烧锅炉这么多年，竟然还不认识煤

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烧锅炉这么多年，竟然还不认识煤

中国煤炭资源总体特点
(1)资源总量相对分布不均煤炭资源与地区的经济发达程度呈逆向分布煤炭资源与水资源呈逆向分布
(2)煤种齐全，但不均衡煤炭能源中的主要化学问题是以解决效率、污染和能源形式的转化为核心目的。
(3)含硫量小于1%的低硫煤约占65%
(4)煤层埋藏较深，适于露天开采的储量很少，适于露天开采的中、高变质煤更少
(5)共伴生矿产种类多，资源丰富煤炭的形成煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。

煤炭生成条件煤炭的生成，必须有气候、生物、地理、地质等条件的相互配合，才能生成具有工业利用价值的煤炭矿藏。这些条件包括：
（1）适宜的气候条件和植物的大量生长繁殖；
（2）适宜的地理环境 (沼泽、湖泊等)；
（3）适宜的地质作用的配合（地壳的沉降运动－－形成上覆岩层和顶底板－－多煤层）。
根据成煤植物种类的不同，煤主要可分为两大类，即腐泥煤和腐殖煤。根据煤化度的不同，腐殖煤可分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤
（1）腐植煤：由高等植物经过成煤过程中复杂的生化和地质变化作用生成。自然界中分布最广，蕴藏量最大。煤化学的主要研究对象。
（2）腐泥煤：主要由湖沼或浅水海湾中藻类等低等植物形成。储量大大低于腐植煤，工业意义不大。
（3）残植煤：由高等植物残骸中对生物化学作用最稳定的组分(孢子、角质层、树皮、树脂)富集而成。残植煤在自然界中的储量很少，常呈薄层或透镜体夹在腐植煤中。
（4）腐植腐泥煤：由高等植物、低等植物共同形成的煤。成煤作用过程：由高等植物转化为腐植煤要经历复杂而漫长的过程，一般需要几千万年到几亿年的时间。
整个成煤作用可划分为两个阶段：即泥炭化作用过程和煤化作用。煤化作用又分为两个连续的过程，即成岩作用和变质作用。泥炭化作用泥炭化作用的概念：高等植物死亡后，在生物化学作用下，变成泥炭的过程称为泥炭化作用。在这一阶段，植物首先在微生物作用下，分解和水解为分子量较小的性质活泼的化合物，然后小分子化合物之间相互作用，进一步合成新的较稳定的有机化合物，如腐植酸、沥青质等。

植物经泥炭化作用成为泥炭，在两方面发生巨大变化：
（1）组织、器官（如皮、叶、茎、根等）基本消失，细胞结构遭到不同程度的破坏，变成颗粒细小、含水量极大、呈胶泥状的膏状体－－泥炭
（2）组成成分发生了很大的变化，如植物中大量存在的纤维素和木质素在泥炭中显著减少，蛋白质消失，而植物中不存在的腐植酸却大量增加，并成为泥炭的最主要的成分之一，通常达到40%以上。
煤化作用
煤化作用包括成岩作用和变质作用两个连续的过程。
成岩作用
泥炭在沼泽中层层堆积，越积越厚，当地壳下降速度较大时，泥炭将被泥沙等沉积物覆盖。在上覆沉积物的压力作用下，泥炭发生了压紧、失水、胶体老化、固结等一系列变化，微生物的作用逐渐消失，取而代 之的是缓慢的物理化学作用。这样，泥炭逐渐变成了较为致密的岩石状的褐煤
变质作用
当褐煤层继续沉降到地壳较深处时，上覆岩层压力不断增大，地温不断增高，褐煤中的物理化学作用速度加快，煤的分子结构和组成产 生了较大的变化。碳含量明显增加，氧含量迅速减少，腐植酸也迅速 减少并很快消失，褐煤逐渐转化成为烟煤。随着煤层沉降深度的加大，压力和温度提高，煤的分子结构继续变化，煤的性质也发生不断的变 化，最终变成无烟煤。
变质作用的因素：
促成煤变质作用的主要因素是温度。温度过低（<50～60℃），褐煤的变质就不明显了，如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有3亿年以上
，但仍处于褐煤阶段。通常认为，煤化程度是煤受热温度和持续时间的函数。温度越高，变质作用的速度越快。因为变质作用的实质是煤分子的化学变化，温度高促进了化学反应速度的提高。
煤化程度
煤化程度的概念：在褐煤向烟煤、无烟煤转化的进程中，由于地质条件和成煤年代的差异，使煤处于不同的转化阶段。煤的这种转化阶段称为煤化程度，有时称为变质程度，或煤级。按煤化程度由低到高依次是
褐煤
烟煤 (长焰煤、气煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤） 无烟煤

三、煤的结构煤是由分子量不同、分子结构相似但又不完全相同的一组“相似化合物”的混合物组成的。煤的结构十分复杂，一般认为它具有高分子聚合物(polymer)的结构，但又不同于一般的聚合物，它没有统一的聚合单体(monomer)。经过科学家大量研究，虽然还没有彻底了解煤的分子结构，但目前绝大多数人接受的煤化学结构概念可表述为：
&#61548;     煤是三维空间高度交联的非晶质的高分子缩聚物&#61548;     结构单元的核心是缩合芳香核
&#61548;     结构单元的周边有不规则部分
&#61548;     结构单元之间由桥键连接&#61548;     氧、氮、硫的存在形式
&#61548;     低分子化合物
&#61548;     煤化程度对煤结构的影响
四、煤的元素组成
煤是由有机物质和无机物质混合组成的，煤中有机物质主要由碳
（C，82%~93%）、氢（H，3.6%~5%）、氧（O，1.3%~10%）、氮（N，1%~2%）四种元素构成，还有一些元素则组成煤中的无机物质，主要有硫（S）、磷（P） 以及稀有元素等 ；世界上所有的元素均可在煤中找到；煤是黑色黄金。
煤的水分
水分是煤中的重要组成部分，是煤炭质量的重要指标。煤中的水分一般是指与煤呈物理态结合的水，它吸附在煤的外表面（外在水分）和内部孔隙中（内在水分）。因此，煤的颗粒越细、内部孔隙越发达， 煤中吸附的水分就越高。

煤的燃
烧煤的燃烧过程大致可分为5步：
干燥：100℃左右，析出水分；
热解：约300℃以后，燃料热分解析出挥发分，为气态的碳氢化合物，同时生成焦和半焦；
着火：约500℃，挥发分首先着火，然后焦开始着火；
燃烧：挥发分燃烧，焦炭燃烧。
挥发分燃烧速度快，从析出到基本燃尽所用时间约占煤全部燃烧时间的10%；挥发分的燃烧过程为气-气同相化学反应，焦炭的燃烧为气-固异相化学反应；
燃尽：焦炭继续燃烧，直到燃尽。这一过程燃烧速度慢，燃尽时间长。
洁净煤技术（clean coaltechnology；CCT ）一词源于
美国， 是旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制新技术的总称，是当前世界各国解决环境问题的主导技术之一，也是高新技术国际竞争的一个重要领域。洁净煤技术包括两个方面，一是直接烧煤洁净技术，二是煤转化为洁净燃料技术。直接烧煤洁净技术
(1)燃烧前的净化加工技术
(2)燃烧中的净化燃烧技术
(3)燃烧后的净化处理技术
1)燃烧前的净化加工技术主要是洗选、型煤加工和水煤浆技术。
①洗选处理：洗选处理是除去或减少原煤中所含的灰分、矸石、硫等杂质，并按不同煤种、灰分、热值和粒度分成不同品种等级，以满足不同用户需要。
②型煤加工：型煤加工是采用特定的机械加工工艺将粉煤和低品位煤制成具有一定形状、尺寸、强度和一定理化性能的煤制品。高硫煤成型时加入适量固硫剂（生石灰），可减少二氧化硫的排放。、2SO2  + O2 + 2CaO         
&#61614;     2CaSO4SO3 + CaO      
&#61614;     CaSO4③水煤浆（CoalWater Slurry, CWS）
技术国际上称为：煤水混合物（Coal Water Mixture, CWM）或煤水燃料（Coal Water Fuel, CWF）制备：CWS一般由65%-70%的煤粉（250-300&#61549;m）、30%-35%的水及0.5-1.0%的分散剂和0.02%-0.1%的稳定剂，经过一定的加工工艺而制得。
2)燃烧中的净化装置先进的燃烧器；流化床燃烧器先进的燃烧器是通过改进电站锅炉及工业锅炉和窑炉的设计和燃烧技术减少污染物排放，并提高效率。
3)燃烧后净化：烟气脱硫湿式：湿法一般是在炉内用石灰水淋洗烟尘，二氧化硫变成亚硫酸钙浆状物。干式：干法是用浆状脱硫剂（石灰石）喷雾，与烟气中的二氧化硫反应，生成亚硫酸钙，水分被蒸发，干燥颗粒用集尘器收集。脱硫效率达90%洁净煤领域的煤炭转化技术
A 煤炭液化技术煤的直接液化是指将煤（尤其是烟煤）磨碎成细粉后，和溶剂油制成煤浆，然后在高温、高压和催化剂存在的条件 下，通过加氢裂化使煤中复杂的有机化学结构分子，直接 转化为清洁的液体燃料和其他化工产品，又称为加氢液化。煤直接液化工艺过程煤直接液化典型的工艺过程主要包括煤的破碎与干燥、煤浆制备、催化剂制备、氢制取、加氢液化、固液分离、液体产品分馏和精制，液化大规模制备氢气通常采用煤气化或者天然气转化。
煤炭液化原理煤和石油在结构、组成和性质上有很大差异：①石油的H/C比高于煤，原油为1.76而煤只有0.3～0.7， 而煤氧含量显著高于石油，煤含氧2％～21％，而石油含氧极少；
②石油的主体是低分子化合物，而煤的主体是高分子聚合物；
③煤中有较多的矿物质。因此要把煤转化为油，需加氢，裂解和脱灰。关键步骤：热解+加氢+分离
B 煤炭气化工艺
煤气化泛指各种煤（焦）与载氧的气化剂（O2、H2O、CO2）之间的一种不完全反应，最终生成由CO、H2、CO2、CH4、N2、H2S、COS等组成的煤气。煤炭气化过程可通过各种不同的气化炉实现。
煤炭地下气化
把煤的开采和转化结合起来，气化后残余灰渣仍滞留地下，减轻固体废渣对环境的污染，有利于提高煤炭资源回收率。
煤气化原理
&#61550;     主要的化学反应过程涉及到碳、二氧化碳、一氧化碳、氢气、水（蒸汽）以及甲烷
&#61550;     总反应：
Cn H m+n 2 O2= nCO &#61483;+m 2 H 2


内容来源：锅炉圈