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初级燃料学篇一
《燃料基础知识》
初级燃料学篇二
《燃料基础知识》
课程性质、目的和任务
本课程由《电厂燃料》和《电力用油》两部分组成，是一门理论和应用并重的课程，它的任务是使学生通过对本课的学习，能了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性和煤质分析的方法；了解和掌握电力用油和六氟化硫绝缘气体的物化性质，质量指标的检验、监督和运行的基础知识。从而为学生在电力系统或相关专业部门从事生产和科研打下必要的基础。
电厂燃料
能源工业是国民经济的基础。我国发展电力的基本特点，是以燃煤为基础，以火电为主，煤电占总发电量的80％。从提高发电效率、节约能源和解决环保三方面来考虑，走可持续发展的道路。电力燃料，特别是电煤质量与上述三方面都有着十分密切的关系。2002年原国家电力公司直供燃煤发电厂耗煤总量达3.68亿吨，数以万计的科技人员直接从事燃料监督和试验工作。随着电力生产的发展，锅炉机组容量日益增大，就需要提供数量更多，质量更好的电力燃料。了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性，切实做好火电厂燃料的采制样及化验工作，对降低发电成本，确保锅炉机组的安全经济运行，具有极其重要的意义。
第一章 燃料基础知识
第一节 煤的形成、组成和特性
一、煤的形成
煤是由古代植物形成的。植物分低等植物和高等植物两大类。在地球上储量最多的煤由高等植物形成，统称为腐植煤，即现代被广泛使用的褐煤、烟煤和无烟煤等。高等植物的有机化学组成主要为纤维素和本质素，此外还有少量蛋白质和脂类化合物等；无机化学组成主要为矿物质。古代植物随地壳运动而被埋入地下，经过长期的细菌生物化学作用以及地热高温和岩层高压的成岩、变质作用，使植物中的纤维素、木质素发生脱水、脱一氧化碳、脱甲烷等反应，而后逐渐成为含碳丰富分可燃性岩石，这就是煤。该过程成为煤化作用，它是一个增碳的碳化过程。根据煤化程度的深浅、地质年代长短以及含碳量多少可将煤划分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类，其演化过程可用下列框图说明。
组成植物质的有机元素主要为碳、氢、氧和少量氮、硫和磷。这些元素在成煤过程中随
着地质年代的增长，变质程度加深，含碳量逐步增加，氢和氧逐步减少，硫和氮则变化不大。 植物
C17H24O10－3H2O、－CO2泥炭C16H18O5－2H2O褐煤C16H14O3－CO2烟煤C15H14O－2CH4、－H2O无烟煤
C13H4
二、煤的组成
煤在成煤过程漫长的地质年代中，其原始的组成和结构发生了变化，形成一种新物质。煤是由多种结构形式的有机物（或称煤素质），与少量种类不同的无机物（或称矿物质）组成的混合物。煤中有机物的基本结构单元，主要是带有侧链和官能团的缩合芳香核体系，随着变质程度的加深，基本结构单元中六碳环的数目不断增加，而侧链和官能团则不断减少。煤中无机物的组成极为复杂，所含元素多达数十种，常以硫酸盐、碳酸盐（主要是钙、镁、铁等盐)、硅酸盐(铝、钙、镁、钠、钾)、黄铁矿（硫）等矿物质的形态存在。此外还有一些伴生的稀有元素，如锗(Ge)、硼(B)、铍(Be)、钴(Co)、钼(Mo)等。
煤仅作为能源使用时，就没有必要对其化学结构作详尽的了解，只从热能利用（即燃料的燃烧）方面去分析和研究煤的组成，基本上就能够满足电力生产的要求。
在工业上常将煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组成两种。了解这两种组成就可以为煤的燃烧提供基本数据。工业分析组成是用工业分析法测出的煤的不可燃成分和可燃成分，不可燃成分为水分和灰分；可燃成分为挥发分和固定碳。这四种成分的总量为100。
无机物内在水分）水分（包括外在水分和（不可燃成分）Ca、Al、Si、Fe等元素的无机矿物质）灰分（主要为含煤有机物挥发分（由C、H、O、N、S元素组成的气态物质）（可燃成分）C元素组成的固态物质）固定碳（主要由
工业分析法带有规范性，所得的组成与煤的固有组成完全不同，但它给煤的工艺利用带来很大的方便。工业分析法采用了常规重量分析法，以重量百分比计量各组成，可得到可靠的百分组成。这有利于煤质计量、煤种划分、煤质评估、用途选择、商品计价等。
元素分析组成是用元素分析法测出煤中的化学元素分析组成，该组成可示出煤中某些有机元素的含量。元素分析组成包括C、H、O、N、S五种元素，这五种元素加上水分和灰分，其总量为100。元素分析结果对煤质研究、工业利用、锅炉设计、环境质量评价等都是极为有用的资料。
三、煤的性质
煤的性质指煤的物理性质、化学性质和工艺性质。这些性质都与成煤的原始物质、聚积环境、地质条件和煤化程度有关。作为动力用煤的主要性质包括发热量、可磨性、煤粉细度、煤灰熔融性、密度（包括真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度）、着火点。
1．发热量（Q）
煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。
煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉
设计的参数。
2．可磨性
煤的可磨性是指煤研磨成粉的难易程度。用可磨性指数表示，符号为HGI（哈氏指数）。它具有规范性，无量纲。其规范为规定粒度下的煤样，经哈氏可磨仪，用规定的能量研磨后，在规定的标准筛上筛分，称量筛上煤样质量，并由用已知哈氏指数标准煤样绘制的标准曲线上查得该煤的哈氏指数。它是设计和选用磨煤机的重要依据。
3．煤粉细度(fineness of pulverized coal)
煤粉细度是指煤粉中各种大小尺寸颗粒煤的重量百分含量，它表征煤粉颗粒分布的均匀程度。通常以 90μm和200μm筛上煤粉量来表示。它可用筛分法确定，即使煤粉通过一定孔径的标准筛，计量筛上煤粉重量占试样重量的百分数。符号为Rx，下标为标准筛孔径。在一定的燃烧条件下，煤粉细度对磨煤能量耗损和燃烧过程中的热损失有较大影响。
4．煤灰熔融性
煤灰熔融性又称灰熔点，是动力和气化用煤的重要指标。煤灰是煤中可燃物质燃烬后的残留物，由各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只有一个熔化温度的范围。当煤灰受热时，它由固态逐渐向液态转化而呈塑性状态。煤灰熔融性就是表征煤灰在高温下转化为塑性状态时，其粘塑性变化的一种性质。煤灰在塑性状态时，易粘附在金属受热面或炉墙上，阻碍热传导，破坏炉膛的正常燃烧工矿。所以煤灰的熔融性是关系锅炉设计、安全经济运行等问题的重要性质。表示熔融性的方法具有较强的规范性，它是将煤灰制成三角锥体，在规定的条件下加热，根据其形态变化而规定的三个特征温度：即 DT（变形温度）、ST（软化温度）和FT（熔化温度）。一般用ST评定煤灰熔融性。
5．真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度
煤的真（相对）密度定义为在20℃时煤（不包括煤的孔隙）的质量与同温度、同体积水的质量之比，符号为TRD，无量纲。
视（相对）密度定义为在20℃时煤（包括煤的孔隙）的质量与同温度、同体积水的质量之比，符号为ARD，无量纲。
堆积密度是指单位体积（包括煤粒的体积和煤粒间的空隙）中所含煤的质量，单位为g/cm3。
真密度用于煤质研究、煤的分类、选煤或制样等工作。视密度用于煤层储量的估算。而堆积密度在火电厂中，主要用于计算进厂商品煤装车量以及煤场盘煤。
6．着火点
煤的着火点或称着火温度，是将煤加热到开始燃烧时的温度，也称煤的燃点，临界温度和发火温度，单位为℃。它的测定具有规范性，使用不同的测试方法，对同一煤样，着火点的值也会不同。一般是将氧化剂加入或通入煤中，对煤进行加热，使煤发生爆燃或有明显的升温现象，然后求出煤爆燃或急剧升温的临界温度，作为煤的着火点。我国测定着火点时采用亚硝酸钠做氧化剂，在燃点测定仪中进行测定。着火点与煤的风化、自燃、燃烧、爆炸等
有关，所以它是一项涉及安全的指标。
第二节 煤的基准
一、基准表示法
由于煤中水分和灰分的含量受到外界条件的影响，其它成分的百分量亦将随之变更，所以不能简单地用成分百分量来表明煤的种类和某些特性，而必须同时指明百分数的基准是什么。“基”即是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的。煤质分析中常用的“基”有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基、干燥无矿物质基。
1．收到基(as received basis)
收到基（旧称应用基），是以进入锅炉房原煤仓内(或进入贮煤场内)的煤作为基准，表示符号为ar。其表达式为
Car十Har十Oar十Nar十Sar十Aar十Mar＝100％
FCar十Var十Aar十Mar＝100％
收到基成分含量反映了煤作为收到状态下的各成分含量。锅炉热力计算均采用收到基成分。
2．空气干燥基(air dry basis)
空气干燥基是指把在实验室经过自然风干后的煤作为基准（以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。表示符号为ad），用下式表示
Cad＋Had＋Oad＋Nad＋Sad＋Aad＋Mad＝100％
FCad＋Vad＋Aad＋Mad＝100％
空气干燥基成分含量一般在实验室内作煤样分析时采用。
3．干燥基(dry basis)
干燥基是指以完全干燥状态(去掉全水分)的煤作为基准，表示符号为d。以下式表示： Cd＋Hd＋Od十Nd十Sd十Ad＝100％
FCd十Vd十Ad＝100％
由于干燥基成分不受水分含量的影响，所以用Ad来表示煤中的灰分含量更为准确。
4．干燥无灰基(dry ash-free basis)
干燥无灰基是指以假想无水无灰状态下的煤作为基准，表示符号为daf。用下式表示： Cdaf十Hdaf干Odaf十Ndaf十Sdaf＝100％
FCdaf十Vdaf＝100％
由于干燥无灰基成分既不受水分含量的影响，又不受灰分含量的影响比较稳定，所以常用来表示煤的挥发分含量。
上述的煤的成分及各种分析基准之间的关系，可用下图所示。
必须指出：收到基是包括煤中全水分的成分组合。全水分中的外在水分变易性较大，由煤矿发出的煤到火电厂收到的煤或进锅炉燃烧的煤都是用收到基表示其成分组合。但由于时间、空间等条件的差异，水分会有较大的变化，因此，同一种煤虽是按同一的收到基计算出来的成分百分含量，也会有差异。此时应根据实际情况对分析结果给予合理地处理。
煤的成分和特性（即煤质分析项目）通常都是用一定符号表示，对于某些成分，由于它在煤中的有多种形态或分析化验时的条件、方法不同，使用单一的符号还不能完全表明其含义。例如水分有内在水分和外在水分；硫有有机硫、硫酸盐硫和硫化铁硫等。为了区分诸如此类的差异，通常在符号的右下角外附加符号注明。国际标准《煤质分析试验方法一般规定》中对煤质分析项目的符号作了同一规定，即采用国际标准化组织规定的符号。总结如下：
表1.2 煤质符号表
初级燃料学篇三
《燃料基础知识-电厂》
燃料基础知识
前 言
电厂燃料概述：能源工业是国民经济的基础。我国发展电力的基本特点，是以燃煤为基础，以火电为主，煤电占总发电量的80％。从提高发电效率、节约能源和解决环保三方面来考虑，走可持续发展的道路。电力燃料，特别是电煤质量与上述三方面都有着十分密切的关系。2002年原国家电力公司直供燃煤发电厂耗煤总量达3.68亿吨，数以万计的科技人员直接从事燃料监督和试验工作。随着电力生产的发展，锅炉机组容量日益增大，就需要提供数量更多，质量更好的电力燃料。了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性，切实做好火电厂燃料的采制样及化验工作，对降低发电成本，确保锅炉机组的安全经济运行，具有极其重要的意义。
第一节 煤的形成、组成和特性
一、煤的形成
煤是由古代植物形成的。植物分低等植物和高等植物两大类。在地球上储量最多的煤由高等植物形成，统称为腐植煤，即现代被广泛使用的褐煤、烟煤和无烟煤等。高等植物的有机化学组成主要为纤维素和本质素，此外还有少量蛋白质和脂类化合物等；无机化学组成主要为矿物质。古代植物随地壳运动而被埋入地下，经过长期的细菌生物化学作用以及地热高温和岩层高压的成岩、变质作用，使植物中的纤维素、木质素发生脱水、脱一氧化碳、脱甲烷等反应，而后逐渐成为含碳丰富分可燃性岩石，这就是煤。该过程成为煤化作用，它是一个增碳的碳化过程。根据煤化程度的深浅、地质年代长短以及含碳量多少可将煤划分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类，其演化过程可用下列框图说明。
组成植物质的有机元素主要为碳、氢、氧和少量氮、硫和磷。这些元素在成煤过程中随着地质年代的增长，变质程度加深，含碳量逐步增加，氢和氧逐步减少，硫和氮则变化不大。 植物
C17H24O103H2O、－CO2－泥炭C16H18O52H2O－褐煤C16H14O3CO2－烟煤C15H14O2CH4、－H2O－无烟煤
C13H4
二、煤的组成
煤在成煤过程漫长的地质年代中，其原始的组成和结构发生了变化，形成一种新物质。煤是由多种结构形式的有机物（或称煤素质），与少量种类不同的无机物（或称矿物质）组成
的混合物。煤中有机物的基本结构单元，主要是带有侧链和官能团的缩合芳香核体系，随着变质程度的加深，基本结构单元中六碳环的数目不断增加，而侧链和官能团则不断减少。煤中无机物的组成极为复杂，所含元素多达数十种，常以硫酸盐、碳酸盐（主要是钙、镁、铁等盐)、硅酸盐(铝、钙、镁、钠、钾)、黄铁矿（硫）等矿物质的形态存在。此外还有一些伴生的稀有元素，如锗(Ge)、硼(B)、铍(Be)、钴(Co)、钼(Mo)等。
煤仅作为能源使用时，就没有必要对其化学结构作详尽的了解，只从热能利用（即燃料的燃烧）方面去分析和研究煤的组成，基本上就能够满足电力生产的要求。
在工业上常将煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组成两种。了解这两种组成就可以为煤的燃烧提供基本数据。工业分析组成是用工业分析法测出的煤的不可燃成分和可燃成分，不可燃成分为水分和灰分；可燃成分为挥发分和固定碳。这四种成分的总量为100。
无机物内在水分）水分（包括外在水分和（不可燃成分）Ca、Al、Si、Fe等元素的无机矿物质）灰分（主要为含煤有机物挥发分（由C、H、O、N、S元素组成的气态物质）（可燃成分）C元素组成的固态物质）固定碳（主要由
工业分析法带有规范性，所得的组成与煤的固有组成完全不同，但它给煤的工艺利用带来很大的方便。工业分析法采用了常规重量分析法，以重量百分比计量各组成，可得到可靠的百分组成。这有利于煤质计量、煤种划分、煤质评估、用途选择、商品计价等。
元素分析组成是用元素分析法测出煤中的化学元素分析组成，该组成可示出煤中某些有机元素的含量。元素分析组成包括C、H、O、N、S五种元素，这五种元素加上水分和灰分，其总量为100。元素分析结果对煤质研究、工业利用、锅炉设计、环境质量评价等都是极为有用的资料。
三、煤的性质
煤的性质指煤的物理性质、化学性质和工艺性质。这些性质都与成煤的原始物质、聚积环境、地质条件和煤化程度有关。作为动力用煤的主要性质包括发热量、可磨性、煤粉细度、煤灰熔融性、密度（包括真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度）、着火点。
1．发热量（Q）
煤的发热量，又称为煤的热值，即单位质量的煤完全燃烧所发出的热量。
煤的发热量是煤按热值计价的基础指标。煤作为动力燃料，主要是利用煤的发热量，发热量愈高，其经济价值愈大。同时发热量也是计算热平衡、热效率和煤耗的依据，以及锅炉设计的参数。
2．可磨性
煤的可磨性是指煤研磨成粉的难易程度。用可磨性指数表示，符号为HGI（哈氏指数）。它具有规范性，无量纲。其规范为规定粒度下的煤样，经哈氏可磨仪，用规定的能量研磨后，在规定的标准筛上筛分，称量筛上煤样质量，并由用已知哈氏指数标准煤样绘制的标准曲线上查得该煤的哈氏指数。它是设计和选用磨煤机的重要依据。
3．煤粉细度(fineness of pulverized coal)
煤粉细度是指煤粉中各种大小尺寸颗粒煤的重量百分含量，它表征煤粉颗粒分布的均匀程度。通常以 90μm和200μm筛上煤粉量来表示。它可用筛分法确定，即使煤粉通过一定孔径的标准筛，计量筛上煤粉重量占试样重量的百分数。符号为Rx，下标为标准筛孔径。在一定的燃烧条件下，煤粉细度对磨煤能量耗损和燃烧过程中的热损失有较大影响。
4．煤灰熔融性
煤灰熔融性又称灰熔点，是动力和气化用煤的重要指标。煤灰是煤中可燃物质燃烬后的残留物，由各种矿物质组成的混合物，没有一个固定的熔点，只有一个熔化温度的范围。当煤灰受热时，它由固态逐渐向液态转化而呈塑性状态。煤灰熔融性就是表征煤灰在高温下转化为塑性状态时，其粘塑性变化的一种性质。煤灰在塑性状态时，易粘附在金属受热面或炉墙上，阻碍热传导，破坏炉膛的正常燃烧工矿。所以煤灰的熔融性是关系锅炉设计、安全经济运行等问题的重要性质。表示熔融性的方法具有较强的规范性，它是将煤灰制成三角锥体，在规定的条件下加热，根据其形态变化而规定的三个特征温度：即 DT（变形温度）、ST（软化温度）和FT（熔化温度）。一般用ST评定煤灰熔融性。
5．真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度
煤的真（相对）密度定义为在20℃时煤（不包括煤的孔隙）的质量与同温度、同体积水的质量之比，符号为TRD，无量纲。
视（相对）密度定义为在20℃时煤（包括煤的孔隙）的质量与同温度、同体积水的质量之比，符号为ARD，无量纲。
堆积密度是指单位体积（包括煤粒的体积和煤粒间的空隙）中所含煤的质量，单位为g/cm3。
真密度用于煤质研究、煤的分类、选煤或制样等工作。视密度用于煤层储量的估算。而堆积密度在火电厂中，主要用于计算进厂商品煤装车量以及煤场盘煤。
6．着火点
煤的着火点或称着火温度，是将煤加热到开始燃烧时的温度，也称煤的燃点，临界温度和发火温度，单位为℃。它的测定具有规范性，使用不同的测试方法，对同一煤样，着火点的值也会不同。一般是将氧化剂加入或通入煤中，对煤进行加热，使煤发生爆燃或有明显的升温现象，然后求出煤爆燃或急剧升温的临界温度，作为煤的着火点。我国测定着火点时采用亚硝酸钠做氧化剂，在燃点测定仪中进行测定。着火点与煤的风化、自燃、燃烧、爆炸等有关，所以它是一项涉及安全的指标。
第二节 煤的基准
一、基准表示法
由于煤中水分和灰分的含量受到外界条件的影响，其它成分的百分量亦将随之变更，所
以不能简单地用成分百分量来表明煤的种类和某些特性，而必须同时指明百分数的基准是什么。“基”即是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的。煤质分析中常用的“基”有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基、干燥无矿物质基。
1．收到基(as received basis)
收到基（旧称应用基），是以进入锅炉房原煤仓内(或进入贮煤场内)的煤作为基准，表示符号为ar。其表达式为
Car十Har十Oar十Nar十Sar十Aar十Mar＝100％
FCar十Var十Aar十Mar＝100％
收到基成分含量反映了煤作为收到状态下的各成分含量。锅炉热力计算均采用收到基成分。
2．空气干燥基(air dry basis)
空气干燥基是指把在实验室经过自然风干后的煤作为基准（以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。表示符号为ad），用下式表示
Cad＋Had＋Oad＋Nad＋Sad＋Aad＋Mad＝100％
FCad＋Vad＋Aad＋Mad＝100％
空气干燥基成分含量一般在实验室内作煤样分析时采用。
3．干燥基(dry basis)
干燥基是指以完全干燥状态(去掉全水分)的煤作为基准，表示符号为d。以下式表示： Cd＋Hd＋Od十Nd十Sd十Ad＝100％
FCd十Vd十Ad＝100％
由于干燥基成分不受水分含量的影响，所以用Ad来表示煤中的灰分含量更为准确。
4．干燥无灰基(dry ash-free basis)
干燥无灰基是指以假想无水无灰状态下的煤作为基准，表示符号为daf。用下式表示： Cdaf十Hdaf干Odaf十Ndaf十Sdaf＝100％
FCdaf十Vdaf＝100％
由于干燥无灰基成分既不受水分含量的影响，又不受灰分含量的影响比较稳定，所以常用来表示煤的挥发分含量。
上述的煤的成分及各种分析基准之间的关系，可用下图所示。
必须指出：收到基是包括煤中全水分的成分组合。全水分中的外在水分变易性较大，由煤矿发出的煤到火电厂收到的煤或进锅炉燃烧的煤都是用收到基表示其成分组合。但由于时间、空间等条件的差异，水分会有较大的变化，因此，同一种煤虽是按同一的收到基计算出来的成分百分含量，也会有差异。此时应根据实际情况对分析结果给予合理地处理。
煤的成分和特性（即煤质分析项目）通常都是用一定符号表示，对于某些成分，由于它在煤中的有多种形态或分析化验时的条件、方法不同，使用单一的符号还不能完全表明其含义。例如水分有内在水分和外在水分；硫有有机硫、硫酸盐硫和硫化铁硫等。为了区分诸如此类的差异，通常在符号的右下角外附加符号注明。国际标准《煤质分析试验方法一般规定》中对煤质分析项目的符号作了同一规定，即采用国际标准化组织规定的符号。总结如下：
表1.2 煤质符号表
初级燃料学篇四
《电厂燃料初级讲稿》
电厂燃料
我国的火力发电厂占整个发电厂比例的70%左右，而这种格局应该来讲长期还不会改变。我们知道水、煤、油作为火力发电厂的三大物质基础，现在来看都是比较宝贵的资源了。我们刚刚学习了有关电力用油的课程，掌握了电力用油的各项性质及监督使用技术，那么，从这节课开始我们来学习另一个重要的物质基础煤，我们将从如下几个方面来学习电力用煤，一个是他的基础知识，包括煤的形成、煤的基准及应用、煤的分类等。第二个我们将学习煤的采制样技术，第三个我们将介绍煤的组成的分析，包括水分、灰分、挥发份这几项工业分析及C、H、S、N等元素分析。第四个我们将介绍煤的物理化学性质及其测定。最后，我们将重点学习煤的最重要的一个指标，煤的发热量。以上就是我们这门课程电厂燃料将要学习的全部内容。随着电力生产的发展，锅炉机组容量日益增大，就需要提供数量更多，质量更好的电力燃料。了解和掌握动力燃料的基本知识及其物理化学特性，切实做好火电厂燃料的采制样及化验工作，对降低发电成本，确保锅炉机组的安全经济运行，具有极其重要的意义。
第一章 燃料基础知识
第一节 煤的形成、组成和特性
一、煤的形成
煤炭从某种意义上来说是地壳运动的产物，远在几亿年前的古生代、中生代和几千万年前的新生代时期，由于地壳运动，大量植物的遗体，经过复杂的生物化学和物理化学作用转变成煤，这个过程称为成煤作用。成煤作用过程通常要历经泥炭化及变质作用两个阶段。 古代植物由于细菌作用而发生腐烂、分解，内部组织破坏，一部分物质转为气体逸出，残余物质开始转为泥炭，这称为泥炭化作用 , 即成煤的第一阶段。泥炭在地下受压力与温度的影响，逐渐被压紧和硬化，继续排出气体与水分，从而使固定碳的比例日趋增大形成了固体有机可燃沉积岩 , 这称为煤化阶段，即成煤的第二阶段。在此过程中，又包括成岩与变质作用。煤化过程是一个增碳的碳化过程，是一个由低级向高级逐渐变化的过程，即煤化作用不断加深，泥炭逐渐变成褐煤、烟煤和无烟煤。这样我们根据煤化程度的深浅、地质年代长短以及含碳量多少可将煤划分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类，其演化过程可用下列框图说明。
组成植物质的有机元素主要为碳、氢、氧和少量氮、硫和磷。这些元素在成煤过程中随着地质年代的增长，变质程度加深，含碳量逐步增加，氢和氧逐步减
少，硫和氮则变化不大。
植物
C17H24O103H2O、－CO2－泥炭C16H18O52H2O－褐煤C16H14O3CO2－烟煤C15H14O2CH4、－H2O－无烟煤
C13H4
二、煤的组成
煤在成煤过程漫长的地质年代中，其原始的组成和结构发生了变化，形成一
种新物质。煤是由多种结构形式的有机物（或称煤素质），与少量种类不同的无机物（或称矿物质）组成的混合物。煤中有机物的基本结构单元，主要是带有侧链和官能团的缩合芳香核体系，随着变质程度的加深，基本结构单元中六碳环的数目不断增加，而侧链和官能团则不断减少。煤中无机物的组成极为复杂，所含元素多达数十种，常以硫酸盐、碳酸盐（主要是钙、镁、铁等盐)、硅酸盐(铝、钙、镁、钠、钾)、黄铁矿（硫）等矿物质的形态存在。此外还有一些伴生的稀有元素，如锗(Ge)、硼(B)、铍(Be)、钴(Co)、钼(Mo)等。
煤仅作为能源使用时，就没有必要对其化学结构作详尽的了解，只从热能利
用（即燃料的燃烧）方面去分析和研究煤的组成，基本上就能够满足电力生产的要求。
在工业上常将煤的组成划分为工业分析组成和元素分析组成两种。了解这两
种组成就可以为煤的燃烧提供基本数据。
1. 工业分析
工业分析组成是用工业分析法测出的煤的不可燃成分和可燃成分，不可燃成
分为水分（M）和灰分（A）；可燃成分为挥发分（V）和固定碳（FC）。这四种成分的总量为100。水分分为外在水分和内在水分。灰分是煤在815度下燃烧后的残留物，是煤中矿物质的转化产物。挥发份是煤在910和隔绝空气的条件下分离出的气态有机物质。固定碳是煤逸出挥发份后剩余的固态有机物质。
无机物内在水分）水分（包括外在水分和（不可燃成分）Ca、Al、Si、Fe等元素的无机矿物质）灰分（主要为含 煤挥发分（由C、H、O、N、S元素组成的气态物质）有机物（可燃成分）C元素组成的固态物质）固定碳（主要由
我们把工业分析组成划分为这四项，并不代表煤中的原有组成，而是在一定
条件下通过加热，用化学分析方法分析化验，将煤中的原有组成加以分解和转化而得到的成份。工业分析法带有规范性，所得的组成与煤的固有组成完全不同，但它给煤的工艺利用带来很大的方便。工业分析法采用了常规重量分析法，以重量百分比计量各组成，可得到可靠的百分组成。这有利于煤质计量、煤种划分、煤质评估、用途选择、商品计价等。
2. 元素分析
元素分析组成是用元素分析法测出煤中的化学元素分析组成，该组成可示出
煤中某些有机元素的含量。元素分析组成包括C、H、O、N、S五种元素，这五种元素加上水分和灰分，其总量为100。元素分析结果对煤质研究、工业利用、锅炉设计、环境质量评价等都是极为有用的资料。碳是煤组成中最重要的元素。是煤炭发热量的主要来源。在充足的空气下，碳完全燃烧产生二氧化碳，每克碳
可释放出34040J 的热量；当空气不足时，燃烧生成一氧化碳，其释放的热量大为降低，仅产生 9910J 的热量。一氧化碳本身也是一种可燃气体，当空气充足时，还可燃烧生成二氧化碳，同时释放出24130J的热量。碳元素在煤中的含量随着煤化程度的加深，含量逐渐增加。由表1-5可以看出，碳含量在无烟煤中的比重要高于烟煤，更高于褐煤。
氢是组成煤的另一重要元素。氢在煤中的含量随煤的变质程度加深而减少，故无烟煤中 氢含量最低，烟煤次之，褐煤最高。 .
煤中氢有两种存在形态 : 化合态及游离态。化合态的氢通常是指矿物质结晶水中的氢 , 这种氢是不能燃烧的；而游离态的氢则与碳构成煤的可燃组分之一，即挥发分，燃烧时与空气中的氧反应，释放出很高的热量。每克游离氢燃烧可释放出 143010J 的热量，约为同量碳完全燃烧产生热量的4倍。由于煤中氢含量远比碳含量低，故决定煤发热量高低的不是氢而是碳。
氧在煤中呈化合状态存在，它的含量随煤变质程度的加深而减少。有的褐煤中氧含量可高达40%，而有的无烟煤中只有1%-2%。
氮在煤中含量较少，一般认为是有机氮，其含量多在 1% 左右。煤燃烧时，氮多呈游离态随烟气排出，故从燃烧角度来说，氮是煤中的无用成分。
硫在不同产地的煤中，其含量相差较大，通常在0.5%--5% 范围内变化。煤中硫一般以可燃硫为主，燃烧时，虽然也能释放少量的热量，但其燃烧产物二氧化硫及少量三氧化硫，会造成对大气的污染及锅炉尾部受热面的腐蚀，故硫是煤中的一种有害元素。
总之，煤是由可燃和不可燃成分所组成的。可燃的分为水分和灰分，不可燃的从工业分析角度分为挥发份和固定碳，从元素分析角度分为C、H、O、N、S五种元素组成。
三、煤的性质
煤的性质指煤的物理性质、化学性质和工艺性质。这些性质都与成煤的原始物质、聚积环境、地质条件和煤化程度有关。作为动力用煤的主要性质包括发热量、可磨性、煤粉细度、煤灰熔融性、密度（包括真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度）、着火点。
发热量（Q）可磨性煤粉细度(fineness of pulverized coal)煤灰熔融性真（相对）密度、视（相对）密度和堆积密度着火点
第二节 煤的基准
一、基准表示法
由于煤中水分和灰分的含量受到外界条件的影响，其它成分的百分量亦将随之变更，所以不能简单地用成分百分量来表明煤的种类和某些特性，而必须同时指明百分数的基准是什么。“基”即是表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的。煤质分析中常用的“基”有收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基。
1．收到基(as received basis)
收到基（旧称应用基），是指以收到状态的煤为基准。例如电厂收到的商品
煤，其各项特性指标就应该以收到基表示，表示符号为ar。其表达式为 Car十Har十Oar十Nar十Sar十Aar十Mar＝100％
FCar十Var十Aar十Mar＝100％
收到基成分含量反映了煤作为收到状态下的各成分含量。锅炉热力计算均采用收到基成分。
2．空气干燥基(air dry basis)
空气干燥基是指把在实验室经过自然风干后的煤作为基准（以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。表示符号为ad），用下式表示
Cad＋Had＋Oad＋Nad＋Sad＋Aad＋Mad＝100％
FCad＋Vad＋Aad＋Mad＝100％
空气干燥基成分含量一般在实验室内作煤样分析时采用。
3．干燥基(dry basis)
干燥基是指以假想的完全干燥状态(去掉全水分)的煤作为基准，说干燥基是一种假想状态，是因为实际上的无水干煤是不能稳定存在的，只要它与空气接触， 就会吸收空气中水分，直至达到与空气湿度平衡为止，也就是由干燥状态最终转为空气干燥状态。表示符号为d。以下式表示：
Cd＋Hd＋Od十Nd十Sd十Ad＝100％
FCd十Vd十Ad＝100％
4．干燥无灰基(dry ash-free basis)
干燥无灰基是指以假想无水无灰状态下的煤作为基准，表示符号为daf。用下式表示：
Cdaf十Hdaf干Odaf十Ndaf十Sdaf＝100％
FCdaf十Vdaf＝100％
由于干燥无灰基成分既不受水分含量的影响，又不受灰分含量的影响比较稳定，所以常用来表示煤的挥发分含量。
二、基准间的关系
上述的煤的成分及各种分析基准之间的关系，可用下图所示。
根据不同基准的含义，同一个组分含量采用不同的基准来表示，其结果是不同的。见10页表1-8，从表中看出，同一种组分，采用不同的基准作为标准来计算，百分含量差别很大。其中，从收到基到空干基到干燥基到干燥无灰基依次增大。所以，我们在给出某一种成份的含量时，必须标明是在何种基准状态下得到的。
不同基准的同一成分数据是不能比较的。
三、基准换算
X=K*X0 X为换算后的新基准含量
X0为原基准含量，即换算前的含量
我们来看一下比例系数K的推导。假设我们来看一下空干基和干燥基之间的换算。假设100g空干基煤样中含碳Xad，水分为Mad，把这100g煤样转化成干燥基煤样，质量变为（100-Mad），设其中的含碳量为Xdg，则依据物质守恒定律：100：Xad=（100-Mad）：Xd 则Xd100Xad100 K >1 100Mad100Mad
Xad100Mad100MadXd K<1 100100
对于这一类型的其他基的换算公式也可采用同样的方法进行推导。这是从空干基换算成干燥基，是从成分组合项目多的基准换算成项目少的基准，K>1，反之，从是从成分组合项目少的基准换算成项目多的基准，K<1。
表1.5 煤的各基准之间的换算系数K
下面通过两个例题来说明表1.5中换算系数K的导出方法和应用。 例1.1 已知煤的从Mar、Aar和从Mad，试导出其收到基和空干基之间的换算系数Kar-ad及收到基和干燥无灰基之间的换算系数Kar-daf。
初级燃料学篇五
《煤炭燃料基础知识(集团燃料培训下发自学材料120529)》
初级燃料学篇六
《能源基础知识》
第一章 能源基础知识
第一节 能源的概念
通常凡是能被人类加以利用以获得有用能量的各种来源都可以称为能源。
第二节 能源与自然资源的区别
能源和自然资源的区别：
在能源和自然资源的概念中，二者的区别是：⑴能源和自然资源的概念外延是交叉关系，即有一些自然资源不属于能源，如，铁矿石、铝土等；而有一些自然资源本身也属于能源，如煤、石油、天然气等。另外有一些能源就不属于自然资源，如，核电、水电、火电等。⑵自然资源必须直接来源于自然界，而且具有自然属性；而能源则不同，它既可以直接来源于自然界，也可以间接来源于自然界，既具有自然属性又具有经济属性。
第三节 能源分类
能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。
首先根据产生的方式以及是否可以再利用能源可分为一次能源和二次能源、可再生能源和不可再生能源。
一次能源：从自然界取得的未经任何改变或转换的能源，包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源，其中包括水、石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。
二次能源：一次能源经过加工或转换得到的能源，包括电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等。一次能源转换成二次能源会有转换损失，但二次能源有更高的终端利用效率，也更清洁和便于使用。
可再生能源：指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
不可再生能源：泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的地质年代而形成的(故也称为“化石燃料”)，一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因而属于“不可再生能源”。
其次根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等。
绿色能源也称清洁能源，它可分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。广义的绿色能源则包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤（将煤通过化学反应转变成煤气或“煤”油，通过高新技术严密控制的燃烧转变成电力）和核能等。
中国作为一个发展中国家，经济实力和科技水平有限，要实现可持续发展，今后几十年内仅仅着眼于再生能源的开发利用是不现实的，所以广义的绿色能源概念对中国更有意义。
根据能源使用的类型又可分为常规能源和新型能源。
常规能源：在现有经济和技术条件下,已经大规模生产和广泛使用的能源，包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等资源。
新型能源：在新技术上系统开发利用的能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等能源。新能源大部分是天然和可再生的,是未来世界持久能源系统的基础.
也可以分为商品能源和非商品能源。
商品能源：作为商品流通环节大量消耗的能源.目前主要有煤炭、石油、天然气、水电和核电5种。
非商品能源： 就地利用的薪柴、秸秆等农业废弃物及粪便等能源.通常是可再生的。非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重。2005年，我国农村居民生活用能源有53.9％是非商品能源。
随着全球各国经济发展对能源需求的日益增加，现在许多发达国家都更加重视对可再生能源、环保能源以及新型能源的开发与研究；同时我们也相信随着人类科学技术的不断进步，专家们会不断开发研究出更多新能源来替代现有能源，以满足全球经济发展与人类生存对能源的高度需求，而且我们能够预计地球上还有很多尚未被人类发现的新能源正等待我们去探寻与研究。
第二章 几种常见的能源介绍
1．原煤：原煤是指煤矿生产出来的未经洗选、筛选加工而只经人工拣砰的产品。包括天然焦及劣质煤，不包括低热值煤等。按其炭化程度可划分为泥煤、褐煤、烟煤、元烟煤。原煤主要作动力用，也有一部分作工业原料和民用原料。
2．焦炉煤气：焦炉煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤，在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品。主要作燃料和化工原料。
3．天然气：天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。在动力工业、民用燃料、工业燃料、冶金、化工各方面有广泛应用。
4．汽油：汽油是指从原油分馏和裂化过程取得的挥发性高、燃点低、元色或淡黄色的轻质油。汽油按用途可分航空汽油、车用汽油、工业汽油等。
5．煤油：煤油是一种精制的燃料，挥发度在车用汽油和轻柴油之间，不含重碳氢化合物。按用途可分灯用煤油、拖拉机用煤油、航空用煤油和重质煤油。煤油除了作为燃料外，还可作为机器洗涤剂以及医药工业和油漆工业的溶剂。