 40.01 -49.00 時，每個等級的灰分間隔為 3。（2）煤中灰分是煤炭計價指標之一。在灰分計價中，灰分是計價的基礎(chǔ)指標；在發(fā)熱

10、量計價 中，灰分是計價的輔助指標， 灰分增加 5%，熱值單價降低 2%。（3）灰分是煤中的有害物質(zhì)，同樣影響煤的使用、運輸和儲存。4）煤用于煉焦時，灰分增加，焦炭灰分也隨之增加，從而降低了高爐的利用系數(shù)。5. 灰分對鍋爐的危害：（1）灰分存在會使煤中可燃元素的含量相對減少，發(fā)熱量降低；（ 2）灰分會阻礙可燃物質(zhì)與氧接觸，影響燃燒與燃盡；灰分會使受熱面積灰、結(jié)渣，不僅影響傳熱，甚至妨礙鍋爐正常工作；（3）煙氣中的飛灰還會引起設(shè)備的磨損、腐蝕，降低鍋爐使用壽命，隨煙排出的飛灰會 污染環(huán)境。（4）從爐膛下部排除灰渣還會帶走一部分熱量，造成熱損失， （液態(tài)排渣鍋爐）（5）制粉系統(tǒng)的電耗也隨之增加。 （

11、滾筒磨）三、煤的揮發(fā)分1. 定義：煤的揮發(fā)分，即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質(zhì)（氣體或液體）中減掉水 分后的含量。剩下的殘渣叫做焦渣。 因為揮發(fā)分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱解的 產(chǎn)物，所以確切的說應(yīng)稱為揮發(fā)分產(chǎn)率。2揮發(fā)分的成分揮發(fā)分 把失去水分的煤變隔絕空氣的條件下加熱到一 定溫度時、其有機物質(zhì)會分解 成各種氣體成分逸出這些逸出的氣體成分統(tǒng)稱為揮發(fā)分，（1）可燃氣體 揮發(fā)分主要由可燃氣體組成如氫、一氧化碳、甲烷、硫化氫及其他碳氫化合物 CmHn 等、（2）不可燃氣體 此外還有少量不可燃氣體，如氧、氮、二氧化碳等。二氧化碳是碳酸鹽分解，如含量大（超過 2%）要扣除。3. 報表中的

12、揮發(fā)分 空干基揮發(fā)分，用工業(yè)分析煤樣測定的揮發(fā)分，符號 Vad。 干燥無灰基揮發(fā)分，須將分析煤樣揮發(fā)分換算為干燥無灰基（以可燃物為基準）的揮 發(fā)分，作為應(yīng)用標準，符號 Vdaf 。4. 對生產(chǎn)的影響（1）揮發(fā)分 Vdaf 是煤分類的重要指標。 煤的揮發(fā)分反映了煤的變質(zhì)程度，揮發(fā)分由大到小，煤的變質(zhì)程度由小到大。如泥炭的揮發(fā)分高達70%，褐煤一般為4060%,煙煤一般為1050%,高變質(zhì)的無煙煤則小于10%。煤 的揮發(fā)分和煤巖組成有關(guān)，角質(zhì)類的（由植物葉枝莖分泌物揮發(fā)分最高， 鏡煤（光亮均一,常具有內(nèi)生裂隙的煤巖） 、亮煤（次光亮,有紋理的煤 巖）次之,絲碳（有絲絹光澤的煤巖）最低。所以世界各國

13、和我國都以煤 的揮發(fā)分作為煤分類的最重要的指標。5 對鍋爐的影響（1）揮發(fā)分的特點是其本身容易著火燃燒, 且能促進焦炭的燃燒。 這是因為揮發(fā)分著火 后會對焦炭進行強烈的加熱。促使其迅速著火燃燒,同時揮發(fā)分逸出后焦炭變得疏松至多孔 性, 與空氣接觸的面積增大, 這就加速了煤的燃燒過程的進行, 含揮發(fā)分多的煤易著火 燃 燒快,火焰長。所以揮發(fā)分是燃燒的重要特性。（2）在設(shè)計鍋爐時、爐膛結(jié)構(gòu)、燃燒器形式、受熱面的布置均與揮發(fā)分含量有關(guān),（3）在鍋爐運行時,燃燒過程的調(diào)整也與揮發(fā)分含量有密切關(guān)系四. 煤的固定碳1. 定義： 從測定煤樣的揮發(fā)分產(chǎn)率所得殘渣中減去灰分后的殘留物。固定碳就是測定揮發(fā)分后殘留

14、下來的有機物質(zhì)的產(chǎn)率，可按下式算出：Cgd=1000-(Wf+Af+Vf)2. 焦渣的應(yīng)用： 煤的（焦渣）固定碳與揮發(fā)分一樣，也是表征煤的變質(zhì)程度的一個指標， （其粘結(jié)指數(shù)， 膠質(zhì)層最大厚度為煙煤劃分細類） 隨變質(zhì)程度的增高而增高。所以一些國家以固定碳作為煤 分類的一個指標。焦渣按其形狀，特征的不同可分為八種類型，用來初步表不同煤種的粘性， 熔融性及膨脹性。根據(jù)揮發(fā)分測定后的焦渣可知，泥炭，褐煤，煙煤中長焰煤，貧煤及無煙 煤沒有粘結(jié)性；煙煤中氣，肥，焦，瘦煤都有粘結(jié)性，可作為煉焦煤，而其中肥煤和焦煤沒 有粘結(jié)性最好，其坩堝焦熔融，粘結(jié)良好且具有膨脹性。固定碳是煤的發(fā)熱量的重要來源，所以有的國家

15、以固定碳作為煤發(fā)熱量計算的主要 參數(shù)。固定碳也是合成氨用煤的一個重要指標。五、煤的硫分1.定義：煤中的硫分，根據(jù)不同的分類其含義不同。2. 煤中硫的分類（ 1）按其存在的形態(tài)分為有機硫和無機硫兩種。有的煤中還有少量的單質(zhì)硫。 煤中的有機硫，是以有機物的形態(tài)存在與煤中的硫，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，至今了解的還不夠充 分，大體有以下官能團：硫醇類，R-SH（-SH，為硫基）;噻吩類，如噻吩、苯駢噻吩、硫醌類，如對硫醌、硫醚類，R-S-R'硫蒽類等煤中無機硫，是以無機物形態(tài)存在于煤中的硫。無機硫又分為硫化物硫和硫酸鹽硫。硫 化物硫絕大部分是黃鐵礦硫，少部分為白鐵礦硫，兩者是同質(zhì)多晶體。還有少量的 ZnS

16、,PbS 等。硫酸鹽硫主要存在于 CaSO4 中。（ 2），按其在空氣中能否燃燒又分為可燃硫和不可燃硫。 有機硫、硫鐵礦硫和單質(zhì)硫都 能在空氣中燃燒，都是可燃硫。硫酸鹽硫不能在空氣中燃燒，是不可燃硫。煤燃燒后留在灰渣中的硫（以硫酸鹽硫為主） ，或焦化后留在焦炭中的硫（以有機硫、硫 化鈣和硫化亞鐵等為主） ，稱為固體硫。煤燃燒逸出的硫，或煤焦化隨煤氣和焦油析出的硫， 稱為揮發(fā)硫（以硫化氫和硫氧化碳（COS）等為主）。煤的固定硫和揮發(fā)硫不是不變的，而是 隨燃燒或焦化溫度、升溫速度和礦物質(zhì)組分的性質(zhì)和數(shù)量等而變化。（3）煤中各種形態(tài)的硫的總和稱為煤的全硫 （St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸鹽硫（SS

17、） 硫鐵礦硫（Sp）和有機硫（So）.St=Ss+Sp+So如果煤中有單質(zhì)硫，全硫中還應(yīng)包含單質(zhì)硫。2.對生產(chǎn)的影響 硫是煤中有害物質(zhì)之一。腐蝕設(shè)備 硫雖能燃燒放出一些熱量但其燃燒反應(yīng)小成物是二氧化硫so、。 有部分進一步氧化成三氧化硫 soh 它與煙氣中的水蒸氣結(jié)合在一起生成亞硫酸或硫酸蒸氣。后者一旦凝結(jié)在 受熱面上，便有著強烈的腐蝕性，大大縮短受熱面金屬的使用壽命。污染環(huán)境 硫的氧化物隨煙氣排入大氣，污染空氣，造成酸雨，嚴重危及植物生長和人的 健康。因此硫是煤中的有害元素。煤中的含硫量約為1-8、當(dāng)煤中的含硫量在 15%以上時，應(yīng)設(shè)法預(yù)先脫硫或采取適當(dāng)?shù)拇胧┮苑乐瑰仩t受熱面被腐蝕和大氣被污

18、染。增加脫硫設(shè)備和運行費用，增加成本六、煤的發(fā)熱量1定義：煤的發(fā)熱量，又稱為煤的熱值，即單位質(zhì)量的煤完全燃燒所發(fā)出的熱量。單位焦/克或兆焦/千克符號J/g,MJ/kg.。2煤的各種發(fā)熱量名稱的含義（1）煤的彈筒發(fā)熱量（Qb）煤的彈筒發(fā)熱量，是單位質(zhì)量的煤樣在熱量計的彈筒內(nèi)，在過量高壓氧（2535個大氣壓左右）中燃燒后產(chǎn)生的熱量（燃燒產(chǎn)物的最終溫度規(guī)定為25C）。由于煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的，因此發(fā)生了煤在空氣中燃燒時不能進行的熱化 學(xué)反應(yīng)。如：煤中氮以及充氧氣前彈筒內(nèi)空氣中的氮，在空氣中燃燒時，一般呈氣態(tài)氮逸出， 而在彈筒中燃燒時卻生成N2O5或N02等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶于彈筒

19、稅種生成硝 酸，這一化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng)。另外，煤中可燃硫在空氣中燃燒時生成S02氣體逸出，而在彈筒中燃燒時卻氧化成S03, S03溶于彈筒水中生成硫酸。S02、S03,以及H2SO4溶于水生 成硫酸水化物都是放熱反應(yīng)。所以，煤的彈筒發(fā)熱量要高于煤在空氣中、工業(yè)鍋爐中燃燒是 實際產(chǎn)生的熱量。為此，實際中要把彈筒發(fā)熱量折算成符合煤在空氣中燃燒的發(fā)熱量。b.煤的高位發(fā)熱量（Qgr）煤的高位發(fā)熱量，即煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產(chǎn)生的熱量。應(yīng)該指出的是，煤的彈筒發(fā)熱量是在恒容（彈筒內(nèi)煤樣燃燒室容積不變）條件下測得的， 所以又叫恒容彈筒發(fā)熱量。由恒容彈筒發(fā)熱量折算出來的高位發(fā)熱量又稱為恒容高位發(fā)熱量。

20、 而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件濕恒壓的（大氣壓不變），其高位發(fā)熱量濕恒壓高位發(fā)熱量。 恒容高位發(fā)熱量和恒壓高位發(fā)熱量兩者之間是有差別的。一般恒容高位發(fā)熱量比恒壓高位發(fā) 熱量低8.420.9J/g,實際中當(dāng)要求精度不高時，一般不予校正。c. 煤的低位發(fā)熱量（Qnet）煤的低位發(fā)熱量，是指煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后產(chǎn)生的熱量，扣除煤中水分（煤 中有機質(zhì)中的氫燃燒后生成的氧化水，以及煤中的游離水和化合水）的汽化熱（蒸發(fā)熱），剩下的實際可以使用的熱量。同樣，實際上由恒容高位發(fā)熱量算出的低位發(fā)熱量，也叫恒容低位發(fā)熱量，它與在空氣 中大氣壓條件下燃燒時的恒壓低位熱量之間也有較小的差別。（5）煤的低位發(fā)熱量的計算Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023MadQnet,ar = Qnet,ad （100-Mar） /（100-Mad）式中：Qnet,ad分析煤樣的低位發(fā)熱量，J/g;Qgr,ad分析煤樣的高位發(fā)熱量，J/g;Had分析煤樣氫含量，% ;Mad 分析煤樣水分，%。3. 對生產(chǎn)的作用在煤炭供需上，發(fā)熱量又可作為動力用煤 計價的主要依