浅谈煤燃烧

浅谈煤燃烧的发展现状与趋势

摘要：通过分析国内外煤燃烧研究的现状和趋势，指出煤燃烧过程中效率低、污染严重两大问题是制约我国经济、社会持续发展的关键因素。因此，近期积极开展煤的清洁燃烧、环境友好的多联产资源化利用、燃煤的近零排放技术、能源利用过程中的污染物生成、迁移及控制、新能源及低品位能源的高效清洁利用、热能转换系统监测、诊断和控制等方面的研究，对于促进我国可持续发展，具有十分重要的战略意义。

关键词：煤燃烧污染发展趋势

引言

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上为数不多的以煤炭为主要一次能源的国家之一。煤炭在我国能源消费结构中的比例一直很高，1959年是94．7％，1976年为最低点69．9％，自20世纪9o年代以来，一直在75％～76％之间。当前，煤炭为我国提供了70％以上的发电燃料，60％的化工原料和80％的民用燃料。根据预测，到2015年，煤炭还要占62．6％，即使到了2050年，煤炭仍占50％以上。因此，在相当长的一个时期内，我国以煤为主的能源消费结构将难以改变。但是，煤炭的利用效率不高和由燃烧造成的环境污染一直是制约我国可持续发展的最重要的因素之一。

煤炭资源是大自然赋予人类的财富，它的总储量是有限的，在不断使用中逐渐减少。所以如何合理高效利用煤是当今我们所面对的非常紧迫的问题，如何提高燃煤机组效率成了解决这一问题的关键。同时，随着我国电力行业改革的不断深入，即厂网分开，竞价上网，要使发电企业在行业中立住足、立稳足，就必须大力降低发电成本。而发电成本的主要构成因素就是发电煤耗，所以降低火力发电厂的煤耗成了现代发电企业关注的问题。

面对我国煤燃烧过程中效率低、污染严重两大难题，积极开展提高煤炭资源的利用效率、减轻环境污染两方面研究，对于提高人民生活的环境质量，促进我国可持续发展，均有十分重要的意义。为此，本文将详细分析国内外煤燃烧研究现状和趋势，进而指出了其今后的发展方向。

1.国内外发展现状和趋势

1.1煤的高效清洁利用

针对现有燃煤电站效率低下、污染严重的现状，美国科学家最早提出了零排放的煤炭先进发电技术的概念。这种全新的技术对煤炭的利用方式进行了创新，它以煤炭加氢气化为基础，使燃料100％气化，并将其中引入的所有碳全部产生纯的cO2气流，然后进行处理，避免了与燃料燃烧过程相关的颗粒物和其它污染物的释放，从而实现煤炭的高效、清洁利用。以美国LDs Alamos国家实验室为倡导者的近20家科研机构和公司组成零排放煤炭发电技术联合组织，正在进行这方面的基础研究以及中试装置的方案设计等工作；国内在这方面还没有开展具体的研发工作。

为了减少燃煤污染物排放和提高效率，目前发展迅猛的洁净煤技术有超临界压力锅炉加烟气脱硫技术(PC．FCD)、循环流化床锅炉技术(CFBC)和增压流化床锅炉联合循环技术(PFBc)、整体式煤气化联合循环发电技术(IGCC)。尽管世界上已建成多座PFBC和IGCC示范机组，但由于系统复杂，技术难点多等因素，热效率一般为42％左右，容量还不能和常规发电机组相比，发电成本目前IGCC>PFBC>PC +FGD，而PC+FGD和CFBC在我国仍是优先发展的技术。

循环流化床技术是公认的清洁燃烧技术，与煤粉炉相比，具有热效率高、低NOx、SO2排放、燃料适应性广、灰渣活性好、脱硫脱硝成本低、负荷调节范围宽、投资少、适用热电和调峰机组等优势。目前世界上投运的最大CFBC锅炉容量为700 t ／h，锅炉热效率90．5％，可用率达到电站常规煤粉锅炉水平。国内在这方面起步较晚但发展很快，目前投运的最大容量CFBC锅炉为内江高坝电厂从国外引进的410 t／h锅炉，自行设计的CFBC锅炉最大容量已达220 t／h。但循环流化床技术还不能说是一项非常成熟的技术，其还存在有待进一步研究解决的问题，如最佳的循环倍率、循环物料的高分离、受热面和炉墙的防磨措施、N O的控制、辅机电耗高、大型化后的脱硫性能等。

1.2煤燃烧污染与控制

有关煤燃烧污染物形成机理和控制的研究，国内外自20世纪70年代出现石油危机时就已经开始，但至今已有的控制途径多是对单一污染物进行控制，如FGD、SCR、SNCR等。近年来，污染物综合控制的研究已日益受到重视，如脱硫除尘一体化技术、脱硫脱硝一体化等，并在美国等发达国家得到应用。然而，这些方法往往投资运行成本高，有些方法还会带来一些其它问题，因此，发展符合中国国情的低成本的污染物综合控制方法势在必行。建立描述湍流多相燃烧过程的物理模型(兼顾计算的经济性和模型的精度)，以准确地预报各种工业燃烧和转化装置的内部过程，是国内外学者长期不懈努力的方向。近20年来，对湍流多相燃烧过程的物理模型的研究，体现的是一条应用一改进一创新的轨迹，已经不再局限于应用已有的经典模型，而更多的是寻求对模型的建模方法、封闭模型和计算方法等各方面进行改进；其研究手段也在从工程方法向科学方法转换，即从经验的、唯象的方法向机理性的、基础的方法转化。各种精细的湍流模拟和实验方法，如直接模拟、大涡模拟、激光粒子图像速度场仪(PⅣ)测量等，近年来被大量的引入到探索多相湍流燃烧的机理和获得模型封闭所需要的基本参数中来。同时，很多新的模型和模化方法也涌现出来，如格子一Boltzmann方法、概率密度函数(PDF)方法等，这些模型和模拟方法较传统的计算流体力学方法和湍流模式有着本质上的区别，具有良好的发展前景。就所关注的物理问题来看，也逐渐深入到颗粒对流体的反向耦合作用、颗粒壁面边界条件、颗粒一颗粒碰撞及其对颗粒曳力、流体湍流变动的影响、局部熄火及其对污染物生成的影响等。

1.3 热能转换安全问题

发电系统“产、供、销、用”同时完成的特点，决定了系统必须长期、连续、安全、经济地运行，因此保证系统的健康和完好是根本前提。国外最新进展集中在建立预知维修体系和发展先进检测手段上，国内则正在引进国外体系的基础上进行摸索实施。到目前为止，世界上只有少数机构在系统研究发电设备预知维修系统，其中涉及到的大量科学和技术问题尚需要深入研究。而国内发电行业的需求和呼声日益高涨，研究结果具有广阔的应用前景。在国内发电系统中，主要热力设备的健康状态、性能、寿命，以及诸如炉内燃烧过程的实时监测和评价技术缺乏，是监控技术进一步提高的“瓶颈”，影响了机组运行。在燃烧监测方面，燃烧辐射成像将是三维燃烧可视化监测的有效途径。国内外在2O世纪后2O年开展了这方面的研究，但大多集中在二维火焰辐射图像的直接处理，限于理论研究的不足，很难深入到利用二维辐射图像重建三维燃烧温度分布的程度。

2 近期研究发展方向

2.1 化石燃料的高效清洁利用

迄今为止，人类文明的发展主要是依赖无节制地开发和利用煤、石油、天然

气等自然燃料资源。传统的资源、能源消耗方式给人类带来沉痛的教训：奢侈的资源浪费、过低的能源利用率和严重的环境污染。我国目前处于以煤为主要一次能源的发展阶段。为实现环境与资源的协调发展，合理、高效、清洁地利用煤炭应该是我国实现可持续发展的重要方向。目前循环流化床锅炉技术及超I临界压力锅炉是我国优先发展的技术。循环流化床技术是公认的清洁燃烧技术，国内在这

方面起步较晚，还存在有待进一步研究解决的问题，如最佳的循环倍率、循环物料的高效分离、受热面和炉墙的防磨措施、N20的控制、辅机电耗高、密封、出力不足、床内煤的成灰特性、床内物料浓度分布、床下排灰特性、大型化后的脱硫性能等。而对于超临界机组，我国目前投入运行仅有1O余台，电力部门已确定超临界机组为今后一个时期火电机组建设的重点之一，但目前我国该项技术主要是从国外引进，相应的研究在国内还很薄弱。

因此，我国目前应该加强以下研究：煤粉的高效清洁燃烧、循环流化床燃烧理论及技术、超临界机组运行中的关键技术、多种不同品位煤的非线性配制及催化燃烧、代油燃料的高效燃烧机理和污染排放控制方法、浆体燃料的气化与综合利用、气体燃料微燃烧基础研究和气体燃料在新型渐变型多孔介质中高效高强度燃烧与污染物生成特性等。

2.2 环境友好的多联产资源化利用

环境友好的多联产资源化系统是将煤炭或油渣(主要是煤炭)作为资源，跨越了行业界限，寻求整体最优利用的一种高度灵活的资源、能源、环境一体化的能源利用系统。所谓多联产系统是指利用从单一的设备(气化炉)中产生的“合成气”(主要成分为CO+H2)来进行跨行业、跨部门的联合生产，以得到多种具有高附加值的化工产品、液体燃料(如甲醇、F-T合成燃料、城市煤气、氢气)，以及供热制冷、产气发电、煤渣利用等。多联产系统能够从系统的高度出发，结合各种生产技术路线的优越性，使生产过程耦合到一起，彼此取长补短，从而达到能源的最高利用效率，最低的能耗，以及最少的污染物排放。以煤气化为核心的多联产系统在我国的发展尚处于第二代起步阶段，与发达国家相比有一代的差距。通过多年的积累，我国的煤多联产技术已取得了长足进步，但要实现我国煤炭高效洁净利用技术的跨越式发展，还必须进一步加强多联产综合利用的基础研究，以及煤气化的超洁净技术、煤液化技术、燃料电池发电系统等开发。

2.3 零排放燃煤发电技术

LANL最先提出了一种零排放的煤制氢／发电技术(ZECA)，其技术路线如下：将高温蒸汽和煤反应生成H2和C02，其中H2即被用作高温固体一氧化剂燃料电池的燃料用于产生电力，CO，则和CaO反应生成CaC03，然后CaC03在高温煅烧为高纯度的CO2，而CaO则被过程回收利用。释放出来的CO2则和MgSi04反应生成稳定的可储存的MgC03矿物引。该技术投入生产运行之后，可使煤的利用效率达到70％，是目前的两倍。目前，该技术正在联合开发中，参加单位包括8个美国煤相关公司和LANL，还有加拿大的8个公司和机构。

同时，由于氢气燃烧生成水，无任何污染，是未来最理想的清洁能源，所以世界各国都以氢能的研究为长远的战备课题，我国应及时地抓住机遇大力发展这方面的研究。近期应开展煤气化加氢、二氧化碳碳酸化及重整过程等研究。

3 结论

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭的利用效率不高以及燃烧造成的环境污染，一直是制约我国可持续发展的最重要的因素之一。面对燃煤利用过程中

效率低、污染严重两大难题，我国应积极开展煤的清洁燃烧、环境友好的多联产资源化利用、燃煤的近零排放技术、能源利用过程中的污染物生成、迁移及控制、新能源及低品位能源的高效清洁利用、热能转换系统监测、诊断和控制等方面的研究，这对于我国提高煤炭资源的利用效率、减轻环境污染、提高人民生活的环境质量、促进社会可持续发展，均有十分重要的战略意义。

煤的先进燃烧技术

煤的先进燃烧技术 化艺1101 苗蓓目前，在我国的能源消费结构中，煤炭是第一能源，以煤、石油、和天然气为主的化石燃料的使用也随之带来一系列的环境问题。煤是最重要的固体燃料，它是一种不均匀的有机燃料，主要由植物的部分分解和变质形成的，所以其形成要经历一段很长的时期，常常是处于高压覆盖层以及较高的温度条件。而在燃烧过程中，煤的发热量低，灰分含量高，含硫量虽然比重油低，但为获得同样热量所耗煤量要大的多，所以产生的硫氧化物反而可能更多。煤的含氮量约比重油高5倍，因而氮氧化物生成量也高于重油，此外煤的燃烧还会带来汞、砷等微量重金属类污染，氟、氯等卤素污染和低水平的放射性污染。因此，采用先进的燃烧技术可以使煤充分燃烧，产生的污染会随之减少。 控制NO x 排放的技术措施可以分为两类，一是所谓的源头控制，其特征是通过各种技术手段，控制燃烧过程中NO x 的生成反应，另一类是所谓的尾部控制，其特征是把已经生成的NO x 通过某种手段还原为N2，从而降低NO x 的排放量。低NO x 燃烧技术措施一直是应用最广泛的措施，即便为满足排放标准的要求不得不使用尾气净化装置，仍需采用它来降低净化装置入口的NO x浓度，已达到节省费用的目的。从20世纪50年代起，人们就开始了燃烧过程中氮氧化物生成机理和控制方法的研究，到70年代末和80年代，低NO x 燃烧技术的研究和开发达到高潮，开发出低NO x 燃烧器等。90年代后，已开发的低NO x 燃烧器经过大量改进和优化，日臻完善。 一、低NO x 燃烧技术 目前工业采用的低NO x 燃烧技术主要包括低氧技术、烟气循环燃烧、分段燃烧和浓淡燃烧技术等。 1、低氧燃烧技术 NO x 排放量随着炉内空气量的增加而增加，为了降低其含量，锅炉应在炉内空气量较低的工况下运行，一般来说，可以降低15%-20%。锅炉采用低空气过剩系数运行技术，不仅可以降低NO x ，还减少了锅炉排烟热损失，提高锅炉热效率。需要说明的是，由于采用低空气过剩系数会导致一氧化碳、碳氢化合物以及炭黑等污染物相应增多，飞灰中可燃物质也可能增加，从而使燃烧效率下降，故电站锅炉实际运行时的空气过剩系数不能做大幅度调整。因此，在低空气过剩系数燃烧时，必须同时满足过路盒燃烧效率较高、而一氧化氮等有害物质最少的要求。 我国燃用烟煤的电站锅炉多数设计在空气过剩系数为 1.17-1.20（氧含量为3.5%-4.0%）下运行，此时一氧化碳含量为（30-40）*10^-6；若氧含量降到3.0%以下，则一氧化碳含量将急剧增加，不仅导致化学不完全燃烧损失增大，而且会引起炉内的结渣和腐蚀。因此，以炉内含氧量3%以上或一氧化碳含量等于2*10…^-4作为最小空气过剩系数的选择依据。 2、降低助燃空气预热温度 在工业实际操作中，经常利用尾气的废热预热进入燃烧器的空气。虽然这样有助于节约能源和提高火焰温度，但也导致氮氧化物排放量增加。实验数据表明，当燃烧空气由27℃预热至315℃，NO排放量将会增加三倍。降低助燃空气预热温度可降低火眼去的温度峰值，从而减少热力型NO x 生成量。实践表明，这一措施不宜用于燃煤、燃油锅炉；对于燃气锅炉，则有明显降低NO x 排放的效果。

不同种类煤粉燃烧NOx排放特性试验研究

第27卷第5期中国电机工程学报V ol.27 No.5 Feb. 2007 2007年2月Proceedings of the CSEE ?2007 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2007) 05-0018-04 中图分类号：TK223 文献标识码：A 学科分类号：470?20 不同种类煤粉燃烧NO x排放特性试验研究 杨冬1，路春美2，王永征2 (1．山东建筑大学热能工程学院，山东省济南市250014； 2．山东大学能源与动力工程学院，山东省济南市250063) Experimental Study on the Characteristics of NO x Emission With Different Pulverized Coal Combusting YANG Dong1, LU Chun-mei 2, WANG Yong-zheng2 (1. School of Thermal Energy Engineering Shandong Jianzhu University, Jinan 250014, Shandong Province, China; 2. School of Thermal Energy Engineering, Shandong University, Jinan 250063, Shandong Province, China) ABSTRACT: The characteristics of NO x releasing for different pulverized coal in one dimensional furnace were studied. The effect of operating parameters, coal property on the characteristics of the NO x releasing was also discussed. On the basis of experimental research, the influence of these factors on the concentration of NO x was analyzed theoretically. Results on the basis of experimental research showed: the volatile and nitrogen content of coal,pulverized coal fitness, combustion temperature and extra air coefficient have a clear effect on NO x releasing concentration; The concentration of NO x has higher level with more volatile or nitrogen contained in the coal; Fine pulverized coal can also bring the concentration of NO x down based fuel-rich. It is useful for optimizing combustion and controlling NO x emission. KEY WORDS:pulverized coal; combustion; NO x;releasing characteristic; pollutant control 摘要：为研究煤粉燃烧过程中NO x的排放特性，在一维煤粉燃烧实验台上，对单煤及其混煤进行NO x析出特性的燃烧试验研究，具体分析煤质特性、燃烧工况对NO x排放特性的影响，在试验的基础上，对NO x的排放规律进行理论探讨。试验结果表明：煤中的挥发分含量、含氮量、煤粉细度和过量空气系数对NO x的排放浓度有较大的影响；煤中挥发分、含氮量含量高，NO x排放浓度也高；在富燃情况下，煤粉越细，NO x排放浓度就越小。对优化燃烧、控制NO x 排放有一定的指导意义。 关键词：煤粉；燃烧；NO x；排放特性；污染物控制 0 引言 在我国，火电发电是主要发电方式，以燃煤引起的煤烟型烟雾污染是大气污染的主要来源，其中煤燃烧产生的氮氧化物是大气污染的主要成分。研究电厂燃煤污染物排放特性，实现高效、低氮燃烧，是目前亟待解决的重要课题[1-3]。 国内外不少学者进行了煤粉燃烧NO x排放特性的研究，取得了一定的成果[4-13]，但煤粉燃烧十分复杂，煤种、燃烧工况等因素对NO x生成影响很大。本文针对山东电力用煤品种多、煤质多变、燃煤NO x 排放量大等问题，对不同煤种在一维火焰燃烧过程中NO x排放规律进行了试验研究，以探讨NO x析出规律，为优化燃烧、控制污染物排放提供理论支持。 1 试验装置及试验参数 1.1 试验装置 为了模拟煤粉在锅炉中的燃烧过程，研究燃煤氮氧化物的形成规律，特设计煤粉一维下行火焰燃烧实验台。实验系统设计功率5kW，总体高度8m，双层布置。炉膛内径为80mm，气流沿炉膛向下一维流动，煤粉和空气的混合物由炉膛顶部的直流燃烧器进入炉膛，经预热器加热的二次风通过二次风喷嘴喷射进炉膛[14]。煤粉燃烧实验系统如图1所示。 图1煤粉一维燃烧实验装置系统图 Fig. 1 One dimensional experimental system for pulverized coal combustion

煤炭的燃烧过程

一、?煤碳的燃烧过程 ? 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件： 1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有

较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 ? 二、链条炉排的燃烧特点 ? 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上 面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱；采取分段送风；增加二次风. ? 三、链条炉排对煤种的要求 ? 链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg以上的烟煤最为适宜。

煤炭的燃烧过程之欧阳家百创编

一、煤碳的燃烧过程 欧阳家百（2021.03.07） 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件： 1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易

把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 二、链条炉排的燃烧特点 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱；采取分段送风；增加二次风. 三、链条炉排对煤种的要求

燃用不同挥发份煤种的运行措施

通知 运行部技〔2016〕3号 #3、4机组燃用不同挥发份煤种的运行措施根据目前设备及实际运行情况，特制定燃用不同挥发份煤种的运行措施，请执行： 一、挥发份空干基＞37%选择热风隔绝门关闭严密的磨煤机加仓。 二、磨煤机正常情况 （一）磨煤机启动 1、磨煤机启动要求充惰化蒸汽。 2、磨煤机暖磨时开大冷风门，保持120T/H风量通风，磨煤机出口温度逐步提高，一次 风速不低于23 m/s，升温率不高于5℃/min。 3、磨煤机出口温度按下表控制，达到即可启动，煤量快速加至50T/H，注意制粉风量 同步增大。 4、磨煤机启动后，巡检到就地燃烧器处进行巡视，重点检查燃烧器法兰处是否有漏粉、 漏风，法兰处粉管温度是否正常，着火距离是否在30-50CM正常范围内。 5、启动正常后，立即将石子煤排尽。 （二）磨煤机正常运行

1、磨煤机灭火蒸汽投入备用：开启辅汽至磨煤机蒸汽灭火手动隔离阀1、2，隔离阀3 （减压阀）在指定开度，磨煤机灭火蒸汽母管疏水器前、后隔离阀开启，开启锅炉灭火蒸汽减温水前、后隔离阀，灭火蒸汽减温水调节阀关闭，确认磨煤机灭火蒸汽母管压力0.2~0.3Mpa。各磨煤机蒸汽灭火电动阀关闭。投用灭火蒸汽程序：开启制粉系统对应灭火蒸汽电动隔离阀，开启灭火蒸汽减温水调节阀，控制灭火蒸汽温度210℃。 2、尽可能保持挥发份空干基＞37%磨煤机连续运行。 3、挥发份空干基＞37%的磨煤机入口一次风风量设置0-10T/H偏置，出口风粉混合物温 度在52-58℃，风速26m/s以上，挥发份空干基≤37%煤种不设置风量偏置正常运行，出口风温按上表执行。 4、4800大卡/千克以上热值高挥发份煤种磨煤机入口热风温度＜280℃运行。 5、挥发份空干基＞37%的磨煤机分离器转速控制在500RPM，挥发份空干基≤37%的磨煤 机分离器投自动。 6、加强制粉系统运行参数如进出口风温、压差、磨煤机电流、出口风速、液压油压力、 磨煤机各轴承温度、线圈温度监视和分析，发现异常及时处理。 7、加强该磨煤机附近小风门工况监视，出现反馈异常情况，立即到就地检查。 8、燃用挥发份空干基＞37%的燃烧器法兰处粉管、石子煤斗就地每个班测两次温度，并 记录在巡检日志。 （三）磨煤机停运 1、挥发份空干基＞37%磨煤机正常停运时开大冷风门，保持最低140T/H风量，风速 在21 m/s以上，关闭给煤机出口闸板门，逐渐降低给煤机煤量，给煤机煤量到零后，停用给煤机，磨煤机抬辊，继续用不低于110T/H风量吹扫3分钟，停运后进行10分钟以上粉管吹扫。 2、停运后立即将石子煤排尽。 3、停运磨煤机进加强出口风温、磨辊温度及CO浓度监视。 4、停运后煤仓测温每班3次，并记录。 三、磨煤机异常情况处理 （一）给煤机故障检修时，磨煤机停止运行期间禁止把给煤机皮带上的煤送进落煤管，给煤机停运超过8小时，联系进行人工清理。 （二）、挥发份空干基＞37%给煤机断煤处理

煤的清洁燃烧

煤的清洁燃烧 第一章 1.储量：经过详查或勘探，达到控制或探明的程度，在进行了预可行性或可行性研究，扣除了设计和采矿损失，能实际采出的矿产资源数量。 2.能源的计量—标准煤当量（tce）。 3.中国能源储量结构—化石能源煤炭为主，石油储量偏低，天然气贫乏。 4.生物质能—从植物和其衍生物以及某些动物获得的能量。 5.环境—作用于人类的所有外界事物的总合。 6.生态系统—特定范围内，生物和非生物成分通过物质循环、能量流动等相互作用、演变制约形成动态平衡的功能体系。 7.环境污染—环境的化学组分和或物理状态发生变化，环境质量恶化，扰乱或破坏了原有的生态系统或正常的生产生活条件。 8.化石能源利用对环境的影响：煤炭和石油都会对环境造成污染和影响，天然气对环境友好，影响最小。 9.PM—空气中的有机、无机颗粒物。 10.霾—大气悬浮的细微烟、尘或盐类。 11.酸雨：降水pH<5.6 12.煤的清洁燃烧广义定义：煤炭从开采到利用的全过程中，为了减少排放和提高效率而进行的煤炭加工、燃烧、转化及污染控制等高新技术的总称。 第二章 1.煤燃烧的三种方式：煤粉燃烧、层燃、流化床燃烧 2.三种燃烧方式的特征：流化床燃烧特征①燃烧在整个燃烧室进行②气固之间大相对速度③气固高湍流度④横向混合⑤低温动力控制燃烧800~950℃ 第三章污染物控制（粉尘，NO X，SO X，重金属） 粉尘 1.颗粒密度—单颗粒粉尘单位体积（包含颗粒孔隙体积）粉尘的重量。 2.堆积密度—粉尘松散堆积状态下单位体积（包含颗粒孔隙体积和颗粒间体积）粉尘的重量。 3.粉尘的比电阻—截面积和长度均为1时粉尘颗粒的电阻值（Ω˙cm）。 比电阻怎么影响电除尘器的工作？ 粉尘比电阻—最适宜比电阻为104~5×1011Ωcm 比电阻ρ↓→感应正电荷→相斥→尘粒重新进入气流 比电阻ρ↑→较密负电荷→排斥荷电尘粒靠近收尘极板 4.活性—粉尘中的组分与其它物质在特定条件下化学反应的能力。

煤炭基础知识

煤炭基础知识

煤炭基础知识 一、煤炭的生成 煤炭的生成。煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体，经过生物及化学的变质作用而形成的。大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并在细菌的作用下，直到植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。这个过程，叫做泥炭化过程。这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。当泥炭层形成后。有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。如果有更高的温度，最终可能变成石墨。成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件。（2）气候条件。（3）地理条件。（4）地壳运动条件。 二、煤炭的分类及各类煤的主要特征和用途 (1)煤炭按煤的用途分为：动力煤、炼焦煤、喷吹煤及无烟煤 凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于

动力用煤，简称动力煤； 作为生产原料，用来生产焦炭，进而用于钢铁行业的煤炭种，称为炼焦煤； 钢铁行业高炉喷吹用的喷吹煤； 无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹。 我国约1/3的煤用于发电，目前平均消耗为标准煤（7000大卡）370g/kw.h。 (2)煤炭按粒度分类：经简单筛选后剩下的大块有烟煤,筛选常用通过网目大小来规定最小尺寸的块度。 块煤:﹥13mm,最大块不得大于300mm 主要分为三类混煤 末煤（助燃用）：粒度﹤13mm (3)煤炭按煤的挥发分，将所有煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大类，具体分类如下： 1.褐煤（HM） 它是煤化程度最低的煤。其特点是水分高、比重小、挥发分高、不粘结、化学反应性强、热稳定性差、发热量低，含有不同数量的腐殖酸。多被用作燃料、气化或低温干馏的原料，也可用来提取褐煤蜡、腐殖酸，制造磺化煤或活性炭。一号褐煤还可以作农田、果园的有机肥料。 2.长焰煤（CY） 它的挥发分含量很高，没有或只有很小的粘结性，胶质层厚度不超过5mm,易燃烧，燃烧时有很长的火焰，故得名长焰煤。可作为气化和低温干馏的原料，也可作民用和动力燃料。

2021年煤炭的燃烧过程

一、煤碳的燃烧过程 欧阳光明（2021.03.07） 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到105℃左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件： 1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在1100~1300℃。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层

的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 二、链条炉排的燃烧特点 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着火，然后逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分，并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气，否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合理布置炉拱；采取分段送风；增加二次风. 三、链条炉排对煤种的要求 链条炉排对煤种有一定的选择性，以挥发分15%以上，灰熔点高于1250℃以上的弱黏结、粒度适中，热值在18800~21000kJ/kg 以上的烟煤最为适宜。

煤燃烧模型发展现状-13页文档资料

煤燃烧模型发展现状 A. Williams, R. Backreedy, R. Habib, J.M. Jones, M. Pourkashanian Department of Fuel and Energy, University of Leeds, Leeds LS2 9JT, UK 摘要：现今的煤燃烧模型尚不精确，不足以为火电厂设计和煤种选择提供参考依据。大多数复杂燃烧模型可以在一定精度范围计算出流场和传热，但在计算从煤颗粒到焦炭的燃烧过程时精度则小得多。很多研究项目旨在发展一种更精确的计算方法来研究煤燃烧，尤其是在采用低NOx燃烧技术的锅炉或燃烧器中。文中列举了一些CFD煤颗粒燃烧模型的最新研究成果。通常我们关注第一步，即用挥发分预处理程序计算热解率、产物和挥发份及灰烬的组成。这些参数通常作为脱挥发分和挥发分燃烧子模型的输入参数，也可作为焦炭燃烧产物子模型的输入条件。子模型的精度可用四个已熟知的煤种（三个产于英国，一个产于美国）来检验。主要的挥发过程程序可与实验数据进行对比。为了比较对于燃烧产物的预测结果，文章也研究了焦炭燃烧的两个模型。同时，还对燃尽过程中煤的形态和表面状况进行了研究。文章研究了这些子模型在两种燃烧状况中的应用，包括在沉降炉和低NOx工业锅炉中，以及两者相结合的情况。计算获得的预测结果与实验测量值进行比较。 关键词：煤燃烧模拟 1.引言 煤在全球商业能源利用中所占比重为27%，在发电行业中占34%。而以上能源转化过程大多为煤粉的燃烧。显然，煤在能源持续利用的过程中占据了重要的地位。如今，越来越严格的环境保护法和激烈的竞争迫使电站选择更廉价的能源和最经济的运行条件。这就需要更严格和昂贵的燃料筛选机制以评价燃料的燃烧特性。近年来，作为替代燃料的煤粉，其燃烧模型日益受到重视。这种燃料利用方式方便快捷，能最大程度地优化锅炉和燃烧器的运行工况。 描述燃烧室内煤粉燃烧的计算流体力学（CFD）模型已经成为辅助设计的重要工具。但工程运用对定量的结果提出了更高的要求，而非仅希望得到定性的趋势[1-4]。高级子模型CFD程序为挥发分析出过程、挥发份燃烧、燃尽过程的精确处理提供了可能。至今，由于计算资源和人们对煤燃烧过程认识的局限，现有模型仅能表示简化的挥发分析出和燃烧过程。但计算机的发展以及人们对煤燃烧物理、化学过程认识的不断加强，使我们有能力建立更复杂完善的模型解决这一问题。 煤燃烧模型分为四个明确界定的步骤：加热、挥发分析出、挥发份燃烧和燃尽。其中的子模型可以描述污染物的生成、造渣以及流场和传热等物理现象。 为了更精确地给出燃烧过程的定量预测，保证模型第一阶段的挥发分析出参数精确（包括焦油和气体产量、产生速率及成分）至关重要，否则将在后续模型中引入和合成巨大的误差。挥发份析出子模型可以表示为简单的反应速率方程式或者复杂的计算机程序模型。后者可用于CFD代码的预处理。基于对煤结构特性描述的热解程序代码提供了一种确定脱挥发

火电厂煤粉燃烧系统

火电厂煤粉燃烧系统 火力发电厂简称火电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，它的基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水生成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。今天我的课题是煤粉燃烧系统。 一、煤粉的制备及预热 用火车或汽车、轮船等将煤运至电厂的煤场后，经初步筛选处理，用输煤皮带送到锅炉的原煤仓。煤从原煤仓落入煤斗，由给煤机送入磨煤机磨成煤粉，并经空气预热器来的一次风干燥并带至粗粉分离器。在粗粉分离器中将不合格的粗粉分离返回磨煤机再行磨制，合格的细煤粉被一次风带入旋风分离器，使煤粉与空气分离后进入煤粉仓。 二、煤粉气流的着火和燃烧 (一)煤粉气流的着火 煤粉空气混合物经燃烧器以射流方式被喷入炉膛后，经过湍流扩散和回流，卷吸周围的高温烟气，同时又受到炉膛四周高温火焰的辐射，被迅速加热，热量到达一定温度后就开始着火。有实验表明，煤粉气流的着火温度要比煤的着火温度高一些。因此，煤粉空气混合物较难着火，这是煤粉燃烧的特点之一。 在锅炉燃烧中，希望煤粉气流离开燃烧器喷口不远处就能稳定地着火，如果着火过早可能使燃烧器喷口因过热被烧坏，也易使喷口附近结渣；如果着火太迟，就会推迟整个燃烧过程，使煤粉来不及烧完就离开炉膛，增大机械不完全燃烧损失。另外着火推迟还会使火焰中心上移，造成炉膛出口处的受热面结渣。 煤粉气流着火后就开始燃烧，形成火炬，着火以前是吸热阶段，需要从周围介质中吸收一定的热量来提高煤粉气流的温度，着火以后才是放热过程。将煤粉气流加热到着火温度所需的热量称为着火热。它包括加热煤粉及空气（一次风），并使煤粉中水分加热、蒸发、过热所需热量。 (二)煤粉燃烧的三个阶段 煤粉同空气以射流的方式经喷燃器喷入炉膛，在悬浮状态下燃烧，从燃烧器出口，煤粉的燃烧过程大致可分为以下三个阶段： 1．着火前的准备阶段 煤粉气流喷人炉内至着火这一阶段为着火前的准备阶段。着火前的准备阶段是吸热阶段。在此阶段内，煤粉气流被烟气不断加热，温度逐渐升高。煤粉受热后，首先是水分蒸发，接着干燥的煤粉进行热分解并析出挥发分。挥发分析出的数量和成分取决于煤的特性、加热温度和速度。着火前煤粉只发生缓慢氧化，氧浓度和飞灰含碳量的变化不大。一般认为，从煤粉中析出的挥发分先着火燃烧。挥发分燃烧放出的热量又加热炭粒，炭粒温度迅速升高，当炭粒加热至一定温度并有氧补充到炭粒表面时，炭粒着火燃烧。 2．燃烧阶段 煤粉着火以后进入燃烧阶段。燃烧阶段是一个强烈的放热阶段。煤粉颗粒的着火燃烧，首先从局部开始，然后迅速扩展到整个表面。煤粉气流一旦着火燃烧，

煤炭的燃烧过程

一、煤碳的燃烧过程 煤从进入炉膛到燃烧完毕，一般经历四个阶段：水分蒸发阶段，当温度达到 105 C左右时，水分全部被蒸发；挥发物着火阶段，煤不断吸收热量后，温度继 续上升，挥发物随之析出，当温度达到着火点时，挥发物开始燃烧。挥发物燃烧速度快，一般只占煤整个燃烧时间的1/10左右；焦碳燃烧阶段，煤中的挥发物着火燃烧后，余下的碳和灰组成的固体物便是焦碳。此时焦碳温度上升很快，固定碳剧烈燃烧，放出大量的热量，煤的燃烧速度和燃烬程度主要取决于这个阶段；燃烬阶段，这个阶段使灰渣中的焦碳尽量烧完，以降低不完全燃烧热损失，提高效率。 良好燃烧必须具备三个条件： 1、温度。温度越高，化学反应速度快，燃烧就愈快。层燃炉温度通常在 1100?1300 C。 2、空气。空气冲刷碳表面的速度愈快，碳和氧接触越好，燃烧就愈快。 3、时间。要使煤在炉膛内有足够的燃烧时间。 碳燃烧时在其周围包上一层灰壳，碳燃烧形成的一氧化碳和二氧化碳往往透过灰壳向外四周扩散运动，其中一氧化碳遇到氧后又继续燃烧形成二氧化碳。也就是说，碳粒燃烧时，灰壳外包围着一氧化碳和二氧化碳两层气体，空气中的氧必须穿过外壳才能与碳接触。因此，加大送风，增加空气冲刷碳粒的速度，就容易把外包层的气体带走；同时加强机械拨动，就可破坏灰壳，促使氧气与碳直接接触，加快燃烧速度。如果氧气不充足，搅动不够，煤就烧不透，造成灰渣中有许多未参与燃烧的碳核，另外还会使一部分一氧化碳在炉膛中没有燃烧就随烟气排出。对于大块煤，必须有较长的燃烧时间，停留时间过短，燃烧不完全。因此，实际运行中，一般采取供给充足的氧气，采用炉拱和二次风来加强扰动，提高燃烧温度，炉膛容积不宜过小等措施保证煤充分燃烧。 二、链条炉排的燃烧特点 链条炉排着火条件较差，主要依靠炉膛火焰和炉拱的辐射热。煤的上面先着火，然后 逐步向下燃烧，在炉排上就出现了明显的分层区域，如图共分五个区。 燃料在新燃烧区1中预热干燥，在炉排上占有相当长的区域。在区域2中燃料释放出挥发分， 并着火燃烧。燃烧进行得很激烈，来自炉排下部空气中的氧气在氧化区3中迅速耗尽，燃烧产 物CO2和水蒸气上升到还原区4后，立即被只热的焦碳所还原。最后在链条炉排尾部形成灰渣区5。 在燃烧准备区1和燃烬区5都不需要很多空气，而在燃烧区2、3必须保证有足够的空气， 否则则会出现空气在中部不足，而在炉膛前后过剩的现象。为改善以上燃烧状况，常常采用以下三个措施：合

关于煤-无烟煤-烟煤

一．煤的物理性质 煤的物理性质是煤的一定化学组成和分子结构的外部表现。它是由成煤的原始物质及其聚积条件、转化过程、煤化程度和风、氧化程度等因素所决定。包括颜色、光泽、粉色、比重和容重、硬度、脆度、断口及导电性等。其中，除了比重和导电性需要在实验室测定外，其他根据肉眼观察就可以确定。煤的物理性质可以作为初步评价煤质的依据，并用以研究煤的成因、变质机理和解决煤层对比等地质问题。 1.颜色 是指新鲜煤表面的自然色彩，是煤对不同波长的光波吸收的结果。呈褐色—黑色，一般随煤化程度的提高而逐渐加深。 2.光泽 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈沥青、玻璃和金刚光泽。煤化程度越高，光泽越强；矿物质含量越多，光泽越暗；风、氧化程度越深，光泽越暗，直到完全消失。 3.粉色 指将煤研成粉末的颜色或煤在抹上釉的瓷板上刻划时留下的痕迹，所以又称为条痕色。呈浅棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。 4.比重和容重 煤的比重又称煤的密度，它是不包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重又称煤的体重或假比重，它是包括孔隙在内的一定体积的煤的重量与同温度、同体积的水的重量之比。煤的容重是计算煤层储量的重要指标。褐煤的容重一般为 1.05～ 1."2，烟煤为 1."2～

1."4，无烟煤变化范围较大，可由 1."35～ 1."8。煤岩组成、煤化程度、煤中矿物质的成分和含量是影响比重和容重的主要因素。在矿物质含量相同的情况下，煤的比重随煤化程度的加深而增大。 5.硬度 是指煤抵抗外来机械作用的能力。根据外来机械力作用方式的不同，可进一步将煤的硬度分为刻划硬度、压痕硬度和抗磨硬度三类。煤的硬度与煤化程度有关，褐煤和焦煤的硬度最小，约2～ 2."5；无烟煤的硬度最大，接近 4。" 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。成煤的原始物质、煤岩成分、煤化程度等都对煤的脆度有影响。在不同变质程度的煤中，长焰煤和气煤的脆度较小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，无烟煤的脆度最小。 7.断口 是指煤受外力打击后形成的断面的形状。在煤中常见的断口有贝壳状断口、参差状断口等。 煤的原始物质组成和煤化程度不同，断口形状各异。 8.导电性 是指煤传导电流的能力，通常用电阻率来表示。褐煤电阻率低。褐煤向烟煤过渡时，电阻率剧增。烟煤是不良导体，随着煤化程度增高，电阻率减小，至无烟煤时急剧下降，而具良好的导电性。 (一)煤的化学组成

煤粉燃烧仿真过程);

煤粉燃烧仿真过程 1.导入网格，使用压力基（pressure-based）和稳态计算（steady）； 2.选择KE湍流模型； 3.激活能量方程； 4.激活组分输运模型，Mixture Material（燃料）项下选择coal-hv-volatiles-air，勾选Reactions项下 的Volumetric以激活反应，Turbulence-Chemistry-Interaction项下选择涡耗散模型Eddy-Dissipation； 5.激活辐射模型Radiation，并选择P1辐射模型； 6.设置离散相参数，在Discrete Phase项下，设置最大追踪步数为4000，指定长度尺寸为0.0025； 7.使用Define→Injections设置入射流，设置入射流入口为V-1，入射流类型Particle Type为 Combusting燃烧组份，入射流材料Material为coal-hv高挥发性煤，粒径分布Diameter Distribution 为均匀分布uniform，挥发份Devolatilizing Species为高挥发性煤hv_vol；在Point Properties项下设置进口特性，温度Temperature设定为343K，Z方向速度Z-velocity设定为23.11，质量流量Total Flow Rate（kg/s）设置为0.00018264，直径Diameter为1e-6；在Turbulent Dispersion项下激活随机轨道模型Discrete Random Walk Model，轨道数Number of Tries设置为10，尺度长度Time Scale Constant设置为0.15；如果有多股粒径不同的质量流，也可以使用同样的方法设置其它的几股质量流；

煤的燃烧5

煤的燃烧 教学目标： 1.能根据资料分析能源矿产的形成过程；能通过调查发现煤和石油与我们日常生活有哪些关系；能根据资料计算地球上现存的煤和石油还能开采多少年。能通过模拟实验发现从煤中怎样提炼各种原材料。 2.能意识到能源矿物的不可再生性；树立珍惜能源矿物的意识；能体验到煤和石油来之不易。 材料准备： 煤和石油样品，煤与石油的形成和开采的资料和图片。 课时安排： 安排2课时。第一课时完成活动1、活动2的第一部分和科学在线；第二课时完成活动2的计算部分和拓展活动。 教学过程： 一、煤与石油的用途 活动目标： 1.能说出从煤和石油中可以提炼出哪些原材料。 2.能通过调查发现煤和石油与我们日常生活有哪些关系。 实施过程： 1.煤、石油和天然气是重要的能源，对这一点学生已经有了一些了解，但对从煤与石油中能够分离出哪些提炼物，这些提炼物又能制成什么样的生活用品，学生则不熟悉。这方面的资料需要学生通过查阅资料来获得。 2.事先布置学生到网上去搜集资料，从石油中可以分离出汽油、煤油、柴油、石蜡、沥青、润滑油等提炼物。从煤中，可以分离出煤气、沥青、煤焦油和焦炭等提炼物。这些提炼物又可以作为原料，哟过复杂的加工过程，化工合成生产出塑料、涤纶、尼龙、涂料、阿司匹林和糖精等化工产品。

二、宝贵的煤和石油 活动目标： 1.能描述煤和石油形成的过程。 2.能发现煤和石油的形成过程非常漫长。 3.能说出人类开采煤和石油的方法。 实施过程： 1.出示煤和石油形成与开采的资料和图片，帮助学生分析煤和石油的形成过程，要求学生意识到：石油和煤都是远古时代的生物的遗骸经过几亿年的变化而形成的，含有碳、氢的可燃性矿物质，它们含热能较高，使用方便，因此成为矿物燃料。石油、煤等在地球上的蕴藏量是有限的，将来必定会用完，所以，我们应该好好地珍惜这些宝贵的资源，不能随意浪费。 2.煤和石油的开采是一个非常复杂的工业生产过程。这方面的资料很多，教材也提供了煤和石油开采的简单说明。采用学生组织的报告会的形式，完成这部分的教学任务。 三、煤的燃烧 活动目标： 1.能通过模拟实验发现从煤中怎样提炼各种原材料。 2.能举例说明煤和石油与人类生活的密切关系。 实施过程： 1.这是关于煤分馏的简单实验成绩，教材上提供了详细的实验步骤和过程。为了实验效果更明显，需要选择纯净煤，最好是烟煤的煤粉，在煤粉中增加少量的高锰酸钾，产生氧气，使实验现象更明显一些。 2.所能观察的实验现象说明在煤的分离过程中有煤气产生；试管里的棉花上则有黑色的黏稠状的油状物产生，说明有煤焦油产生；试管里煤粉燃烧后产生了黑色的炭状物，说明有焦炭产生，这个实验说明煤粉在加热过程中产生了煤气、煤焦油和焦炭。

煤的分类,形成,含量,及各项指标

煤的分类，形成，含量，及各项指标 中国煤炭种类 在漫长的地质演变过程中，煤田受到多种地质因素的作用；由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异，再加上各种变质作用并存，致使中国煤炭品种多样化，从低变及程度的褐煤到高变质程度的无烟煤都有储存。按中国的煤种分类，其中炼焦煤类占27.65%,非炼焦煤类占72.35%,前者包括气煤（占13.75%），肥煤（占 3.53%），主焦煤（占5.81%），瘦煤（占 4.01%），其它为未分牌号的煤（占 0.55%）;后者包括无烟煤（占10.93%），贫煤（占5.55%），弱碱煤（占1.74%），不缴煤（占13.8%），长焰煤（占12.52%），褐煤（占12.76%），天然焦（占 0.19%），未分牌号的煤（占13.80%）和牌号不清的煤（占1.06%）。 无烟煤为什么少烟？ 变质程度最高的煤种。由烟煤变质转变而成，也有的由腐泥煤变质而成。 呈深灰至钢灰色，似金属光泽。硬度高，比重大，燃点高，化学反应性弱。挥发分低（小于10%）,含碳量高（90%~98%）发热量高，无粘结性。燃烧时无烟或少烟而火焰短。无烟煤是较好的民用和动力燃料，可用作合成氨的原料。低灰、低硫无烟煤可用于制造石墨、电石、碳电极、碳化硅、碳纤维等。变质程度较低的无烟煤可用作高炉喷吹燃料。无烟煤（英文名称anthracite），俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟。黑色坚硬，有金属光泽。以脂摩擦不致染污，断口成介壳状，燃烧时火焰短而少烟。不结焦。一般含碳量在 90%以上，挥发 物在10%以下。无胶质层厚度。热值约8000-8500千卡/公斤。有时把挥发物含量特大的称做半无烟煤；特小的称做高无烟煤。无烟煤为煤化程度最深的煤，含碳量最多，灰分不多，水分较少，发热量很高，可达25000~32500kJ/kg，挥 发分释出温度较高，其焦炭没有黏着性，着火和燃尽均比较困难，燃烧时无烟，火焰呈青蓝色。煤样在规定条件下隔绝空气加热，煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的液态（此时为蒸汽状态）和气态产物，这些产物称为挥发物。挥发物占煤样质量的分数成为挥发分产率或简称为挥发分。以干燥无灰基为分析基，挥发分低于10%勺煤称为无烟煤。挥发分大于6.5%小于10%勺无烟煤称

煤化学课后习题答案

《煤化学》习题与思考题参考答案 绪论 1 煤炭综合利用有什么意义？ 答：煤炭综合利用是指煤的非燃料利用，开展煤炭综合利用 （1）有利于合理利用煤炭资源，提高经济效益 我国煤炭资源丰富，煤种齐全，不仅可以作燃料，也适用于许多其它工业用途。如果以 煤炭作为燃料的价值为1，则加工成煤焦油能增值10倍，加工成塑料能增值90倍，合成染 料能增值375 倍，制成药品可增值750倍，而制成合成纤维增值高达1500倍。（2）有利于减轻污染，保护环境 开展煤炭的综合利用是消除公害、保护环境的有效途径，煤炭加工所产生的煤灰、煤渣 废气、废液都可以得到合理的处理和利用。 （3）有利于煤化工与石油化工互相依存，共同发展 煤炭资源与石油资源相比要大得多，从长远观点看，发展煤炭资源的综合利用就显得尤 为重要。以这种煤作为原料可以得到很多石油化工较难得到的产品，如萘、酚类等，从煤 中可以独特地制得一些带有五环的化合物如茚、苊，以及三个芳香环以上的化合物，如蒽、

菲、芘、苊蒽、晕苯等稠环化合物。另外，煤炭可以生产大量的烯烃和烷烃制品以补充石油 原料的不足。 2 煤炭综合利用有那些工艺方法 答：煤炭综合利用的主要工艺方法有：干馏、气化、液化、炭素化和煤基化学品（1）干馏――将煤料在隔绝空气的条件下加热炭化，以得到焦炭、焦油和煤气的工艺 过程。 按加热终温的不同，煤的干馏可分为三类： 低温干馏干馏终温500~550℃产物：煤气、低温焦油、半焦 中温干馏干馏终温600~800℃产物：煤气、中温焦油、半焦 高温干馏干馏终温950~1050℃产物：煤气、高温焦油、焦炭 煤的干馏是技术最成熟、应用最广泛的煤炭综合利用方法。 （2）气化――将煤（煤的半焦、焦炭）在气化炉中加热，并通入气化剂（空气、氧气、 水蒸气或氢气），使煤中的可燃成分转化为煤气的工艺过程。 （3）液化――采用溶解、加氢、加压与加热等方法，将煤中的有机物转化为液体产物 的工艺过程。 （4）炭素化――以煤及其衍生物为原料，生产炭素材料的工艺过程。 （5）煤基化工原料与煤基化学品――通过化学加工，利用煤生产化工原料或化工产品