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煤的組成及其性質
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一、元素分析和工業分析
煤中的元素組成，一般是指物中的碳（C）、氫（H）、氮（N）、氧（O）、硫（S）的含量。一般是用測定煤的元素組成，即確定上述元素含量的質量百分比，作為煤的物的特性。
煤的物的元素組成并不能表明煤中所含的是何種化合物。但是，元素組成的變化往往代表著煤化程度的差別。
煤的元素組成是鍋爐設計燃燒計算的依據。
工業分析即按規定的條件將煤樣進行干燥、加熱或燃燒，以測定煤中的水分、揮發分、固定碳和灰分。
二、煤的成分
煤的成分分為碳（C）、氫（H）、氧（O）、氮（N）、硫（S）、水分（M）和灰分（A）。
碳是煤中含量 多的可燃元素。地質年代長的無煙煤，其含碳量可高達90%（按可燃基成分）；而年代淺的煤則含碳量只有50%左右。每公斤碳 燃燒時可放出約32700 kJ（7800 kcal）的熱量。固定碳要在較高的溫度下才能著火燃燒。
氫是煤中發熱量 高的元素，煤中氫的含量大多在3%～6％的范圍內。氫的發熱量很高，每公斤氫燃燒可放出約120 MJ（28600 kcal）的熱量（當燃燒產物為水蒸氣時）
氧和氮是煤的物中的不可燃成分。燃燒中的氧有兩部分，一部分是游離氧，它能助燃；一部分與氫或碳結合成化合狀態，不能助燃。
氮在燃燒時會或多或少地轉化為氮氧化物（NOx），造成大氣污染。
煤中的硫以三種形態存在：硫、黃鐵礦硫（FeS2）和硫酸鹽。每公斤硫 燃燒時可放出熱量9040kJ。燃燒產物是二氧化硫或三氧化硫氣體，這種氣體和水蒸氣結合生成亞硫酸或硫酸蒸氣，腐蝕鍋爐尾部受熱面。
煤中水分由表面水分（外在水分Mwz）和固有水分（內在水分Mnz）組成。
內在水分靠自然干燥不能除掉， 將煤加熱至102～105℃才能除去；外在水分和內在水分的總和通稱為全水分。
灰分是燃料 燃燒后形成的固體殘余物的總稱。其主要成分是硅、鋁、鐵，以及少量鎂、鈉和鉀等元素組成的化合物。
將煤樣在空氣中加熱到800士25 ℃，燃燒2h，余下的物質就是灰分。
三、煤的工業分析成分
1.水分
把試樣放在烘干箱內，保持102～105℃約2h后，試樣失去的質量占原試樣質量的百分數，即為該煤的水分值。
2.揮發分
把上述失去的試樣置于不通風的條件下，加熱到（850士20）℃，這時揮發性氣體不斷析出，約7 min后可基本結束，煤失去的質量占原試樣（未烘干加熱前）質量的百分數，即為該煤的揮發分值。
3.固定碳和灰分
去掉水分和揮發分后，煤的剩余部分稱為焦炭。
焦炭是由固定碳和灰分組成的。
將焦炭放在（800士20）℃下燒（不要出現火焰），到質量不再變化時取出來冷卻，這時焦炭所失去的質量就是固定碳的質量，剩余部分則是灰分的質量。這兩個質量各占原試樣質量的百分數，即是固定碳和灰分在煤中的含量。
四、煤的主要特性
1.發熱量
單位質量的燃料在 燃燒時所放出的熱量稱為燃料的發熱量，其單位為kJ/kg（固體燃料、液體燃料）或者kJ/m3（氣體燃料）。
高位發熱量是指1 kg燃料 燃燒時放出的全部熱量；低位發熱量則需從燃料高位發熱量中扣除燃料燃燒過程中氫燃燒生成的水和燃燒帶的水分汽化的吸熱量。
為了正確地表明設備運行的經濟性，引用了“標準煤”的概念。規定標準煤收到基的低位發熱量為29307.6kj/kg。
2.揮發分（V）
燃料中揮發分的含量取決于燃料的碳化程度。一般來說，燃料碳化程度越深，揮發分含量越少。燃料種類不同，揮發分的含量也不相同，褐煤大于40%；煙煤為20%～40%；貧煤為10%～20%；無煙煤在10%以下。
揮發分開始析出的溫度與燃料的碳化程度有關，一般來說，碳化程度越淺，揮發分析出的溫度越低。褐煤為130～170℃；煙煤為170～260℃；貧煤為390℃；無煙煤為380～400℃。
揮發分的含量對燃燒過程的發生和發展有很大影響。燃料含揮發分越多，越容易著火，燃燒過程越穩定。
3.焦結性
煤在隔絕空氣加熱時，水分蒸發、揮發物析出后，剩下不同程度的固體殘留物（焦炭）的性質，稱為煤的焦結性。
4.灰分熔融特性
通過試驗的方法可以測出煤的灰分熔融特性的數據DT、ST、FT，舊稱灰熔點t1、t2、t3。DT是灰熔融性變形溫度，ST是灰熔融性軟化溫度，FT是灰熔融性熔化溫度。用它們可以判斷煤在燃燒過程中結渣的可能性。
各種煤的灰熔融特征溫度一般在1100～1600℃之間。凡ST＞1400℃的煤稱為難熔灰分的煤，ST＝1200～1400℃的煤稱為中熔灰分的煤，ST＜1200℃的煤稱為易熔灰分的煤。
5.可磨性
煤的可磨性用可磨性指數Kkm表示。
某一種煤的可磨性指數，就是在風干狀態下，將標準煤和所磨煤由相同粒度破碎到相同細度時消耗的電能之比，用下式表示：
式中：Ebz、Ex——磨標準煤和所磨煤種時的耗電量，kW·h/t煤。標準煤是一種極難磨的無煙煤，其可磨性指數等于1。越容易磨的煤，可磨性指數Kkm越大。
6.著火點
煤的著火點是在 的條件下，將煤加熱到不需外界火源即開始燃燒時的初始溫度，單位為℃。
著火點與煤的風化、自燃、燃燒、爆炸等有關，所以它是一項涉及 的指標。
五、幾種主要動力煤的特點
火電廠燃用的煤通常稱為動力煤。動力煤主要依據煤的可燃基揮發分（Vdaf）進行分類：
1.無煙煤（Vdaf ≤10%）
無煙煤俗稱白煤，碳化程度高。它具有明亮的黑色光澤，機械強度一般較高，不易研磨，焦結性差。
2.貧煤（Vdaf＝10%～20%）
貧煤的碳化程度比無煙煤低，它的性質介于無煙煤和煙煤之間，而且與揮發分含量有關。
3.煙煤（Vdaf＝20%～40%）
煙煤的碳化程度低于貧煤。煙煤的揮發分較多，水分和灰分一般又較少，故發熱量也較高。
4.褐煤（Vdaf＞40%）
褐煤的碳化程度較低。褐煤的外表呈棕褐色，似木質，揮發分含量 高，有利于著火。但褐煤水分和灰分都較高，發熱量較低。
