煤的组成及特性

锅炉与锅炉房设备施工

模块一：锅炉房设备的

基本知识

单元三：锅炉燃料主讲教师：王思文1.3.1

煤的组成及特性1.3.2液体燃料的组成及特性1.3.3气体燃料的组成及特性单元三锅炉燃料一．燃料的基本知识燃料：是由有机可燃成分、不可燃成分和水分等物质组成的复杂的混合物，在燃烧过程中能放出大量的热量的物质。锅炉需要的燃料：锅炉燃烧所用的燃料有固体燃料（煤、焦炭、木屑、甘蔗渣等)、液体燃料（轻柴油、重油、渣油等）、气体燃料（天然气、液化石油气混合气、高炉煤气、焦炉煤气等)。二．煤的元素分析对煤的各组成成分用相应的质量百分数表示，各成分质量百分数的总和为100%，称为煤的元素分析。

C+H+O+N+S+A+M=100%

灰分（A）煤氢（H）氮（N）碳（C）氧（O）硫（S）水分（M）碳（C）碳是煤中最主要的可燃元素。煤中碳的含量随着煤龄的增长而增加。各种煤中碳的质量分数在40%〜95%之间，一般说来，含碳量愈多的煤，其发热量也愈高。1kg纯碳完全燃烧可放出32866kJ热量，纯碳的着火温度较高，煤中的碳含量愈高愈难着火，燃烧过程也愈缓慢，燃尽时间也愈长。氢（H）氢是煤中重要可燃元素。1kg氢完全燃烧可放出125600kJ的热量，大约是纯碳发热量的4倍。氢的着火温度较低，燃烧速度较快，所以，煤中氢的含量愈多对燃烧愈有利。在各种煤中，氢的含量在2%～6%之间。硫（S）硫是煤中的有害元素。它虽可燃烧，但发热量不大，1kg硫完全燃烧放出9050kJ热量。煤中硫含量的变动范围很大，约在可燃成分的0.1%～8.0%。硫的危害：腐蚀受热面、污染大气环境。氧（O）和氮（N）氧和氮是煤中的不可燃元素。由于氧和氮的存在，使煤中的碳和氢的含量减少，降低了煤的发热量。煤中氧的含量随着碳化程度加深而减少，如无烟煤中氧的质量分数仅为1%～2%，而泥煤则高达40%。氮的含量通常在0.2%。水分（M）水分的危害（四方面）：杂质增加能耗造成着火困难增加排烟热损失

b.煤中的水分由外水分（MW）和内水分（MN）组成。灰分（A）灰分是煤中不可燃的矿物质。煤中灰分的波动幅度很大，一般在5%～35%之间，劣质煤中灰分含量高达75%。灰分的危害（四方面）：降低发热量增加能耗、磨损设备腐蚀、磨损、降低热效率污染环境三．煤的各种“基”的表示方法接收基接收基表示实际应用的煤（炉前煤且未经过任何处理的煤）中各组成成分的质量分数总和，它以包括全部水分在内的七种成分之和作为100%，用下角标ar表示。其表达式为Car

+Har+Oar+Nar+Sar+Aar+Mar=100%空气干燥基空气干燥基表示不含外水分条件下，煤中各组成成分的质量分数总和，它以包括内在内水分在内的七种成分之和作为100%，用下角标ad表示。其表达式为：Cad

+Had+Oad+Nad+Sad+Aad+Mad=100%干基干基表示不含水分条件下，煤中各组成成分的质量分数总和，它以不包括水分在内的六种成分之和作为100%，用下角标d表示。其表达式为Cd

+Hd+Od+Nd+Sd+Ad=100%干燥无灰基干燥无灰基表示不含水分和灰分条件下，煤中各组成成分的质量分数总和，它以不包括水分和灰分在内的五种成分之和作为100%，用下角标daf表示。其表达式为：Cdaf+Hdaf+Odaf+Ndaf+Sdaf=100%煤的各种“基”的换算

各种“基”可以相互换算，按下式进行：

B=KA

式中A—已知“基”的相应成分；B—换算“基”的相应成分；K—换算系数，如下表所示。燃料不同基成分换算系数表四．煤的工业分析煤的工业分析是测定煤的水分（M）、灰分（A）、挥发分（V）、固定碳（Cgd）的含量。煤的工业分析成分是用质量百分数表示的。即

Cgd+V+M+A=100%挥发分（V）煤在隔绝空气的条件下进行加热，所得可燃气体称为挥发分。挥发分的主要成分有碳氢化合物、碳氧化合物、氢气和焦油蒸气等，是煤中有机物质热分解的产物。灰分（A）

灰分是指煤完全燃烧后残留的固定物质。水分（M）

水分是指煤中的全部水分，包括外水分和内水分。固定碳（Cgd）

从煤的试样中减去其中的灰分、水分及挥发分，剩下的质

量就是煤的固定碳含量。五．焦炭（焦渣）特性

焦炭是煤中挥发分析出后在坩埚中的残留物。焦炭包括煤中的固定碳及灰分。

根据焦炭特性，可以初步鉴定煤的粘结特性，共八级。1级：焦炭全部为粉状，没有相互粘着的颗粒——粉状。2级：以手指轻压即碎成粉状——粘着。3级：以手指轻压即成碎块——弱粘结。4级：以手指用力压才裂成碎块——不熔融粘结。5级：焦炭成扁平的饼状，煤粒的界限不易分清，表面有银白色金属光泽——不膨胀熔融粘结。6级：用手指压不碎，表面有银白色金属光泽和较小的膨胀泡——微膨胀熔融粘结。7级：表面有银白色金属光泽，有明显的膨胀，但膨胀高度小于等于15mm-膨胀熔融粘结。8级：表面有银白色金属光泽，有明显的膨胀，膨胀高度大于15mm——强膨胀熔融粘结。六．煤灰熔融性（灰熔点）

通常采用“角锥法”测定其熔融性。三个特征温度：

变形温度t1软化温度t2熔融温度t3七．煤的发热量的概念煤的发热量是指单位质量的煤完全燃烧时所放出的全部热量，单位为kJ/kg。发热量分为高位发热量和低位发热量两种。高位发热量与低位发热量的区别八．标准煤的概念

将接收基的低位发热量为29308kJ/kg的煤规定为标准煤。

式中

—折算成标准煤的消耗量（kg/h）；

—实际煤的消耗量（kg/h）；

—实际煤的应用基的低位发热量(kJ/kg)。九．煤的分类根据干燥无灰基挥发分（Vdaf）和接收基低位发热量作为分类的基本依据，并考虑到煤的接收基水分及灰分含量，将煤分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤等四类。无烟煤无烟煤的干燥无灰基挥发分

≤10%，其挥发分析出温度较高，无烟煤接收基低位发热量

≈22000～28000kJ/kg。无烟煤呈灰黑色，表面具有金属光泽，质地坚硬，储存时性能稳定，不容易发生自燃现象。贫煤贫煤的挥发分较低，其干燥无灰基挥发分

≈10%～20%。发热量较高，介于无烟煤和烟煤之间。烟煤烟煤挥发分含量很高，其干燥无灰基挥发分

＞20%~40%；含碳量也高，接收基碳

≈40%～60%或更高。烟煤的发热量较高，其接收基低位发热量

≈20000~27000kJ/kg。烟煤大多为有光泽的黑色均匀体，质地松软，燃烧时火焰比较长、烟多。烟煤是自然界中分布最广、品种最多的煤种。褐煤褐煤是煤龄较短、