煤管理講課稿

1、煤管理講課稿一、 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(xì)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200C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。外在水分很容易在常溫下的干

2、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(xì)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(xì)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(xì)孔內(nèi)吸附的水分達到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在水分達到最高值，稱為最高內(nèi)在水分。煤樣在溫度

3、30、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。是煤炭按灰分計價中的一個輔助指標(biāo)。數(shù)值與收到基相同，收到基的定義是煤在使用時的水

4、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，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

5、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?xì)怏w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

6、.7噸水，增加標(biāo)準(zhǔn)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

7、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?；曳值膩碓春兔夯曳N類幾乎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

8、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

9、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4.0140.00，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(biāo)之一。在灰分計價中，灰分是計價的基礎(chǔ)指標(biāo)；在發(fā)熱量計價中，灰分是計價的輔助指標(biāo)，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

10、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。（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。

11、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?xì)怏w揮發(fā)分主要由可燃?xì)怏w組成如氫、一氧化碳、甲烷、硫化氫及其他碳?xì)浠衔顲mHn等、（2） 不可燃?xì)怏w此外還有少量不可燃?xì)怏w，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(zhǔn)）的揮發(fā)分，作為應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)。煤的揮發(fā)分反

12、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。所以世界各國和我國都以煤的揮發(fā)分作為煤分類的最重要的指標(biāo)。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

13、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(biāo)，（其粘結(jié)指數(shù)，膠質(zhì)層最大厚度為煙煤劃分細(xì)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(biāo)。焦渣按其形狀，特

14、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(biāo)。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

15、，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,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

16、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）、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

17、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(yán)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

18、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NO2等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶于彈筒稅種生成硝酸，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SO2氣體逸出，而在彈筒中燃燒時卻氧化成SO3，SO3溶于彈筒水中生成硫酸。SO2、SO3,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

19、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。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

20、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據(jù)，根據(jù)發(fā)