气化培训教材.doc

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1、第一章基本概念第一节煤一、煤的概念煤是由古代植物转变而来的大分子有机化合物。大量堆集的古代植物残体，经过漫长的生物化学和地热、高温的作用，植物中的碳、氢、氧以二氧化碳、水和甲烷的形式逐渐放出而生成含碳较多，含氧较少的成煤植物，再经煤化作用生成煤。二、煤的分类成煤植物的所有组分都参与煤的形成。由于成煤植物和煤化程度不同而生成不同种类的煤。有泥炭(不适于用作工业原料)、褐煤、烟煤和无烟煤。三、煤的组成煤中有机质主要由碳、氢、氧、氮、硫五种元素构成，碳是其中的主要元素。煤中的碳含量随煤化程度增加而增加。年轻

2、的褐煤含碳量低，烟煤次之，无烟煤最高。氢和氧含量随煤化程度加深而减少；褐煤最高，无烟煤最低，烟煤居中。氮在煤中的含量变化不大。硫则随成煤植物的品种和成煤条件不同而有较大的变化，与煤化程度关系不大。近代概念认为，煤的大分子是由若干结构相似的基本结构单元通过桥键结合而成。基本单元为主体为缩合的芳香核，单元中的非芳香核部分为杂环、氢化芳环脂肪族基团、含氧官能团和烷基侧键。煤没有统一的分子式和分子量。因而不能像描述单一化合物那样来描述煤的性质。煤中水分和灰分影响煤的使用。水分和灰分除与成煤条件有关以外，还与开

3、采、储存、运输等条件有关。煤加热到一定温度时会析出气体和焦油等挥发性物质，扣除水分则为煤的挥发分。挥发分是煤的一项重要指标，它与煤化程度有关，褐煤的挥发分可在35％以上。挥发分和含碳量与有机质的组成和性质有关。直接测定煤中的有机质是困难的。但对煤进行工业分析和元素分析，再配合其他特性测定(如热值、粘结性、胶质层厚度、活性等)，可以基本掌握煤的性质，判断煤的种类和加工利用的效果。表(1—2)列出本厂用煤的工业分析和元素分析数据。煤的水分和灰分含量变化很大，同一种煤的分析结果用不同的基准表示差别很大。中国

4、现行煤炭分析采用的基准和它们的见下表。表1—1中国现行煤炭分析基准试样基准应用基空气干燥基干基干燥无灰基干燥无矿物质基代表符号aradddafdmmf58中国煤炭基准之间的关系MtCHO+NStAMfMinhSoSpSsdmmfdafdadar表中：Mt——全水分，％；Mf——外在水，％；Minh——内在水，％；St——煤中全硫；So——有机硫，％；Sp——硫化铁硫，％；Ss——硫酸盐硫，％；C，H，O，N——分别为煤中碳、氢、氧、氮元素；A——煤中的灰分，％；常见的各种煤元素分析：表1—2我厂用煤的

5、工业分析和元素分析成分种类成分木材泥炭褐煤低烟煤烟煤半烟煤半无烟煤无烟煤水分56.7034.5524.283.242.033.382.80挥发分26.1435.3427.6327.1314.478.471.16固定碳11.1722.9144.8462.5275.3176.6588.21灰分5.997.203.257.118.1911.507.83硫0.641.100.360.952.260.630.89氢6.256.336.606.145.244.143.581.89碳49.5021.0342.405

6、5.2978.0079.9778.4384.36氮1.101.100.571.071.281.261.000.63氧43.1562.9142.1333.907.474.184.854.40四、灰分灰分（A）的化学组成及性质：58煤的灰分是指煤中所有可燃物质完全燃烧以及煤中矿物质在高温下产生分解、化合等复杂反应后剩下来的残渣。是金属和非金属的氧化物和盐类，最常见的是钙、镁、铁等的碳酸盐，钾、镁等的硅铝酸盐，钙、铝、镁、钠、钾等的硅酸盐，硫酸盐(石膏)，硫化物(黄铁矿等)，食盐及氧化亚铁等。根据煤中矿物质

7、的不同来源，可分为三类。原生矿物质：成煤植物本身所含的矿物质，在煤中含量不高。次生矿物质：在成煤过程中，由外界逐渐进入到煤中的矿物质，在煤中含量一般也不高。外来矿物质：这种矿物质原来并不存在于煤层中，它是在采煤过程中混入煤中的顶底板和夹石层的矿石所形成。这种矿物质用洗选方式较易除去。灰分在煤燃烧过程中是这样生成的：粘土～石膏等失水：SiO2·Al2O3·2H2O——→SiO2·A12O3+2H2OCaSO4·2H2O—→CaSO4+2H2O碳酸盐受热分解，放出二氧化碳：CaCO3——→CaO+CO2↑

8、FeCO3——→FeO+CO2↑氧化亚铁氧化生成氧化铁：4FeO+O2—→2Fe2O3黄铁矿氧化生成二氧化硫和氧化铁：4FeS2+11O2——→2Fe2Os+8SO2高温下，黄铁矿被氧化生成的一些SO2可以留在煤灰中，与钙结合。例如，它与煤中CaCO3或灰中的CaO与氧作用生成硫酸钙，其反应式如下：2CaCO3+2SO2+O2——2CaSO4+2CO2↑五、灰熔点煤灰的熔融性是与煤灰化学组分密切相关的重要指标，习惯上以煤灰熔点来表示。实际上这种混合物并没