之前也发过自我介绍，本人是某不知名大学化学工程系大二学生。信奉把化学实际运用的理念。这贴目的在在一定程度上深入介绍火电站的工作模式和技术，然大家对传统化石燃料有一个更加全面的了解。 本人水平有限，大部分的资料都是现学现卖，部分资料纯手工翻译，难免有错，欢迎大家指正，也希望喜欢能源和能源利用的同学们提出自己的见解，互相学习，共同进步。
最后，希望化学吧长期繁荣。
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随风潜入夜
一、概述
电力，是现在时下最方便得到，也最方便应用的能源了。世界上各国发电的方式各不相同，我国因为煤炭资源丰富，所以煤炭发电量占到了总发电量的80%左右（2011），剩下的20%则是我国得天独厚的地理条件早就的水电。
其他被广泛应用的电力资源还有核电（法国，韩国），天然气（英国，爱尔兰，日本），以及生物燃料。
不难发现，世界上大部分电能，都来自于化石燃料，而化石燃料也因为他的污染，排放问题广为诟病。工业使用，民用，和交通使用的化石燃料占到化石燃料总量的80%。
2011年中国煤炭资源消耗量为33亿吨，2010年为30亿吨，几乎占世界总量的一半。
电力，是现在时下最方便得到，也最方便应用的能源了。世界上各国发电的方式各不相同，我国因为煤炭资源丰富，所以煤炭发电量占到了总发电量的80%左右（2011），剩下的20%则是我国得天独厚的地理条件早就的水电。
其他被广泛应用的电力资源还有核电（法国，韩国），天然气（英国，爱尔兰，日本），以及生物燃料。
不难发现，世界上大部分电能，都来自于化石燃料，而化石燃料也因为他的污染，排放问题广为诟病。工业使用，民用，和交通使用的化石燃料占到化石燃料总量的80%。
2011年中国煤炭资源消耗量为33亿吨，2010年为30亿吨，几乎占世界总量的一半。
二、煤炭能源概述
2.1 综述
·煤炭价格低廉，在全球范围内储量都很丰富。因此很适合作为大规模能源供给使用；
·使用煤炭发电成本较低，备受行业和投资商青睐；
·煤炭燃烧释放温室气体和有害气体，例如CO2，NOx，SOx。这些气体也是全球变暖，酸雨和光化学烟雾的罪魁祸首（健康问题）。
2.2 煤炭的主要转换系统
·传动炉篦燃烧 （Travelling Grate Combustion）
·流化床燃烧 （Fluidised Bed Combustion）
·粉尘化燃烧 （Pulverised Coal Combustion）
·气化煤 （Coal Gasifier）
2.3 经济因素
·可以提供低价的热点供应；
·共燃的潜力。使用煤炭和生物燃料共同燃烧，可以降低CO2排放。（美国和德国均有40%以上的热电站使用该技术）（Lz：虽然感觉上是自欺欺人的技术；
·关于温室效应的忧虑在未来会影响煤炭的大规模使用。
2.4 环境影响
·相比其他化石燃料，煤炭的碳氢比高，因此会生成更多的二氧化碳气体相较于其他化石燃料，例如天然气（CH4）；
·SOx和NOx的排放会造成酸雨，光化学污染；
·大量粉尘排放会导致大气污染，尘肺等危险。
2.1 综述
·煤炭价格低廉，在全球范围内储量都很丰富。因此很适合作为大规模能源供给使用；
·使用煤炭发电成本较低，备受行业和投资商青睐；
·煤炭燃烧释放温室气体和有害气体，例如CO2，NOx，SOx。这些气体也是全球变暖，酸雨和光化学烟雾的罪魁祸首（健康问题）。
2.2 煤炭的主要转换系统
·传动炉篦燃烧 （Travelling Grate Combustion）
·流化床燃烧 （Fluidised Bed Combustion）
·粉尘化燃烧 （Pulverised Coal Combustion）
·气化煤 （Coal Gasifier）
2.3 经济因素
·可以提供低价的热点供应；
·共燃的潜力。使用煤炭和生物燃料共同燃烧，可以降低CO2排放。（美国和德国均有40%以上的热电站使用该技术）（Lz：虽然感觉上是自欺欺人的技术；
·关于温室效应的忧虑在未来会影响煤炭的大规模使用。
2.4 环境影响
·相比其他化石燃料，煤炭的碳氢比高，因此会生成更多的二氧化碳气体相较于其他化石燃料，例如天然气（CH4）；
·SOx和NOx的排放会造成酸雨，光化学污染；
·大量粉尘排放会导致大气污染，尘肺等危险。
三 煤炭能源的利用
3.1 终端分析 （Ultimate Analysis）
一般对燃烧后产生的气体进行分析，主要分析煤炭的化学组成。一般来说煤炭的主要组成为：
C 50%—95%
H 2%—7%
O <25%
S <10%
N 1-2%
杂质还可能包含金属，氯，硅等
3.2 前端分析 （Proximate Analysis）
在煤炭进炉之前，对煤炭样本进行分析。主要对煤炭的物理组成进行分类取样和记录。
·固定碳
·挥发性物质
·水分含量
·灰质 （无机物质，燃烧后作为炉灰或者灰尘留下）
其中灰质一般在5-15%左右，但是也可能高至50%；水分一般在20%一下，但也可能达到70%。煤炭产地多样，质量参差不起，前端检测可以有效的发现劣质煤炭，避免事故。
3.1 终端分析 （Ultimate Analysis）
一般对燃烧后产生的气体进行分析，主要分析煤炭的化学组成。一般来说煤炭的主要组成为：
C 50%—95%
H 2%—7%
O <25%
S <10%
N 1-2%
杂质还可能包含金属，氯，硅等
3.2 前端分析 （Proximate Analysis）
在煤炭进炉之前，对煤炭样本进行分析。主要对煤炭的物理组成进行分类取样和记录。
·固定碳
·挥发性物质
·水分含量
·灰质 （无机物质，燃烧后作为炉灰或者灰尘留下）
其中灰质一般在5-15%左右，但是也可能高至50%；水分一般在20%一下，但也可能达到70%。煤炭产地多样，质量参差不起，前端检测可以有效的发现劣质煤炭，避免事故。
3.3 煤炭的基本分类和成分组成
无烟煤：基本为纯碳，黑色表面闪光，硬且脆，含有杂质和水分都比较低。一般按照固顶碳含量分为三级，固顶碳含量在86%以上，其余为挥发性物质；
烟煤：一般按照挥发性物质分类，挥发性物质在14%以上。热值在25~32.5MJ/kg；
次烟煤：含有很多水分和杂质，含有一些木质可以用肉眼看见。挥发性物质在31%以上，热值低于25MJ/kg；
褐煤：颜色为棕褐色，含有很多木质。热值低于19.3MJ/kg。
3.4 煤炭预处理
在使用之前，煤炭按照使用标准处理。其中必须保证：
·尺寸
·热值
·成分
（确保炉渣不会再炉内融化，否则熔融状态的炉渣会堵塞管道引起事故。）
无烟煤：基本为纯碳，黑色表面闪光，硬且脆，含有杂质和水分都比较低。一般按照固顶碳含量分为三级，固顶碳含量在86%以上，其余为挥发性物质；
烟煤：一般按照挥发性物质分类，挥发性物质在14%以上。热值在25~32.5MJ/kg；
次烟煤：含有很多水分和杂质，含有一些木质可以用肉眼看见。挥发性物质在31%以上，热值低于25MJ/kg；
褐煤：颜色为棕褐色，含有很多木质。热值低于19.3MJ/kg。
3.4 煤炭预处理
在使用之前，煤炭按照使用标准处理。其中必须保证：
·尺寸
·热值
·成分
（确保炉渣不会再炉内融化，否则熔融状态的炉渣会堵塞管道引起事故。）
之前的算是介绍吧，从这里开始写一些设计上的东西0u0。然后尝试不那么死板~
3.5 脱去挥发性物质
处理好的小颗粒煤炭开始被加热啦，在这个过程中，水分在不到200摄氏度的时候就会被去除，之后HCN，H2，NH3，CO，NO还有各种碳氢化合物会在300度左右的时候跑掉。精确的数值取决于煤炭的种类和组成，预热的温度和加热的功率。这个过程可以使得不同的煤炭挥发从几个百分点到70%的物质，也可能只要几毫秒，但也可能用到好几分钟。
浴火重生的煤炭，碳的纯度会提高很多，虽然还会有一些氮，硫和矿物质的残留。
3.6 氧化过程
这个过程的化学反应或许不难，碳和氧气反应生成一氧化碳和二氧化碳，碳和二氧化碳生成一氧化碳，碳和水蒸气形成一氧化碳和氢气。炉内温度也从700度到1000度左右（为了保证炉渣不融化）。
困难的是反应控制。如果使用的颗粒较小，那么可以直接使用化学动力学，简单方便的估计反应的速率，进行控制。
但是为了节省成本，工业上使用的颗粒会比较大，所以控制反应的不是反应动力学，而是扩散速度，换言之也就是氧气从碳颗粒表面向内部的扩散速度。这部分的计算如果有人有兴趣的话我会详细讲，没有的话就跳过啦0 0~
3.5 脱去挥发性物质
处理好的小颗粒煤炭开始被加热啦，在这个过程中，水分在不到200摄氏度的时候就会被去除，之后HCN，H2，NH3，CO，NO还有各种碳氢化合物会在300度左右的时候跑掉。精确的数值取决于煤炭的种类和组成，预热的温度和加热的功率。这个过程可以使得不同的煤炭挥发从几个百分点到70%的物质，也可能只要几毫秒，但也可能用到好几分钟。
浴火重生的煤炭，碳的纯度会提高很多，虽然还会有一些氮，硫和矿物质的残留。
3.6 氧化过程
这个过程的化学反应或许不难，碳和氧气反应生成一氧化碳和二氧化碳，碳和二氧化碳生成一氧化碳，碳和水蒸气形成一氧化碳和氢气。炉内温度也从700度到1000度左右（为了保证炉渣不融化）。
困难的是反应控制。如果使用的颗粒较小，那么可以直接使用化学动力学，简单方便的估计反应的速率，进行控制。
但是为了节省成本，工业上使用的颗粒会比较大，所以控制反应的不是反应动力学，而是扩散速度，换言之也就是氧气从碳颗粒表面向内部的扩散速度。这部分的计算如果有人有兴趣的话我会详细讲，没有的话就跳过啦0 0~
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