煤的成分及其性质

煤的成分及其性质2.1元素分析全面测定煤中所含化学成分的分析叫元素分析。根据分析，煤中元素达三十几种。一般将不可燃物质都归入灰分。这样，对燃烧有影响的成分包括碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分，各化学元素成分用质量百分数表示。碳是煤中含量最多的可燃元素，也是发热量的主要来源。每千克纯碳的发热量为3.27×104kJ。煤中的碳一分部与氢、氧、氮和硫结合成挥发性有机化合物，其燃点较低；而其余呈但只状态的为固定碳，期燃点高，不易着火和燃尽，但发热量大。氢是煤中发热量最高的物质，完全燃烧时，纯氢的发热量为1.2×105kJ/kg。氢燃点低，易点燃，是有利元素。但煤中氢的含量较少，一般约占3%～6%。煤中的氧和氮是可不燃物质，其含量也较少。煤中的氮在高温条件下易生成污染大气的NO3，被视为有害元素。碳虽然在燃烧时也放出热量，但其燃烧产物SO2和SO3会造成锅炉金属的腐蚀并污染大气。煤中的硫常以三种形式存在，即有机硫、硫化铁硫、硫般盐硫。前两种可燃，称为挥发硫，后一种归入灰分。一般在计算含硫量时应采用全硫分。煤中灰分和水分均为不可燃物质。灰分岑在不仅使燃料发热量减少，而且影响燃料着火燃尽，也是造成积灰、结渣、磨损的主要因素。水分会使炉内温度下降，影响着火，并增大排烟热损失，还会加剧尾部受热面腐蚀和堵灰。煤中的水分在自然干燥条件下失去的部分，称为外部水分，而剩余部分为内部水分，两部分之和为全水分。2.2工业分析煤的工业分析是利用煤在加热燃烧过程中的失重进行定量分析，测定煤的水分、挥发分、固定碳和灰分的成分。将风干（达到空气干燥状态）的煤样置于102～105℃的恒温干燥箱，烘干2h，所失去的质量为煤的固有水分，又称内在水分(Minh)。风干过程中失去的水分称为外在水分(Mf)，是风雪雨露和开采过程中进入的水分。煤的全水分Mt包括外在水分和内在水分。把干燥后的试样置于900℃高温电路中，隔绝空气加热7min，所挥发出来的气体称挥发份（V）。煤失去水分和挥发份的剩余部分称焦炭。将焦炭置于850℃电炉中灼烧2h后残余物为灰分（A），而在灼烧过程中所失去的质量为固定碳（FC）。挥发分含量是评定煤燃烧性能的一个重要指标，挥发分中大部分是可燃气体，如CO、H2、CmHn等，出游少量不能燃烧的气体，如O2、N2、CO2、H2O等。挥发分容易着火燃烧，挥发分着火后对焦炭产生强烈的加热作用，促使其迅速的着火燃烧；同时挥发分析出后会使焦炭变得比较松散而多孔，有利于燃烧过程的发展。因此，挥发分多的煤，容易着火，燃烧反应快，燃烧比较完整。煤中水分、挥发分析出后剩下的残留物称为焦炭，它包括固定碳及灰分。焦炭的粘结性与强度称为煤的焦结性。不同煤的焦结性差异很大，有的焦炭呈粉末状即不焦结；有的焦结性很强，结成硬焦块。煤的焦结性对层燃炉影响较大，对煤粉炉工作影响不大。由于工业分析比较简单，同时通过工业分析成分可以了解煤在燃烧方面的特性，所以火力发电厂中通常采用工业分析。