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煤的组成及其性质
一、元素分析和工业分析
煤中的元素组成，一般是指物中的碳（C）、氢（H）、氮（N）、氧（O）、硫（S）的含量。一般是用测定煤的元素组成，即确定上述元素含量的质量百分比，作为煤的物的特性。
煤的物的元素组成并不能表明煤中所含的是何种化合物。但是，元素组成的变化往往代表着煤化程度的差别。
煤的元素组成是锅炉设计燃烧计算的依据。
工业分析即按规定的条件将煤样进行干燥、加热或燃烧，以测定煤中的水分、挥发分、固定碳和灰分。
二、煤的成分
煤的成分分为碳（C）、氢（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。地质年代长的无烟煤，其含碳量可高达90%（按可燃基成分）；而年代浅的煤则含碳量只有50%左右。每公斤碳 燃烧时可放出约32700 kJ（7800 kcal）的热量。固定碳要在较高的温度下才能着火燃烧。
氢是煤中发热量 高的元素，煤中氢的含量大多在3%～6％的范围内。氢的发热量很高，每公斤氢燃烧可放出约120 MJ（28600 kcal）的热量（当燃烧产物为水蒸气时）
氧和氮是煤的物中的不可燃成分。燃烧中的氧有两部分，一部分是游离氧，它能助燃；一部分与氢或碳结合成化合状态，不能助燃。
氮在燃烧时会或多或少地转化为氮氧化物（NOx），造成大气污染。
煤中的硫以三种形态存在：硫、黄铁矿硫（FeS2）和硫酸盐。每公斤硫 燃烧时可放出热量9040kJ。燃烧产物是二氧化硫或三氧化硫气体，这种气体和水蒸气结合生成亚硫酸或硫酸蒸气，腐蚀锅炉尾部受热面。
煤中水分由表面水分（外在水分Mwz）和固有水分（内在水分Mnz）组成。
内在水分靠自然干燥不能除掉， 将煤加热至102～105℃才能除去；外在水分和内在水分的总和通称为全水分。
灰分是燃料 燃烧后形成的固体残余物的总称。其主要成分是硅、铝、铁，以及少量镁、钠和钾等元素组成的化合物。
将煤样在空气中加热到800士25 ℃，燃烧2h，余下的物质就是灰分。
三、煤的工业分析成分
1.水分
把试样放在烘干箱内，保持102～105℃约2h后，试样失去的质量占原试样质量的百分数，即为该煤的水分值。
2.挥发分
把上述失去的试样置于不通风的条件下，加热到（850士20）℃，这时挥发性气体不断析出，约7 min后可基本结束，煤失去的质量占原试样（未烘干加热前）质量的百分数，即为该煤的挥发分值。
3.固定碳和灰分
去掉水分和挥发分后，煤的剩余部分称为焦炭。
焦炭是由固定碳和灰分组成的。
将焦炭放在（800士20）℃下烧（不要出现火焰），到质量不再变化时取出来冷却，这时焦炭所失去的质量就是固定碳的质量，剩余部分则是灰分的质量。这两个质量各占原试样质量的百分数，即是固定碳和灰分在煤中的含量。
四、煤的主要特性
1.发热量
单位质量的燃料在 燃烧时所放出的热量称为燃料的发热量，其单位为kJ/kg（固体燃料、液体燃料）或者kJ/m3（气体燃料）。
高位发热量是指1 kg燃料 燃烧时放出的全部热量；低位发热量则需从燃料高位发热量中扣除燃料燃烧过程中氢燃烧生成的水和燃烧带的水分汽化的吸热量。
为了正确地表明设备运行的经济性，引用了“标准煤”的概念。规定标准煤收到基的低位发热量为29307.6kj/kg。
2.挥发分（V）
燃料中挥发分的含量取决于燃料的碳化程度。一般来说，燃料碳化程度越深，挥发分含量越少。燃料种类不同，挥发分的含量也不相同，褐煤大于40%；烟煤为20%～40%；贫煤为10%～20%；无烟煤在10%以下。
挥发分开始析出的温度与燃料的碳化程度有关，一般来说，碳化程度越浅，挥发分析出的温度越低。褐煤为130～170℃；烟煤为170～260℃；贫煤为390℃；无烟煤为380～400℃。
挥发分的含量对燃烧过程的发生和发展有很大影响。燃料含挥发分越多，越容易着火，燃烧过程越稳定。
3.焦结性
煤在隔绝空气加热时，水分蒸发、挥发物析出后，剩下不同程度的固体残留物（焦炭）的性质，称为煤的焦结性。
4.灰分熔融特性
通过试验的方法可以测出煤的灰分熔融特性的数据DT、ST、FT，旧称灰熔点t1、t2、t3。DT是灰熔融性变形温度，ST是灰熔融性软化温度，FT是灰熔融性熔化温度。用它们可以判断煤在燃烧过程中结渣的可能性。
各种煤的灰熔融特征温度一般在1100～1600℃之间。凡ST＞1400℃的煤称为难熔灰分的煤，ST＝1200～1400℃的煤称为中熔灰分的煤，ST＜1200℃的煤称为易熔灰分的煤。
5.可磨性
煤的可磨性用可磨性指数Kkm表示。
某一种煤的可磨性指数，就是在风干状态下，将标准煤和所磨煤由相同粒度破碎到相同细度时消耗的电能之比，用下式表示：
式中：Ebz、Ex——磨标准煤和所磨煤种时的耗电量，kW·h/t煤。标准煤是一种极难磨的无烟煤，其可磨性指数等于1。越容易磨的煤，可磨性指数Kkm越大。
6.着火点
煤的着火点是在 的条件下，将煤加热到不需外界火源即开始燃烧时的初始温度，单位为℃。
着火点与煤的风化、自燃、燃烧、爆炸等有关，所以它是一项涉及 的指标。
五、几种主要动力煤的特点
火电厂燃用的煤通常称为动力煤。动力煤主要依据煤的可燃基挥发分（Vdaf）进行分类：
1.无烟煤（Vdaf ≤10%）
无烟煤俗称白煤，碳化程度高。它具有明亮的黑色光泽，机械强度一般较高，不易研磨，焦结性差。
2.贫煤（Vdaf＝10%～20%）
贫煤的碳化程度比无烟煤低，它的性质介于无烟煤和烟煤之间，而且与挥发分含量有关。
3.烟煤（Vdaf＝20%～40%）
烟煤的碳化程度低于贫煤。烟煤的挥发分较多，水分和灰分一般又较少，故发热量也较高。
4.褐煤（Vdaf＞40%）
褐煤的碳化程度较低。褐煤的外表呈棕褐色，似木质，挥发分含量 高，有利于着火。但褐煤水分和灰分都较高，发热量较低。
