礦用變壓器告訴你無煙煤基礎知識及煤的水分

   無煙煤為煤化程度最深的煤，含碳量最多，灰分不多，水分較少，發(fā)熱量很高，可達25000~32500kJ/kg，揮發(fā)分釋出溫度較高，其焦炭沒有黏著性，著火和燃盡均比較困難，燃燒時無煙，火焰呈青藍色。煤樣在規(guī)定條件下隔絕空氣加熱，煤中的有機物質(zhì)受熱分解出一部分分子量較小的液態(tài)（此時為蒸汽狀態(tài)）和氣態(tài)產(chǎn)物，這些產(chǎn)物稱為揮發(fā)物。揮發(fā)物占煤樣質(zhì)量的分數(shù)成為揮發(fā)分產(chǎn)率或簡稱為揮發(fā)分。以干燥無灰基為分析基，揮發(fā)分低于10%的煤稱為無煙煤。揮發(fā)分大于6.5%小于10%的無煙煤稱為無煙煤三號。01號無煙煤為年老無煙煤；02號無煙煤為典型無煙煤；03號無煙煤為年輕無煙煤。

   中國無煙煤預測儲量為4740億噸，占全國煤炭總資源量的10%，年產(chǎn)2億噸。山西省占32%，河南省占18%，貴州省占11%。無煙煤塊煤主要應用是化肥（氮肥、合成氨）、陶瓷、制造鍛造等行業(yè)；無煙粉煤主要應用在冶金行業(yè)用于高爐噴吹（高爐噴吹用煤主要包括無煙煤、貧煤、瘦煤和氣煤）。

   無煙煤濾料是一種水處理行業(yè)過濾用濾料，是特別從深井礦物中精選的，具有最高的含碳量百分比。無煙煤濾料采用人工分類，可減少無關礦物質(zhì)并降低灰分含量，經(jīng)過過濾和沖洗，確保其適合水過濾之用。由于具有較好的固體顆粒保持能力，因此無煙煤能夠可靠地提高懸浮顆粒清除能力。

   一、標準無煙煤濾料

   標準無煙煤濾料采用優(yōu)質(zhì)碳塊經(jīng)精選、破碎、篩選加工而成，外觀光澤度好，呈多棱形顆粒狀，抗壓耐磨性強，一般用于雙層和三層過濾。

   TJP型無煙煤濾料

   TJP型無煙煤濾料，采用日本水道侏式會社標準生產(chǎn)，質(zhì)量完全達到日本標準。其主要用于鋼鐵系統(tǒng)的軋鋼循環(huán)水處理及石油化工行業(yè)污水的深度處理，同時，亦適用于精密制造及航天航海等方面的高級用水過濾。

   用途

   用于生括給水及工業(yè)給水的過濾凈化處理。使用時根據(jù)濾池的形式確定使用參數(shù)，一般雙層濾科的鋪裝厚度為300—400mm；正常濾速10—14m/h，強制濾速14—18m/h；三層濾料鋪裝厚度450mm，正常濾速18—20m/h，強制濾速20～25m/h。濾池反洗采用水沖洗、水汽沖洗或輔以表面沖洗。

   分解爐內(nèi)的溫度分布

   下列因素有關。

   1）燃燒成氣相視的放熱速率。

   2）由氣相傳給固體生料粉的傳熱速率。

   3）生料顆粒分解時的吸熱速率。與使用煙煤相比，由于無煙煤揮發(fā)份較低，因此需要一個相對較大的分解爐，以期獲得相同的生料分解率和相同的煤粉燃燼程度，或者要求一個較高的操作溫度，或者將無煙煤磨得更細一些。當三次風溫較低時，無煙煤揮發(fā)出來的氣體往往不能產(chǎn)生足夠的熱量使溫度升高。，所以將煤粉直接喂入溫度范圍通常在1000～1200℃的上升煙道廢氣中可確保煤粉燃燒。

   另外需要提出的是燃燒速度和燃燼時間還取決于煙氣中的O2含量，用較高的空氣過剩系數(shù)操作分解爐時刻縮短燃燼時間，但通常增大空氣過剩系數(shù)的做法將會增加通過預熱器的氣體流量。為此將造成較大的壓差和較高的廢氣溫度，從而使窯主排風機的負荷增大，整個窯系統(tǒng)的單位熱耗也將有所增加。改變生料喂入方式是相當重要的，采用無煙煤操作時，無煙煤與生料粉的混合最好能有適當?shù)臏髸r間，以保證無煙煤的點燃，因此對喂入分解爐的生料需要進行分級控制，以便使分解爐底部形成一個相對高溫區(qū)。判斷生料在分解爐內(nèi)是否達到預期的效果，最好的辦法是檢測入窯生料分解率，如果入窯生料分解率達到了預期效果，說明無煙煤在分解爐內(nèi)的燃燒是合適的。

   燃燒器的作用不僅僅是輸送和分布煤粉，更主要的是保持火焰的理想長度和合適的氣體流場?；鹧娴拈L度對于新型干法窯來講十分重要，火焰如果過短，煤的潛熱只能在較小體積內(nèi)釋放出來，火焰的溫度就會在局部變得很高，相反，如果火焰長度加長，溫度就會下降?；鹧娴拈L度主要靠燃燒器的推動力進行控制。燃燒器的推動力=一次空氣（kg/s）×燃燒器尖端風速（m/s）當燃燒器推動力加大時火焰長度縮短。原煤的種類對火焰的長度并不十分重要，只要求單個煤粒子的燃燼時間小于其在火焰中的停留時間即可。

   如果目標是讓無煙煤與煙煤保持相同的火焰長度，那么就必須對煤粉的燃燼時間進行補償。簡單的做法就是將無煙煤磨得更細一些。高溫二次風將會快速加熱進入燃燒器的煤粉的揮發(fā)分快速排出，煤粉一經(jīng)離開燃燒器端部，焦炭粒子就會點燃，因此冷卻機的使用效果將對無煙煤的使用產(chǎn)生一定影響。在回轉(zhuǎn)窯窯頭燃燒器上使用無煙煤需要保證如下條件：

1）煤粉能達到足夠的符合要求的細度，以保證燃燒和火焰形成。

2）控制可靠穩(wěn)定的煤粉喂料。

3）燃燒器的一次分必須具有足夠的推動力并可調(diào)節(jié)。

4）燃燒器必須能夠在燃燒帶產(chǎn)生有充分內(nèi)部循環(huán)空氣的火焰，以保證無煙煤盡快點燃。

5）在啟動冷窯或窯況不正常時利用煙煤或燃油輔助燃燒。

     二、煤的水分

     煤的水分直接影響煤的使用、運輸和儲存。煤的水分增加，煤中有用成分相對減少，且水分在燃燒時變成蒸汽要吸熱，因而降低了煤的發(fā)熱量。煤的水分增加，還增加了無效運輸，并給卸車帶來了困難。特點是冬季寒冷地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生凍車，影響卸車，影響生產(chǎn)，影響車皮周轉(zhuǎn)，加劇了運輸?shù)木o張。 

     隨著礦井開采深度的增加，采掘機械化的發(fā)展和井下安全生產(chǎn)的加強，以及噴露灑水、煤層注水、綜合防塵等措施的實施，原煤水分呈增加的趨勢。為此，煤礦除在開采設計上和開采過程中的采煤、掘進、通風和運輸?shù)雀鱾€環(huán)節(jié)上制定減少煤的水分的措施外，還應在煤的地面加工中采取措施減少煤的水分。 

（1）煤中游離水和化合水 

     煤中水分按存在形態(tài)的不同分為兩類，既游離水和化合水。游離水是以物理狀態(tài)吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細管中和附著在煤顆粒表面的水分；化合水也叫結(jié)晶水，是以化合的方式同煤中礦物質(zhì)結(jié)合的水。如硫酸鈣（NaSO4.2H2O）和高齡土（AL2O3.2SiO2.2H2O) 中的結(jié)晶水。游離水在 105～110C的溫度下經(jīng)過1～2小時可蒸發(fā)掉，而結(jié)晶水通常要在200C以上才能分解析出。  

（2）煤的外在水分和內(nèi)在水分 。 

     外在水分，是附著在煤顆粒表面的水分。外在水分很容易在常溫下的干燥空氣中蒸發(fā)，蒸發(fā)到煤顆粒表面的水蒸氣壓與空氣的濕度平衡時就不再蒸發(fā)了；內(nèi)在水分，是吸附在煤顆粒內(nèi)部毛細孔中的水分。內(nèi)在水分需在100C以上的溫度經(jīng)過一定時間才能蒸發(fā)。 

     最高內(nèi)在水分，當煤顆粒內(nèi)部毛細孔內(nèi)吸附的書分達到飽和狀態(tài)時，這是煤的內(nèi)在水分達到最高值，稱為最高內(nèi)在水分。最高內(nèi)在水分與煤的孔隙度有關，而煤的孔隙度又于煤的煤化程度有關，所以，最高內(nèi)在水分含量在相當程度上能表征煤的煤化程度，尤其能更好地區(qū)分低煤化度煤。如年輕褐煤的最高內(nèi)在水分多在25%以上，少數(shù)的如云南彌勒褐煤最高內(nèi)在水分達31%。最高內(nèi)在水分小于2%的煙煤，幾乎都是強粘性和高發(fā)熱量的肥煤和主焦煤。無煙煤的最高內(nèi)在水分比煙煤有有所下降，因為無煙煤的孔隙度比煙煤增加了。 

（3）煤的全水分 

     煤中全水分的含義。煤中全水分，是指煤中全部的游離水分，即煤中外在水分和內(nèi)在水分之和。礦用變壓器必須指出的是，化驗室里測試煤的全水分時所測的煤的外在水分和內(nèi)在水分，與上面講的煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的外在水分和內(nèi)在水分是完全不同的。化驗室里所測的外在水分是指煤樣在空氣中并同空氣濕度達到平衡時失去的水分（這是吸附在煤毛細孔中的內(nèi)在水分也會相應失去一部分，其數(shù)量隨當時空氣濕度的降低和溫度的升高而增大），這時殘留在煤中的水分為內(nèi)在水分。顯然，化驗室測試的外在水分和內(nèi)在水分，除與煤中不同結(jié)構(gòu)狀態(tài)下的外在水分和內(nèi)在水分有關外，還與測試是空氣的濕度和溫度有關。