矿用变压器告诉你无烟煤基础知识及煤的水分

   无烟煤为煤化程度最深的煤，含碳量最多，灰分不多，水分较少，发热量很高，可达25000~32500kJ/kg，挥发分释出温度较高，其焦炭没有黏着性，着火和燃尽均比较困难，燃烧时无烟，火焰呈青蓝色。煤样在规定条件下隔绝空气加热，煤中的有机物质受热分解出一部分分子量较小的液态（此时为蒸汽状态）和气态产物，这些产物称为挥发物。挥发物占煤样质量的分数成为挥发分产率或简称为挥发分。以干燥无灰基为分析基，挥发分低于10%的煤称为无烟煤。挥发分大于6.5%小于10%的无烟煤称为无烟煤三号。01号无烟煤为年老无烟煤；02号无烟煤为典型无烟煤；03号无烟煤为年轻无烟煤。

   中国无烟煤预测储量为4740亿吨，占全国煤炭总资源量的10%，年产2亿吨。山西省占32%，河南省占18%，贵州省占11%。无烟煤块煤主要应用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造锻造等行业；无烟粉煤主要应用在冶金行业用于高炉喷吹（高炉喷吹用煤主要包括无烟煤、贫煤、瘦煤和气煤）。

   无烟煤滤料是一种水处理行业过滤用滤料，是特别从深井矿物中精选的，具有最高的含碳量百分比。无烟煤滤料采用人工分类，可减少无关矿物质并降低灰分含量，经过过滤和冲洗，确保其适合水过滤之用。由于具有较好的固体颗粒保持能力，因此无烟煤能够可靠地提高悬浮颗粒清除能力。

   一、标准无烟煤滤料

   标准无烟煤滤料采用优质碳块经精选、破碎、筛选加工而成，外观光泽度好，呈多棱形颗粒状，抗压耐磨性强，一般用于双层和三层过滤。

   TJP型无烟煤滤料

   TJP型无烟煤滤料，采用日本水道侏式会社标准生产，质量完全达到日本标准。其主要用于钢铁系统的轧钢循环水处理及石油化工行业污水的深度处理，同时，亦适用于精密制造及航天航海等方面的高级用水过滤。

   用途

   用于生括给水及工业给水的过滤净化处理。使用时根据滤池的形式确定使用参数，一般双层滤科的铺装厚度为300—400mm；正常滤速10—14m/h，强制滤速14—18m/h；三层滤料铺装厚度450mm，正常滤速18—20m/h，强制滤速20～25m/h。滤池反洗采用水冲洗、水汽冲洗或辅以表面冲洗。

   分解炉内的温度分布

   下列因素有关。

   1）燃烧成气相视的放热速率。

   2）由气相传给固体生料粉的传热速率。

   3）生料颗粒分解时的吸热速率。与使用烟煤相比，由于无烟煤挥发份较低，因此需要一个相对较大的分解炉，以期获得相同的生料分解率和相同的煤粉燃烬程度，或者要求一个较高的操作温度，或者将无烟煤磨得更细一些。当三次风温较低时，无烟煤挥发出来的气体往往不能产生足够的热量使温度升高。，所以将煤粉直接喂入温度范围通常在1000～1200℃的上升烟道废气中可确保煤粉燃烧。

   另外需要提出的是燃烧速度和燃烬时间还取决于烟气中的O2含量，用较高的空气过剩系数操作分解炉时刻缩短燃烬时间，但通常增大空气过剩系数的做法将会增加通过预热器的气体流量。为此将造成较大的压差和较高的废气温度，从而使窑主排风机的负荷增大，整个窑系统的单位热耗也将有所增加。改变生料喂入方式是相当重要的，采用无烟煤操作时，无烟煤与生料粉的混合最好能有适当的滞后时间，以保证无烟煤的点燃，因此对喂入分解炉的生料需要进行分级控制，以便使分解炉底部形成一个相对高温区。判断生料在分解炉内是否达到预期的效果，最好的办法是检测入窑生料分解率，如果入窑生料分解率达到了预期效果，说明无烟煤在分解炉内的燃烧是合适的。

   燃烧器的作用不仅仅是输送和分布煤粉，更主要的是保持火焰的理想长度和合适的气体流场。火焰的长度对于新型干法窑来讲十分重要，火焰如果过短，煤的潜热只能在较小体积内释放出来，火焰的温度就会在局部变得很高，相反，如果火焰长度加长，温度就会下降。火焰的长度主要靠燃烧器的推动力进行控制。燃烧器的推动力=一次空气（kg/s）×燃烧器尖端风速（m/s）当燃烧器推动力加大时火焰长度缩短。原煤的种类对火焰的长度并不十分重要，只要求单个煤粒子的燃烬时间小于其在火焰中的停留时间即可。

   如果目标是让无烟煤与烟煤保持相同的火焰长度，那么就必须对煤粉的燃烬时间进行补偿。简单的做法就是将无烟煤磨得更细一些。高温二次风将会快速加热进入燃烧器的煤粉的挥发分快速排出，煤粉一经离开燃烧器端部，焦炭粒子就会点燃，因此冷却机的使用效果将对无烟煤的使用产生一定影响。在回转窑窑头燃烧器上使用无烟煤需要保证如下条件：

1）煤粉能达到足够的符合要求的细度，以保证燃烧和火焰形成。

2）控制可靠稳定的煤粉喂料。

3）燃烧器的一次分必须具有足够的推动力并可调节。

4）燃烧器必须能够在燃烧带产生有充分内部循环空气的火焰，以保证无烟煤尽快点燃。

5）在启动冷窑或窑况不正常时利用烟煤或燃油辅助燃烧。

     二、煤的水分

     煤的水分直接影响煤的使用、运输和储存。煤的水分增加，煤中有用成分相对减少，且水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤的水分增加，还增加了无效运输，并给卸车带来了困难。特点是冬季寒冷地区，经常发生冻车，影响卸车，影响生产，影响车皮周转，加剧了运输的紧张。 

     随着矿井开采深度的增加，采掘机械化的发展和井下安全生产的加强，以及喷露洒水、煤层注水、综合防尘等措施的实施，原煤水分呈增加的趋势。为此，煤矿除在开采设计上和开采过程中的采煤、掘进、通风和运输等各个环节上制定减少煤的水分的措施外，还应在煤的地面加工中采取措施减少煤的水分。 

（1）煤中游离水和化合水 

     煤中水分按存在形态的不同分为两类，既游离水和化合水。游离水是以物理状态吸附在煤颗粒内部毛细管中和附着在煤颗粒表面的水分；化合水也叫结晶水，是以化合的方式同煤中矿物质结合的水。如硫酸钙（NaSO4.2H2O）和高龄土（AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的结晶水。游离水在 105～110C的温度下经过1～2小时可蒸发掉，而结晶水通常要在200C以上才能分解析出。  

（2）煤的外在水分和内在水分 。 

     外在水分，是附着在煤颗粒表面的水分。外在水分很容易在常温下的干燥空气中蒸发，蒸发到煤颗粒表面的水蒸气压与空气的湿度平衡时就不再蒸发了；内在水分，是吸附在煤颗粒内部毛细孔中的水分。内在水分需在100C以上的温度经过一定时间才能蒸发。 

     最高内在水分，当煤颗粒内部毛细孔内吸附的书分达到饱和状态时，这是煤的内在水分达到最高值，称为最高内在水分。最高内在水分与煤的孔隙度有关，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有关，所以，最高内在水分含量在相当程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地区分低煤化度煤。如年轻褐煤的最高内在水分多在25%以上，少数的如云南弥勒褐煤最高内在水分达31%。最高内在水分小于2%的烟煤，几乎都是强粘性和高发热量的肥煤和主焦煤。无烟煤的最高内在水分比烟煤有有所下降，因为无烟煤的孔隙度比烟煤增加了。 

（3）煤的全水分 

     煤中全水分的含义。煤中全水分，是指煤中全部的游离水分，即煤中外在水分和内在水分之和。矿用变压器必须指出的是，化验室里测试煤的全水分时所测的煤的外在水分和内在水分，与上面讲的煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分是完全不同的。化验室里所测的外在水分是指煤样在空气中并同空气湿度达到平衡时失去的水分（这是吸附在煤毛细孔中的内在水分也会相应失去一部分，其数量随当时空气湿度的降低和温度的升高而增大），这时残留在煤中的水分为内在水分。显然，化验室测试的外在水分和内在水分，除与煤中不同结构状态下的外在水分和内在水分有关外，还与测试是空气的湿度和温度有关。