《电厂燃料》 第一章 燃料的基础知识

课程性质、目的和任务 本课程由《电厂燃料》和《电力用油》两部分组成,是一门理论和应用并重的课程,它 的任务是使学生通过对本课的学习,能了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性和 煤质分析的方法;了解和掌握电力用油和六氟化硫绝缘气体的物化性质,质量指标的检验、 监督和运行的基础知识。从而为学生在电力系统或相关专业部门从事生产和科研打下必要的 基础。 电厂燃料 能源工业是国民经济的基础。我国发展电力的基本特点,是以燃煤为基础,以火电为主, 煤电占总发电量的80%。从提高发电效率、节约能源和解决环保三方面来考虑,走可持续发 展的道路。电力燃料,特别是电煤质量与上述三方面都有着十分密切的关系。2002年原国家 电力公司直供燃煤发电厂耗煤总量达368亿旽,数以万计的科技人员直接从事燃料监督和试 验工作。随着电力生产的发展,锅炉机组容量日益增大,就需要提供数量更多,质量更好的 电力燃料。了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性,切实做好火电厂燃料的采制 样及化验工作,对降低发电成本,确保锅炉机组的安全经济运行,具有极其重要的意义。 第一章燃料基础知识 第一节煤的形成、组成和特性 、煤的形成 煤是由古代植物形成的。植物分低等植物和髙等植物两大类。在地球上储量最多的煤由 髙等植物形成,统称为腐植煤,即现代被广泛使用的褐煤、烟煤和无烟煤等。髙等植物的有 机化学组成主要为纤维素和本质素,此外还有少量蛋白质和脂类化合物等;无机化学组成主 要为矿物质。古代植物随地壳运动而被埋入地下,经过长期的细菌生物化学作用以及地热髙 温和岩层髙压的成岩、变质作用,使植物中的纤维素、木质素发生脱水、脱一氧化碳、脱甲 烷等反应,而后逐渐成为含碳丰富分可燃性岩石,这就是煤。该过程成为煤化作用,它是- 个増碳的碳化过程。根据煤化程度的深浅、地质年代长短以及含碳量多少可将煤划分为泥炭、 褐煤、烟煤和无烟煤四大类,其演化过程可用下列框图说明 煤化作用 死亡、难积 古代植物沼化 |地充下沉、埋覆 形成岩层 揭沉地热地压烟深度碳化无 25~3亿午 岩作用 变质作用煤!变质作用 (植物质分解 〔脱二氧化碳) (脱甲烷、脱水) 化、硬绪 组成植物质的有机元素主要为碳、氢、氧和少量氮、硫和磷。这些元素在成煤过程中随

1 课程性质、目的和任务 本课程由《电厂燃料》和《电力用油》两部分组成，是一门理论和应用并重的课程，它 的任务是使学生通过对本课的学习，能了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性和 煤质分析的方法；了解和掌握电力用油和六氟化硫绝缘气体的物化性质，质量指标的检验、 监督和运行的基础知识。从而为学生在电力系统或相关专业部门从事生产和科研打下必要的 基础。 电厂燃料 能源工业是国民经济的基础。我国发展电力的基本特点，是以燃煤为基础，以火电为主， 煤电占总发电量的 80％。从提高发电效率、节约能源和解决环保三方面来考虑，走可持续发 展的道路。电力燃料，特别是电煤质量与上述三方面都有着十分密切的关系。2002 年原国家 电力公司直供燃煤发电厂耗煤总量达 3.68 亿吨，数以万计的科技人员直接从事燃料监督和试 验工作。随着电力生产的发展，锅炉机组容量日益增大，就需要提供数量更多，质量更好的 电力燃料。了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性，切实做好火电厂燃料的采制 样及化验工作，对降低发电成本，确保锅炉机组的安全经济运行，具有极其重要的意义。 第一章 燃料基础知识 第一节 煤的形成、组成和特性 一、煤的形成 煤是由古代植物形成的。植物分低等植物和高等植物两大类。在地球上储量最多的煤由 高等植物形成，统称为腐植煤，即现代被广泛使用的褐煤、烟煤和无烟煤等。高等植物的有 机化学组成主要为纤维素和本质素，此外还有少量蛋白质和脂类化合物等；无机化学组成主 要为矿物质。古代植物随地壳运动而被埋入地下，经过长期的细菌生物化学作用以及地热高 温和岩层高压的成岩、变质作用，使植物中的纤维素、木质素发生脱水、脱一氧化碳、脱甲 烷等反应，而后逐渐成为含碳丰富分可燃性岩石，这就是煤。该过程成为煤化作用，它是一 个增碳的碳化过程。根据煤化程度的深浅、地质年代长短以及含碳量多少可将煤划分为泥炭、 褐煤、烟煤和无烟煤四大类，其演化过程可用下列框图说明。 组成植物质的有机元素主要为碳、氢、氧和少量氮、硫和磷。这些元素在成煤过程中随

着地质年代的增长,变质程度加深,含碳量逐步増加,氢和氧逐步减少,硫和氮则变化不大。 植物 泥炭 褐煤 烟煤 CIH24O1o C1sH8Os Ch,o CO~-m-0,无烟煤 CIH 、煤的组成 煤在成煤过程漫长的地质年代中,其原始的组成和结构发生了变化,形成一种新物质。 煤是由多种结构形式的有机物(或称煤素质),与少量种类不同的无机物(或称矿物质)组成 的混合物。煤中有机物的基本结构单元,主要是带有侧链和官能团的缩合芳香核体系,随着 变质程度的加深,基本结构单元中六碳环的数目不断增加,而侧链和官能团则不断减少。煤 中无机物的组成极为复杂,所含元素多达数十种,常以硫酸盐、碳酸盐(主要是钙、镁、铁 等盐)、硅酸盐(铝、钙、镁、钠、钾)、黄铁矿(硫)等矿物质的形态存在。此外还有一些伴 生的稀有元素,如锗(Ge)、硼(B)、铍(Be)、钴(Co)、钼(Mo)等。 煤仅作为能源使用时,就没有必要对其化学结构作详尽的了解,只从热能利用(即燃料 的燃烧)方面去分析和研究煤的组成,基本上就能够满足电力生产的要求 在工业上常将煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组成两种。了解这两种组成就可 以为煤的燃烧提供基本数据。工业分析组成是用工业分析法用工业分析法测岀的煤的不可燃 成分和可燃成分,不可燃成分为水分和灰分;可燃成分为挥发分和固定碳。这四种成分的总 量为100 无机物水分(包括外在水分和内在水分) (不可燃成分)灰分(主要为含Ca、Al、Si、Fe等元素的无机矿物质) 有机物「挥发分(由C、H、O、N、S元素组成的气态物质) 可燃成分)固定碳(主要由C元素组成的固态物质) 工业分析法带有规范性,所得的组成与煤的固有组成完全不同,但它给煤的工艺利用带 来很大的方便。工业分析法采用了常规重量分析法,以重量百分比计量各组成,可得到可靠 的百分组成。这有利于煤质计量、煤种划分、煤质评估、用途选择、商品计价等。 元素分析组成是用元素分析法测出煤中的化学元素分析组成,该组成可示出煤中某些有 机元素的含量。元素分析组成包括C、H、O、N、S五种元素,这五种元素加上水分和灰分, 其总量为100。元素分析结果对煤质硏究、工业利用、锅炉设计、环境质量评价等都是极为 有用的资料。 三、煤的性质 煤的性质指煤的物理性质、化学性质和工艺性质。这些性质都与成煤的原始物质、聚积 环境、地质条件和煤化程度有关。作为动力用煤的主要性质包括发热量、可磨性、煤粉细度、 煤灰熔融性、密度(包括真(相对)密度、视(相对)密度和堆积密度)、着火点 1.发热量(Q) 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。 煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料,主要是利用煤的发热量,发

2 着地质年代的增长，变质程度加深，含碳量逐步增加，氢和氧逐步减少，硫和氮则变化不大。 1 3 4 2CH H O 1 5 1 4 CO 1 6 1 4 3 2H O 1 6 1 8 5 3H O CO C1 7H2 4O1 0 C H O C H O C H O C H 植物 － 2 、－ 2 泥炭 － 2 褐煤 － 2 烟煤 － 4、－ 2 无烟煤 ⎯⎯⎯⎯ ⎯→ ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯ ⎯→ 二、煤的组成 煤在成煤过程漫长的地质年代中，其原始的组成和结构发生了变化，形成一种新物质。 煤是由多种结构形式的有机物（或称煤素质），与少量种类不同的无机物（或称矿物质）组成 的混合物。煤中有机物的基本结构单元，主要是带有侧链和官能团的缩合芳香核体系，随着 变质程度的加深，基本结构单元中六碳环的数目不断增加，而侧链和官能团则不断减少。煤 中无机物的组成极为复杂，所含元素多达数十种，常以硫酸盐、碳酸盐（主要是钙、镁、铁 等盐)、硅酸盐(铝、钙、镁、钠、钾)、黄铁矿（硫）等矿物质的形态存在。此外还有一些伴 生的稀有元素，如锗(Ge)、硼(B)、铍(Be)、钴(Co)、钼(Mo)等。 煤仅作为能源使用时，就没有必要对其化学结构作详尽的了解，只从热能利用（即燃料 的燃烧）方面去分析和研究煤的组成，基本上就能够满足电力生产的要求。 在工业上常将煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组成两种。了解这两种组成就可 以为煤的燃烧提供基本数据。工业分析组成是用工业分析法用工业分析法测出的煤的不可燃 成分和可燃成分，不可燃成分为水分和灰分；可燃成分为挥发分和固定碳。这四种成分的总 量为 100。              固定碳（主要由 元素组成的固态物质） 挥发分（由 、 、 、 、 元素组成的气态物质） （可燃成分） 有机物 灰分（主要为含 、 、 、 等元素的无机矿物质） 水分（包括外在水分和内在水分） （不可燃成分） 无机物 煤 C C H O N S Ca Al Si Fe 工业分析法带有规范性，所得的组成与煤的固有组成完全不同，但它给煤的工艺利用带 来很大的方便。工业分析法采用了常规重量分析法，以重量百分比计量各组成，可得到可靠 的百分组成。这有利于煤质计量、煤种划分、煤质评估、用途选择、商品计价等。 元素分析组成是用元素分析法测出煤中的化学元素分析组成，该组成可示出煤中某些有 机元素的含量。元素分析组成包括 C、H、O、N、S 五种元素，这五种元素加上水分和灰分， 其总量为 100。元素分析结果对煤质研究、工业利用、锅炉设计、环境质量评价等都是极为 有用的资料。 三、煤的性质 煤的性质指煤的物理性质、化学性质和工艺性质。这些性质都与成煤的原始物质、聚积 环境、地质条件和煤化程度有关。作为动力用煤的主要性质包括发热量、可磨性、煤粉细度、 煤灰熔融性、密度（包括真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度）、着火点。 1．发热量（Q） 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。 煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发

热量愈高,其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据,以及锅炉 设计的参数。 2.可磨性 煤的可磨性是指煤硏磨成粉的难易程度。用可磨性指数表示,符号为HGⅠ(哈氏指数)。 它具有规范性,无量纲。其规范为规定粒度下的煤样,经哈氏可磨仪,用规定的能量硏磨后, 在规定的标准筛上筛分,称量筛上煤样质量,并由用已知哈氏指数标准煤样绘制的标准曲线 上査得该煤的哈氏指数。它是设计和选用磨煤机的重要依据 3.煤粉细度( (fineness of pulverized coal) 煤粉细度是指煤粉中各种大小尺寸颗粒煤的重量百分含量,它表征煤粉颗粒分布的均匀 程度。通常以∞0μm和200μm筛上煤粉量来表示。它可用筛分法确定,即使煤粉通过一定 孔径的标准筛,计量筛上煤粉重量占试样重量的百分数。符号为Rx,下标为标准筛孔径。在 定的燃烧条件下,煤粉细度对磨煤能量耗损和燃烧过程中的热损失有较大影响。 4.煤灰熔融性 煤灰熔融性又称灰熔点,是动力和气化用煤的重要指标。煤灰是煤中可燃物质燃烬后的 残留物,由各种矿物质组成的混合物,没有一个固定的熔点,只有一个熔化温度的范围。当 煤灰受热时,它由固态逐渐向液态转化而呈塑性状态。煤灰熔融性就是表征煤灰在高温下转 化为塑性状态时,其粘塑性变化的一种性质。煤灰在塑性状态时,易粘附在金属受热面或炉 墙上,阻碍热传导,破坏炉膛的正常燃烧工矿。所以煤灰的熔融性是关系锅炉设计、安全经 济运行等问题的重要性质。表示熔融性的方法具有较强的规范性,它是将煤灰制成三角锥体, 在规定的条件下加热,根据其形态变化而规定的三个特征温度:即DT(变形温度)、ST(软 化温度)和FT(熔化温度)。一般用ST评定煤灰熔融性。 5.真(相对)密度、视(相对)密度和堆积密度 煤的真(相对)密度定义为在20℃时煤(不包括煤的孔隙)的质量与同温度、同体积水 的质量之比,符号为TRD,无量纲 视(相对)密度定义为在20℃时煤(包括煤的孔隙)的质量与同温度、同体积水的质量 之比,符号为ARD,无量纲。 堆积密度是指单位体积(包括煤粒的体积和煤粒间的空隙)中所含煤的质量,单位为 真密度用于煤质硏究、煤的分类、选煤或制样等工作。视密度用于煤层储量的估算。而 堆积密度在火电厂中,主要用于计算进厂商品煤装车量以及煤场盘煤。 着火点 煤的着火点或称着火温度,是将煤加热到开始燃烧时的温度,也称煤的燃点,临界温度 和发火温度,单位为℃。它的测定具有规范性,使用不同的测试方法,对同一煤样,着火点 的值也会不同。一般是将氧化剂加入或通入煤中,对煤进行加热,使煤发生爆燃或有明显的 升温现象,然后求出煤爆燃或急剧升温的临界温度,作为煤的着火点。我国测定着火点时采

3 热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉 设计的参数。 2．可磨性 煤的可磨性是指煤研磨成粉的难易程度。用可磨性指数表示，符号为 HGI（哈氏指数）。 它具有规范性，无量纲。其规范为规定粒度下的煤样，经哈氏可磨仪，用规定的能量研磨后， 在规定的标准筛上筛分，称量筛上煤样质量，并由用已知哈氏指数标准煤样绘制的标准曲线 上查得该煤的哈氏指数。它是设计和选用磨煤机的重要依据。 3．煤粉细度(fineness of pulverized coal) 煤粉细度是指煤粉中各种大小尺寸颗粒煤的重量百分含量，它表征煤粉颗粒分布的均匀 程度。通常以 90μm 和 200μm 筛上煤粉量来表示。它可用筛分法确定，即使煤粉通过一定 孔径的标准筛，计量筛上煤粉重量占试样重量的百分数。符号为 Rx，下标为标准筛孔径。在 一定的燃烧条件下，煤粉细度对磨煤能量耗损和燃烧过程中的热损失有较大影响。 4．煤灰熔融性 煤灰熔融性又称灰熔点，是动力和气化用煤的重要指标。煤灰是煤中可燃物质燃烬后的 残留物，由各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只有一个熔化温度的范围。当 煤灰受热时，它由固态逐渐向液态转化而呈塑性状态。煤灰熔融性就是表征煤灰在高温下转 化为塑性状态时，其粘塑性变化的一种性质。煤灰在塑性状态时，易粘附在金属受热面或炉 墙上，阻碍热传导，破坏炉膛的正常燃烧工矿。所以煤灰的熔融性是关系锅炉设计、安全经 济运行等问题的重要性质。表示熔融性的方法具有较强的规范性，它是将煤灰制成三角锥体， 在规定的条件下加热，根据其形态变化而规定的三个特征温度：即 DT（变形温度）、ST（软 化温度）和 FT（熔化温度）。一般用 ST 评定煤灰熔融性。 5．真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度 煤的真（相对）密度定义为在 20℃时煤（不包括煤的孔隙）的质量与同温度、同体积水 的质量之比，符号为 TRD，无量纲。 视（相对）密度定义为在 20℃时煤（包括煤的孔隙）的质量与同温度、同体积水的质量 之比，符号为 ARD，无量纲。 堆积密度是指单位体积（包括煤粒的体积和煤粒间的空隙）中所含煤的质量，单位为 g/cm3。 真密度用于煤质研究、煤的分类、选煤或制样等工作。视密度用于煤层储量的估算。而 堆积密度在火电厂中，主要用于计算进厂商品煤装车量以及煤场盘煤。 6．着火点 煤的着火点或称着火温度，是将煤加热到开始燃烧时的温度，也称煤的燃点，临界温度 和发火温度，单位为℃。它的测定具有规范性，使用不同的测试方法，对同一煤样，着火点 的值也会不同。一般是将氧化剂加入或通入煤中，对煤进行加热，使煤发生爆燃或有明显的 升温现象，然后求出煤爆燃或急剧升温的临界温度，作为煤的着火点。我国测定着火点时采

用亚硝酸钠做氧化剂,在燃点测定仪中进行测定。着火点与煤的风化、自燃、燃烧、爆炸等 有关,所以它是一项涉及安全的指标。 第二节煤的基准 基准表示法 由于煤中水分和灰分的含量受到外界条件的影响,其它成分的百分量亦将随之变更,所 以不能简单地用成分百分量来表明煤的种类和某些特性,而必须同时指明百分数的基准是什 么。“基”即是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的。煤质分析中常用的“基 有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基、干燥无矿物质基, 1.收到基 as received basis) 收到基(旧称应用基),是以进入锅炉房原煤仓内(或进入贮煤场内)的煤作为基准,表示 符号为ar。其表达式为 Car+Ha十Oa+Nx+Sa十Aa+Ma=100% FCa十Va+Aa+Mar=100% 收到基成分含量反映了煤作为收到状态下的各成分含量。锅炉热力计算均采用收到基成 分 2.空气干燥基 air dry basis) 空气干燥基是指把在实验室经过自然风干后的煤作为基准(以与空气湿度达到平衡状态 的煤为基准。表示符号为ad),用下式表示 Cad+Had+Oad+Nad+Sad+ Aad+Mad=100% FCad+Vad+Aad+Mad=100% 空气干燥基成分含量一般在实验室内作煤样分析时采用。 3.干燥基( dry basis) 干燥基是指以完全干燥状态(去掉全水分)的煤作为基准,表示符号为d。以下式表示: Ca+Ha+Od t Ndt Sdt Ad=100% FCd十Va十Ad=100% 由于干燥基成分不受水分含量的影响,所以用Ad来表示煤中的灰分含量更为准确 4.干燥无灰基( dry ash- -free basis) 干燥无灰基是指以假想无水无灰状态下的煤作为基准,表示符号为daf。用下式表示: Cdaf十Hdat干Oa+Ndt十Sda=100% FCdaf t vdaf=100% 由于干燥无灰基成分既不受水分含量的影响,又不受灰分含量的影响比较稳定,所以常 用来表示煤的挥发分含量 上述的煤的成分及各种分析基准之间的关系,可用下图所示

4 用亚硝酸钠做氧化剂，在燃点测定仪中进行测定。着火点与煤的风化、自燃、燃烧、爆炸等 有关，所以它是一项涉及安全的指标。 第二节 煤的基准 一、基准表示法 由于煤中水分和灰分的含量受到外界条件的影响，其它成分的百分量亦将随之变更，所 以不能简单地用成分百分量来表明煤的种类和某些特性，而必须同时指明百分数的基准是什 么。“基”即是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的。煤质分析中常用的“基” 有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基、干燥无矿物质基。 1．收到基(as received basis) 收到基（旧称应用基），是以进入锅炉房原煤仓内(或进入贮煤场内)的煤作为基准，表示 符号为 ar。其表达式为 Car 十 Har 十 Oar 十 Nar十 Sar十 Aar 十 Mar＝100％ FCar 十 Var 十 Aar 十 Mar＝100％ 收到基成分含量反映了煤作为收到状态下的各成分含量。锅炉热力计算均采用收到基成 分。 2．空气干燥基(air dry basis) 空气干燥基是指把在实验室经过自然风干后的煤作为基准（以与空气湿度达到平衡状态 的煤为基准。表示符号为 ad），用下式表示 Cad＋Had＋Oad＋Nad＋Sad＋Aad＋Mad＝100％ FCad＋Vad＋Aad＋Mad＝100％ 空气干燥基成分含量一般在实验室内作煤样分析时采用。 3．干燥基(dry basis) 干燥基是指以完全干燥状态(去掉全水分)的煤作为基准，表示符号为 d。以下式表示： Cd＋Hd＋Od 十 Nd十 Sd十 Ad＝100％ FCd 十 Vd 十 Ad＝100％ 由于干燥基成分不受水分含量的影响，所以用 Ad 来表示煤中的灰分含量更为准确。 4．干燥无灰基(dry ash-free basis) 干燥无灰基是指以假想无水无灰状态下的煤作为基准，表示符号为 daf。用下式表示： Cdaf 十 Hdaf干 Odaf 十 Ndaf 十 Sdaf＝100％ FCdaf 十 Vdaf＝100％ 由于干燥无灰基成分既不受水分含量的影响，又不受灰分含量的影响比较稳定，所以常 用来表示煤的挥发分含量。 上述的煤的成分及各种分析基准之间的关系，可用下图所示

收到基 空干基 干基 干燥无灰都 A HIOINIS 灰分国定 挥发分 水分 必须指出:收到基是包括煤中全水分的成分组合。全水分中的外在水分变易性较大,由 煤矿发出的煤到火电厂收到的煤或进锅炉燃烧的煤都是用收到基表示其成分组合。但由于时 间、空间等条件的差异,水分会有较大的变化,因此,同一种煤虽是按同一的收到基计算出 来的成分百分含量,也会有差异。此时应根据实际情况对分析结果给予合理地处理。 煤的成分和特性(即煤质分析项目)通常都是用一定符号表示,对于某些成分,由于它 在煤中的有多种形态或分析化验时的条件、方法不同,使用单一的符号还不能完全表明其含 义。例如水分有内在水分和外在水分;硫有有机硫、硫酸盐硫和硫化铁硫等。为了区分诸如 此类的差异,通常在符号的右下角外附加符号注明。国际标准《煤质分析试验方法一般规定》 中对煤质分析项目的符号作了同一规定,即采用国际标准化组织规定的符号。总结如下: 表1.2煤质符号表 项目 英文 新符号旧符号 水分 Moisture 工业分析成分 灰分 挥发分 Volatile matter 固定碳 Fixed carbon FC CGD Carbon C Hydros H 元素分析成分 Oxygen O Nitrogen N N Sulfur 发热量 Calorific value Q 真密度 True Relative Density TRD d 视密度 Apparent Relative Density ARD d 各项性质 哈氏指数 Hardgrove Grindability Index HGI KHG 变形温度 Deformation Temperature D7 TI 灰熔融性软化温度| Softening Temperature T2 流动温度| Fluid Temperature Fl

5 必须指出：收到基是包括煤中全水分的成分组合。全水分中的外在水分变易性较大，由 煤矿发出的煤到火电厂收到的煤或进锅炉燃烧的煤都是用收到基表示其成分组合。但由于时 间、空间等条件的差异，水分会有较大的变化，因此，同一种煤虽是按同一的收到基计算出 来的成分百分含量，也会有差异。此时应根据实际情况对分析结果给予合理地处理。 煤的成分和特性（即煤质分析项目）通常都是用一定符号表示，对于某些成分，由于它 在煤中的有多种形态或分析化验时的条件、方法不同，使用单一的符号还不能完全表明其含 义。例如水分有内在水分和外在水分；硫有有机硫、硫酸盐硫和硫化铁硫等。为了区分诸如 此类的差异，通常在符号的右下角外附加符号注明。国际标准《煤质分析试验方法一般规定》 中对煤质分析项目的符号作了同一规定，即采用国际标准化组织规定的符号。总结如下： 表 1.2 煤质符号表 项目 英文 新符号 旧符号 工业分析成分 水分 Moisture M W 灰分 Ash A A 挥发分 Volatile Matter V V 固定碳 Fixed Carbon FC CGD 元素分析成分 碳 Carbon C C 氢 Hydrogen H H 氧 Oxygen O O 氮 Nitrogen N N 硫 Sulfur S S 各项性质 发热量 Calorific Value Q Q 真密度 True Relative Density TRD d 视密度 Apparent Relative Density ARD dsh 哈氏指数 Hardgrove Grindability Index HGI KHG 灰熔融性 变形温度 Deformation Temperature DT T1 软化温度 Softening Temperature ST T2 流动温度 Fluid Temperature FT T3

表1.3煤质项目存在状态和条件符号 外在内在 全水分有机碗/酸硫化 弹筒高位发低位发弹筒发|碳酸盐 水分水分 盐硫|铁硫 硫热量热量热量二氧化碳 英文 Calorific CalorificCalorific Dioxide Moisture Moisture Moisture Sulfur Sulfur Sulfur Sulfur Value value value Carbonate 新符号 Ms Minh S Ss Sp SS@gr On CO 旧符号 Wwz WNZ We Sy SLr SLT So Spr@ ODT( CO2)Ts 表14煤质基准符号 名称 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基 (旧名称) (应用基) (分析基) (干燥基) (可燃基) 英文 as received basis air dry basis dry ba dry ash-free basis 符号 (旧符号) 、基准换算 由于煤质分析所使用的样品为空气干燥后的煤样,分析结果的计算是以空气干燥基为基 准得出的。二实际使用和研究时,往往要求知道符合原来煤质状态的分析结果。为此在使用 基准时,必须按符合实际的“成分组合”进行换算。表1.5列出了各种分析基准之间的换算 系数。这是根据质量守恒定律导出的,可以用于同种煤不同分析基准之间除水分以外的各种 成分(如C、H、O、N、S、A)、挥发分和高位发热量的换算。 表1.5煤的各基准之间的换算系数K 欲求煤的基准 已知煤的基准 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基 收到基 100-Ma 100-M 10 Aar 空气干燥基 00-M。-A 100 干燥基 100-M 100-Ma 100-A 干燥无灰基 100-Ma-A 100-M-A 下面通过两个例题来说明表1.5中换算系数K的导出方法和应用

6 表 1.3 煤质项目存在状态和条件符号 项目 外在 水分 内在 水分 全水分 有机硫 硫酸 盐硫 硫化 铁硫 全硫 弹筒 硫 高位发 热量 低位发 热量 弹筒发 热量 碳酸盐 二氧化碳 英文 Free Moisture Inherent Moisture Total Moisture Organic Sulfur Sulfate Sulfur Pyretic Sulfur Total Sulfur Gross Calorific Value Net Calorific Value Bomb Calorific Value Carbon Dioxide in Carbonate 新符号 Mf Minh Mt SO SS SP St Sb Qgr Qnet Qb CO2 旧符号 WWZ WNZ WQ SYJ SLY SLT SQ SDT QGW QDW QDT (CO2)TS 表 1.4 煤质基准符号 名称 （旧名称） 收到基 （应用基） 空气干燥基 （分析基） 干燥基 （干燥基） 干燥无灰基 （可燃基） 英文 as received basis air dry basis dry basis dry ash-free basis 符号 （旧符号） ar (y) ad (f) d (g) daf (r) 二、基准换算 由于煤质分析所使用的样品为空气干燥后的煤样，分析结果的计算是以空气干燥基为基 准得出的。二实际使用和研究时，往往要求知道符合原来煤质状态的分析结果。为此在使用 基准时，必须按符合实际的“成分组合”进行换算。表 1.5 列出了各种分析基准之间的换算 系数。这是根据质量守恒定律导出的，可以用于同种煤不同分析基准之间除水分以外的各种 成分(如 C、H、O、N、S、A)、挥发分和高位发热量的换算。 表 1.5 煤的各基准之间的换算系数 K 已知煤的基准 欲求煤的基准 收到基 空气干燥基 干燥基 干燥无灰基 收到基 1 ar ad M M − − 100 100 − M ar 100 100 100 − M ar − Aar 100 空气干燥基 ad ar M M − − 100 100 1 − M ad 100 100 100 − M ad − Aad 100 干燥基 100 100 − Mar 100 100 − M ad 1 100 − Ad 100 干燥无灰基 100 100 − Mar − Aar 100 100 − Mad − Aad 100 100 − Ad 1 下面通过两个例题来说明表 1.5 中换算系数 K 的导出方法和应用

例1.1已知煤的从Mx、Aa和从Mad,试导出其收到基和空干基之间的换算系数Kaa 及收到基和干燥无灰基之间的换算系数 Kar-daf 解现设煤的收到基为100、外在水分为M1、内在水分为M,并以C和C及Cn和 之间的换算为例来导出K,a和K (1)由图2-1可知,在同一煤种的收到基和空干基中,除水分之外的其他成分(如碳 等)的质量是不变的、因此可得 Cad(100-Mr)=Cax×100 又因 M,=100Mmh=100(M Mi 即有 MI= 100(Mn-M 100一Md 所以有 100-M 100—M, 显然 (2)同理可知,在同一媒种的收到基和干燥无灰基中,除水分和灰分之外的其他成分 如碳等)的质量也是不变的,由此可得 Cut(100-A-M)=Cx×100 即 C 100-Aar- M 可见 100 Ar-daf d 本例所导出的两个换算系数正好与表2-1所列出的相符。 例22某煤样的空干基工业分析成分为M1=2.00%,V=25.03%,F(a+=58.,17% (1)求干燥无灰基挥发分含量; (2)若已知M,=1.00%,求收到基成分。 解(1)查表2-1得,K3-=100/(100-As-M),即有干燥无灰基挥发分含量为 100-14.80 25.03=30.08(%) (2)同理得KAd-m=(100-M)/(100-MA), 即有 100 M=100 11.00 2.00 0.9082 因此收到基工业成分为 M=11.00%(已知) Am=Kd-xA-a=0.9082×1480=13.44(%) 相应地 Vx=22.73(%) FCa=52.83(%)

7 例 1.1 已知煤的从 Mar、Aar 和从 Mad，试导出其收到基和空干基之间的换算系数 Kar-ad 及收到基和干燥无灰基之间的换算系数 Kar-daf

第三节煤的分类 为了合理地开发煤炭资源,便于工业利用途径,有效地进行科学管理以及商品计价等, 应将煤进行分类。煤的分类是综合考虑了煤的形成、变质、各种特性以及用途等确定的。根 据煤的分类表就可以按照需要选用合适的煤种。煤的分类方法很多,不同国家或不同的利用 途径,有各自的分类要求。理想的煤分类方法是既有充分的科学依据,又有实际使用价值。 1983年联合国欧洲经济委员会煤炭委员会制定的国际煤分类,将煤分为低煤化度、中等煤化 度和髙煤化度三类(大体上分别相当于褐煤、烟煤、无烟煤,不包括泥炭、油页岩等)。 中国煤炭分类法(见表1-6,P9) 裹16 中国谍炭分类 分 类符号包括数码 「ve粘结教数/丹是|光2 (mm) b(%)Px(%) (MJ/kg) 无烟煤WY PM >10,0~20,0 ≤5 黄瘦煤 PS 12 >10.0~20,0「>5~20 SM 13,】4 >10,0~200>20~65 >20.0~28。0>50~6 JM >10.0~28.0|> ≤25,0(≤150 肥媒「FM|16,23,.36|>10.0-87.9c>85 1/3焦煤1/3JM >28.0~37.0 65 ≤250(≤220) 气愿煤Qr46 >85)|>250(≤220) >280~37,1>50~65 43,445>37,0 35 ≤250(≤220) 1/2中粘媒1/22N23,33>20.0~37.0>30~50 煤RN「 22,32 >20,0~37,0>5~30 不粘煤 BN >20.0~370 长焰煤 37.0 ≤35 51 >37.0 HM ≤24 ①QxrA,Mc为合最高内在水分的无灰高位发热量。 经过多年研究,1986年国家标准局批准了新的分类方案并以“GB5751-86中国煤炭分 类”,向全国发布试行。该标准以反映煤变质程度的挥发分产率和表征煤粘结性的粘结指数 G值为主要分类指标,以胶质层最大厚度Y值和奥亚膨胀度b值为区分强粘结煤的辅助指标, 以透光率PM和煤的高位发热量为区分长焰煤和褐煤的辅助指标。将煤分为十四大类,褐煤 无烟煤各为一类。烟煤分为十二类,包括:长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1中粘煤、气煤、气

8 第三节 煤的分类 为了合理地开发煤炭资源，便于工业利用途径，有效地进行科学管理以及商品计价等， 应将煤进行分类。煤的分类是综合考虑了煤的形成、变质、各种特性以及用途等确定的。根 据煤的分类表就可以按照需要选用合适的煤种。煤的分类方法很多，不同国家或不同的利用 途径，有各自的分类要求。理想的煤分类方法是既有充分的科学依据，又有实际使用价值。 1983 年联合国欧洲经济委员会煤炭委员会制定的国际煤分类，将煤分为低煤化度、中等煤化 度和高煤化度三类（大体上分别相当于褐煤、烟煤、无烟煤，不包括泥炭、油页岩等）。 一、中国煤炭分类法（见表 1-6，P9） 经过多年研究，1986 年国家标准局批准了新的分类方案并以“ GB5751-86 中国煤炭分 类”， 向全国发布试行。该标准以反映煤变质程度的挥发分产率和表征煤粘结性的粘结指数 G 值为主要分类指标，以胶质层最大厚度 Y 值和奥亚膨胀度 b 值为区分强粘结煤的辅助指标， 以透光率 PM 和煤的高位发热量为区分长焰煤和褐煤的辅助指标。将煤分为十四大类，褐煤、 无烟煤各为一类。烟煤分为十二类，包括：长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2 中粘煤、气煤、气

肥煤、1∫3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤等。此外,褐煤还分为二小类,无烟煤 分为三小类。在分类表中还采用数码编号来表示煤的性质,便于利用计算机对煤质实行现代 化管理和指导煤的利用 分类参数 1)本标准按煤的煤化程度及工艺性能进行分类 2〕采用煤的煤化程度参数来区分无烟煤、烟煤和褐煤。即干燥无灰基挥发分Vda作为分 类指标将煤划分为三大类:褐煤、烟煤和无烟煤。凡Ⅴs≤10%的煤为无烟煤,V>10%的煤 为烟煤,Ⅴda>37%的煤为褐煤; 3)无烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分和干燥无灰基氢含量作为指标,以此来 区分无烟煤的小类,将烟煤分为三小类:无烟煤2号、无烟煤2号和无烟煤3号 4)采用两个参数来确定烟煤的类别,一个是表征烟煤煤化程度的参数,另一个是表征烟 煤粘结性的参数。烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分作为指标。烟煤粘结性的参数, 根据粘结性的大小不同选用粘结指数、最大胶质层厚度(或奥亚膨胀度)作为指标,以此来 区分烟煤中的类别,将烟煤分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、13焦煤、气肥煤、气煤 l中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤等12种; 5)褐煤煤化程度的参数,采用透光率作为指标,用以区分褐煤和烟煤,以及褐煤中划分 小类。并采用恒湿无灰基髙位发热量为辅来区分烟煤和褐煤,将褐煤划分为两类:褐煤1号 和褐煤2号 2.煤类的划分和编码 为了便于现代化管理,分类中采取了煤类名称、代号与数字编码相结合的方式。种类煤 用两位阿拉伯数码表示。十位数系按煤的挥发分分组,无烟煤为0,烟煤为1~4,褐煤为5。 个位数,无烟煤类为1~3,表示煤化程度;烟煤类为1~6,表示粘结性;褐煤类为1~, 表示煤化程度。 发电用煤的分类 为适应火电厂动力用煤的特点,提高煤的使用效率,发电用煤的分类是根据对锅炉设计、 煤种选配、燃烧运行等方面影响较大的煤质项目制定的。这些项目为干燥无灰基挥发分Vsr 干燥基灰分Ad、全水分M、干燥基全硫Sud和煤灰的软化温度ST等五项。因发热量Qnta 与煤的挥发分密切相关,并能影响锅炉燃烧的温度水平,所以用它作为Vda和T2的一项辅助 指标,两者相互配合使用。这种分类如表1-11(P12)所列,表中各项目均划分成不同级别, 其中Ⅴ daf( onstar)分为5级,Ad分为3级,M(Vdr)、M(Vd)、Ss、 ST(Qnetar)各分为2级。各 项目的分级界限值是根据试验室和现场的大量数,经数理统计最优分割法得出的,它对锅炉 设计、选用煤种及安全经济燃烧都有指导意义。 Vd分为5级,各级间两个参数的界限值是相互适应的,按此分级选用煤种时,可以保 证燃烧的稳定性和最小的不完全燃烧热损失。若煤的Ⅴ<6.5%,则煤粉的着火特性很差,燃 烧不稳定,运行经济性差

9 肥煤、1／3 焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤等。此外，褐煤还分为二小类，无烟煤 分为三小类。在分类表中还采用数码编号来表示煤的性质，便于利用计算机对煤质实行现代 化管理和指导煤的利用。 1．分类参数 1）本标准按煤的煤化程度及工艺性能进行分类； 2）采用煤的煤化程度参数来区分无烟煤、烟煤和褐煤。即干燥无灰基挥发分 Vdaf 作为分 类指标将煤划分为三大类：褐煤、烟煤和无烟煤。凡 Vdaf10％的煤为无烟煤，Vdaf10％的煤 为烟煤，Vdaf37％的煤为褐煤； 3）无烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分和干燥无灰基氢含量作为指标，以此来 区分无烟煤的小类，将烟煤分为三小类：无烟煤 2 号、无烟煤 2 号和无烟煤 3 号； 4）采用两个参数来确定烟煤的类别，一个是表征烟煤煤化程度的参数，另一个是表征烟 煤粘结性的参数。烟煤煤化程度的参数采用干燥无灰基挥发分作为指标。烟煤粘结性的参数， 根据粘结性的大小不同选用粘结指数、最大胶质层厚度（或奥亚膨胀度）作为指标，以此来 区分烟煤中的类别，将烟煤分为贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、1/3 焦煤、气肥煤、气煤、 1/2 中粘煤、弱粘煤、不粘煤、长焰煤等 12 种； 5）褐煤煤化程度的参数，采用透光率作为指标，用以区分褐煤和烟煤，以及褐煤中划分 小类。并采用恒湿无灰基高位发热量为辅来区分烟煤和褐煤，将褐煤划分为两类：褐煤 1 号 和褐煤 2 号。 2．煤类的划分和编码 为了便于现代化管理，分类中采取了煤类名称、代号与数字编码相结合的方式。种类煤 用两位阿拉伯数码表示。十位数系按煤的挥发分分组，无烟煤为 0，烟煤为 1～4，褐煤为 5。 个位数，无烟煤类为 1～3，表示煤化程度；烟煤类为 1～6，表示粘结性；褐煤类为 1～2， 表示煤化程度。 二、发电用煤的分类 为适应火电厂动力用煤的特点，提高煤的使用效率，发电用煤的分类是根据对锅炉设计、 煤种选配、燃烧运行等方面影响较大的煤质项目制定的。这些项目为干燥无灰基挥发分 Vdaf、 干燥基灰分 Ad、全水分 Mt、干燥基全硫 St,d 和煤灰的软化温度 ST 等五项。因发热量 Qnet,ar 与煤的挥发分密切相关，并能影响锅炉燃烧的温度水平，所以用它作为 Vdaf 和 T2 的一项辅助 指标，两者相互配合使用。这种分类如表 1-11（P12）所列，表中各项目均划分成不同级别， 其中 Vdaf(Qnet,ar)分为 5 级，Ad 分为 3 级，Mf(Vdaf)、Mt(Vdaf)、St,d、ST(Qnet,ar)各分为 2 级。各 项目的分级界限值是根据试验室和现场的大量数，经数理统计最优分割法得出的，它对锅炉 设计、选用煤种及安全经济燃烧都有指导意义。 Vdaf 分为 5 级，各级间两个参数的界限值是相互适应的，按此分级选用煤种时，可以保 证燃烧的稳定性和最小的不完全燃烧热损失。若煤的 Vd＜6.5％，则煤粉的着火特性很差，燃 烧不稳定，运行经济性差

Ad分为3级,它可用以判断煤燃烧的经济性。Ad值超过第三级的煤,不仅经济性差, 而且还会造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加。 表1-11 发电用媒的分类( VAMST) 分类指标 煤种名称代号分级界限 辅助指标界限 挥发分 低挥发分无烟煤 >6.5%~10% 2n,sr>20.91MJ/kg 低中挥发分贫煤 >10%~19% Qket,er>18.40MJ/kg 中挥发分烟煤 >19%~20% Quer>16.1MJ/kg 中高挥发分烟煤 >27%~40% Q;a>15,47MJ/k 高挥发分烟褐煤 >40% Q…,r>11.70MJ/kg 低灰分煤 vAAAMMMMs ≤24% 常灰分煤 24%~34% 高灰分煤 >34%~6% 外在水分 常水分煤 ≤8% 高水分煤 8%~12% dar$40% 常水分媒 ≤22% 高水分煤 >22~40% Vear>40% t%~3% 煤灰熔融性 不渣煤 1350℃ Qef,ar>12.54MJ/kg ST 不限 ② Q n西Jar ≤1254MJ/kg Qn*4。低于界限攸时,应划归Vd数值较诋的·级。 不限是指当Qn,a,≤t2,54Ml/kg时,ST值不限 Mr、M各分为2级,M会影响煤的流动性,M过大会造成输煤管路的粘结堵塞,中断 供煤。当Mκ≤8%时(第一级),输煤运行正常,超过第_级则会岀现原煤斗、落煤管堵塞现象 对直吹式供煤系统,则会直接威胁安全运行。超过第二级M>12%肘时,则无法远行。M决 定制粉系统的干燥岀力和对干燥介质的选择。M第一级(≤22%)可选用热风干燥,超过此值 应考虑采用汽、热风和炉烟混合干燥系统 Sd分为2级,其界限值是按煤燃烧后形成SOz(少量SO3)与烟气露点温度的关系分档次 的。当Sd≤1%(第一级)时,露点温度较低:Std>3%(超过第二级)时,露点温度急剧上升, 会使含硫酸的蒸汽凝结在低温受热面上造成腐蚀 ST与Qna配合分为2级,第一级的煤种不易结渣,第二级的煤种易结渣

10 Ad 分为 3 级，它可用以判断煤燃烧的经济性。Ad 值超过第三级的煤，不仅经济性差， 而且还会造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加。 Mf、Mt 各分为 2 级，Mf 会影响煤的流动性，Mf 过大会造成输煤管路的粘结堵塞，中断 供煤。当 Mf≤8％时(第一级)，输煤运行正常，超过第一级则会出现原煤斗、落煤管堵塞现象； 对直吹式供煤系统，则会直接威胁安全运行。超过第二级(Mf＞12％)时，则无法远行。Mt 决 定制粉系统的干燥出力和对干燥介质的选择。Mt 第一级(≤22％)可选用热风干燥，超过此值 应考虑采用汽、热风和炉烟混合干燥系统。 St,d 分为 2 级，其界限值是按煤燃烧后形成 SO2 (少量 SO3)与烟气露点温度的关系分档次 的。当 St,d≤1％(第一级)时，露点温度较低；St,d＞3％(超过第二级)时，露点温度急剧上升， 会使含硫酸的蒸汽凝结在低温受热面上造成腐蚀。 ST 与 Qnet,ar配合分为 2 级，第一级的煤种不易结渣，第二级的煤种易结渣