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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
、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
古代植物2?5?3亿年
古代植物
2?5?3亿年
炭
死亡*堆积、
耀壺下CL埋覆‘ 形成岩层
成倉释用 f紧绪.Itt水、胶、 I体老化*礎结/
3韶P憂水〉
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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_3H2O
植物
_3H2O、- CO2 V、 -2H 2O 褐煤
、
C17H 24。10 C16H 18。5 C16H 14O3
泥炭
烟煤
-? -2叫-F,无烟煤
C15H 14O C13 H 4
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)、钻(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 :水分(包括外在水分和 内在水分)
煤(不可燃成分)灰分(主要为含Ca、Al、Si、Fe等元素的无机矿物质)
煤 有机物 』挥发分(由C、H、0、N、S元素组成的气态物质)
、(可燃成分):固定碳(主要由C元素组成的固态物质)
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
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