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第3章 电厂燃料分析 3.1煤质概述 3.1.1煤的形成及种类 远在几亿年前的古生代、中生代和几千万年前的新生代，由于地壳运动，大量植物的遗体经过复杂的生物化学和物理化学作用转变为煤，这个过程称为成煤过程。成煤过程分为两个阶段。第一阶段，植物在浅海、湖泊和沼泽中大量繁殖，这些植物死后沉于水下，经微生物的生物化学作用，使低等植物称为腐泥，高等植物成为泥炭。第二阶段由于地壳运动，泥炭和腐泥下沉或被矿物岩石掩盖在底下，受地质因素的作用，即长期受高温高压作用而形成煤，这一阶段也称为煤化阶段。随着煤化阶段的深入，泥炭转为褐煤、烟煤和无烟煤。 常用作动力用煤的有无烟煤、贫煤、贫廋煤、不粘煤、弱粘煤、长焰煤和褐煤等，另外还有含硫高而又难洗选的一些炼焦用煤等（参见表13-1）。 表13-1 煤的变质程度及煤质 煤种 项目 无烟煤 贫煤 贫廋煤 弱粘结煤 不粘结煤 长焰煤 褐煤 挥发分Vdaf％ ≤10 ＞10～20 ＞10～20 22～37 ＞20～37 ＞37 37 含碳量FCdaf％ ＞90 90 ＜90 含氢量Hdaf％ ＜4 4～4.5 ＜4 水分M daf％ 高 ＜45 煤化程度 最高 烟煤中最高 烟煤中较高 低到中等 较低 最低 燃烧特性 不易着火 燃点高 近于贫煤 易着火 易着火 易着火 3.1.2煤在火力发电厂中的应用 煤是火力发电厂的主要燃料，它占整个电厂生产成本的60％以上，一座1800MW的火力发电厂一昼夜燃烧的标准煤在15000t以上（标准煤是指低位发热量为29307.6KJ/Kg的煤）。 煤通过燃烧将化学能转化为热能，热能通过锅炉、汽轮机转化为机械能，最后经发电机转变为电能。因此，火力发电厂实质是能量转化的工厂。能量转化的过程中，由于诸多因素的影响，总是有损失的，通常用“煤耗”这一指标来说明煤中化学能的利用率。所谓煤耗，就是每提供1KW·h（发1KW·h）电所消耗标准煤的千克数。 为了降低煤耗，提高热效率，必须了解煤的成分和特性。通过对煤质的分析，便可为锅炉的合理燃烧提供科学依据，为电厂的经济核算、锅炉热效率和煤耗的计算，提供基础资料。 3.2煤的组成及分析基准 3.2.1煤的组成及分析项目 1）煤的组成 煤的成分组成分工业分析组成和元素分析组成。工业分析是在人为条件下，将分成几个不同的组成成分，从而判断其中有机质的含量和性质，帮助人们粗略的认识煤的工艺性质的方法。该组成可给出煤中可燃成分和不可燃成分的含量。元素分析组成是用元素分析法得出煤的化学元素组成，并给出某些可燃元素得含量。 灰份、挥发份和固定碳并非原来存在于煤中的原有形态，而是在高温下受热分解的产物。如灰份是煤在800℃完全燃烧后的残留物质。挥发份是指煤与空气隔绝，800℃下受热7min，其中有机质分解出的气态物质。而固定碳是残留下来的不挥发固体（称为焦饼）此时灰份全部转入焦饼，把焦饼质量减去灰份质量则得出固定碳质量。所以水份、灰份、挥发份和固定碳的百分数相加应该等于100％。 应当指出，灰份、挥发份是煤在高温条件下的分解产物，煤中原有的矿物质发生了变化，结果使得灰份质量与原有矿物质的质量不同，其质量要小些。因此灰份含量和挥发份含量的叫法显然是不恰当的，应当作“灰份产率”和“挥发份产率”。 2）煤的分析项目 工业分析，工业分析的项目包括测定煤的水份（M）、灰份（A）、挥发份（V）和计算固定碳（FC）。其中水份代表煤中水份的含量，灰份代表矿物质的含量。从灰份、水份的数据可初步判断煤中有机质含量（有机质＝100％－水份－灰份）。这项分析对煤燃烧过程的稳定性和经济性都有直接的参考价值。 元素分析，元素分析就是测定组成煤中有机物的碳、氢、氧、氮、硫等元素的含量，以上5种元素的含量是用一定的化学方法将其组分的高分子化合物分解转化而得的。 发热量的测定，动力用煤的一项极为重要的指标就是发热量，发热量可以用来计算炉膛热负荷和选择磨煤机的容量。在锅炉运行时，发热量可以用来计算发、供电煤耗。煤耗是火力发电厂考核的重要经济指标。在煤炭供需上，发热量可用来作为动力用煤计价的主要依据。 3）代表煤质分析项目的符号 煤质分析的各项成分，通常用规定的符号表示，如表13-2： 表13-2 煤质分析中各项目代表的符号 名称 工业分析 元素分析 发热量 水份 灰份 挥发份 固定碳 碳 氢 氧 氮 硫 符号 M A V FC C H O N S Q 煤质分析项目右下标符号见表13-3： 表13-3 煤质分析项目右下标符号 符号意义 符号 符号意义 符号 符号意义 符号 全（水份、硫…） t 硫铁矿（硫） p 空气干燥基（分析基） ad 外在（水份） f 弹筒（发热量） b 干燥基 d 内在（水份