煤炭基础知识-课件

煤炭基础知识煤炭基础知识主讲：范志斌主讲：范志斌TEL:Email：20102010年年 版版权所有权所有 谢绝复制谢绝复制 电力工业河北发电用煤质量监督检验中心电力工业河北发电用煤质量监督检验中心05.07.20242煤炭基础知识煤炭基础知识煤炭是天然形成的具有复杂的组成与结构的混合物，煤炭是天然形成的具有复杂的组成与结构的混合物，要充分利用煤炭资源，必须掌握煤炭的基本特性，要充分利用煤炭资源，必须掌握煤炭的基本特性，了解煤炭质量指标的变化对电力生产过程的影响。了解煤炭质量指标的变化对电力生产过程的影响。本章主要阐述煤的形成过程、煤炭的主要类别及其本章主要阐述煤的形成过程、煤炭的主要类别及其特性、煤的物理和化学特性，介绍煤炭的基本组成特性、煤的物理和化学特性，介绍煤炭的基本组成和表达方式，发电用煤常用的煤炭特性指标、物理和表达方式，发电用煤常用的煤炭特性指标、物理意义以及与电力生产的关系等。意义以及与电力生产的关系等。05.07.20243煤炭基础知识煤炭基础知识一、煤的形成一、煤的形成 煤是自然资源，它是由古代植物形成的。植物分煤是自然资源，它是由古代植物形成的。植物分低等植物低等植物和和高等植物高等植物两大类。地球上储量最多的煤两大类。地球上储量最多的煤是由高等植物形成的，统称为腐植煤。是由高等植物形成的，统称为腐植煤。植物从死亡到堆积转变为煤，大致可分为两个作植物从死亡到堆积转变为煤，大致可分为两个作用阶段：用阶段：泥炭化阶段和煤化阶段泥炭化阶段和煤化阶段。1.1.泥炭化阶段：植物残骸在沼泽中经生物化学和物泥炭化阶段：植物残骸在沼泽中经生物化学和物理化学变化形成泥炭的过程。理化学变化形成泥炭的过程。细菌细菌古代植物（腐烂古代植物（腐烂+分解）变为气体和泥炭。分解）变为气体和泥炭。05.07.20244煤炭基础知识煤炭基础知识2.2.煤化阶段：泥炭在地下煤化阶段：泥炭在地下(压力、温度、时间）压压力、温度、时间）压紧和硬化，排除气体和水分，使碳含量增高的过紧和硬化，排除气体和水分，使碳含量增高的过程。这种成岩与变质作用统称为煤化作用。程。这种成岩与变质作用统称为煤化作用。综上所述，煤实际上是由古代植物残骸经地质作用综上所述，煤实际上是由古代植物残骸经地质作用变化而成的变化而成的固体有机可燃矿岩固体有机可燃矿岩。成煤过程中，各阶段主要作用因素及产生的化学变成煤过程中，各阶段主要作用因素及产生的化学变化列于表化列于表1-11-1。05.07.20245煤炭基础知识煤炭基础知识成煤过程成煤过程阶段划分阶段划分泥炭化阶段泥炭化阶段煤化阶段煤化阶段条条 件件沼泽、细菌沼泽、细菌数千年到数万年数千年到数万年地下（不太深）地下（不太深）数万年数万年地下（深处）地下（深处）数千万年以上数千万年以上主要作用因素主要作用因素生物化学作用生物化学作用物理化学作用物理化学作用化学作用化学作用化学表达式化学表达式05.07.20246煤炭基础知识煤炭基础知识二、煤的种类及其特征二、煤的种类及其特征1.1.煤的种类煤的种类 煤化过程是一个增碳的碳化过程。是一个由低级煤化过程是一个增碳的碳化过程。是一个由低级向高级逐渐变化的过程，成煤条件的变化，决定了向高级逐渐变化的过程，成煤条件的变化，决定了煤的煤的多样性、复杂性和不均匀性多样性、复杂性和不均匀性。所以根据煤化程。所以根据煤化程度的深浅、地质年代的长短以及含碳量的多少，可度的深浅、地质年代的长短以及含碳量的多少，可将煤划分为将煤划分为褐煤、烟煤和无烟煤褐煤、烟煤和无烟煤三大类。三大类。05.07.20247 由植物的成煤过程可知，植物埋在地下的年代越由植物的成煤过程可知，植物埋在地下的年代越久，成煤过程中煤的煤化程度就越深，煤中的水分久，成煤过程中煤的煤化程度就越深，煤中的水分与挥发分的含量就越小，含碳量则越高。与挥发分的含量就越小，含碳量则越高。2.各种煤的基本特征各种煤的基本特征 褐煤褐煤 褐煤是煤化程度最低的煤。外观多程褐色或暗褐褐煤是煤化程度最低的煤。外观多程褐色或暗褐色，其光泽暗淡，质地较软，极易破碎，其挥发分色，其光泽暗淡，质地较软，极易破碎，其挥发分与内在水分都很高，褐煤易风化，随之热量明显降与内在水分都很高，褐煤易风化，随之热量明显降低。低。煤炭基础知识煤炭基础知识05.07.20248煤炭基础知识煤炭基础知识 烟煤烟煤 烟煤的煤化程度高于褐煤，低于无烟煤。是自然烟煤的煤化程度高于褐煤，低于无烟煤。是自然界中分布最广的煤种，烟煤具有不同程度的光泽，界中分布最广的煤种，烟煤具有不同程度的光泽，大多数呈条带状。其特点挥发分范围很宽，不同类大多数呈条带状。其特点挥发分范围很宽，不同类别的烟煤粘结性差异较大，燃烧时烟多。它的各项别的烟煤粘结性差异较大，燃烧时烟多。它的各项特性基本上也是介于无烟煤与褐煤之间。如：贫煤特性基本上也是介于无烟煤与褐煤之间。如：贫煤性质最接近无烟煤，所以有时也称它为半无烟煤；性质最接近无烟煤，所以有时也称它为半无烟煤；长焰煤的性质最接近褐煤。长焰煤的性质最接近褐煤。05.07.20249煤炭基础知识煤炭基础知识 无烟煤无烟煤 煤化程度最高的一种煤。挥发分含量低，密度大，煤化程度最高的一种煤。挥发分含量低，密度大，含碳量高，燃点高，无粘结性，外观呈灰黑色，有含碳量高，燃点高，无粘结性，外观呈灰黑色，有金属光泽，无明显条带，燃烧时不冒烟，火焰较短。金属光泽，无明显条带，燃烧时不冒烟，火焰较短。褐煤、烟煤、无烟煤的主要特征见表褐煤、烟煤、无烟煤的主要特征见表1-2。05.07.202410煤炭基础知识煤炭基础知识表表1-2 煤炭的种类与特征煤炭的种类与特征种类种类褐煤褐煤烟煤烟煤无烟煤无烟煤颜色颜色褐至黑褐色褐至黑褐色黑色黑色灰黑色灰黑色光泽光泽大多无光泽大多无光泽有一定光泽有一定光泽有金属光泽有金属光泽外观外观无原始植物残体，无原始植物残体，无明显条带无明显条带有亮暗相间的有亮暗相间的条带条带无明显条带无明显条带燃烧现象燃烧现象易着火，有烟易着火，有烟多烟多烟难着火，无烟难着火，无烟水分水分较多较多少少较少较少硬度硬度低低较高较高高高05.07.202411煤炭基础知识煤炭基础知识一、煤岩学的概念一、煤岩学的概念 煤是一种有机岩矿，利用通常研究岩石的方法煤是一种有机岩矿，利用通常研究岩石的方法来研究煤的学科称为煤岩学。来研究煤的学科称为煤岩学。二、煤岩学的研究方法二、煤岩学的研究方法 宏观研究法和微观研究法宏观研究法和微观研究法 宏观研究法是用肉眼来观察区别煤层的岩相组宏观研究法是用肉眼来观察区别煤层的岩相组成。成。微观研究法是利用显微镜来识别煤的纤维组成微观研究法是利用显微镜来识别煤的纤维组成05.07.202412煤炭基础知识煤炭基础知识三、宏观煤岩成分三、宏观煤岩成分 丝碳、镜煤、亮煤、暗煤丝碳、镜煤、亮煤、暗煤四、煤岩有机显微组分四、煤岩有机显微组分 镜质组、丝质组、壳质组稳定组。镜质组、丝质组、壳质组稳定组。五、煤岩无机显微组成五、煤岩无机显微组成 煤中矿物质煤中矿物质=灰分，硫分灰分，硫分六、煤中常见矿物质六、煤中常见矿物质 粘土矿、黄铁矿、石英、方解石粘土矿、黄铁矿、石英、方解石05.07.202413煤炭基础知识煤炭基础知识一、中国煤炭分类一、中国煤炭分类 中国煤炭分类标准主要是按照煤的中国煤炭分类标准主要是按照煤的煤化程度煤化程度（V Vdafdaf、P Pm m）及）及工艺性能工艺性能（G G、Y Ymmmm、b b）相结合）相结合对煤炭进行分类。对煤炭进行分类。采用煤的煤化程度参数采用煤的煤化程度参数V Vdafdaf，将煤划分为无烟，将煤划分为无烟煤、烟煤和褐煤三大类。煤、烟煤和褐煤三大类。凡干燥无灰基挥发分凡干燥无灰基挥发分10.0%的煤为无烟煤；的煤为无烟煤；10.0%为烟煤；为烟煤；37.0%为褐煤。为褐煤。05.07.202414煤炭基础知识煤炭基础知识无烟煤按照干燥无灰基挥发分（无烟煤按照干燥无灰基挥发分（V Vdafdaf ）和干燥）和干燥无灰基氢（无灰基氢（H Hdafdaf ）含量为指标，分为无烟煤）含量为指标，分为无烟煤1 1号、号、2 2号和号和3 3号三类。号三类。烟煤采用两个参数来确定其类别，一个是表征烟烟煤采用两个参数来确定其类别，一个是表征烟煤煤化程度的参数煤煤化程度的参数(V(Vdafdaf)，另一个是表征烟煤黏，另一个是表征烟煤黏结性的参数（结性的参数（G G）、（）、（Y Ymmmm）或（）或（b b）作为指标，将）作为指标，将烟煤细分为烟煤细分为1212个小类，它们分别是贫煤个小类，它们分别是贫煤(PM)(PM)、贫、贫瘦煤瘦煤(PS)(PS)、瘦煤、瘦煤(SM)(SM)、焦煤、焦煤(JM)(JM)、肥煤、肥煤(FM)(FM)、1/31/3焦煤焦煤(1/3JM)(1/3JM)、气肥煤、气肥煤(QF)(QF)、气煤、气煤(QM)(QM)、1/21/2中粘煤中粘煤(1/2ZN)(1/2ZN)、弱粘煤、弱粘煤(RN)(RN)、不粘煤、不粘煤(BN)(BN)和长和长焰煤焰煤(CY)(CY)。05.07.202415煤炭基础知识煤炭基础知识根据透光率指标（根据透光率指标（P Pm m），褐煤又可分为两小类，），褐煤又可分为两小类，分别是褐煤分别是褐煤1 1号和褐煤号和褐煤2 2号。号。二、煤炭产品品种和等级划分二、煤炭产品品种和等级划分 所谓煤炭产品品种，是指煤炭经过拣矸或筛选加所谓煤炭产品品种，是指煤炭经过拣矸或筛选加工后所获得的具有不同质量和用途的煤炭产品。工后所获得的具有不同质量和用途的煤炭产品。煤炭产品按照煤炭产品按照用途用途（冶炼或其它用途）、（冶炼或其它用途）、加工方加工方法法（洗选或筛选）和（洗选或筛选）和技术技术（粒度、灰分）（粒度、灰分）要求要求划分划分为五大类，为五大类，2828个品种。个品种。05.07.202416煤炭基础知识煤炭基础知识精煤（包括精煤（包括2个品种）。经精选加工生产出来的，符合品个品种）。经精选加工生产出来的，符合品质要求的产品。多为低灰分、低含硫量的优质煤。质要求的产品。多为低灰分、低含硫量的优质煤。粒级煤（包括粒级煤（包括16个品种）。经过筛选或洗选生产的，粒度个品种）。经过筛选或洗选生产的，粒度下限大于下限大于6mm的煤炭产品。的煤炭产品。洗选煤（包括洗选煤（包括7个品种）。经过洗选加工的煤。个品种）。经过洗选加工的煤。原煤。从毛煤中选出规定粒度的矸石（包括黄铁矿等杂物）原煤。从毛煤中选出规定粒度的矸石（包括黄铁矿等杂物）以后的煤炭产品。以后的煤炭产品。低质煤（包括低质煤（包括2个品种）。通常指低发热量（个品种）。通常指低发热量（14.5MJ/kg）、高灰分的煤（）、高灰分的煤（40%）的各种煤炭产品或煤）的各种煤炭产品或煤泥（洗煤厂粒度在泥（洗煤厂粒度在0.5mm以下的一种洗煤产品）。以下的一种洗煤产品）。05.07.202417煤炭基础知识煤炭基础知识三、发电用煤粉锅炉用煤技术条件三、发电用煤粉锅炉用煤技术条件为适应火电厂动力用煤的特点，提高煤的使用效率，为适应火电厂动力用煤的特点，提高煤的使用效率，并根据电厂固态排渣煤粉锅炉的技术条件要求，选并根据电厂固态排渣煤粉锅炉的技术条件要求，选用了用了7 7项指标进行划分，以作为锅炉设计与选用煤源项指标进行划分，以作为锅炉设计与选用煤源的依据之一。的依据之一。分类指标有分类指标有干燥无灰基挥发分干燥无灰基挥发分、收到基低位发热量收到基低位发热量、干燥基灰分干燥基灰分、全水分全水分、干燥基全硫干燥基全硫、煤灰熔融性的煤灰熔融性的软化温度软化温度、哈氏可磨性哈氏可磨性HGIHGI等七项指标，等七项指标，05.07.202418煤炭基础知识煤炭基础知识一、煤的组成一、煤的组成 煤是多种有机物和无机物的混合物，组成结构非煤是多种有机物和无机物的混合物，组成结构非常复杂，其有机主体是一种不确定非均一的、分子常复杂，其有机主体是一种不确定非均一的、分子量很高的量很高的缩聚物缩聚物结构。结构。煤中无机物的组成主要以硅酸盐（铝、钙、镁、煤中无机物的组成主要以硅酸盐（铝、钙、镁、钠、钾）、碳酸盐（主要是钙、镁、铁等盐）、硫钠、钾）、碳酸盐（主要是钙、镁、铁等盐）、硫酸盐和硫化物（黄铁矿）等矿物质形式存在。此外酸盐和硫化物（黄铁矿）等矿物质形式存在。此外还有一些伴生的稀有元素。还有一些伴生的稀有元素。工业上常将煤划分为工业分析组成和元素分析组成工业上常将煤划分为工业分析组成和元素分析组成两种方式。两种方式。05.07.202419煤炭基础知识煤炭基础知识二、煤的工业分析和元素分析组成之间的关系二、煤的工业分析和元素分析组成之间的关系 煤中工业分析各组分以百分含量形式表示，总和煤中工业分析各组分以百分含量形式表示，总和为为100。即：水分即：水分+灰分灰分+挥发分挥发分+固定碳固定碳=100 煤中元素分析组成是对煤中可燃有机质的划分，煤中元素分析组成是对煤中可燃有机质的划分，所以按相应的可燃组分，再加上不可燃组分水分和所以按相应的可燃组分，再加上不可燃组分水分和灰分，总和为灰分，总和为100。即：碳即：碳+氢氢+氮氮+氧氧+硫硫+水分水分+灰分灰分=100 见图见图11。05.07.202420煤炭基础知识煤炭基础知识1-1 1-1 煤的工业分析和元素分析组成的关系图煤的工业分析和元素分析组成的关系图05.07.202421煤炭基础知识煤炭基础知识 由此我们可以看出，从煤组成的角度去分析，煤由此我们可以看出，从煤组成的角度去分析，煤中的碳、氢、氮、氧、硫相当于煤中的挥发分与固中的碳、氢、氮、氧、硫相当于煤中的挥发分与固定碳，它们构成了煤中的可燃组分，即：定碳，它们构成了煤中的可燃组分，即：挥发分挥发分+固定碳固定碳=碳碳+氢氢+氮氮+氧氧+硫硫三、表达式三、表达式 煤质特性指标普遍采用该特性英文名称第一个字煤质特性指标普遍采用该特性英文名称第一个字母，用大写方式表示。如灰分，英文名称为母，用大写方式表示。如灰分，英文名称为ash，故用故用A表示；又如：水分，英文名称为表示；又如：水分，英文名称为moisture,故故用用M表示。表示。05.07.202422煤炭基础知识煤炭基础知识1-3 1-3 常用煤质特性指标表示方法常用煤质特性指标表示方法特性指标特性指标符号符号水分水分全水分全水分灰分灰分挥发分挥发分固定碳固定碳 弹筒发热量弹筒发热量高位发热量高位发热量05.07.202423低位发热量低位发热量碳碳氢氢氧氧氮氮全硫全硫可燃硫可燃硫哈氏可磨性指数哈氏可磨性指数碳酸盐二氧化碳碳酸盐二氧化碳磨损性磨损性着火温度着火温度灰熔融性灰熔融性变形温度变形温度软化温度软化温度半球温度半球温度流动温度流动温度粘结指数粘结指数透光率透光率05.07.202424煤炭基础知识煤炭基础知识工业分析组成百分含量的表达式为：工业分析组成百分含量的表达式为：M+A+V+FC=100元素分析组成百分含量的表达式为：元素分析组成百分含量的表达式为：M+A+C+H+N+O+S=10005.07.202425煤炭基础知识煤炭基础知识一、煤的物理性质一、煤的物理性质 煤的物理性质主要包括：煤的相对密度（比煤的物理性质主要包括：煤的相对密度（比重）、颜色、光泽、硬度、粉碎性和热稳定性等。重）、颜色、光泽、硬度、粉碎性和热稳定性等。煤的物理性质主要影响因素煤的物理性质主要影响因素 煤的成因因素，即原始物料及其堆积条件，煤化煤的成因因素，即原始物料及其堆积条件，煤化度或变质程度；煤的灰分、水分和风化程度。度或变质程度；煤的灰分、水分和风化程度。05.07.202426煤炭基础知识煤炭基础知识1.煤的相对密度（比重）煤的相对密度（比重）煤的真相对密度（真比重）煤的真相对密度（真比重）：20时，煤的质量与同温时，煤的质量与同温度同体积（不包括煤的所有空隙）水的质量之比。是计算度同体积（不包括煤的所有空隙）水的质量之比。是计算煤层平均质量与研究煤炭性质的一项重要指标。煤层平均质量与研究煤炭性质的一项重要指标。煤的真相对密度随煤化程度而变化，以镜质组密度为例，煤的真相对密度随煤化程度而变化，以镜质组密度为例，当煤化程度较低时，镜质组密度随煤化度的提高而减小；当煤化程度较低时，镜质组密度随煤化度的提高而减小；但当碳含量约达但当碳含量约达87%时，镜质组出现最小值，以后随煤化时，镜质组出现最小值，以后随煤化度的增加而迅速增加。度的增加而迅速增加。05.07.202427煤炭基础知识煤炭基础知识 煤的视相对密度（视比重）煤的视相对密度（视比重）：2020时，煤的质量与同温度时，煤的质量与同温度同体积（包括煤的所有空隙）水的质量之比。它是计算煤的同体积（包括煤的所有空隙）水的质量之比。它是计算煤的储量、煤仓设计和运输量、粉碎、燃烧等过程的指标。储量、煤仓设计和运输量、粉碎、燃烧等过程的指标。煤的气孔率煤的气孔率：根据煤的真比重和视比重计算得煤的气孔率：根据煤的真比重和视比重计算得煤的气孔率。它与煤的反应性能、强度有一定的关系，气孔率大的煤其。它与煤的反应性能、强度有一定的关系，气孔率大的煤其表面积大，反应性能好，但其强度一般较小。表面积大，反应性能好，但其强度一般较小。气孔率气孔率=真比重真比重-视比重视比重 100%100%真比重真比重 05.07.202428煤炭基础知识煤炭基础知识 煤的堆积比重煤的堆积比重：20时，自由堆积的煤的质量与同时，自由堆积的煤的质量与同温度同体积（包括煤的所有孔隙和煤块之间孔温度同体积（包括煤的所有孔隙和煤块之间孔隙在内的煤堆体积）水的质量之比。隙在内的煤堆体积）水的质量之比。注意：此为自由堆积，而非认为压实，并且包括注意：此为自由堆积，而非认为压实，并且包括煤块间的孔隙，以煤块间的孔隙，以t/cm3为单位，在设计煤仓、估为单位，在设计煤仓、估算炼焦装煤量和装车重量的情况下使用。算炼焦装煤量和装车重量的情况下使用。05.07.202429煤炭基础知识煤炭基础知识影响煤比重的因素影响煤比重的因素1.1.煤的种类（成因因素）煤的种类（成因因素）2.2.岩相组成岩相组成3.3.煤化程度煤化程度4.4.矿物质种类和含量矿物质种类和含量5.5.水分及风化水分及风化05.07.202430煤炭基础知识煤炭基础知识2.煤的颜色煤的颜色 一般为黑色、褐色和灰色。煤的颜色和煤的性质一般为黑色、褐色和灰色。煤的颜色和煤的性质有关，随煤的变质程度加深而变化。褐煤呈褐色，有关，随煤的变质程度加深而变化。褐煤呈褐色，主要是由于褐煤中含有腐植酸；烟煤呈黑色；无烟主要是由于褐煤中含有腐植酸；烟煤呈黑色；无烟煤成钢灰色。煤成钢灰色。颜色的变化也受变质程度和矿物质的不同影响，颜色的变化也受变质程度和矿物质的不同影响，如变质程度深的褐煤呈深褐色到黑色。如变质程度深的褐煤呈深褐色到黑色。05.07.202431煤炭基础知识煤炭基础知识3.煤的光泽煤的光泽 煤的光泽煤的光泽是指煤表面的反射能力，通常为全暗是指煤表面的反射能力，通常为全暗的、半暗的、半亮的、全亮和很亮等。的、半暗的、半亮的、全亮和很亮等。煤的光泽影响因素煤的光泽影响因素（1 1）煤岩组成）煤岩组成（2 2）煤化程度）煤化程度（3 3）灰分）灰分05.07.202432煤炭基础知识煤炭基础知识4.4.煤的硬度煤的硬度 煤的硬度煤的硬度是指用其它较硬的物质刻划的强度。了解煤的是指用其它较硬的物质刻划的强度。了解煤的硬度能使人们考虑在采煤时所使用的机械装置及推测机械硬度能使人们考虑在采煤时所使用的机械装置及推测机械磨损等情况。同时还能事先预测破碎、成型加工的难易程磨损等情况。同时还能事先预测破碎、成型加工的难易程度。度。煤的显微硬度是指煤对坚硬的物体压入的对抗能力，测煤的显微硬度是指煤对坚硬的物体压入的对抗能力，测定原理是在光滑的煤样平面上压入一坚硬的特殊形状的压定原理是在光滑的煤样平面上压入一坚硬的特殊形状的压力，在煤的表面压入一印痕，然后在显微镜下观察印痕大力，在煤的表面压入一印痕，然后在显微镜下观察印痕大小，印痕越大，煤的显微硬度越低。煤的显微硬度随煤的小，印痕越大，煤的显微硬度越低。煤的显微硬度随煤的变质程度加深而变化增高。变质程度加深而变化增高。05.07.202433煤炭基础知识煤炭基础知识5.5.煤的粉碎性（可磨性）煤的粉碎性（可磨性）煤被粉碎（研磨成粉）的难易程度通常用煤的可煤被粉碎（研磨成粉）的难易程度通常用煤的可磨性指数（磨性指数（HGI)表示。可磨性指数越大则越容易粉表示。可磨性指数越大则越容易粉碎。碎。磨碎定律磨碎定律:在研磨成粉时消耗的功（能量）与煤所在研磨成粉时消耗的功（能量）与煤所产生的新表面积成正比。产生的新表面积成正比。测定方法测定方法 1.1.全苏热工研究所法（全苏热工研究所法（BTNBTN法）法）2.2.哈德格罗夫法（哈德格罗夫法（HardgrcveHardgrcve）哈氏法哈氏法 05.07.202434煤炭基础知识煤炭基础知识6.6.煤的热稳定性煤的热稳定性 煤的热稳定性是指煤在高温燃烧或气化过程中对热的稳煤的热稳定性是指煤在高温燃烧或气化过程中对热的稳定程度。即煤块在高温作用下保持原来粒度的性质。定程度。即煤块在高温作用下保持原来粒度的性质。煤的热稳定性与煤种有关，无烟煤由于其结构致密，加煤的热稳定性与煤种有关，无烟煤由于其结构致密，加热时内外温差大，引起膨胀不同而破碎，造成热稳定性热时内外温差大，引起膨胀不同而破碎，造成热稳定性差；差；褐煤因含水分多，加热过程中水分大量蒸发使煤容易破褐煤因含水分多，加热过程中水分大量蒸发使煤容易破碎，其热稳定性也差。碎，其热稳定性也差。05.07.202435煤炭基础知识煤炭基础知识二、煤的化学性质二、煤的化学性质 煤的化学性质主要包括：煤的风化、氧化、热分煤的化学性质主要包括：煤的风化、氧化、热分解等。解等。1.煤的热分解煤的热分解 煤在热分解时能形成不同数量和不同组成的产煤在热分解时能形成不同数量和不同组成的产物，即胶质状态、粘结、成焦等，由于煤的结构复物，即胶质状态、粘结、成焦等，由于煤的结构复杂，极不稳定，在热分解过程中的分解方式和产品杂，极不稳定，在热分解过程中的分解方式和产品性质受外界影响，主要与煤化程度、煤炭组分、加性质受外界影响，主要与煤化程度、煤炭组分、加热方式有关。热方式有关。05.07.202436煤炭基础知识煤炭基础知识 2.煤的风化、氧化和自燃煤的风化、氧化和自燃 煤在空气中堆放或离地表很近的煤层在受到大气煤在空气中堆放或离地表很近的煤层在受到大气因素的综合影响时，其物理性质、化学性质、工艺因素的综合影响时，其物理性质、化学性质、工艺性质等会发生一系列的变化，称为风化，即氧化。性质等会发生一系列的变化，称为风化，即氧化。其主要原因是由于煤的有机质和矿物质被氧化，煤其主要原因是由于煤的有机质和矿物质被氧化，煤便会释放出热量，若释放的热量不能及时释放出，便会释放出热量，若释放的热量不能及时释放出，在煤层或煤堆中越积越多，煤的温度会越来越高，在煤层或煤堆中越积越多，煤的温度会越来越高，促使氧化过程加速，释放更多的热量，以致达到煤促使氧化过程加速，释放更多的热量，以致达到煤的燃点，造成自燃。的燃点，造成自燃。05.07.202437煤炭基础知识煤炭基础知识煤经风化、氧化后，其性质变化：煤经风化、氧化后，其性质变化：1.1.外观色泽改变；外观色泽改变；2.2.煤的化学性质变化；煤的化学性质变化；3.3.煤的热值变化。煤的热值变化。05.07.202438煤炭基础知识煤炭基础知识 电厂锅炉大多采用煤粉悬浮燃烧方式。电厂锅炉大多采用煤粉悬浮燃烧方式。电厂用煤的好坏是由电厂的设计和校核煤种来决电厂用煤的好坏是由电厂的设计和校核煤种来决定的。定的。一、工业分析特性指标一、工业分析特性指标1.1.水分（水分（M M）可燃部分含量相对减少，发热量降低；可燃部分含量相对减少，发热量降低；气态排放过程带走热量；气态排放过程带走热量；降低炉膛温度，推迟着火时间，增加化学和机械降低炉膛温度，推迟着火时间，增加化学和机械不完全燃烧热损失；不完全燃烧热损失；05.07.202439煤炭基础知识煤炭基础知识造成煤仓、输煤管路堵塞及磨煤机出力下降造成煤仓、输煤管路堵塞及磨煤机出力下降加速煤氧化和自燃。加速煤氧化和自燃。若含有适量的水分，可以防止储运、装卸过程中若含有适量的水分，可以防止储运、装卸过程中煤粉损失，减少对环境的污染，还能改善燃烧工况煤粉损失，减少对环境的污染，还能改善燃烧工况和提高炉膛热辐射效果。和提高炉膛热辐射效果。一般来说，水分为一般来说，水分为5 58%8%为宜，大于为宜，大于8%8%就可能导就可能导致输煤、给煤系统运行障碍。致输煤、给煤系统运行障碍。05.07.202440煤炭基础知识煤炭基础知识2.2.灰分（灰分（A A）增加发电成本；增加发电成本；影响锅炉安全运行；影响锅炉安全运行；腐蚀锅炉设备；腐蚀锅炉设备；污染环境。污染环境。05.07.202441煤炭基础知识煤炭基础知识3.挥发分（挥发分（V）随煤化程度的加深而减少；随煤化程度的加深而减少；其大小决定煤着火的难易程度；其大小决定煤着火的难易程度；VdafVdaf大于大于25%25%易发生爆炸。易发生爆炸。4.4.固定碳（固定碳（FC)FC)固定碳总是低于元素碳（固定碳总是低于元素碳（V V主要包含主要包含C+H)C+H)05.07.202442煤炭基础知识煤炭基础知识 1-4 1-4 不同煤种挥发分的特性不同煤种挥发分的特性 煤种煤种 挥发分开始逸出的温度（挥发分开始逸出的温度（）挥发分的发热量（挥发分的发热量（MJ/kg)无烟煤无烟煤 约约400 69.00 贫煤贫煤 320390 54.3656.45 烟煤烟煤 210260 39.3148.06 长焰煤长焰煤 约约170 约约35.54 褐煤褐煤 130170 约约25.7205.07.202443煤炭基础知识煤炭基础知识二、元素分析特性指标二、元素分析特性指标 煤的元素组成在燃烧过程中，发生下列变化：煤的元素组成在燃烧过程中，发生下列变化：煤煤COCO2 2+H+H2 2O+SOO+SO2 2+SO+SO3 3+N+N2 2+NO+NOX X+1.1.碳（碳（C C）、氢（）、氢（H)H)C C和和H H是煤炭燃烧产生热量的主要来源是煤炭燃烧产生热量的主要来源 1g1g碳完全燃烧产生碳完全燃烧产生34040J34040J的热量；的热量；1g1g氢完全燃烧产生氢完全燃烧产生143010J143010J的热量。的热量。2.2.硫（硫（S S）硫对电力生产的影响硫对电力生产的影响 对锅炉设备的腐蚀；对锅炉设备的腐蚀；对环境的危害。对环境的危害。05.07.202444煤炭基础知识煤炭基础知识三、可磨性指标（三、可磨性指标（HGIHGI）在规定的条件下，煤研磨成粉的难易程度。在规定的条件下，煤研磨成粉的难易程度。煤炭在磨制过程中的能量消耗与磨制效率取决于煤炭自煤炭在磨制过程中的能量消耗与磨制效率取决于煤炭自身可磨性。身可磨性。通常用哈氏可磨性指数来表示，通常用哈氏可磨性指数来表示，HGIHGI一般在一般在50-9050-90内内。四、煤灰熔融性指标四、煤灰熔融性指标 煤灰受热时，由固态向液态转化过程中表现出的性质。煤灰受热时，由固态向液态转化过程中表现出的性质。表征特征变化点的温度分别为表征特征变化点的温度分别为DTDT、STST、HTHT、FTFT。05.07.202445煤炭基础知识煤炭基础知识 测定灰熔融性的意义测定灰熔融性的意义1.提供锅炉设计选择炉膛出口烟温和锅炉安全运行依据；提供锅炉设计选择炉膛出口烟温和锅炉安全运行依据；2.预测燃煤的结渣；预测燃煤的结渣；ST=1350ST=1350为分为分界线。界线。3.为不同锅炉燃烧方式选择燃煤；为不同锅炉燃烧方式选择燃煤；4.判断煤灰的渣型判断煤灰的渣型05.07.202446煤炭基础知识煤炭基础知识五、煤灰成分特性指标五、煤灰成分特性指标 煤灰成分主要含有硅、铝、铁、钛、钙、镁、硫、钾、煤灰成分主要含有硅、铝、铁、钛、钙、镁、硫、钾、钠等元素，其中硅、铝、铁的氧化物占钠等元素，其中硅、铝、铁的氧化物占90%以上。以上。测定煤灰成分的意义测定煤灰成分的意义1.1.初步判断煤灰的熔融温度；初步判断煤灰的熔融温度；2.2.判断对锅炉的腐蚀情况；判断对锅炉的腐蚀情况；3.3.计算结渣指数。计算结渣指数。05.07.202447煤炭基础知识煤炭基础知识 1-5 1-5 灰中氧化物的熔点灰中氧化物的熔点 氧化物名称氧化物名称 熔点（熔点（）氧化物名称氧化物名称 熔点（熔点（）SiOSiO2 2 1625 Fe 1625 Fe2 2O O3 3 1565 1565 Al Al2 2O O3 3 2050 FeO 1420 2050 FeO 1420 MgO 2800 K MgO 2800 K2 2O 800O 8001000 CaO 2570 NaCaO 2570 Na2 2O 800O 8001000 05.07.202448煤炭基础知识煤炭基础知识六、煤粉细度（六、煤粉细度（Rx)指煤粉中不同粒度颗粒所占的质量百分数。它对煤炭燃指煤粉中不同粒度颗粒所占的质量百分数。它对煤炭燃烧的经济性有直接的影响。烧的经济性有直接的影响。利用煤粉细度判断煤粉粒度分布的均匀性。利用煤粉细度判断煤粉粒度分布的均匀性。当当n1时，煤粉粒度分布较均匀；当时，煤粉粒度分布较均匀；当n1时，则煤粉粒度分时，则煤粉粒度分布均匀性较差。根据不同设计煤质，发电厂一般选取布均匀性较差。根据不同设计煤质，发电厂一般选取n=0.81.2。05.07.202449煤炭基础知识煤炭基础知识一、煤样的保存一、煤样的保存 1）水分煤样应装入不吸水、不透气的密闭容器中；）水分煤样应装入不吸水、不透气的密闭容器中；2）一般分析试验煤样应在达到空气干燥状态后装入严密）一般分析试验煤样应在达到空气干燥状态后装入严密的容器中。的容器中。二、水分测定期限二、水分测定期限 1）全水分应在煤样制备后立即测定，如不能立即测定，）全水分应在煤样制备后立即测定，如不能立即测定，则应将其准确称量。则应将其准确称量。2）凡需根据水分测定结果进行校正或换算的分析试验，）凡需根据水分测定结果进行校正或换算的分析试验，应同时测定煤样水分；如不能同时进行，两者测定也应在应同时测定煤样水分；如不能同时进行，两者测定也应在尽量短的、煤样水分未发生显著性变化的期限内进行，即尽量短的、煤样水分未发生显著性变化的期限内进行，即5d。05.07.202450煤炭基础知识煤炭基础知识三、测定次数三、测定次数 对同一煤样进行对同一煤样进行2次测定（一般为重复测定），测定差次测定（一般为重复测定），测定差值值T；3次测定，极差次测定，极差1.2T；4次测定，极差次测定，极差1.3T。否。否则舍去全部结果，查原因重新测定。则舍去全部结果，查原因重新测定。四、基准的应用四、基准的应用 按照煤存在的状态或者根据需要而规定的成分组合，称按照煤存在的状态或者根据需要而规定的成分组合，称为基准。为基准。1.电力用煤常用基准电力用煤常用基准 四种状态：收到基四种状态：收到基(ar)、空气干燥基、空气干燥基(ad)、干燥基、干燥基(d)、干、干 燥无灰基燥无灰基(daf)05.07.202451煤炭基础知识煤炭基础知识1-6 各种基的燃煤状态各种基的燃煤状态 燃煤基燃煤基 燃煤状态燃煤状态 燃煤含有组成燃煤含有组成 收收 到到 收到时的燃煤收到时的燃煤 表面水分、空干基水分、表面水分、空干基水分、灰分、挥发分、固定碳灰分、挥发分、固定碳 空气干燥空气干燥 达到与环境湿度达到与环境湿度 空气干燥基水分、灰分、空气干燥基水分、灰分、平衡时的燃煤平衡时的燃煤 挥发分、固定碳挥发分、固定碳 干干 燥燥 在在105 下干燥下干燥 挥发分、灰分、固定碳挥发分、灰分、固定碳 后的假想燃煤后的假想燃煤 干燥无灰干燥无灰 扣除水分和扣除水分和815 下燃烧所得灰分下燃烧所得灰分 挥发分、固定碳挥发分、固定碳 量后的假想状态量后的假想状态05.07.202452煤炭基础知识煤炭基础知识2.2.不同基准之间的关系不同基准之间的关系煤质某一特性指标，当用不同基准表示时，其数值随煤质某一特性指标，当用不同基准表示时，其数值随收到基收到基空气干燥基空气干燥基干燥基干燥基干燥无灰基的顺序依次干燥无灰基的顺序依次增大；增大；无论采用哪种基准表示，煤炭各成分之和一定是无论采用哪种基准表示，煤炭各成分之和一定是100%100%且只有采用统一基准，各特性指标值才可以直接相加且只有采用统一基准，各特性指标值才可以直接相加减，若采用不同基准，必须将其换算到同一基准后进行减，若采用不同基准，必须将其换算到同一基准后进行运算。运算。不同基准之间相差水分或灰分，有时则同时相差水分不同基准之间相差水分或灰分，有时则同时相差水分与灰分。与灰分。采用干燥基时，则灰分、挥发分、固定碳三者之和为采用干燥基时，则灰分、挥发分、固定碳三者之和为100%100%；采用干燥无灰基时，则挥发分与固定碳之和为采用干燥无灰基时，则挥发分与固定碳之和为100%100%。05.07.202453煤炭基础知识煤炭基础知识3.基准的换算基准的换算 基准换算可按下式计算：基准换算可按下式计算：Y=KX0 当所需计算的基准比初始基准成分有所减少时，各成分所当所需计算的基准比初始基准成分有所减少时，各成分所占的百分含量随之增加，比例系数占的百分含量随之增加，比例系数K1；反之，当所需计；反之，当所需计算的基准比初始基准成分有所增加时，各成分所占的百分算的基准比初始基准成分有所增加时，各成分所占的百分含量随之减少，比例系数含量随之减少，比例系数K1。05.07.202454煤炭基础知识煤炭基础知识举例：以工业分析组成为例举例：以工业分析组成为例1.由空气干燥基由空气干燥基Aad换算到干燥基换算到干燥基Ad 空气干燥基工业分析组成：空气干燥基工业分析组成：Mad+Aad+Vad+FCad=100 干燥基工业分析组成：干燥基工业分析组成：Ad+Vd+FCd=100 根据干燥基定义，根据干燥基定义，Ad含量相当于在空气干燥基条件下，含量相当于在空气干燥基条件下，计算计算Aad占占Aad、Vad、FCad含量之和的百分数，即：含量之和的百分数，即：Aad 100 Ad=100=Aad Aad+Vad+FCad 100-Mad05.07.202455 100 K=1 100-Mad 反之，由干燥基换算到空气干燥基：反之，由干燥基换算到空气干燥基：100-Mad K=1 100 05.07.202456煤炭基础知识已知基已知基要要 求求 基基收到基收到基ar空气干燥基空气干燥基ad干燥基干燥基d干燥无灰基干燥无灰基daf收到基收到基ar空气干燥基空气干燥基ad干燥基干燥基d干燥无灰基干燥无灰基daf