煤及其在锅炉生产蒸汽中应用的知识讲座.doc

煤及其在燃煤锅炉生产蒸汽中应用的知识讲座大家好！今天讲座的内容是煤的知识及其在燃煤锅炉生产蒸汽中的应用。在给大家介绍煤炭知识的同时，将在其中穿插讲解煤的性质对锅炉生产蒸汽的影响。首先给大家介绍的是：煤是如何形成的？大家都知道，在几千万年前，地球表面覆盖着大面积的沼泽森林，当中包括了许多如菌类、蕨类、灌木、乔木等植物，由于地壳的运动导致不同的时代海平面升高或降低，当海平面升高后，植物被水淹没而死亡，如果这些死亡的植物被沉积物（如火山灰）覆盖，与氧气隔绝，植物就不会完全分解，形成了地下有机层，随着这种情况的反复发生，就形成了多层的有机地层，这些有机层在地下温度增高、压力变大的环境中经过几百万年的时间最后转变成了煤层，这与我们通常知道的将木头放在窑中烧成炭的情况很相似。因为埋藏在地下的深度和时间上有差异，形成的煤也就不尽相同了。了解了煤的形成过程后，大家就可以理解为什么公司从不同的供应商采购回的煤会有差异，为什么会有白煤、烟煤等不同的叫法，所以请大家一定要有这样的一个观点，煤是自然界的天然产物，煤质的差异是人力不可控制的，即使是同一种煤这样的差异同样存在，这也是在锅炉生产操作中强调勤观察、勤调节、勤联系的重要原因，也就是说，根据煤质的不同，通过观察煤的燃烧情况、生产的需要，调节煤层的厚度、不同种煤的搭配比例、扒煤时间的间隔及其他工艺参数，用最经济的消耗达到最佳的效果，满足生产的需求。关于煤的开采、煤的利用及相关的术语请大家参看公司发给大家的资料。下面将给大家介绍煤的组分（即煤里面到底含有什么东西）、在工业应用中煤检测的项目（即煤的部分组分）及这些项目对锅炉生产操作上的指导意义。从煤的形成大家可以看出，煤当中肯定会含有无机矿物质和水，除此之外，由于煤是有植物埋在地下而形成的，所以煤的基本结构单元是以碳为骨架的多聚芳香环系统，芳香环周围有碳、氢、氧及少量的氮和硫等原子组成的侧链和官能团，如羧基（-COOH）、羟基（-OH）和甲氧基（-OCH3），这说明在煤中有机质主要是由碳、氢、氧和氮、硫等元素组成，这些有机质的含量将会在后面给大家介绍的煤检测项目中反映出来。在给大家介绍煤的检测项目之前，让我们先来了解几个术语和定义。煤的煤化程度，指的是埋在地下的有机层有多少变成了煤，煤化程度越高，有机层转变成煤的比率越高，这与有机层在地下埋藏的深度和时间长短有关。煤化程度越高，碳的含量越高，氢、氧的含量越低。褐煤，指的是煤化程度低的煤，其特点是外观多呈褐色，光泽暗淡或呈沥青光泽，含有较高的内在水分和不同数量的腐植酸。烟煤，指的是煤化程度高于褐煤低于无烟煤的煤，其特点是挥发分产率范围大（10-50），单独炼焦时从不结焦到强结焦均有，燃烧时会有烟。无烟煤（也称白煤），指的是煤化程度高的煤，其特点是挥发分低（小于10）、密度大、燃点高，无黏结性，燃烧时多不冒烟。燃点，指的是煤释放出足够的挥发分与周围空气形成可燃混合物的最低着火温度，通俗的说就是将煤加热到开始燃烧时的温度，所以煤的煤化程度越高，燃点就越高。以上这些解释请大家记住了，因为在下面的煤检测项目的学习中大家可以看到这些煤的特点将对锅炉操作起到很好的指导作用。此外，还就燃烧的条件给大家做些讲解。从大家的生活和工作经验中可以知道，要燃烧先要有可以燃烧的东西，术语上称可燃物，在锅炉生产中指的就是煤，具体的说是指煤中的固定碳和挥发分，固定碳的含量越高，可供燃烧的物质就越多，这就是白煤比烟煤经得烧的原因；其次是需要助燃物，助燃物不仅仅指的是氧气，象镁条可在氮气中燃烧，氮气就是助燃物，当然对于锅炉生产而言，助燃物指的就是氧气，所以在锅炉设备中有引风机、鼓风机，目的就是提供足够的氧气使煤更好的燃烧，但是并不是氧气越多越好，因为氧气本身是不会燃烧的，它必须与可燃物（煤）反应才能起作用，太多的空气（氧气）反而会带走热量和煤粉，这是在锅炉操作中强调要控制好风量的原因之一；有了可燃物和助燃物就会产生燃烧吗？当然不是，通常我们所说的是还缺火种，需要用火种来点燃，严格的讲，此种说法并不正确，正确的说法是使可燃物达到燃点，用火种点燃只是使可燃物达到燃点的一种方式，除此之外，还可以有其他的方式使可燃物达到燃点而产生燃烧现象，比如说自然界中煤的自燃现象就是因地热（如火山熔岩等）将煤加热到燃点而引起的。总结一下上面说的，要产生燃烧，就必须满足三个条件：可燃物、助燃物、使可燃物达到燃点，三者缺一不可。煤的工业分析结果是我们评价煤质和锅炉操作的基本依据，也是公司计算煤价的指标，根据公司生产需要及锅炉适宜的煤种选择合适的煤，才能高效低耗的满足公司生产。在煤的工业分析中通常检测以下项目：煤的水分、灰分、挥发分、固定碳、硫分，其中煤的水分、灰分、挥发分是直接测定出来的，固定碳则是用差减法计算出来的，热值（或称发热量）也是根据测出的水分、灰分、挥发分用经验公式计算出来的。因此当大家拿到煤的检测报告时最需要了解的结果就是水分、灰分、挥发分、硫分，固定碳和发热量只是做为参考，因为此两个数据大家都可以自己计算出来。下面将给大家逐一讲解煤的检测项目。首先给大家介绍的是煤的水分。我们都知道，空气中是含有水分的，当天气潮湿时，空气中就含有较多的水分，干燥时含有较少的水分，我们身处环境中的物品会与空气中的水分进行交换，达到一定的平衡后就不再吸入空气中的水分，在我们日常所说的南风天或梅雨天，墙壁、玻璃、家具上会挂有水珠，这些水珠就是墙壁、玻璃、家具等物品与空气中的水分达到平衡后无法吸附的水分凝聚成的，对于煤而言同样也是如此，当煤在室外堆放时也会与空气中的水分形成平衡，吸附在煤的表面，这部分水分就是煤工业分析中所说的外在水分，煤的外在水分在常温下很容易在干燥的空气蒸发，这就是为什么当煤到公司后要尽快取样的原因。除了外在水分外，煤还有内在水分，前面已给大家介绍过，煤是由植物形成的，所以煤的颗粒中有许多的毛细孔，这些孔内会吸附水分，并且需在100C以上的温度经过一段时间后才能蒸发，这部分水分就称为煤的内在水分，煤的全水分就是由煤的外在水分和内在水分组成的。煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存，对锅炉使用来说，因水蒸发需吸收热量，使得煤在燃烧时有部分热量被消耗，降低了煤的热量利用，水分越多，煤的热量损失越大，所以公司的煤采购标准中水分含量要8，超过此标准的煤要进行相应的扣出，且需在煤场停放一段时间后再使用。接下来给大家介绍煤的灰分。煤的灰分是指煤完全燃烧后剩下的残渣，也就将煤中所有可以燃烧的物质全部燃烧掉，剩下的不可燃烧的矿物质就是煤的灰分。同样的，煤的矿物质也分为内在矿物质和外在矿物质，外在矿物质是在采煤及运输中混入的矸石，大部分的矸石在煤的洗选过程中可以分离出来，但仍有少部分留在了煤中，有时间的话大家可以做个试验，从煤场拿少量的煤边磨边用水冲洗，最后剩下的渣就是外在矿物质矸石，内在矿物质包括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，次生矿物质是在成煤过程中外界的矿物质与成煤植物混在一起成煤而留在煤中的。煤的灰分是煤中的有害物质，灰分增加，煤中可燃烧物质的含量就减少，同时矿物质灰化时要吸收热量，大量的排渣也会带走热量，降低了煤的热效率，影响锅炉的操作，加剧设备的磨损，所以煤中的灰分含量越少越好。介绍完煤的水分和灰分后，将给大家讲解的是对锅炉燃烧生产蒸汽最重要的两个组分：煤的挥发分和固定碳。煤的挥发分指的是煤在一定温度下隔绝空气加热，逸出物质（气体火液体）中减掉水分后的含量，在前面已给大家介绍过煤燃点的定义，从燃点的定义上可以知道，煤的挥发分在煤的燃烧中起着极其重要的作用，因为煤在受热时最先释放出的就是挥发分（可燃烧的气体及液体蒸汽），这些气体及液体蒸汽与氧气混合后在受热温度达到燃点温度时就会开始燃烧，随着燃烧的进行，温度会逐渐升高，从而使煤的可燃固体物（固定碳）达到燃点而燃烧，因此煤中的挥发分越高，煤就越容易燃烧。煤的固定碳指的是煤中去掉水分、灰分、挥发分剩下的物质，它是煤的发热量的重要来源，固定碳的含量越高，煤就越能够提供更多的热量，即我们通常所说的经得烧。煤的挥发分与固定碳含量的多少与煤的变质程度（即煤化程度）有关，变质程度越高，煤的挥发分越低，固定碳含量越高，因而此二组分是我们采购煤时很重要的计价指标，煤的挥发分也是煤分类的最重要的指标。公司曾经单独烧过白煤、烟煤，在大家的生产实践中可以发现，白煤比较难以很快着火但经得烧，不容易过火，渣少，烟煤着火快但不太经得烧，渣多，其原因就是白煤的挥发分低，固定碳含量高，灰分少，烟煤的挥发分高，固定碳含量较低，灰分多，才会有这样的情况，因此在锅炉操作生产蒸汽时，对煤的挥发分及固定碳充分了解，为煤的使用提供了数据，我们可以根据生产用汽量的多少，通过合理地搭配煤种的比例，以最低的消耗满足生产的需要，这需要靠大家在生产过程中不断摸索，总结经验。除了以上介绍的四组分外，还简单给大家介绍煤的硫分，这与环境保护