煤的基礎(chǔ)知識(shí)

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編輯: 馬亮亮

發(fā)布時(shí)間: 2011-11-03

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一、煤的組成

煤是古代植物遺體經(jīng)成煤作用后轉(zhuǎn)變成的固體可燃礦產(chǎn)。煤的組成以有機(jī)質(zhì)為主體，構(gòu)成有機(jī)高分子的主要是碳、氫、氧、氮等元素。煤中存在的元素有數(shù)十種之多，但通常所指的煤的元素組成主要是五種元素、即碳、氫、氧、氮和硫。在煤中含量很少，種類繁多的其他元素，一般不作為煤的元素組成，而只當(dāng)作煤中伴生元素或微量元素。

（一）煤中的碳

一般認(rèn)為，煤是由帶脂肪側(cè)鏈的大芳環(huán)和稠環(huán)所組成的。這些稠環(huán)的骨架是由碳元素構(gòu)成的。因此，碳元素是組成煤的有機(jī)高分子的最主要元素。同時(shí)，煤中還存在著少量的無(wú)機(jī)碳，主要來(lái)自碳酸鹽類礦物，如石灰?guī)r和方解石等。碳含量隨煤化度的升高而增加。在我國(guó)泥炭中干燥無(wú)灰基碳含量為55～62%；成為褐煤以后碳含量就增加到60～76.5%；煙煤的碳含量為77～92.7%；一直到高變質(zhì)的無(wú)煙煤，碳含量為88.98%。個(gè)別煤化度更高的無(wú)煙煤，其碳含量多在90%以上，如北京、四望峰等地的無(wú)煙煤，碳含量高達(dá)95～98%。因此，整個(gè)成煤過(guò)程，也可以說(shuō)是增碳過(guò)程。

（二）煤中的氫

氫是煤中第二個(gè)重要的組成元素。除有機(jī)氫外，在煤的礦物質(zhì)中也含有少量的無(wú)機(jī)氫。它主要存在于礦物質(zhì)的結(jié)晶水中，如高嶺土（Al₂0₃•2Si0₂•2H₂O）、石膏（CaS0₄•2H₂0 ）等都含有結(jié)晶水。在煤的整個(gè)變質(zhì)過(guò)程中，隨著煤化度的加深，氫含量逐漸減少，煤化度低的煤，氫含量大；煤化度高的煤，氫含量小。總的規(guī)律是氫含量隨碳含量的增加而降低。尤其在無(wú)煙煤階段就尤為明顯。當(dāng)碳含量由92%增至98%時(shí)，氫含量則由2.1%降到1%以下。通常是碳含量在80～86%之間時(shí)，氫含量最高。即在煙煤的氣煤、氣肥煤段，氫含量能高達(dá)6.5%。在碳含量為65～80%的褐煤和長(zhǎng)焰煤段，氫含量多數(shù)小于6%。但變化趨勢(shì)仍是隨著碳含量的增大而氫含量減小。

（三）煤中的氧　

氧是煤中第三個(gè)重要的組成元素。它以有機(jī)和無(wú)機(jī)兩種狀態(tài)存在。有機(jī)氧主要存在于含氧官能團(tuán)，如羧基（--COOH），羥基（--OH）和甲氧基（--OCH₃）等中；無(wú)機(jī)氧主要存在于煤中水分、硅酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽和氧化物中等。煤中有機(jī)氧隨煤化度的加深而減少，甚至趨于消失。褐煤在干燥無(wú)灰基碳含量小于70%時(shí)，其氧含量可高達(dá)20%以上。煙煤碳含量在85%附近時(shí)，氧含量幾乎都小于10%。當(dāng)無(wú)煙煤碳含量在92%以上時(shí)，其氧含量都降至5%以下。　

（四）煤中的氮　

煤中的氮含量比較少，一般約為0.5～3.0%。氮是煤中唯一的完全以有機(jī)狀態(tài)存在的元素。煤中有機(jī)氮化物被認(rèn)為是比較穩(wěn)定的雜環(huán)和復(fù)雜的非環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物，其原生物可能是動(dòng)、植物脂肪。植物中的植物堿、葉綠素和其他組織的環(huán)狀結(jié)構(gòu)中都含有氮，而且相當(dāng)穩(wěn)定，在煤化過(guò)程中不發(fā)生變化，成為煤中保留的氮化物。以蛋白質(zhì)形態(tài)存在的氮，僅在泥炭和褐煤中發(fā)現(xiàn)，在煙煤很少，幾乎沒(méi)有發(fā)現(xiàn)。煤中氮含量隨煤的變質(zhì)程度的加深而減少。它與氫含量的關(guān)系是，隨氫含量的增高而增大。　

（五）煤中的硫　

煤中的硫分是有害雜質(zhì)，它能使鋼鐵熱脆、設(shè)備腐蝕、燃燒時(shí)生成的二氧化硫（SO₂）污染大氣，危害動(dòng)、植物生長(zhǎng)及人類健康。所以，硫分含量是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的重要指標(biāo)之一。煤中含硫量的多少，似與煤化度的深淺沒(méi)有明顯的關(guān)系，無(wú)論是變質(zhì)程度高的煤或變質(zhì)程度低的煤，都存在著有機(jī)硫或多或少的煤。煤中硫分的多少與成煤時(shí)的古地理環(huán)境有密切的關(guān)系。在內(nèi)陸環(huán)境或?yàn)I海三角平原環(huán)境下形成的和在海陸相交替沉積的煤層或淺海相沉積的煤層，煤中的硫含量就比較高，且大部分為有機(jī)硫。根據(jù)煤中硫的賦存形態(tài)，一般分為有機(jī)硫和無(wú)機(jī)硫兩大類。各種形態(tài)的硫分的總和稱為全硫分。所謂有機(jī)硫，是指與煤的有機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的硫。有機(jī)硫主要來(lái)自成煤植物中的蛋白質(zhì)和微生物的蛋白質(zhì)。煤中無(wú)機(jī)硫主要來(lái)自礦物質(zhì)中各種含硫化合物，一般又分為硫化物硫和硫酸鹽硫兩種，有時(shí)也有微量的單質(zhì)硫。硫化物硫主要以黃鐵礦為主，其次為白鐵礦、磁鐵礦（（Fe₇S₈）、閃鋅礦（ZnS）、方鉛礦（PbS）等。硫酸鹽硫主要以石膏（CaSO₄•2H₂0）為主，也有少量的綠礬（FeSO₄•7H ₂0 ）等。

　　二、煤的形成

　　煤是由植物殘骸經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)變而成的。這個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程叫做植物的成煤作用。一般認(rèn)為，成煤過(guò)程分為兩個(gè)階段泥炭化階段和煤化階段。前者主要是生物化學(xué)過(guò)程，后者是物理化學(xué)過(guò)程。

在泥炭化階段，植物殘骸既分解又化合，最后形成泥炭或腐泥。泥炭和腐泥都含有大量的腐植酸，其組成和植物的組成已經(jīng)有很大的不同。

　　煤化階段包含兩個(gè)連續(xù)的過(guò)程：

第一個(gè)過(guò)程，在地?zé)岷蛪毫Φ淖饔孟拢嗵繉影l(fā)生壓實(shí)、失水、肢體老化、硬結(jié)等各種變化而成為褐煤。褐煤的密度比泥炭大，在組成上也發(fā)生了顯著的變化，碳含量相對(duì)增加，腐植酸含量減少，氧含量也減少。因?yàn)槊菏且环N有機(jī)巖，所以這個(gè)過(guò)程又叫做成巖作用。

第二個(gè)過(guò)程，是褐煤轉(zhuǎn)變?yōu)闊熋汉蜔o(wú)煙煤的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中煤的性質(zhì)發(fā)生變化，所以這個(gè)過(guò)程又叫做變質(zhì)作用。地殼繼續(xù)下沉，褐煤的覆蓋層也隨之加厚。在地?zé)岷挽o壓力的作用下，褐煤繼續(xù)經(jīng)受著物理化學(xué)變化而被壓實(shí)、失水。其內(nèi)部組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)都進(jìn)一步發(fā)生變化。這個(gè)過(guò)程就是褐煤變成煙煤的變質(zhì)作用。煙煤比褐煤碳含量增高，氧含量減少，腐植酸在煙煤中已經(jīng)不存在了。煙煤繼續(xù)進(jìn)行著變質(zhì)作用。由低變質(zhì)程度向高變質(zhì)程度變化。從而出現(xiàn)了低變質(zhì)程度的長(zhǎng)焰煙、氣煤，中等變質(zhì)程度的肥煤、焦煤和高變質(zhì)程度的瘦煤、貧煤。它們之間的碳含量也隨著變質(zhì)程度的加深而增大。

溫度對(duì)于在成煤過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)有決定性的作用。隨著地層加深，地溫升高，煤的變質(zhì)程度就逐漸加深。高溫作用的時(shí)間愈長(zhǎng)，煤的變質(zhì)程度愈高，反之亦然。在溫度和時(shí)間的同時(shí)作用下，煤的變質(zhì)過(guò)程基本上是化學(xué)變化過(guò)程。在其變化過(guò)程中所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是多種多樣的，包括脫水、脫羧、脫甲烷、脫氧和縮聚等。

壓力也是煤形成過(guò)程中的一個(gè)重要因素。隨著煤化過(guò)程中氣體的析出和壓力的增高，反應(yīng)速度會(huì)愈來(lái)愈饅，但卻能促成煤化過(guò)程中煤質(zhì)物理結(jié)構(gòu)的變化，能夠減少低變質(zhì)程度煤的孔隙率、水分和增加密度。

當(dāng)?shù)厍蛱幱诓煌刭|(zhì)年代，隨著氣候和地理環(huán)境的改變，生物也在不斷地發(fā)展和演化。就植物而言，從無(wú)生命一直發(fā)展到被子植物。這些植物在相應(yīng)的地質(zhì)年代中造成了大量的煤。在整個(gè)地質(zhì)年代中，全球范圍內(nèi)有三個(gè)大的成煤期：

（1）古生代的石炭紀(jì)和二迭紀(jì)，成煤植物主要是袍子植物。主要煤種為煙煤和無(wú)煙煤。

（2）中生代的株羅紀(jì)和白堊紀(jì)，成煤植物主要是裸子植物。主要煤種為褐煤和煙煤。

（3）新生代的第三紀(jì)，成煤植物主要是被子植物。主要煤種為褐煤，其次為泥炭，也有部分年輕煙煤。

三、煤的工業(yè)分析

　　煤的工業(yè)分析也叫技術(shù)分析或?qū)嵱梅治觯褐兴帧⒒曳趾蛽]發(fā)分的測(cè)定及固定碳的計(jì)算。煤的工業(yè)分析是了解煤質(zhì)特性的主要指標(biāo)也是評(píng)價(jià)煤質(zhì)的基本依據(jù)，根據(jù)工業(yè)分析的各項(xiàng)測(cè)定結(jié)果可初步判斷煤的性質(zhì)、種類和各種煤的加工利用效果及其工業(yè)用途。

煤的工業(yè)分析中各項(xiàng)指標(biāo)如下：

　1、水分。水分一項(xiàng)重要的煤質(zhì)指標(biāo)、它在煤的基礎(chǔ)理論研究和加工利用中都具有重要的作用。根據(jù)煤中水分隨煤的變質(zhì)程度加深而呈規(guī)律性變化：從泥炭、褐煤、煙煤、年輕無(wú)煙煤，水分逐漸減少，而從年輕無(wú)煙煤到年老無(wú)煙煤，水分又增加。煤的水分對(duì)其加工利用、貿(mào)易和儲(chǔ)存運(yùn)輸都有很大影響。鍋爐燃燒中，水分高會(huì)影響燃燒穩(wěn)定性和熱傳導(dǎo)；在煉焦工業(yè)中，水分高會(huì)降低焦炭產(chǎn)率，而且由于水分大量蒸發(fā)帶走熱量而延長(zhǎng)焦化周期；在煤炭貿(mào)易上，煤的水分是一個(gè)重要的計(jì)質(zhì)和計(jì)量指標(biāo)。在現(xiàn)代煤炭加工利用中，有時(shí)水分高反是一件好事，如煤中水分可作為加氫液化和加氫氣化的供氫體。在煤質(zhì)分析中，煤的水分是進(jìn)行不同基的煤質(zhì)分析結(jié)果換算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2、灰分。煤中灰分是另一項(xiàng)在煤質(zhì)特性和利用研究中起重要作用的指標(biāo)。在煤質(zhì)研究中由于灰分與其他特性，如含碳量、發(fā)熱量、結(jié)渣性、活性及可磨性等有程度不同的依賴關(guān)系，因此可以通過(guò)它來(lái)研究上述特性。由于煤灰是煤中礦物質(zhì)的衍生物，因此可以用它來(lái)算媒中礦物質(zhì)含量。此外，由于煤中灰分測(cè)定簡(jiǎn)單，而它在煤中的分布又不易均勻，因此在煤炭采樣和制樣方法研究中，一般都用它來(lái)評(píng)定方法的準(zhǔn)確度和精密度。在煤炭洗選工藝研究中，一般也以煤的灰分作為一項(xiàng)洗選效率指標(biāo)。在煤的燃燒和氣化中，根據(jù)煤灰含量以及它的諸如熔點(diǎn)、粘度、導(dǎo)電性和化學(xué)組成等特性來(lái)預(yù)測(cè)燃燒和氣化中可能出現(xiàn)的腐蝕、沾污、結(jié)渣問(wèn)題，并據(jù)此進(jìn)行爐型選擇和煤灰渣利用研究。

3、揮發(fā)分。煤的揮發(fā)分產(chǎn)率與煤的變質(zhì)程度有密切的關(guān)系。隨著變質(zhì)程度的提高，煤的揮發(fā)分逐漸降低。如煤化程度低的褐煤，揮發(fā)分產(chǎn)率為65%～＞37%；變質(zhì)階段進(jìn)人煙煤時(shí)，揮發(fā)分為55%～＞10%；到達(dá)無(wú)煙煤階段，揮發(fā)分就降到10%甚至3%以下。因此，根據(jù)煤的揮發(fā)分產(chǎn)率可以大致判斷煤的煤化程度。在我國(guó)煤炭分類方案以及蘇（原）、美、英、法、波和國(guó)際煤炭分類方案中都以揮發(fā)分作為第一分類指標(biāo)。根據(jù)揮發(fā)分產(chǎn)率和測(cè)定揮發(fā)分后的焦渣特征可以初步確定煤的加工利用途徑。如高揮發(fā)分煤，干餾時(shí)化學(xué)副產(chǎn)品產(chǎn)率高，適于作低溫干餾或加氫液化的原料，也可作氣化原料；揮發(fā)分適中的煙煤，粘結(jié)性較好，適于煉焦。在配煤煉焦中，要用揮發(fā)分來(lái)確定配煤比，以將配煤的揮發(fā)分控制到適宜范圍25%～31%。此外，根據(jù)揮發(fā)分可以估算煉焦時(shí)焦炭、煤氣和焦油等產(chǎn)率。在動(dòng)力用煤中，可根據(jù)揮發(fā)分來(lái)選擇特定的燃燒設(shè)備或特定設(shè)備的煤源。在氣化和液化工藝的條件選擇上，揮發(fā)分也有重要的參考作用。在環(huán)境保護(hù)中，揮發(fā)分還作為一個(gè)制定煙霧法令的依據(jù)。此外、揮發(fā)分與其它媒質(zhì)特性指標(biāo)如發(fā)熱量、碳和氫含量都有較好的相關(guān)關(guān)系。利用揮發(fā)分可以計(jì)算煤的發(fā)熱量和碳、氫、氯含量及焦油產(chǎn)率。

4、固定碳。固定碳是煤炭分類、燃燒和焦化中的一項(xiàng)重要指標(biāo)，煤的固定碳隨變質(zhì)程度的加深而增加。在煤的燃燒中，利用固定碳來(lái)計(jì)算燃燒設(shè)備的效率；在煉焦工業(yè)中，根據(jù)它來(lái)預(yù)計(jì)焦炭的產(chǎn)率。

四、煤的分類

　　隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)的進(jìn)步，煤的用途愈來(lái)愈廣泛。人們對(duì)煤的性質(zhì)、組成結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等方面的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深入，逐漸發(fā)現(xiàn)各種煤炭既有相同的地方，又有不同的特性。根據(jù)各種不同的需要，把各種不同的煤歸納和劃分成性質(zhì)相似的若干類別。這樣，就形成煤分類的概念。針對(duì)不同的側(cè)重點(diǎn)，煤的分類方法有：

1．煤的成因分類：成煤的原始物料和堆積環(huán)境分類，稱為煤的成因分類

2．煤的科學(xué)分類：煤的元素組成等基本性質(zhì)分類，稱為科學(xué)分類。

3．煤的實(shí)用分類：煤的實(shí)用分類又稱煤的工業(yè)分類。按煤的工藝性質(zhì)和用途分類，稱為實(shí)用分類。

　　中國(guó)煤分類和各主要工業(yè)國(guó)的煤炭分類均屬于實(shí)用分類，以下詳細(xì)介紹我國(guó)煤實(shí)用分類的情況。

根據(jù)煤的煤化度，將我國(guó)所有的煤分為褐煤、煙煤和無(wú)煙煤三大煤類。又根據(jù)煤化度和工業(yè)利用的特點(diǎn)，將褐煤分成2個(gè)小類，無(wú)煙煤分成3個(gè)小類。煙煤比較復(fù)雜，按揮發(fā)分分為4個(gè)檔次，即Vdaf＞10～20%、＞20～28%、＞28～37%和＞37%，分為低、中、中高和高四種揮發(fā)分煙煤。按粘結(jié)性可以分為5個(gè)或6個(gè)檔次，即GR．I．為0～5，稱不粘結(jié)或弱粘結(jié)煤；GR．I．＞5～20，稱弱粘結(jié)煤；GR．I．＞20～50，稱為中等偏弱粘結(jié)煤；GR．I．＞50～65，稱中等偏強(qiáng)粘結(jié)煤；GR．I．＞65，稱強(qiáng)粘結(jié)煤。在強(qiáng)粘結(jié)煤中，若y＞25mm或b＞150%（對(duì)于Vdaf＞28%，的肥煤，b＞220%）的煤，則稱為特強(qiáng)粘結(jié)煤。參見(jiàn)GB5751-1986。

　　各類煤的基本特征如下：

（1）無(wú)煙煤（WY）。無(wú)煙煤固定碳含量高，揮發(fā)分產(chǎn)率低，密度大，硬度大，燃點(diǎn)高，燃燒時(shí)不冒煙。01號(hào)無(wú)煙煤為年老無(wú)煙煤；02號(hào)無(wú)煙煤為典型無(wú)煙煤；03號(hào)無(wú)煙煤為年輕無(wú)煙煤。如北京、晉城、陽(yáng)泉分別為01、02、03號(hào)無(wú)煙煤。

（2）貧煤（PM）。貧煤是煤化度最高的一種煙煤，不粘結(jié)或微具粘結(jié)性。在層狀煉焦?fàn)t中不結(jié)焦。燃燒時(shí)火焰短，耐燒。

（3）貧瘦煤（PS）。貧瘦煤是高變質(zhì)、低揮發(fā)分、弱粘結(jié)性的一種煙煤。結(jié)焦較典型瘦煤差，單獨(dú)煉焦時(shí)，生成的焦粉較多。

（4）瘦煤（SM）。瘦煤是低揮發(fā)分的中等粘結(jié)性的煉焦用煤。在煉焦時(shí)能產(chǎn)生一定量的膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)，能得到塊度大、裂紋少、抗碎性較好的焦炭，但焦炭的耐磨性較差。

（5）焦煤（JM）。焦煤是中等及低揮發(fā)分的中等粘結(jié)性及強(qiáng)粘結(jié)性的一種煙煤。加熱時(shí)能產(chǎn)生熱穩(wěn)定性很高的膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)能得到塊度大、裂紋少、抗碎強(qiáng)度高的焦炭，其耐磨性也好。但單獨(dú)煉焦時(shí)，產(chǎn)生的膨脹壓力大，使推焦困難。

（6）肥煤（FM）。肥煤是低、中、高揮發(fā)分的強(qiáng)粘結(jié)性煙煤。加熱時(shí)能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)能生成熔融性好、強(qiáng)度較高的焦炭，其耐磨性有的也較焦煤焦炭為優(yōu)。缺點(diǎn)是單獨(dú)煉出的焦炭，橫裂紋較多，焦根部分常有蜂焦。

（7）1／3焦煤（1／3JM）。1／3焦煤是新煤種，它是中高揮發(fā)分、強(qiáng)粘結(jié)性的一種煙煤，又是介于焦煤、肥煤、氣煤三者之間的過(guò)渡煤。單獨(dú)煉焦能生成熔融性較好、強(qiáng)度較高的焦炭。

（8）氣肥煤（QF）。氣肥煤是一種揮發(fā)分和膠質(zhì)層都很高的強(qiáng)粘結(jié)性肥煤類，有的稱為液肥煤。煉焦性能介于肥煤和氣煤之間，單獨(dú)煉焦時(shí)能產(chǎn)生大量的氣體和液體化學(xué)產(chǎn)品。

（9）氣煤（QM）。氣煤是一種煤化度較淺的煉焦用煤。加熱時(shí)能產(chǎn)生較高的揮發(fā)分和較多的焦油。膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性低于肥煤，能夠單獨(dú)煉焦。但焦炭多呈細(xì)長(zhǎng)條而易碎，有較多的縱裂紋，因而焦炭的抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度均較其他煉焦煤差。

（10）1／2中粘煤（1／2ZN）。1／2中粘煤是一種中等粘結(jié)性的中高揮發(fā)分煙煤。其中有一部分在單獨(dú)煉焦時(shí)能形成一定強(qiáng)度的焦炭，可作為煉焦配煤的原料。粘結(jié)性較差的一部分煤在單獨(dú)煉焦時(shí)，形成的焦炭強(qiáng)度差，粉焦率高。

（11）弱粘煤（RN）。弱粘煤是一種粘結(jié)性較弱的從低變質(zhì)到中等變質(zhì)程度的煙煤。加熱時(shí)，產(chǎn)生較少的膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)，有的能結(jié)成強(qiáng)度很差的小焦塊，有的則只有少部分凝結(jié)成碎焦屑，粉焦率很高。

（12）不粘煤（BN）。不粘煤是一種在成煤初期已經(jīng)受到相當(dāng)氧化作用的低變質(zhì)程度到中等變質(zhì)程度的煙煤。加熱時(shí)，基本上不產(chǎn)生膠質(zhì)體。煤的水分大，有的還含有一定的次生腐植酸，含氧量較多，有的高達(dá)10%以上。

（13）長(zhǎng)焰煤（CY）。長(zhǎng)焰煤是變質(zhì)程度最低的一種煙煤，從無(wú)粘結(jié)性到弱粘結(jié)性的都有。其中最年輕的還含有一定數(shù)量的腐植酸。貯存時(shí)易風(fēng)化碎裂。煤化度較高的年老煤，加熱時(shí)能產(chǎn)生一定量的膠質(zhì)體。單獨(dú)煉焦時(shí)也能結(jié)成細(xì)小的長(zhǎng)條形焦炭，但強(qiáng)度極差，粉焦率很高。

（14）褐煤（HM）。褐煤分為透光率Pm＜30%的年輕褐煤和Pm＞30～50%的年老褐煤兩小類。褐煤的特點(diǎn)為：含水分大，密度較小，無(wú)粘結(jié)性，并含有不同數(shù)量的腐植酸，煤中氧含量高。常達(dá)15～30%左右。化學(xué)反應(yīng)性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性差，塊煤加熱時(shí)破碎嚴(yán)重。存放空氣中易風(fēng)化變質(zhì)、破碎成效塊甚至粉末狀。發(fā)熱量低，煤灰熔點(diǎn)也低，其灰中含有較多的CaO，而有較少的Al₂O₃。

五、動(dòng)力用煤的應(yīng)用范圍及其對(duì)煤質(zhì)的要求

（一）發(fā)電用煤

發(fā)電用煤量占全國(guó)首位，約1／3以上的煤用來(lái)發(fā)電，1996～1997年的發(fā)電耗煤量均在5億噸以上。目前平均發(fā)電耗煤為標(biāo)準(zhǔn)煤370g／（kW•h）左右。電廠利用煤的熱值，把熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋０l(fā)熱量是影響電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的主要因素。電廠設(shè)計(jì)建廠時(shí)，要求有固定的供煤基地，根據(jù)不同煤質(zhì)進(jìn)行電廠的鍋爐設(shè)計(jì)。一旦建成投產(chǎn)，煤質(zhì)符合鍋爐設(shè)計(jì)的要求，鍋爐效率才能充分發(fā)揮。電力部門一般要求煤的發(fā)熱量（Qnet，ar）大于20.9lMJ／kg（不包括褐煤），可波動(dòng)5%，粒度為小于25mm末煤或小于50mm混煤，揮發(fā)分（Vdaf，大于20%，硫分（St，d）小于1.0%，外在水分（Mt）小于10%，干式除渣灰熔融性軟化溫度（ST）大于1250℃。煤的發(fā)熱量的高低，影響到電廠原料煤系統(tǒng)、制粉系統(tǒng)、爐膛容積、煙道、通風(fēng)量、集塵及排渣等各個(gè)環(huán)節(jié)，直接影響電廠建設(shè)投資和生產(chǎn)成本。

（二）機(jī)車用煤

機(jī)車用煤占動(dòng)力用煤2%左右，年用煤量約2000萬(wàn)噸。蒸汽機(jī)車鍋爐平均耗煤指標(biāo)為100kg／（萬(wàn)噸•km）左右，其鍋爐構(gòu)造和燃燒條件要求用塊煤，且要求煤易燃和耐燃。鍋爐蒸發(fā)面積一般為240m2。蒸發(fā)量為75kg／（m2•h），平均為50kg／（m2•h），滿足此要求機(jī)車才能正點(diǎn)運(yùn)行，當(dāng)線路不好需要迅速調(diào)節(jié)火力增加蒸發(fā)量。因此對(duì)煤的發(fā)熱量和揮發(fā)分要求較高，發(fā)熱量（Qnet,ar）＞23.00MJ／kg，揮發(fā)分（Vdaf）大于30%，因爐膛溫度較高，故熔融性軟化溫度（ST）要求大于1350℃。粒度不超過(guò)50mm，以50~25mm或25~13mm為最好，含粉（＜6mm）越少越好。粉煤易隨煙道飛揚(yáng)或在爐蓖漏掉。據(jù)試驗(yàn)，含粉增加1%，損失增加0.4%。硫分應(yīng)小于1%，否則機(jī)車通過(guò)長(zhǎng)隧道時(shí)易引起人員SO2中毒。

（三）建材用煤

建材用煤約占動(dòng)力用煤的l0%以上，年用煤量約1億噸以上。以水泥用量最大，其次為玻璃、磚、瓦等。磚、瓦，對(duì)煤質(zhì)要求不嚴(yán)，有較低發(fā)熱量即可。玻璃生產(chǎn)用煤造氣作燃料，對(duì)煤質(zhì)要求與化肥用煤類同。在水泥生產(chǎn)過(guò)程中，煤不僅作為燃料，而且成為水泥中的一種成分，因此對(duì)煤的質(zhì)量要求嚴(yán)格。回轉(zhuǎn)窯耗煤指標(biāo)240kg標(biāo)煤/噸泥左右，多用煙煤，要求灰分穩(wěn)定在18%～22%、揮發(fā)分大于25%的小于25mm級(jí)末煤。而立窯耗煤指標(biāo)220kg／噸水泥，要求用無(wú)煙煤塊，灰分小于20%，揮發(fā)分小于10%。且希望水分小，含硫低，發(fā)熱量大于20.90MJ／kg。

（四）一般工業(yè)鍋爐用煤

除熱電廠及大型供熱鍋爐外，一般企業(yè)及取暖用的工業(yè)鍋爐型號(hào)繁多，數(shù)量大且分散。用煤量約占動(dòng)力煤的30%，年耗煤3億噸左右。這些鍋爐多數(shù)為層床燃燒，效率較低，鏈條爐為75%左右，往復(fù)爐及振動(dòng)爐為65%～70%。工業(yè)鍋爐根據(jù)不同的煤種、灰分、發(fā)熱量及揮發(fā)分進(jìn)行設(shè)計(jì)，以層床燃燒為主，煤粉爐較少。對(duì)煤的質(zhì)量要求較寬，一般灰分小于40%，發(fā)熱量為14.63～20.90MJ／kg。層床爐有固定爐排和移動(dòng)爐排，要求粒度小于50mm，以13～50mm塊煤最好，小于6mm要求低于35%。小于13mm末煤多用于往復(fù)爐及固定爐排的爐子。不同粒度適應(yīng)不同爐型的鍋爐，粒度過(guò)大產(chǎn)生不完成燃燒，粒度小易產(chǎn)生漏煤損失。因此燒原煤是很不經(jīng)濟(jì)的。含殲多，對(duì)鍋爐、運(yùn)行和熱效率影響也很大。工業(yè)鍋爐用煤量大，節(jié)能潛力也大，更應(yīng)做到供需適應(yīng)，有效利用和節(jié)約煤炭。

（五）生活用煤 　

生活用煤的數(shù)量也較大，約占燃料用煤的20%，年耗煤約2億多噸。大多數(shù)為直接供民用。城市煤氣用煤量也逐年上升。民用煤的質(zhì)量要求因地而宜。一般民用燃料應(yīng)使用揮發(fā)分低的無(wú)煙煤。城市煤氣用煤，為獲得煤氣較高的產(chǎn)量，一般采用揮發(fā)分為30%～40%以上的氣煤、l／3焦煤、氣肥煤或其它揮發(fā)分較高的煙煤制氣。要求灰分要低，最好用洗后煤。爐型不同對(duì)煤的質(zhì)量和品種的具體要求也不同。另外，采用魯奇加壓氣化爐，對(duì)煤的質(zhì)量要求低。外部水分為6%～8%，DT大于l200℃，粒度為50～6mm。使用煤氣可長(zhǎng)距離輸送，避免煤炭和灰碴的往返運(yùn)輸，改善環(huán)境衛(wèi)生，節(jié)約煤炭，應(yīng)不斷推廣發(fā)展。

六、冶金用動(dòng)力煤

冶金用動(dòng)力煤主要為燒結(jié)和高爐噴吹用無(wú)煙煤。其用量不到動(dòng)力用煤量的1%。年用量小于1000萬(wàn)噸。其中大部分供燒結(jié)用，噴吹占20%左右。高爐噴吹是以煤代焦。據(jù)計(jì)算，噴吹1噸無(wú)煙煤粉可代替0.8噸焦炭，折合洗精煤1.2噸。可見(jiàn)以煤代焦是合理利用煤炭資源的發(fā)展方向。我國(guó)高爐半數(shù)以上有噴吹設(shè)施，噴吹耗煤量可逐步提高到100kg／t生鐵以上。每噸燒結(jié)礦石配入無(wú)煙煤粉80kg左右。燒結(jié)和高爐噴吹用無(wú)煙煤，要求灰分小于13%，硫分小于0.80%，磷小于0.02%，水分小于8%，粒度小于25mm。從用戶對(duì)商品煤的質(zhì)量要求來(lái)看，生產(chǎn)的原煤必需經(jīng)過(guò)加工方可使用，對(duì)要求煤質(zhì)不嚴(yán)的用戶，可以篩分分級(jí)，對(duì)煤質(zhì)和品種要求嚴(yán)格的用戶，必需供應(yīng)洗選加工的商品煤。

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