序 随着公司大机组的投产和竞争益激烈的电力市场，加大员 工专业理论和实际操作技能的培训力度，培养一批既有专业技术理 论，又具有丰富精湛的操作技能，能解决复杂技术难题的专业技能 人才，是当前公司发展面临的一项紧迫任务」 为给员工们搭建一个系统学习培训300MW机组专业基础理 论和技能知识的平台，实现“集控运行全能值班、检修一专多能” 的目标，公司与长沙电力学院联合编写了这套《300MW机组培训 教材（共七册）》这套系列培训教材系统地阐述了各系统设备的作 用、结构、性能、工作原理，以及如何进行运行调整、检修维护和 典型事故的处理等，针对性强，同时穿插了必要的理论介绍，专业 知识涉及面广，重点突出，通俗易懂，是一套专业培训和自学的好 教材。 希望公司各部门、各级生产员工结合部门职责，岗位工作规 范要求，按教材内容，有组织地开展培训和自学活动，通过系统的 学习培训，以扎实的专业理论和精湛的技能来驾驭好300MW大机 组，把学习培训的效果直接体现在发电效益的提升上，为实现企业 效益最大化，员工个人价值最大化，把公司建设成为“一流发电企 业”而不懈努力。 愿这套教材成为广大员工的良师益友。值此教材出版之际， 谨向长沙电力学院给予的大力支持及为此教材付出辛劳的编审人 员表示诚挚的谢意！ 二0O二年十月九日
序 随着公司大机组的投产和竞争日益激烈的电力市场，加大员 工专业理论和实际操作技能的培训力度，培养一批既有专业技术理 论，又具有丰富精湛的操作技能，能解决复杂技术难题的专业技能 人才，是当前公司发展面临的一项紧迫任务。 为给员工们搭建一个系统学习培训 300MW 机组专业基础理 论和技能知识的平台，实现“集控运行全能值班、检修一专多能” 的目标，公司与长沙电力学院联合编写了这套《300MW 机组培训 教材（共七册）》。这套系列培训教材系统地阐述了各系统设备的作 用、结构、性能、工作原理，以及如何进行运行调整、检修维护和 典型事故的处理等，针对性强，同时穿插了必要的理论介绍，专业 知识涉及面广，重点突出，通俗易懂，是一套专业培训和自学的好 教材。 希望公司各部门、各级生产员工结合部门职责，岗位工作规 范要求，按教材内容，有组织地开展培训和自学活动，通过系统的 学习培训，以扎实的专业理论和精湛的技能来驾驭好 300MW 大机 组，把学习培训的效果直接体现在发电效益的提升上，为实现企业 效益最大化，员工个人价值最大化，把公司建设成为“一流发电企 业”而不懈努力。 愿这套教材成为广大员工的良师益友。值此教材出版之际， 谨向长沙电力学院给予的大力支持及为此教材付出辛劳的编审人 员表示诚挚的谢意！ 二○○二年十月九日
前 言 300MW火电机组培训教材《燃料运输设备及系统》是湖南华 润电力鲤鱼江有限公司300MW机组培训教材的一个分册，针对该 公司的输煤系统及设备布置重点介绍了燃料管理、系统控制、皮带 机、翻车机、斗轮堆取料机、以及控制系统常用的传感器等内容。 本书第一、第八章由蒋爱华编写，第二、第三章由刘亮编写， 第四、第五、第六章由宁佐阳编写，第七、第十、第十二章由刘和 云编写，第九、第十一章由傅俊萍编写，全书由刘和云统稿。 本书在编写过程中得到了湖南华润电力鲤鱼江有限公司刘凡 顺总经理等领导及有关专业技术人员的大力支持，在审核过程中， 刘光华、刘阳春、易友良、谭剑来、贾立军、陈宪法、胡久红、胡 景国等同志提出了许多宝贵的意见，在此一并表示衷心感谢！ 由于编者水平有限，时间紧迫，再加之资料不够齐全，错误缺 漏在所难免，敬请读者批评指正。 长沙电力学院动力工程系 2003年2月
前 言 300MW 火电机组培训教材《燃料运输设备及系统》是湖南华 润电力鲤鱼江有限公司 300MW 机组培训教材的一个分册，针对该 公司的输煤系统及设备布置重点介绍了燃料管理、系统控制、皮带 机、翻车机、斗轮堆取料机、以及控制系统常用的传感器等内容。 本书第一、第八章由蒋爱华编写，第二、第三章由刘亮编写， 第四、第五、第六章由宁佐阳编写，第七、第十、第十二章由刘和 云编写，第九、第十一章由傅俊萍编写，全书由刘和云统稿。 本书在编写过程中得到了湖南华润电力鲤鱼江有限公司刘凡 顺总经理等领导及有关专业技术人员的大力支持，在审核过程中， 刘光华、刘阳春、易友良、谭剑来、贾立军、陈宪法、胡久红、胡 景国等同志提出了许多宝贵的意见，在此一并表示衷心感谢！ 由于编者水平有限，时间紧迫，再加之资料不够齐全，错误缺 漏在所难免，敬请读者批评指正。 长沙电力学院动力工程系 2003 年 2 月
目 录 第一章诸论…………… 1 第一节煤的种类及其特性…………………………… 1 第二节燃烧的基础知识……… 10 第三节煤质和煤种变化对锅炉运行的影响…… 12 第四节煤质和煤种的变化对输煤系统的影响…………… 14 第五节输煤系统及其设备简介…………… 15 第二章翻车机及其附属设备……… 18 第一节概述……………… 18 第二节C型翻车机的结构、工作原理及性能…………… 24 第三节重车调车机的结构及性能………… 8 第四节空车调车机结构及性能……… 33 第五节迁车平台……… 35 第六节摘钩平台………… 37 第七节叶轮给煤机……………… 38 第八节卸煤系统的运行维护…………………………………… 41 第九节翻车结构运行方式………………… 52 第三章煤场设备 56 第一节概述.……… 56 第二节斗轮堆取料机的结构、工作原理及性能……………… 57 第三节斗轮堆取料机的运行与雏护… 64 第四节推煤机……………………… 70 第五节斗轮堆取料机电气系统……………………………… 79 第四章带式输送机……………… 88 第一节概述………… 88 第二节带式输送机主要部件及结构…………………… 89 第三节运行与维护…………………………… 105 第五章筛碎机械… 115 第一节概述……………… 115
目 录 第一章 诸论 …………………………………………………………………… 1 第一节 煤的种类及其特性……………………………………………… 1 第二节 燃烧的基础知识………………………………………………… 10 第三节 煤质和煤种变化对锅炉运行的影响…………………………… 12 第四节 煤质和煤种的变化对输煤系统的影响………………………… 14 第五节 输煤系统及其设备简介………………………………………… 15 第二章 翻车机及其附属设备 ………………………………………………… 18 第一节 概述……………………………………………………………… 18 第二节 C型翻车机的结构、工作原理及性能………………………… 24 第三节 重车调车机的结构及性能……………………………………… 28 第四节 空车调车机结构及性能………………………………………… 33 第五节 迁车平台………………………………………………………… 35 第六节 摘钩平台………………………………………………………… 37 第七节 叶轮给煤机……………………………………………………… 38 第八节 卸煤系统的运行维护…………………………………………… 41 第九节 翻车结构运行方式……………………………………………… 52 第三章 煤场设备 ……………………………………………………………… 56 第一节 概述……………………………………………………………… 56 第二节 斗轮堆取料机的结构、工作原理及性能……………………… 57 第三节 斗轮堆取料机的运行与维护…………………………………… 64 第四节 推煤机…………………………………………………………… 70 第五节 斗轮堆取料机电气系统………………………………………… 79 第四章 带式输送机 …………………………………………………………… 88 第一节 概述……………………………………………………………… 88 第二节 带式输送机主要部件及结构…………………………………… 89 第三节 运行与维护……………………………………………………… 105 第五章 筛碎机械 ……………………………………………………………… 115 第一节 概述……………………………………………………………… 115
第二节三块处理机……… 115 第六章辅助设备及装置………… 118 第一节除铁器…………………………… 118 第二节煤挡板 121 第三节污水泵… 123 第四节电子轨道衡………………………………………… 124 第五节电子皮带秤 …………………………………… 126 第六节静态料斗秤…………… 129 第七节采样装置……… 131 第七章输煤系统与设备布置…………………………………… 136 第一节输煤系统的组成· 136 第二节输煤系统的设计原则 137 第三节输煤系统设备的选型原则……………………………… 139 第四节输煤系统及运行方式…… 141 第八章燃煤管理与环境保护…………………………….… 144 第一节计划、采购、定货…………………………………… 144 第二节燃料验收与接卸… 146 第三节燃煤的储存与保管……… 151 第四节燃料管理…………………………………… 155 第五节输煤系统的扬尘与抑尘…………………… 159 第六节输煤系统的除尘设备简介…………………… 164 第七节输煤系统防火措范…………… 178 第九章输煤系统常用电气设备及控制……………………………… 180 第一节概述… …… 180 第二节异步电动机的起动控制……………………… 181 第三节电动机的正反转控制……………………………………… 184 第四节交流异步电动机的制动… 186 第五节变频器基础及应用……… 188 第六节绕线式异步电动机转子回路串电阻调速……………………195 第七节无静差调速系统……………。 196 第十章控制系统常用的传感器和保护装置 197 第一节跑偏保护开关…… 197
第二节 三块处理机……………………………………………………… 115 第六章 辅助设备及装置 ……………………………………………………… 118 第一节 除铁器…………………………………………………………… 118 第二节 煤挡板…………………………………………………………… 121 第三节 污水泵…………………………………………………………… 123 第四节 电子轨道衡 ……………………………………………………… 124 第五节 电子皮带秤……………………………………………………… 126 第六节 静态料斗秤……………………………………………………… 129 第七节 采样装置 ………………………………………………………… 131 第七章 输煤系统与设备布置 ………………………………………………… 136 第一节 输煤系统的 组成………………………………………………… 136 第二节 输煤系统的设 计原则…………………………………………… 137 第三节 输煤系统设备的 选型原则……………………………………… 139 第四节 输煤系统及运行方式…………………………………………… 141 第八章 燃煤管理与环境保护 …………………………………………………… 144 第一节 计划、采购、定货……………………………………………… 144 第二节 燃料验收与接卸………………………………………………… 146 第三节 燃煤的储存与保管……………………………………………… 151 第四节 燃料管理………………………………………………………… 155 第五节 输煤系统的 扬尘与抑尘………………………………………… 159 第六节 输煤系统的除 尘设备简介……………………………………… 164 第七节 输煤系统 防火措施 ……………………………………………… 178 第九章 输煤系统常用电气设备及控制 ……………………………………… 180 第一节 概述……………………………………………………………… 180 第二节 异步电动机的起动控制 ………………………………………… 181 第三节 电动机的正反转控制 …………………………………………… 184 第四节 交流异步 电动机的制动………………………………………… 186 第五节 变频器基础及 应用……………………………………………… 188 第六节 绕线式异步电动机转子回路串 电阻调速……………………… 195 第七节 无静差调速系统………………………………………………… 196 第十章 控制系统常用的传感器和保护装置 …………………………………… 197 第一节 跑偏保护开关…………………………………………………… 197
第二节双向拉绳开关 199 第三节溜槽堵塞保护装置……………… 201 第四节料流检测器… 203 第五节皮带速度检测器… 205 第六节皮带打滑检测器. 207 第七节皮带纵向撕裂检测保护装置……………………… 210 第八节煤仓煤位信号装置……… 215 第九节振动消堵装置… 228 第十节测振测温报警传感器…………… 229 第十一节铃声回收信号装置 229 第十二节位置信号传感器……………………… 230 第十三节电动推杆………… 233 第十四节胶带断带倒带检测装置 236 第十五节胶带倒带断带自锁保护装置… 238 第十一章燃油输、卸系统………。 242 第一节概述…………… 242 第二节 燃油输、卸系统简介… 246 第三节 卸油设备………… 247 第四节 输油设备.… 255 第五节 撚油输、卸系统的防火……… 256 第十二章输煤系统控制及运行………………………… 260 第一节对系统设备的要求… 260 第二节 控制方式与联锁要求………………… 261 第三节 输煤系统集中控制的信号系统…… 262 第四节 输煤系统程序控制（辅控“煤网”）………………264 第五节 可编程序控制器(PLC） 276 第六节 上位机监控与管理 280 第七节 输煤系统工业电视…。 .283 第八节 程序控制的运行和故障处理… .288
第二节 双向拉绳开关 …………………………………………………… 199 第三节 溜槽堵塞保 护装置……………………………………………… 201 第四节 料流检测器……………………………………………………… 203 第五节 皮带速度检测 器………………………………………………… 205 第六节 皮带打滑检测 器………………………………………………… 207 第七节 皮带纵向撕裂检测保 护装置…………………………………… 210 第八节 煤仓煤位信号装置 ……………………………………………… 215 第九节 振动消堵装置 …………………………………………………… 228 第十节 测振测温报警传感 器…………………………………………… 229 第十一节 铃声回收信号装置 …………………………………………… 229 第十二节 位置信号传感 器……………………………………………… 230 第十三节 电动推杆……………………………………………………… 233 第十四节 胶带断带倒带检测装置 ……………………………………… 236 第十五节 胶带倒带断带自锁保护装置………………………………… 238 第十一章 燃油输、卸系统 …………………………………………………… 242 第一节 概述…………………………………………………………… 242 第二节 燃油输、卸系统简介………………………………………… 246 第三节 卸油设备……………………………………………………… 247 第四节 输油设备……………………………………………………… 255 第五节 燃油输、卸系统的 防火……………………………………… 256 第十二章 输煤系统控制及运行 ………………………………………………… 260 第一节 对系统设备的要 求…………………………………………… 260 第二节 控制方式与联锁要求………………………………………… 261 第三节 输煤系统 集中控制的信号系统……………………………… 262 第四节 输煤系统程序控制（辅控“煤网”）………………………… 264 第五节 可编程序控制器（PLC）……………………………………… 276 第六节 上位机监控与管理……………………………………………… 280 第七节 输煤系统工业电视……………………………………………… 283 第八节 程序控制的运行和故障处理…………………………………… 288
第一章绪论 第一节煤的种类及其特性 一、橱术 通常我们把为取得热量而燃烧的可燃物质叫做“燃料”。当然这些热量在技术上应是 可能利用的，而燃烧这类物质在经济上又是合理的。 我国火力发电厂，煤是主要燃料，而且燃煤量是巨大的，约占我国铁路运输量的三 分之一左右，用于发电的煤占煤总产量的四分之一左右。本公司2×300MW机组投运后 日耗煤量达7120（设计煤种），这样大量的燃煤从卸车、存储到输送至锅炉煤仓，中间 还要进行必要的加工处理，全部过程要用到数十种机械设备，这就需要 个具有一定先 进水平的机械自动化输煤系统与之相适应。由于钢炉和整个发电厂的安全性、经济性， 以及燃料设备的选用等都与燃料的性质有着密切的关系。因此，燃运管理人员应对燃料 的性质有所了解。 锅炉对燃料的利用应遵循如下原则：一是尽量不用其它工业部门所必需的优质原料， 并通过技术经济比较尽量利用劣质燃料。对于劣质燃料尚无确切的定义，一般说，是指 水分大(Mar>30%),灰分高(Aar>30-50%),发热量低(Qgr<14.64Mkg),难燃烧 (Vaf10%),对锅炉工作不利的燃料。二是尽量利用当地燃料，以减轻运输的负担， 促进各地区天然资源的开发利用。目前我国火力发电厂的主要燃料是煤。本公司扩建工 程(2x300MW)耗煤量为196万吨/年（设计煤种），煤源主要为湖南省资兴矿务局所属 各煤矿、资兴市煤炭公司所属各煤矿等产的劣质烟煤。 煤的组成及各种成分的性质，可按元素分析和工业分析两种方法来进行研究。煤是 包括有机成分和无机成分等物质的混合物。为了实用方便，都通过元素分析和工业分析 来确定各种物质的百分含量。元素分析不能直接测定煤中有机物的化合物，只能确定元 素含量的质量百分比，它不能表明煤中所含的是何种化合物，因而也不能充分确定煤的 性质。但是，元素组成与其他特性相结合可以帮助我们判断煤的化学性质。元素分析相 当繁杂，电厂一般只做煤的工业分析。 1、煤的元素分析成分 馍的元素分析成分即煤的化学细成成分 煤的化学组成成分包括碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)五种元素，以 及水分(M)和灰分(A)。其中碳、氢、硫（指挥发硫）是可燃的，其余都是不可燃的。 这些成分在煤中并不是呈机械的混合物，而是呈复杂的化合物。 煤的各种成分性质如下： (1)碳碳是煤中的主要可然物质。地质年龄被长的煤，其含碳量越高，通常各种 煤的含碳量约占其可燃烧成分的50-90%。 煤中的碳不是以单质状态存在，而是一部分与氢、氧、硫等结合成挥发性的复杂化 合物，其余部分（煤受热析出挥发性化合物后余下的那部分碳）叫做固定碳。固定碳只 在高温下才燃烧。煤中固定碳含量越高（如无烟煤），越不容易着火和燃烧，且燃烧慢， 火焰短
1 第一章 绪 论 第一节 煤的种类及其特性 一、概述 通常我们把为取得热量而燃烧的可燃物质叫做“燃料”。当然这些热量在技术上应是 可能利用的，而燃烧这类物质在经济上又是合理的。 我国火力发电厂，煤是主要燃料，而且燃煤量是巨大的，约占我国铁路运输量的三 分之一左右，用于发电的煤占煤总产量的四分之一左右。本公司 2×300MW 机组投运后， 日耗煤量达 7120t（设计煤种），这样大量的燃煤从卸车、存储到输送至锅炉煤仓，中间 还要进行必要的加工处理，全部过程要用到数十种机械设备，这就需要一个具有一定先 进水平的机械自动化输煤系统与之相适应。由于锅炉和整个发电厂的安全性、经济性， 以及燃料设备的选用等都与燃料的性质有着密切的关系。因此，燃运管理人员应对燃料 的性质有所了解。 锅炉对燃料的利用应遵循如下原则：一是尽量不用其它工业部门所必需的优质原料， 并通过技术经济比较尽量利用劣质燃料。对于劣质燃料尚无确切的定义，一般说，是指 水分大（Mar>30%）,灰分高（Aar>30~50%），发热量低（Qgr<14.64MJ/kg），难燃烧 （Vdaf<10%），对锅炉工作不利的燃料。二是尽量利用当地燃料，以减轻运输的负担， 促进各地区天然资源的开发利用。目前我国火力发电厂的主要燃料是煤。本公司扩建工 程（2х300MW）耗煤量为 196 万吨/年（设计煤种），煤源主要为湖南省资兴矿务局所属 各煤矿、资兴市煤炭公司所属各煤矿等产的劣质烟煤。 煤的组成及各种成分的性质，可按元素分析和工业分析两种方法来进行研究。煤是 包括有机成分和无机成分等物质的混合物。为了实用方便，都通过元素分析和工业分析 来确定各种物质的百分含量。元素分析不能直接测定煤中有机物的化合物，只能确定元 素含量的质量百分比，它不能表明煤中所含的是何种化合物，因而也不能充分确定煤的 性质。但是，元素组成与其他特性相结合可以帮助我们判断煤的化学性质。元素分析相 当繁杂，电厂一般只做煤的工业分析。 1、煤的元素分析成分 煤的元素分析成分即煤的化学组成成分。 煤的化学组成成分包括碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）五种元素，以 及水分（M）和灰分（A）。其中碳、氢、硫（指挥发硫）是可燃的，其余都是不可燃的。 这些成分在煤中并不是呈机械的混合物，而是呈复杂的化合物。 煤的各种成分性质如下： （1）碳 碳是煤中的主要可燃物质。地质年龄越长的煤，其含碳量越高，通常各种 煤的含碳量约占其可燃烧成分的 50~90%。 煤中的碳不是以单质状态存在，而是一部分与氢、氧、硫等结合成挥发性的复杂化 合物，其余部分（煤受热析出挥发性化合物后余下的那部分碳）叫做固定碳。固定碳只 在高温下才燃烧。煤中固定碳含量越高（如无烟煤），越不容易着火和燃烧，且燃烧慢， 火焰短
1kg碳完全燃烧可放出32700K」的热量。 (2)氢煤中的氢， 一部分与氧结合，叫做化合氢，不能燃烧放热；另一部分在煤 受热时会挥发成氢气或各种碳氢化合物形成(CH)的气体，它们极易着火和燃烧。 氢是煤中的有利元素，1kg氢完全燃烧时（生成水蒸汽）约放出120000KJ的热量。 但煤中含氢量一般只有3~6%，并且随着地质年龄的增长，其含量逐渐减小。另外，煤在 贮藏时也会风化而失去部分可燃元素，其中首先是氢。 (3)氧和氨氧和氨都是不可燃元素，可以说是煤中的有机“杂质”，它们的存在 使煤中的可燃元素相对减少，燃烧放出的热量降低。不同煤的含氧量差别很大，地质年 龄越短，煤含氧量越高。褐煤的含氧量有时可达20%左右。煤中含氮量一般不多，只有 0.5~2%,但燃烧时会形成有害气体氧化氮(NOx),污染大气。 (4)硫煤中硫可分为有机硫和无机硫两大类。有机硫和煤中的C、H、0等结合 成复杂的化合物，均匀地分布在煤中。无机硫包括黄铁矿硫(FeS,)和硫酸盐硫(CSO4、 MgSO4、NaSO4)等。有机硫和黄铁矿硫可以燃烧，合称为可燃硫。硫酸盐不能燃烧， 故并入灰分。 煤中可燃硫的含量一般不超过1~2%，别的可达3%左右。硫燃烧时的放热量不多 仅及碳的1/3.5左右。但硫燃烧后形成的S02和部分S0,与烟气中的水蒸汽相遇，能形 成HSO3和HSO,蒸汽，并在锅炉低温受热面等处凝结。而腐蚀金属。此外，SO2和S0 随烟气排入大气，对人体和动、植物也会带来危害。同时含黄铁矿硫的煤较硬，破碎时 要消耗更多的电能，并加剧磨煤机的磨损。因此，硫是煤中的有害元素。 (5)水分煤的水分是由外部水分和内部水分组成。外部水分，即煤由于自然干燥 所失去的水分，又叫表面水分。失去表面水分后的煤中水分称为内部水分，也叫固有水 在实验室的特定条件下，煤样干燥后所含的固有水分叫做分析水分(Mad)。 固有水分主要决定于煤的化学性质和周围环境条件。一般来说，随着地质年代的增 长，煤的固有水分减少。煤的外部水分则和开采方法、运输和储存等条件有关。因此， 不同煤的水分差别很大，可从1~2%到60%不等 水分的存在使煤中的可燃元素相对减少，同时它在煤燃烧时要汽化、吸热，从而使 燃烧温度降低，甚至会使煤难于着火。同时由于水分在煤燃烧后形成水蒸汽，使烟气体 积增加，即增加引风机电耗，又带走大量热量，降低锅炉热效率。另外，原煤的水分过 大，常会造成煤斗或落煤管道粘结，甚至堵塞，并增加碎煤和制粉的困难（因湿煤不易 破碎)。 (6)灰分煤中含有不能燃烧的矿物杂质，它们在煤完全燃烧后形成灰分。但灰分 不同于煤中的日物杂质，因后者在煤燃烧的过程中会发生组成变化（失去结晶水、发生 分解、被氧化…等)，所以灰分的组成和重量并不等于矿物杂质的组成和重量。当温度 大到到00℃村，上术反应基本结束，堪的灰分是在00+25℃下的烧2小时后调出的。 不同煤的灰分含量相差很大，可从10%左右到50%。灰分的存在不仅使煤中的可燃元 素相对减少，还会阻碍空气与可燃质接触，增加不完全燃烧损失。灰分在燃烧时会熔化 沾污受热面（结渣或积灰）、降低传热系数。烟气中的飞灰会磨损受热面，因而限制了烟 速的提高，也影响传热效果。同时飞灰随烟气排入大气，会造成环境污染。因此，和水 分一样，灰分也是燃料中的有害成分
2 1kg 碳完全燃烧可放出 32700KJ 的热量。 （2）氢 煤中的氢，一部分与氧结合，叫做化合氢，不能燃烧放热；另一部分在煤 受热时会挥发成氢气或各种碳氢化合物形成（CmHn）的气体，它们极易着火和燃烧。 氢是煤中的有利元素，1kg 氢完全燃烧时（生成水蒸汽）约放出 120000KJ 的热量。 但煤中含氢量一般只有 3~6%，并且随着地质年龄的增长，其含量逐渐减小。另外，煤在 贮藏时也会风化而失去部分可燃元素，其中首先是氢。 （3）氧和氮 氧和氮都是不可燃元素，可以说是煤中的有机“杂质”，它们的存在 使煤中的可燃元素相对减少，燃烧放出的热量降低。不同煤的含氧量差别很大，地质年 龄越短，煤含氧量越高。褐煤的含氧量有时可达 20%左右。煤中含氮量一般不多，只有 0.5~2%，但燃烧时会形成有害气体氧化氮（NOX），污染大气。 （4）硫 煤中硫可分为有机硫和无机硫两大类。有机硫和煤中的 C、H、O 等结合 成复杂的化合物，均匀地分布在煤中。无机硫包括黄铁矿硫（FeS2）和硫酸盐硫（CaSO4、 MgSO4、NaSO4）等。有机硫和黄铁矿硫可以燃烧，合称为可燃硫。硫酸盐不能燃烧， 故并入灰分。 煤中可燃硫的含量一般不超过 1~2%，个别的可达 3%左右。硫燃烧时的放热量不多， 仅及碳的 1/3.5 左右。但硫燃烧后形成的 SO2和部分 SO3，与烟气中的水蒸汽相遇，能形 成 H2SO3和 H2SO4蒸汽，并在锅炉低温受热面等处凝结。而腐蚀金属。此外，SO2和 SO3 随烟气排入大气，对人体和动、植物也会带来危害。同时含黄铁矿硫的煤较硬，破碎时 要消耗更多的电能，并加剧磨煤机的磨损。因此，硫是煤中的有害元素。 （5）水分 煤的水分是由外部水分和内部水分组成。外部水分，即煤由于自然干燥 所失去的水分，又叫表面水分。失去表面水分后的煤中水分称为内部水分，也叫固有水 分。 在实验室的特定条件下，煤样干燥后所含的固有水分叫做分析水分（Mad）。 固有水分主要决定于煤的化学性质和周围环境条件。一般来说，随着地质年代的增 长，煤的固有水分减少。煤的外部水分则和开采方法、运输和储存等条件有关。因此， 不同煤的水分差别很大，可从 1~2%到 60%不等。 水分的存在使煤中的可燃元素相对减少，同时它在煤燃烧时要汽化、吸热，从而使 燃烧温度降低，甚至会使煤难于着火。同时由于水分在煤燃烧后形成水蒸汽，使烟气体 积增加，即增加引风机电耗，又带走大量热量，降低锅炉热效率。另外，原煤的水分过 大，常会造成煤斗或落煤管道粘结，甚至堵塞，并增加碎煤和制粉的困难（因湿煤不易 破碎）。 （6）灰分 煤中含有不能燃烧的矿物杂质，它们在煤完全燃烧后形成灰分。但灰分 不同于煤中的矿物杂质，因后者在煤燃烧的过程中会发生组成变化（失去结晶水、发生 分解、被氧化……等），所以灰分的组成和重量并不等于矿物杂质的组成和重量。当温度 达到 800℃时，上述反应基本结束，煤的灰分是在 800±25℃下灼烧 2 小时后测出的。 不同煤的灰分含量相差很大，可从 10%左右到 50%。灰分的存在不仅使煤中的可燃元 素相对减少，还会阻碍空气与可燃质接触，增加不完全燃烧损失。灰分在燃烧时会熔化、 沾污受热面（结渣或积灰）、降低传热系数。烟气中的飞灰会磨损受热面，因而限制了烟 速的提高，也影响传热效果。同时飞灰随烟气排入大气，会造成环境污染。因此，和水 分一样，灰分也是燃料中的有害成分
2、煤的工业分析成分 在发电厂中常常根据煤的燃烧过程，采用按规定条件将煤样干燥、加热和燃烧的办 法，对煤进行工业分析。工业分析主要测定煤中的水分、挥发分、固定碳和灰分含量， 用以表明煤的某些燃烧特性。 (1)水分将煤样放在烘箱中保持102-105℃的温度，烘至其重量不再变化时为止 (一般约需两小时)，煤样所失去的重量占原煤样的百分比，称为这种煤的水分。 (2)挥发分煤样中水分蒸发后，继续升温，某些物质会挥发成气体。煤样由于这 种挥发所失去的重量占原煤样（未烘干加热前）重量的百分比，称为这种煤的挥发分。 由于挥发分的析出没有明显的开始点和停止点，通常规定各种煤在测定挥发分时的 统一加热温度为850±20℃，加热时间约为7分钟。为防止煤试样被烧掉，加热时应隔 绝空气。 挥发分的组成，除了有少量不可燃气体如0、C02、N等以外，主要为可燃气体，如 C0、H、HS以及一些碳氢化合物等。 应当指出，挥发分不是以现成的状态存在于煤中，而是煤在被加热时才形成的。因 此，所谓煤的挥发分含量，实质上并非指煤中含有挥发物质多少，而是指在一定加热条 件下能够分解生成的挥发物的数量。 (3)固定碳和灰分煤样除掉水分和挥发分以后，剩余下来的煤的固体部分，称为 焦碳，焦碳是由固定碳和灰分组成的。将焦碳在空气中加热到800士25℃的温度下灼燃， 到重量不再变化时（约两小时）取出来冷却，这时焦炭失去的重量，就是固定碳的重量 剩余部分则是灰的重量。这两个重量各占煤试样原重量的百分比，就是固定碳和灰分在 煤中的成分含量。 根据工业分析测定的项目，煤的组成可用水分、挥发分、固定碳和灰分来表示。 三、煤的物理性质 煤的物理性质主要包括，颗粒组成、含水率、密度、松散性（流动性）、机械强度、 爆炸危险性及自燃习性等。 (1)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。而颗粒组成就是按其颗粒尺寸大小的分布情况所占重量的百分比。 煤的颗粒组成对筛碎设备、带式输送机、各种连结落煤管等的正常运行都有着直接 影响。 当煤中大颗粒增多时，会使碎煤机负载加大，带式输送机落料点受到大块煤冲击和 磨损，同样对连结落煤管亦有不同程度的冲击和磨损。 当煤中小颗粒数量增多时，要求筛子具有较高的筛分效率，此时带式输送机上煤流 运行的稳定性得到改善，不会滚落到地上。但由于小颗粒增加使各处落煤管壁、死角粘 煤，粘煤区的扩大将会产生堵塞现象，此时对管道的冲击和磨损现象将有所减少。 (2)含水率煤的水分对运煤系统和锅炉燃烧都有一定影响。尤其是表面水分，当 其减少时，在运煤系统中的转运点、碎煤机室等处，煤尘飞扬严重，会造成恶劣的运行 环境。 (3)密度密度是单位容积内物质的质量。密度又可分为静堆积密度和动堆积密度 静堆积密度是指自然倾倒于标准容器中煤的质量与该容器的容积之比。动堆积密度是指 煤在标准容器中，振动密实后，煤的质量与煤所占容积之比。在确定煤的密度时，标准 3
3 2、煤的工业分析成分 在发电厂中常常根据煤的燃烧过程，采用按规定条件将煤样干燥、加热和燃烧的办 法，对煤进行工业分析。工业分析主要测定煤中的水分、挥发分、固定碳和灰分含量， 用以表明煤的某些燃烧特性。 （1）水分 将煤样放在烘箱中保持 102-105℃的温度，烘至其重量不再变化时为止 （一般约需两小时），煤样所失去的重量占原煤样的百分比，称为这种煤的水分。 （2）挥发分 煤样中水分蒸发后，继续升温，某些物质会挥发成气体。煤样由于这 种挥发所失去的重量占原煤样（未烘干加热前）重量的百分比，称为这种煤的挥发分。 由于挥发分的析出没有明显的开始点和停止点，通常规定各种煤在测定挥发分时的 统一加热温度为 850±20℃，加热时间约为 7 分钟。为防止煤试样被烧掉，加热时应隔 绝空气。 挥发分的组成，除了有少量不可燃气体如 O2、CO2、N2等以外，主要为可燃气体，如 CO、H2、H2S 以及一些碳氢化合物等。 应当指出，挥发分不是以现成的状态存在于煤中，而是煤在被加热时才形成的。因 此，所谓煤的挥发分含量，实质上并非指煤中含有挥发物质多少，而是指在一定加热条 件下能够分解生成的挥发物的数量。 （3）固定碳和灰分 煤样除掉水分和挥发分以后，剩余下来的煤的固体部分，称为 焦碳，焦碳是由固定碳和灰分组成的。将焦碳在空气中加热到 800±25℃的温度下灼燃， 到重量不再变化时（约两小时）取出来冷却，这时焦炭失去的重量，就是固定碳的重量， 剩余部分则是灰的重量。这两个重量各占煤试样原重量的百分比，就是固定碳和灰分在 煤中的成分含量。 根据工业分析测定的项目，煤的组成可用水分、挥发分、固定碳和灰分来表示。 三、煤的物理性质 煤的物理性质主要包括，颗粒组成、含水率、密度、松散性（流动性）、机械强度、 爆炸危险性及自燃习性等。 （1）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。而颗粒组成就是按其颗粒尺寸大小的分布情况所占重量的百分比。 煤的颗粒组成对筛碎设备、带式输送机、各种连结落煤管等的正常运行都有着直接 影响。 当煤中大颗粒增多时，会使碎煤机负载加大，带式输送机落料点受到大块煤冲击和 磨损，同样对连结落煤管亦有不同程度的冲击和磨损。 当煤中小颗粒数量增多时，要求筛子具有较高的筛分效率，此时带式输送机上煤流 运行的稳定性得到改善，不会滚落到地上。但由于小颗粒增加使各处落煤管壁、死角粘 煤，粘煤区的扩大将会产生堵塞现象，此时对管道的冲击和磨损现象将有所减少。 （2）含水率 煤的水分对运煤系统和锅炉燃烧都有一定影响。尤其是表面水分，当 其减少时，在运煤系统中的转运点、碎煤机室等处，煤尘飞扬严重，会造成恶劣的运行 环境。 （3）密度 密度是单位容积内物质的质量。密度又可分为静堆积密度和动堆积密度。 静堆积密度是指自然倾倒于标准容器中煤的质量与该容器的容积之比。动堆积密度是指 煤在标准容器中，振动密实后，煤的质量与煤所占容积之比。在确定煤的密度时，标准
容器的直径应大于典型颗粒尺寸的十倍。 不同品种煤的堆积密度各不相同，般随着煤的变质程度的加深堆积密度随之增大， 如无烟煤为900-1000kgm3,烟煤为850-950kgm3,褐煤为650-850kgm. 纯煤的密度决定于煤的变质程度、煤的组成和煤中矿物质的特性及其含量。煤的变 质程度不同，纯煤密度有相当大的差异，如实褐煤密度多小于1300km3,烟煤多为 1250~1350kgm3,无烟煤一般是1400-1850kgm3,即煤的变质程度越高，纯煤的密度越大。 (4)煤的松散性煤在整个运煤系统中的状态，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， 一般用自然堆积角来表示。自然堆积角为自由堆放着的煤堆的侧表面 跟水平面所形成的最大夹角。自然堆积角大的松散性差，自然堆积角小的松散性好。它 一般为30°45°，它的大小能决定煤斗中煤的充满程度和煤在煤堆中的位置等。在输煤系 统中，在给原煤仓配煤时自然堆积角的大小，直接影响煤仓的充满程度。 煤的流动性与所含水分有关，当煤的水分增加时煤的流动性变差，当煤的流动性变 得极差时煤的含水量称为极限水分。当煤的水分达到极限值时，往往引起落煤管、煤斗、 碎煤机、煤筛的堵塞，设备出力下降，甚至无法正常运行。极限水分的数值列于表11 中。 表1-1各种煤的极限水分 煤 收到基水份Mar(% 极限水分M(%) 烟 烟 12 煤 17~56 (5)机械强度机械强度是指煤抵抗破坏性外力的能力。各种煤的机械强度不同， 无烟煤较硬、烟煤次之，褐煤较软。煤的这种特性在实用上可以用可磨性系数K表示： Kkm-Nj/N 式中N 一将单位质量标准煤磨到一定细度的电耗量： N 一将单位质量指定煤种磨到同样细度的电耗量。 可磨性系数越大，表示煤越易被碎。可磨性就是反映在机械力作用下被磨碎的难易 程度的一种物理性质。它与煤的变质程度、显微组成、矿物质种类及其含量等有关。通 常用哈密瓜氏仪或VT仪测定煤的可磨性，并用哈氏指数(HGL)或苏联热工研究院可 磨指数(VT1)表示，其值愈大，煤愈易磨碎。我国动力用煤可磨性（用哈氏指数表示） 的变化范围为45~127HG1,其中绝大多数为55~85HG1。它可用于计算磨煤机出力及运 行中要换煤种时估算磨煤机的单位制粉量。 我国《火力发电厂燃料试验方法》规定采用哈德格罗夫法 (6)磨损性它表示煤对其它物质（如金属）的磨损程度大小的性质，用磨损指数 A(mgkg表示，其值愈大，则煤愈易磨损金属。 它与煤中硅的含量及存在形态、黄铁矿及灰分等因素有关，一般认为这些物质含量 愈多，特别是石英和黄铁矿愈多，其磨损指数愈高，我国多数煤A为2040，只有少数 煤A>7O,它主要用来计算磨煤机在磨制各种煤时对其部件的磨损速度，也可用来计算
4 容器的直径应大于典型颗粒尺寸的十倍。 不同品种煤的堆积密度各不相同，一般随着煤的变质程度的加深堆积密度随之增大， 如无烟煤为 900~1000kg/m3，烟煤为 850~950kg/m3，褐煤为 650~850kg/m3 . 纯煤的密度决定于煤的变质程度、煤的组成和煤中矿物质的特性及其含量。煤的变 质程度不同，纯煤密度有相当大的差异，如实褐煤密度多小于 1300kg/m3，烟煤多为 1250~1350kg/m3 ,无烟煤一般是 1400~1850kg/m3，即煤的变质程度越高，纯煤的密度越大。 （4）煤的松散性 煤在整个运煤系统中的状态，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，一般用自然堆积角来表示。自然堆积角为自由堆放着的煤堆的侧表面 跟水平面所形成的最大夹角。自然堆积角大的松散性差，自然堆积角小的松散性好。它 一般为 30o ~45o，它的大小能决定煤斗中煤的充满程度和煤在煤堆中的位置等。在输煤系 统中，在给原煤仓配煤时自然堆积角的大小，直接影响煤仓的充满程度。 煤的流动性与所含水分有关，当煤的水分增加时煤的流动性变差，当煤的流动性变 得极差时煤的含水量称为极限水分。当煤的水分达到极限值时，往往引起落煤管、煤斗、 碎煤机、煤筛的堵塞，设备出力下降，甚至无法正常运行。极限水分的数值列于表 1-1 中。 表 1-1 各种煤的极限水分 煤 种 收到基水份 Mar(%) 极限水分 Mj（%） 无烟煤 贫 煤 烟 煤 褐 煤 7 5～8 8～12 17～56 8～9 8～12 10～15 27～56 （5）机械强度 机械强度是指煤抵抗破坏性外力的能力。各种煤的机械强度不同， 无烟煤较硬、烟煤次之，褐煤较软。煤的这种特性在实用上可以用可磨性系数 Kkm 表示： Kkm=N1/N2 式中 N 1——将单位质量标准煤磨到一定细度的电耗量； N2——将单位质量指定煤种磨到同样细度的电耗量。 可磨性系数越大，表示煤越易被碎。可磨性就是反映在机械力作用下被磨碎的难易 程度的一种物理性质。它与煤的变质程度、显微组成、矿物质种类及其含量等有关。通 常用哈密瓜氏仪或 VTl 仪测定煤的可磨性，并用哈氏指数（HGL）或苏联热工研究院可 磨指数（VT1）表示，其值愈大，煤愈易磨碎。我国动力用煤可磨性（用哈氏指数表示） 的变化范围为 45~127HG1，其中绝大多数为 55~85HG1。它可用于计算磨煤机出力及运 行中要换煤种时估算磨煤机的单位制粉量。 我国《火力发电厂燃料试验方法》规定采用哈德格罗夫法。 （6）磨损性 它表示煤对其它物质（如金属）的磨损程度大小的性质，用磨损指数 Al(mg/kg)表示，其值愈大，则煤愈易磨损金属。 它与煤中硅的含量及存在形态、黄铁矿及灰分等因素有关，一般认为这些物质含量 愈多，特别是石英和黄铁矿愈多，其磨损指数愈高，我国多数煤 AI 为 20~40，只有少数 煤 AI>70，它主要用来计算磨煤机在磨制各种煤时对其部件的磨损速度，也可用来计算
对输煤系统各部煤筒及其它部件的磨损。 ()腐蚀作用腐蚀作用是指煤和与它相接触的表面产生的化学反应。它是因为煤 中含有硫和硫铁化合物所造成的。因此，潮湿的对落煤管壁、钢煤斗壁等处的腐蚀作用 更加显著。 四、煤的分析基准表示方法 1、煤的分析基准 为了确切地反映煤的特性，不但要知道煤的成分，还应当知道分析煤成分时煤所处 的状态。同一种煤当其所处的状态不同时，分析得出的成分含量，百分数是不同的。常 用的基准有收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基四种，它们的工业和元素分析结 果表达如下： (1)收到基以收到状态的煤为基准来表示煤中各组成成分的百分比。用下标r 表示，它计入了煤的灰分和全水分。其成分可用下列平衡式表示： 工业分析：M+Am+Vm+FC=100% 元素分析：Car+Hm+Nar+Scar+Oar+Ar+Ma-l00% 式中：Mr、Am、V、FCr、Cr、Hm、Nr、Ser、Om为煤中的水分、灰分、挥发分、 固定碳、碳、氢、氨、可燃硫、氧成分的收到基含量的百分数。 (2)空气干燥基由于煤的外部水分变动很大，在分析时常把煤进行自然风干，使 它失去外部水分，以这种状态为基准进行分析得出的成分称为空气干燥基，以下角码d 表示 工业分析：Ma+Aau+Vr+FCaF100% 元素分析：Ca+Had+Na++A+MFI00% (3)干燥基以无水状态的煤为基准来表达煤中各组成成分，以下角码d表示。其 成分平衡式如下： 工业分析：M+V+FC=100% 元素分析：C+H+N+Se+O+A+M100% (4)干燥无灰基除灰分和水分后煤的成分，这是一种假想的无水无灰状态，以此 为基准的成分组成，以下角码daf表示。其成分平衡式如下： 工业分析：Mua+FCdaF100% 元素分析：Cdar+Hdar+Ndar+Sedar+OdF100% 煤中本来只有碳、氢和可燃硫三者为可燃成分，但由于氧和氯总是同可燃元素结合 在一起，故常把去除水分和灰分后的成分都算作可燃部分，以此为基准进行分析得出煤 的干燥无灰基成分。 2各种基准的换算 煤的各种基质成分之间，可以互相换算。由一种基质成分换算成另一种基质成分时， 只要乘以一个换算系数即可。从表1-2中可以查出煤的各种基质之间的换算系数。 分析结果要从一种基准换算到另一基准时，可按下式进行 Y=k●X0 式中X。—按原基准计算的某一组成含量百分比： Y 一按新基准计算的同一组成含量百分比： K 基准换算的比例系数（见表1-2）
5 对输煤系统各部煤筒及其它部件的磨损。 （7）腐蚀作用 腐蚀作用是指煤和与它相接触的表面产生的化学反应。它是因为煤 中含有硫和硫铁化合物所造成的。因此，潮湿的对落煤管壁、钢煤斗壁等处的腐蚀作用 更加显著。 四、煤的分析基准表示方法 1、煤的分析基准 为了确切地反映煤的特性，不但要知道煤的成分，还应当知道分析煤成分时煤所处 的状态。同一种煤当其所处的状态不同时，分析得出的成分含量，百分数是不同的。常 用的基准有收到基、空气干燥基、干燥基和干燥无灰基四种，它们的工业和元素分析结 果表达如下： （1）收到基 以收到状态的煤为基准来表示煤中各组成成分的百分比。用下标 ar 表示，它计入了煤的灰分和全水分。其成分可用下列平衡式表示： 工业分析：Mar+Aar+Var+FCar=100% 元素分析：Car+Har+Nar+Sc.ar+Oar+Aar+Mar=100% 式中：Mar、Aar、Var、FCar、Car、Har、Nar、Sc.ar、Oar为煤中的水分、灰分、挥发分、 固定碳、碳、氢、氮、可燃硫、氧成分的收到基含量的百分数。 （2）空气干燥基 由于煤的外部水分变动很大，在分析时常把煤进行自然风干，使 它失去外部水分，以这种状态为基准进行分析得出的成分称为空气干燥基，以下角码 ad 表示: 工业分析：Mad+Aad+Vad+FCad=100% 元素分析：Cad+Had+Nad+Sc.ad+Oad+Aad+Mad=100% （3）干燥基 以无水状态的煤为基准来表达煤中各组成成分，以下角码 d 表示。其 成分平衡式如下： 工业分析：Md+Vd+FCd=100% 元素分析：Cd+Hd+Nd+Sc.d+Od+Ad+Md=100% （4）干燥无灰基 除灰分和水分后煤的成分，这是一种假想的无水无灰状态，以此 为基准的成分组成，以下角码 daf 表示。其成分平衡式如下： 工业分析：Mdaf+FCdaf=100% 元素分析：Cdaf+Hdaf+Ndaf+Sc.daf+Odaf=100% 煤中本来只有碳、氢和可燃硫三者为可燃成分，但由于氧和氮总是同可燃元素结合 在一起，故常把去除水分和灰分后的成分都算作可燃部分，以此为基准进行分析得出煤 的干燥无灰基成分。 2 各种基准的换算 煤的各种基质成分之间，可以互相换算。由一种基质成分换算成另一种基质成分时， 只要乘以一个换算系数即可。从表 1-2 中可以查出煤的各种基质之间的换算系数。 分析结果要从一种基准换算到另一基准时，可按下式进行 Y=KX0 式中 X 0——按原基准计算的某一组成含量百分比； Y ——按新基准计算的同一组成含量百分比； K ——基准换算的比例系数（见表 1-2）