煤炭燃烧特性指标

煤炭燃烧特性指标

几乎所有的煤炭特性指标都与煤炭的燃烧特性是相关的，反之，也没有一个能完全、全面表征煤炭燃烧特性的指标。与此同时，不同的煤炭特性指标对于煤炭燃烧特性的重要性，也随着煤炭燃烧方式的不同而异，并具有相当的差别。作为影响煤炭燃烧特性或者说过程最明显的指标是煤炭的挥发份和粘结性或者说膨胀系数。前者表征着煤炭在燃烧过程中的以气相完成的份额和其对后续固相燃烧过程的影响；后者则关系到煤炭颗粒因形态、尺寸和反应表面积的变化而使其自身的燃烧特性受到的影响。而前者和后者有时又是具有密切联系的。与煤炭燃烧特性有关的还有挥发份的释出特性、焦炭的反应性、煤炭的热稳定值、重度等，以及煤炭在堆放过程中的风化、自燃特性和可磨度。

煤炭颗粒在受热过程中的熔融软化、胶质体和半焦的形式几乎所有的烟煤在受热升温的过程中与挥发份释出的同时，都会出现胶质体，呈塑性和颗粒的软化现象。煤炭颗粒间的粘结就是因颗粒胶体间的相互粘结而产生的，因此煤炭的粘结性也就于其所呈现胶体的条件相关。当一个按一定升温速度，经历着受热过程的煤炭颗粒进行观察时，考虑到在此受热过程中热量总是从表面传向颗粒核心的，在同一时间内表面温度也总高于核心。可以发现不同的烟煤，在表面温度达到320～350℃以前，颗粒的形态变化一般觉察不到，只

有煤化程度低的气煤才可观察到表面开始有挥发份气体释出。在温度到350～420℃时，可以观察到在颗粒表面出现了一层带有气泡的液相膜，表面上也逐渐失去原来的棱角，这层膜就是胶质体。当温度为500～550℃时，一方面因颗粒内部温度升高，使胶质体层向内层发展，以及外部的胶质体层因挥发份释出被蒸干转化为半焦，即从表面到中心由半焦壳、胶质体和原有的煤三层所构成，但这种形态所保持的时间是短暂的。随着受热的继续，胶质体的发展和体积的膨胀，半焦外壳出现裂口，胶质体流出。其后是胶质体向颗粒中心区域的发展，流出的胶质体被蒸干转变为半焦，直到整个颗粒都经历胶质体和半焦的形成。整个的过程如图3-2-2所示：试验证明软化温度越低的煤种，挥发份开始释出的时间越早。因此软化温度Tp（对于不同的烟煤表面开始出现液相膜的温度）和再固化温度TK（呈现最大塑性的温度TMAX以及被蒸干再次呈固体形状的温度）都是表明煤炭流变特性的指标，同样也间接表明了于煤炭燃烧特性密切相关的问题。

Ⅰ软化开始阶段Ⅱ开始形成半焦的阶段Ⅲ煤粒强烈软化和半焦破

裂阶段

1、煤

2、含有气泡的液态胶质体

3、

图3-2-2 在结焦过程的不同阶段单独煤粒的转化示意图

半焦

粘结性和结焦性

粘结性是指煤炭在缺氧的条件下粘结其自身或外来惰性物成团的能力。而结焦性首先是应炼焦的目的而提出的。除前述的粘结能力之外也包含着被粘结成团的焦炭的结构机械强度之类的性质。对大型电站煤粉炉来说，煤粉颗粒在炉内是相互分离的，虽不会产生相互粘结，但将通过在塑化过程中的形态变化影响到表面结构和实际的反应面积，从而影响燃烧速度。

煤（碳焦）的反应性

煤炭颗粒的燃烬时间因挥发份的释出和燃烬相对迅速而基本上等同于生成碳焦的燃烬时间，碳焦颗粒的反应性是决定燃烧速度的重要因素。反应性也称活性，是指在一定的温度下煤炭与诸如二氧化碳、水蒸气等介质的反应能力；是对不同的煤炭的其他相同条件下的反应速度的相对比较。

煤炭的可选性

煤炭的可选性原是应煤炭工业中的洗选精煤而提出的，但实质上也是与煤炭的燃烧利用特性有关的。煤炭中的灰份是以不同的状态、不同的偏析程度存在于煤炭之中的。这种灰

份在煤炭中的偏析程度意味着能使灰份从煤炭中分离出来的可能程度。在煤炭工业中使煤炭中灰份高的石煤、矿石、黄铁矿得以排出，成为低灰、低硫精煤的过程叫做选煤或者洗选。洗选就是将煤碳置于不同的液体中，借助煤炭颗粒间的灰份大小、比重的差别以及沉与浮来进行的。

煤炭的风化和自燃性

煤炭在空气中堆存时，或在离地表很近的煤层中，受环境的影响（包括空气中的氧、地下水和地面上的温度变化等化学和物理作用）的综合影响，其物理、化学和工艺性质会发生一系列的变化，这就是所说的风化。风化的作用主要是煤种的有机物被氧化所引起的，风化的过程基本上也就是氧化过程。氧化过程是放热的，如果氧化过程所释放出的热量不能及时散失，煤堆和煤层中的温度会升高，反应也随之加速，反应释放出的热量将进一步增加，以致煤堆温度进一步升高，当温度达到煤的着火点时，煤堆将因煤自身的放热而自燃。煤炭在低温时的氧化趋向与煤种相关，一般认为煤化程度越高在低温条件下的氧化趋向越小；煤炭的自燃也与煤炭的岩相相关，各岩相成份的氧化趋向以镜煤最大，其次是亮煤、暗煤并以丝碳最小；煤炭的氧化能力还与其筛分组成、黄铁矿含量、水份、比热以及吸附一定的氧时所放出的热量等相关，黄铁矿含量大、粒度偏细的和较为松散的煤堆较容易产生自燃。

可磨度系数

煤的可磨度系数也称可磨度，是煤炭的一项特性指标，表征了煤炭被磨制成粉的难易程度。煤炭的磨制成粉需克服原块状煤炭结构的结合力，取得新的表面，可磨度系数也就表征了为取得这一新的表面积的耗功大小，是只决定于煤炭的。可磨度不同于煤炭的硬度，同一类别的煤炭可因所存在的某些组份的不同而表现出相当大的可磨度差别。反之硬度差别很大的无烟煤与某些褐煤也可以具有相近的可磨度。同一煤种在含水份（或灰份）不同时，可磨度也会出现成倍的差别。

表征煤炭磨制成粉的难易程度，最为简捷和实用的方法是进行相对比较，再引入一个由实验室得出的可磨度系数。由于可磨度系数是基于相对比较的，因此各国的标准不尽相同。我国规定可磨度系数的定义为：单位重量处于风干状态的标准煤与试验煤样，以相同的入磨煤炭颗粒度、在相同的磨制设备中，磨制到相同的煤粉细度所消耗的能量之比。即： E E K Ga 0

3－13

式中的Ga K 即为可磨度系数；0E 和 E 分别是为磨制标准煤和试验煤到同样细度所需的电耗。因此Ga K 越大，亦即磨制试验样煤到标准煤相同细度的电耗越小，该煤也就越易磨制。 各国关于原煤可磨度系数的算法是不同的，我国标准的可

磨度系数的计算式经试验确定为：

32

90)100(96.1R Ln K GA = 3－14

其中GA K 表示（我国的标准）可磨度系数，90R 表示试验煤样在试验用的球磨机内经历15min 磨制后得出的在70号标准筛上的残留量（％）。不难看出可磨度系数越小的煤，越难磨制。一般认为可磨度系数小于1.2的煤种为难磨煤种；可磨度系数大于1.5的煤种为易磨煤种。

常用的另一种可磨度系数为哈氏可磨度系数（HA

GA K ），这是

美国的标准。HA GA K 可通过下面的计算公式与我国的可磨度系数进行换算：

61.0)(0034.025.1+=HA GA GA K K 3－15

通过计算可以得出HA GA K 处于40－100之间的煤种属于易磨

煤，低于40的煤属于难磨煤。

还应该说明的是虽然煤炭的可磨度系数是通过比较的方式得出的，意味着磨煤机的出力应与进入磨煤机的煤的可磨度系数成正比。但由于试验用的磨煤机和实际的磨煤机的工作过程不同，亦即前者是在静止条件下而后者是始终处于运动和分离状态下进行的，还由于影响磨煤机出力的因素众多，使磨煤机的出力并不与入磨煤的可磨度系数呈简单的正比关系。一般而言，在相同的其他条件下，入磨煤种的可磨度系数每改变1％，相应的磨煤机出力改变1.33％，同样在

出口的煤粉细度从磨煤机的设计基准点每改变1％时，磨煤机的出力也相应的改变1.5％。所以磨煤机的出力是随着煤碳可磨度的改变而改变的。