煤管理讲课稿讲解

1、煤管理讲课稿煤的水分1. 定义：煤中的水分，根据不同的分类和测试方法其含义不同。（ 1）煤中水分按存在形态的不同分为两类， 既游离水和化合水。 游离水是以物理状态吸附 在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同 煤中矿物质结合的水。如生石膏硫酸钙（ NaSO4.2H2O）和高龄土（ AL2O3.2SiO2.2H2O ） 中的结晶水。游离水在105110C的温度下经过12小时可蒸发掉，而结晶水通常要在 200 C 以上才能分解析出。煤的工业分析中只测试游离水，不测结晶水。（ 2）煤的游离水分又分为外在水分和内在水分。 外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。 外

2、在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发， 蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了。内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分，指在一定条件下煤样达到空气干燥状 态时所保持的水分。内在水分（Wnz）吸附或凝聚在煤粒内部的毛细孔（直径 <10-5厘米）中 的水，称为内在水分。内在水分指将风干煤加热到 105-110 时所失去的水分，它主要以物理 化学方式（吸附等）与煤相连结着，较难蒸发，故蒸气压小于纯水的蒸汽压。失去内在水分 的煤称为绝对干燥或干煤。内在水分需在 100C以上的温度经过一定时间才能蒸发。最高内在水分，当煤颗粒内部毛细孔内吸附的水分达到饱和状态时，这是煤的内在水

3、分 达到最高值，称为最高内在水分。煤样在温度 30C、相对湿度96%的条件下，达到平衡时测 得的内在水分。 最高内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有关，所 以，最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地区分低煤化度煤。 如年轻褐煤的最高内在水分多在 25%以上，少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%。最高内在水分小于 2%的烟煤，几乎都是强粘性和高发热量的肥煤和主焦煤。 无烟煤的最高内在 水分比烟煤有有所下降，因为无烟煤的孔隙度比烟煤增加了。（3）煤的分析报表中的水分全水分，是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和，符号Mt。是煤炭按灰分计价

4、中的一个辅助指标。数值与收到基相同，收到基的定义是煤在使用时的水分， 符号 Mar 。比如茶壶空气干燥基水分，用空气干燥煤样（粒度小于0.2mm）,在规定条件下测得的水分。2. 水分的来源：在开采、运输和洗选过程中润湿在煤的外表以及煤中固有的水。随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷雾洒水、 煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。煤场贮存喷洒水，皮带降尘喷水煤的地面加工中增加煤的水分，主要是洗选。3对生产的影响：煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。 煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸 车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，

5、影响生产，影响车皮周转， 加剧了运输的紧张。4. 对锅炉工作的危害是： 水分存在会使煤中可燃元素的含量相对减少而且水分蒸发还要吸收汽化潜热，所以 水分会使煤的实际发热量降低。 如果煤中增加 1%的水分，除总热值减少 1%外，汽化热值减 少 5.5大卡。例如 5500大卡,减少 60.5大卡 水分多对煤的着火、燃烧十分不利，增加不完全烧烧热损失。水分在锅炉吸收热量转换成水蒸气，降低炉膛温度，降低空气浓度。煤的着火先是一个吸热反应，水分蒸发，挥发 分逸出，再燃烧。燃烧又是一个化学反应，温度和氧的浓度是重要条件。对可燃气体有影响， 增加化学不完全燃烧热损失。 煤中水分多会使燃烧生成的烟气容积增大，造

6、成排烟热损失及引风机耗电量增加；比如我们厂燃煤按 270吨/小时计算， （4700 大卡煤），增加 1%水分，增加 2.7吨水，增加标准 气体 3360立方米，如按排烟温度 120 度，增加烟气量 4837立方米。由于水蒸气的热焓比空 气大得多，煤粉加热（回热）比排烟低，这部分损失降低利用率。 煤中水分多还会影响煤的磨制和堵塞煤粉管道；在磨制煤粉的过程中，原煤水分增加时，会由于塑性变形而提白研磨阻力，从而改变了燃料可磨性质引起额外的磨粉能量消 耗，使磨煤出力降低。仓储式制粉系统 水分多还会引起低温受热面的堵灰与腐蚀。 尾部受热面的积灰可分为松散积灰和低 温粘结积灰两种。松散积次是烟气携带的灰粒

7、沉积在受热面上形成的；低温枯结积灰是烟气 中的酸蒸汽和水蒸汽在低温受热面上凝结，将灰粒粘聚而形成的。低温粘结积灰成硬结状、 难以清除，对锅炉工作影响较大。低温粘结积灰与低温腐蚀是相互促进的、这是因为堵灰使 传热减弱，受热面金属壁温降低，而积灰又能吸附二氧化硫，使腐蚀加剧，腐蚀又将使堵灰 加剧，以致形成恶性循环。二. 煤的灰分1. 定义：煤的灰分，是指煤完全燃烧后剩下的残渣。煤样在规定条件下完全燃烧后所得 残留物。 因为这个残渣是煤中可燃物完全燃烧，煤中矿物质（除水分外所有的无机质）在煤 完全燃烧过程中经过一系列分解、化合反应后的产物，所以确切地说，灰分应称为灰分产率。 灰分的来源和煤灰种类几乎

8、全部源于煤中的矿物质2. 煤中矿物质分为内在矿物质和外来矿物质。a. 内在矿物质，又分为原生矿物质和次生矿物质。原生矿物质，是成煤植物本身所含的矿物质 ，其含量一般不超过12%； 次生矿物质，是成煤过程中泥炭沼泽液中的矿物质与成煤植物遗体混在一起成煤而留在 煤中的 。次生矿物质的含量一般也不高，但变化较大。内在矿物质所形成的灰分叫内在灰分 ，内在灰分只能用化学的方法才能将其从煤中分离 出去。b. 外在矿物质，是在采煤和运输过程中混入煤中的顶、底板和夹石层的矸石。外在矿物 质形成的灰分叫外在灰分， 外在灰分可用洗选的方法将其从煤中分离出去。3. 煤中灰分煤中灰分来源于矿物质。 煤中矿物质燃烧后形

9、成灰分。 所以灰分通常比原物质含量要少， 根据灰分可近似地算出矿物质含量。如粘土、石膏、碳酸盐、黄铁矿等矿物质在煤的燃烧中发生分解和化合，有一部分变成 气体逸出，留下的残渣就是灰分。所以灰分通常比原物质含量要少，因此根据灰分，用适当公式校正后可近似地算出矿物 质含量。4. 对生产的影响（1）根据灰分的大小按一定间隔将各品种的煤分为若干等级。其中精煤每个等级的 灰分间隔为 0.5；其余的煤炭产品在其灰分为 4.01 40.00 ，每个等级的灰分间隔为 1；当灰分为 40.01 -49.00 时，每个等级的灰分间隔为 3。（2）煤中灰分是煤炭计价指标之一。在灰分计价中，灰分是计价的基础指标；在发热

10、量计价 中，灰分是计价的辅助指标， 灰分增加 5%，热值单价降低 2%。（3）灰分是煤中的有害物质，同样影响煤的使用、运输和储存。4）煤用于炼焦时，灰分增加，焦炭灰分也随之增加，从而降低了高炉的利用系数。5. 灰分对锅炉的危害：（1）灰分存在会使煤中可燃元素的含量相对减少，发热量降低；（ 2）灰分会阻碍可燃物质与氧接触，影响燃烧与燃尽；灰分会使受热面积灰、结渣，不仅影响传热，甚至妨碍锅炉正常工作；（3）烟气中的飞灰还会引起设备的磨损、腐蚀，降低锅炉使用寿命，随烟排出的飞灰会 污染环境。（4）从炉膛下部排除灰渣还会带走一部分热量，造成热损失， （液态排渣锅炉）（5）制粉系统的电耗也随之增加。 （

11、滚筒磨）三、煤的挥发分1. 定义：煤的挥发分，即煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体或液体）中减掉水 分后的含量。剩下的残渣叫做焦渣。 因为挥发分不是煤中固有的，而是在特定温度下热解的 产物，所以确切的说应称为挥发分产率。2挥发分的成分挥发分 把失去水分的煤变隔绝空气的条件下加热到一 定温度时、其有机物质会分解 成各种气体成分逸出这些逸出的气体成分统称为挥发分，（1）可燃气体 挥发分主要由可燃气体组成如氢、一氧化碳、甲烷、硫化氢及其他碳氢化合物 CmHn 等、（2）不可燃气体 此外还有少量不可燃气体，如氧、氮、二氧化碳等。二氧化碳是碳酸盐分解，如含量大（超过 2%）要扣除。3. 报表中的

12、挥发分 空干基挥发分，用工业分析煤样测定的挥发分，符号 Vad。 干燥无灰基挥发分，须将分析煤样挥发分换算为干燥无灰基（以可燃物为基准）的挥 发分，作为应用标准，符号 Vdaf 。4. 对生产的影响（1）挥发分 Vdaf 是煤分类的重要指标。 煤的挥发分反映了煤的变质程度，挥发分由大到小，煤的变质程度由小到大。如泥炭的挥发分高达70%，褐煤一般为4060%,烟煤一般为1050%,高变质的无烟煤则小于10%。煤 的挥发分和煤岩组成有关，角质类的（由植物叶枝茎分泌物挥发分最高， 镜煤（光亮均一,常具有内生裂隙的煤岩） 、亮煤（次光亮,有纹理的煤 岩）次之,丝碳（有丝绢光泽的煤岩）最低。所以世界各国

13、和我国都以煤 的挥发分作为煤分类的最重要的指标。5 对锅炉的影响（1）挥发分的特点是其本身容易着火燃烧, 且能促进焦炭的燃烧。 这是因为挥发分着火 后会对焦炭进行强烈的加热。促使其迅速着火燃烧,同时挥发分逸出后焦炭变得疏松至多孔 性, 与空气接触的面积增大, 这就加速了煤的燃烧过程的进行, 含挥发分多的煤易着火 燃 烧快,火焰长。所以挥发分是燃烧的重要特性。（2）在设计锅炉时、炉膛结构、燃烧器形式、受热面的布置均与挥发分含量有关,（3）在锅炉运行时,燃烧过程的调整也与挥发分含量有密切关系四. 煤的固定碳1. 定义： 从测定煤样的挥发分产率所得残渣中减去灰分后的残留物。固定碳就是测定挥发分后残留

14、下来的有机物质的产率，可按下式算出：Cgd=1000-(Wf+Af+Vf)2. 焦渣的应用： 煤的（焦渣）固定碳与挥发分一样，也是表征煤的变质程度的一个指标， （其粘结指数， 胶质层最大厚度为烟煤划分细类） 随变质程度的增高而增高。所以一些国家以固定碳作为煤 分类的一个指标。焦渣按其形状，特征的不同可分为八种类型，用来初步表不同煤种的粘性， 熔融性及膨胀性。根据挥发分测定后的焦渣可知，泥炭，褐煤，烟煤中长焰煤，贫煤及无烟 煤没有粘结性；烟煤中气，肥，焦，瘦煤都有粘结性，可作为炼焦煤，而其中肥煤和焦煤没 有粘结性最好，其坩埚焦熔融，粘结良好且具有膨胀性。固定碳是煤的发热量的重要来源，所以有的国家

15、以固定碳作为煤发热量计算的主要 参数。固定碳也是合成氨用煤的一个重要指标。五、煤的硫分1.定义：煤中的硫分，根据不同的分类其含义不同。2. 煤中硫的分类（ 1）按其存在的形态分为有机硫和无机硫两种。有的煤中还有少量的单质硫。 煤中的有机硫，是以有机物的形态存在与煤中的硫，其结构复杂，至今了解的还不够充 分，大体有以下官能团：硫醇类，R-SH（-SH，为硫基）;噻吩类，如噻吩、苯骈噻吩、硫醌类，如对硫醌、硫醚类，R-S-R'硫蒽类等煤中无机硫，是以无机物形态存在于煤中的硫。无机硫又分为硫化物硫和硫酸盐硫。硫 化物硫绝大部分是黄铁矿硫，少部分为白铁矿硫，两者是同质多晶体。还有少量的 ZnS

16、,PbS 等。硫酸盐硫主要存在于 CaSO4 中。（ 2），按其在空气中能否燃烧又分为可燃硫和不可燃硫。 有机硫、硫铁矿硫和单质硫都 能在空气中燃烧，都是可燃硫。硫酸盐硫不能在空气中燃烧，是不可燃硫。煤燃烧后留在灰渣中的硫（以硫酸盐硫为主） ，或焦化后留在焦炭中的硫（以有机硫、硫 化钙和硫化亚铁等为主） ，称为固体硫。煤燃烧逸出的硫，或煤焦化随煤气和焦油析出的硫， 称为挥发硫（以硫化氢和硫氧化碳（COS）等为主）。煤的固定硫和挥发硫不是不变的，而是 随燃烧或焦化温度、升温速度和矿物质组分的性质和数量等而变化。（3）煤中各种形态的硫的总和称为煤的全硫 （St）。煤的全硫通常包含煤的硫酸盐硫（SS

17、） 硫铁矿硫（Sp）和有机硫（So）.St=Ss+Sp+So如果煤中有单质硫，全硫中还应包含单质硫。2.对生产的影响 硫是煤中有害物质之一。腐蚀设备 硫虽能燃烧放出一些热量但其燃烧反应小成物是二氧化硫so、。 有部分进一步氧化成三氧化硫 soh 它与烟气中的水蒸气结合在一起生成亚硫酸或硫酸蒸气。后者一旦凝结在 受热面上，便有着强烈的腐蚀性，大大缩短受热面金属的使用寿命。污染环境 硫的氧化物随烟气排入大气，污染空气，造成酸雨，严重危及植物生长和人的 健康。因此硫是煤中的有害元素。煤中的含硫量约为1-8、当煤中的含硫量在 15%以上时，应设法预先脱硫或采取适当的措施以防止锅炉受热面被腐蚀和大气被污

18、染。增加脱硫设备和运行费用，增加成本六、煤的发热量1定义：煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。单位焦/克或兆焦/千克符号J/g,MJ/kg.。2煤的各种发热量名称的含义（1）煤的弹筒发热量（Qb）煤的弹筒发热量，是单位质量的煤样在热量计的弹筒内，在过量高压氧（2535个大气压左右）中燃烧后产生的热量（燃烧产物的最终温度规定为25C）。由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的，因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化 学反应。如：煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮，在空气中燃烧时，一般呈气态氮逸出， 而在弹筒中燃烧时却生成N2O5或N02等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒

19、税种生成硝 酸，这一化学反应是放热反应。另外，煤中可燃硫在空气中燃烧时生成S02气体逸出，而在弹筒中燃烧时却氧化成S03, S03溶于弹筒水中生成硫酸。S02、S03,以及H2SO4溶于水生 成硫酸水化物都是放热反应。所以，煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧是 实际产生的热量。为此，实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。b.煤的高位发热量（Qgr）煤的高位发热量，即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。应该指出的是，煤的弹筒发热量是在恒容（弹筒内煤样燃烧室容积不变）条件下测得的， 所以又叫恒容弹筒发热量。由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容高位发热量。

20、 而煤在空气中大气压下燃烧的条件湿恒压的（大气压不变），其高位发热量湿恒压高位发热量。 恒容高位发热量和恒压高位发热量两者之间是有差别的。一般恒容高位发热量比恒压高位发 热量低8.420.9J/g,实际中当要求精度不高时，一般不予校正。c. 煤的低位发热量（Qnet）煤的低位发热量，是指煤在空气中大气压条件下燃烧后产生的热量，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。同样，实际上由恒容高位发热量算出的低位发热量，也叫恒容低位发热量，它与在空气 中大气压条件下燃烧时的恒压低位热量之间也有较小的差别。（5）煤的低位发热量的计算Qnet,ad=Qgr,ad-0.206Had-0.023MadQnet,ar = Qnet,ad （100-Mar） /（100-Mad）式中：Qnet,ad分析煤样的低位发热量，J/g;Qgr,ad分析煤样的高位发热量，J/g;Had分析煤样氢含量，% ;Mad 分析煤样水分，%。3. 对生产的作用在煤炭供需上，发热量又可作为动力用煤 计价的主要依