第一章 火电厂燃料知识

第一章燃料的有关知识

一、煤炭的生成

煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的。大体可分为两个阶段，第一阶段是泥炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始时由于水的存在氧气不足，后来在水面下隔绝空气，在细菌的作用下，直到植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。这个过程，叫做泥炭化过程。这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。

第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。当泥炭层形成后。有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的泥砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。被埋在顶板下的泥炭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。如果有更高的温度，最终可能变成石墨。

形成煤必须具备四个先决条件：

（1）植物条件。（2）气候条件。（3）地理条件。（4）地壳运动条件。

二、做为火力发电厂的燃料的煤的一些有关知识。

燃料是指在燃烧过程中能够发出热量的物质（除核燃料），作为燃料应具备两个条件：

1、可燃。

2、燃烧时可放出的热量在经济上是可算的。

三、电厂燃煤的利用原则：

1、尽量不用其它工业部门所必需的优质煤，并通过经济技术比较尽量利用当地或就近的劣质燃料，以保证国家的燃料资源得到充分、合理利用。

2、尽量利用当地或就近的劣质燃料，以减轻运输负担。

四、煤的物理性质

1、粒度和颗粒组成：

煤的颗粒一般具有几个方向的线尺寸，所谓粒度是指煤颗粒的最大线尺寸。

2、含水率（湿度）：

煤里所含水分有表面水分（也叫外在水分），和固有水分（也称内在水分），两部分组成。

煤中所含水分的多少用湿度来表示，既W=（G1-G2 ）/G2×100% (G1－煤试样在烘干前的质量，G2-煤试样在105温度下，烘干2小时后的质量)。

3、容重：

单位容积煤的重量称为煤的容量。容重又分为静堆积容重和动堆积容重。

（1）静堆积容重：是指自然倾倒于标准容器中的煤重与该容器的容积之比。

（2）动堆积容重：是指煤在标准容器中，振动密实后煤的重量与煤所占容器的容积之比。

4、松散性（流动性）和堆积角:(用ρ来表示)

煤在整个输送机系统中的状态，可由煤的松散性表现出来，即用颗粒的流动性来说明，煤的松散性用自然堆积角ρ来表示。

自然堆积角:自由堆放着的煤堆的侧表面与水平面之间的最大夹角。对于带式输送机的振动范围，堆积角是自然堆积角的0.7倍。

颗粒的松散性也是煤的主要性质之一，影响煤流动性的因素很多。主要有:内摩擦力,粘滞力，容重及煤中所含细小颗粒与空气的多少等。

5、机械强度：

机械强度是指煤抵抗破坏性外力的能力。（可以用可磨性系数K km表示）

6、磨损性：

是指煤的颗粒在运动时,对于它接触的设备产生的磨损叫磨损性。

7、腐蚀性:

是指煤与其接触的表面产生化学反应。这是煤中含有硫和硫铁化合物所造成的。

8、自燃性:

是指常温下煤在空气中由于氧化作用，产生有机部分的氧化过程。氧化的结果是煤开始放热,自燃直到燃烧。自燃的发生与煤的物理性质、化学成分、贮存方法及贮存的时间有关。

五、煤的元素分析成分：

1、煤的元素分析成分,即煤的化学成分:

包括碳(C)、氢（H）、氮(N)、硫(S)、水分(M)、灰分(A)

（1）碳：是煤中最基本的组成部分，是煤中主要的可燃元素。

（2）氢：是煤中单位发热量最高的元素，含量不多约占3％－6%(1kg氢气燃烧时放出12049kj的热量)。

（3）氮：是煤中杂质，既不燃烧也不助燃，在燃烧过程中产生氧化氮，会污染大气。

（4）硫：是煤中可燃元素，也是有害元素，燃烧产生氧化硫及硫化物，污染大气。

（5）水分：也是煤中杂质，是有害成分。

（6）灰分：是煤的主要杂质，也是有害成分，它是煤中不能燃烧的矿物质在煤燃烧后留下来的固态残渣。（即灰分）

六、煤的工业分析成分：

火力发电厂一般采用煤的工业分析法，根据煤的燃烧过程，按规定条件把煤试样在102－105摄氏度进行干燥，用加热和燃烧的办法来测定煤的水分（M）、挥发分(V)、固定碳(FC)和灰分(A)的百分含量。

1、水分：把煤试样放在烘箱，保持102－105摄氏度的温度下约两小时后烘至其重量不再变化时为止，试样所失去的重量占原煤重量的百分比，即为该煤水分的成分百分含量。

2、挥发分：把失去水分的煤试样至于隔绝空气的条件下（防止被烧掉），规定各种煤统一加热到85度，煤中某些物质会挥发出气体，随着温度的升高和时间的延长，挥发的速度先是不断增加而后又逐渐降低，约7分钟后可基本结束，煤样由于这种挥发所失去的重量占原试样重量的百分比数，即为该煤样的挥发分的成分百分含量。

3、固定碳和灰分：煤试样去掉水分和挥发分后剩余下来煤的固定部分称为焦炭，焦炭是由固定碳和灰分组成的。将焦炭在空气中加热到800±25度的温度下燃烧，到重量不在变化时取出来冷却，这时焦炭失去的重量就是固定炭的重量，剩余部分就是灰分的重量，这两个重量各占原试样（未烘干加热前）重量的百分数，即是该固定碳和灰分组成的百分比。

七、煤的成分基准

1、应用基：就是以实际进入锅炉设备的工业煤（俗称入炉煤）即原煤的成分，包括水分和全水分为基准分析得出的成分。例如FC y + V y + A y + W y,用各成分符号右上角标“y”来表示。

2、分析基：是在实验室分析用煤的成分，使煤自然风干失去的部分水分，以这种状态为基准进行分析得出的成分。

例如FC f + V f +A f + W f用各成分符号右上角标“f”来表示。

3、可燃基：是从煤中除掉水分和灰分后煤的成分。煤中本来只有碳氢和硫三者为可燃成分，但由于氧和氮总是同可燃元素结合在一起都算做可燃部分，以此状态为基准进行分析得出的成分。

例如FC r+V r+A r+W r用各成分符号右上角标“r”来表示。

4、干燥基：干燥基是以去掉全水分后的煤的成分。不论煤中水分的变化，都不受影响，