煤炭基礎(chǔ)知識(shí)說課材料

煤炭基礎(chǔ)知識(shí)中國煤炭的特點(diǎn)煤炭資源豐富，但人均占有量低。煤炭資源的地理分布極不平衡，北多南少，西多東少，煤炭資源的分布與消費(fèi)區(qū)分布極不協(xié)調(diào)。各地區(qū)煤炭品種和質(zhì)量變化較大，分布也不理想。適于露天開采的儲(chǔ)量少。煤的作用

煤炭的用途十分廣泛，可以根據(jù)其使用目的總結(jié)為兩大主要用途:(1)動(dòng)力煤(2)煉焦煤煤的作用我國動(dòng)力煤的主要用途有：發(fā)電用煤：我國約1/3以上的煤用來發(fā)電，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?。蒸汽機(jī)車用煤：占動(dòng)力用煤2%左右，蒸汽機(jī)車鍋爐平均耗煤指標(biāo)為100kg/(萬噸·km)左右。建材用煤：約占動(dòng)力用煤的l0%以上，以水泥用煤量最大，其次為玻璃、磚、瓦等。

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%。生活用煤：生活用煤的數(shù)量也較大，約占燃料用煤的20%。冶金用動(dòng)力煤：冶金用動(dòng)力煤主要為燒結(jié)和高爐噴吹用無煙煤，其用量不到動(dòng)力用煤量的1%。

煤的作用我國雖然煤炭資源比較豐富，但煉焦煤資源還相對(duì)較少，煉焦煤儲(chǔ)量僅占我國煤炭總儲(chǔ)量27.65%。煉焦煤類包括氣煤(占13.75%)，肥煤(占3.53%)，主焦煤(占5.81%)，瘦煤(占4.01%)，其它為未分牌號(hào)的煤(占0.55%)；非煉焦煤類包括無煙煤(占10.93%)，貧煤(占5.55%)，弱堿煤(占1.74%)，不繳煤(占13.8%)，長焰煤(占12.52%)，褐煤(占12.76%)，天然焦(占0.19%)，未分牌號(hào)的煤(占13.80%)和牌號(hào)不清的煤(占1.06%)。煉焦煤的主要用途是煉焦炭，焦炭由焦煤或混合煤高溫冶煉而成，一般1.3噸左右的焦煤才能煉一噸焦炭。焦炭多用于煉鋼，是目前鋼鐵等行業(yè)的主要生產(chǎn)原料，被喻為鋼鐵工業(yè)的“基本食糧”。成煤的條件和環(huán)境

煤是由植物遺體經(jīng)過生物化學(xué)作用和物理化學(xué)作用演變而成的沉積有機(jī)巖。煤炭的生成，必須有氣候、生物、地理、地質(zhì)等條件的相互配合，才能生成具有工業(yè)利用價(jià)值的煤炭礦藏。包括：

（1）大量植物的持續(xù)繁殖

(生物、氣候的影響)

（2）植物遺體不能完全腐爛－－適合的堆積場所

（3）地質(zhì)作用的配合（地殼的沉降運(yùn)動(dòng)－－形成上覆巖層和頂?shù)装澹嗝簩樱┏擅旱臈l件和環(huán)境

一座煤礦的煤層厚薄與這地區(qū)的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關(guān)。地殼下降的速度快，植物遺骸堆積的厚，這座煤礦的煤層就厚，反之，地殼下降的速度緩慢，植物遺骸堆積的薄禮，這座煤礦的煤層就薄。成煤作用過程

由高等植物轉(zhuǎn)化為腐植煤要經(jīng)歷復(fù)雜而漫長的過程，一般需要幾千萬年到幾億年的時(shí)間。整個(gè)成煤作用可劃分為兩個(gè)階段：即泥炭化作用

過程和煤化作用。煤化作用又分為兩個(gè)連續(xù)的過程，即成巖作用和變質(zhì)作用。

圖示如下：植物泥炭化泥炭成巖作用褐煤變質(zhì)作用煙煤、無煙煤煤化作用1泥炭化作用peatification

泥炭化作用的概念：高等植物死亡后，在生物化學(xué)作用下biochemicalreactions，變成泥炭的過程稱為泥炭化作用。在這一階段，植物首先在微生物作用下，分解和水解為分子量較小的性質(zhì)活潑的化合物，然后小分子化合物之間相互作用，進(jìn)一步合成新的較穩(wěn)定的有機(jī)化合物，如腐植酸humicacid、瀝青質(zhì)pitch等。

植物經(jīng)泥炭化作用成為泥炭，在兩方面發(fā)生巨大變化：

（1）組織tissue器官

organs（如皮、葉、莖、根等）基本消失，細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到不同程度的破壞，變成顆粒細(xì)小、含水量極大、呈膠泥狀的膏狀體－－泥炭；

（2）組成成分發(fā)生了很大的變化，如植物中大量存在的纖維素和木質(zhì)素在泥炭中顯著減少，蛋白質(zhì)消失，而植物中不存在的腐植酸卻大量增加，并成為泥炭的最主要的成分之一，通常達(dá)到40%以上。1泥炭化作用peatification2煤化作用Coalification

煤化作用包括成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)連續(xù)的過程。2.1成巖作用diagenesis

泥炭在沼澤中層層堆積，越積越厚，當(dāng)?shù)貧は陆邓俣容^大時(shí)，泥炭將被泥沙等沉積物覆蓋。在上覆沉積物sedimentarycover的壓力作用下，泥炭發(fā)生了壓緊、失水、膠體老化、固結(jié)等一系列變化，微生物的作用逐漸消失，取而代之的是緩慢的物理化學(xué)作用。這樣，泥炭逐漸變成了較為致密的巖石狀的褐煤。2.2變質(zhì)作用metamorphism

當(dāng)褐煤層繼續(xù)沉降到地殼較深處時(shí)，上覆巖層壓力不斷增大，地溫不斷增高，褐煤中的物理化學(xué)作用速度加快，煤的分子結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生了較大的變化。碳含量明顯增加，氧含量迅速減少，腐植酸也迅速減少并很快消失，褐煤逐漸轉(zhuǎn)化成為煙煤。隨著煤層沉降深度的加大，壓力和溫度提高，煤的分子結(jié)構(gòu)繼續(xù)變化，煤的性質(zhì)也發(fā)生不斷的變化，最終變成無煙煤。2煤化作用Coalification

變質(zhì)作用的因素：

促成煤變質(zhì)作用的主要因素是溫度。溫度過低（<50～60℃），褐煤的變質(zhì)就不明顯了，如莫斯科煤田早石炭世煤至今已有3億年以上，但仍處于褐煤階段。通常認(rèn)為，煤化程度是煤受熱溫度和持續(xù)時(shí)間的函數(shù)。溫度越高，變質(zhì)作用的速度越快。因?yàn)樽冑|(zhì)作用的實(shí)質(zhì)是煤分子的化學(xué)變化，溫度高促進(jìn)了化學(xué)反應(yīng)速度的提高。

泥炭沼澤中植物與泥炭層的形成泥炭煤化程度的概念在褐煤向煙煤、無煙煤轉(zhuǎn)化的進(jìn)程中，由于地質(zhì)條件和成煤年代的差異，使煤處于不同的轉(zhuǎn)化階段。煤的這種轉(zhuǎn)化階段稱為煤化程度，有時(shí)稱為變質(zhì)程度，或煤級(jí)。按煤化程度由低到高依次是：褐煤5%

煙煤

（長焰煤、氣煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧煤）75%

無煙煤20%煤分類的指標(biāo)1、煤化程度指標(biāo)：反映煤化程度的指標(biāo)主要有干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）、干燥無灰基氫元素含量（Hdaf）、目視比色透光率（PM）、恒濕無灰基高位發(fā)熱量（Qgr,maf）等。此外，在研究煤質(zhì)時(shí)，還經(jīng)常用到碳元素含量（Cdaf）、鏡質(zhì)組最大反射率（Rmax）等。2、粘結(jié)性指標(biāo)：煤的分類中反映煤的粘結(jié)性指標(biāo)，主要有粘結(jié)指數(shù)GRI、膠質(zhì)層最大厚度Y、奧亞膨脹度b。

我國原有煤的分類方案

由中國科學(xué)院、原煤炭部、原冶金部等單位共同研究，于1956年12月提出的方案，1958年4月經(jīng)原國家技術(shù)委員會(huì)正式頒布試行。該分類方案的分類指標(biāo)是煤的干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）和膠質(zhì)層最大厚度（Y值）。從褐煤到無煙煤之間的所有煤種，共分為十大類，二十四小類，見P147表9-2。大類別小類別分類指標(biāo)名稱名稱Vdaf（%）Y（mm）無煙煤0～10貧煤>10～200（粉狀）瘦煤1號(hào)瘦煤2號(hào)瘦煤>14～20>14～200（成塊）～8>8～12焦煤瘦焦煤主焦煤焦瘦煤1號(hào)肥焦煤2號(hào)肥焦煤>14～18>18～26>20～26>26～30>26～30>12～25>12～25>8～12>9～14>14～25肥煤1號(hào)肥煤2號(hào)肥煤1號(hào)焦肥煤2號(hào)焦肥煤氣肥煤>26～37>26～37≤26≤26>37>25～30>30>25～30>30>25氣煤1號(hào)肥氣煤2號(hào)肥氣煤1號(hào)氣煤2號(hào)氣煤3號(hào)氣煤>30～37>30～37>37>37>37>9～14>14～25>5～9>9～14>14～25弱粘煤1號(hào)弱粘煤2號(hào)弱粘煤>20～26>26～370（成塊）～80（成塊）～9不粘煤>20～370（粉狀）長焰煤>370～5褐煤>40－中國煤炭現(xiàn)行分類方案

1974年我國有關(guān)部門開始對(duì)煤炭進(jìn)行新的分類研究，經(jīng)有關(guān)部委、科研機(jī)關(guān)和高等院校的專家、教授多次會(huì)議論證，并對(duì)全國主要煤礦、煤產(chǎn)地煤質(zhì)資料進(jìn)行了全面分析研究，基本上取得了一致意見。于1985年1月19日通過了煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)，并于1989年10月1日起正式實(shí)施。

中國煤炭現(xiàn)行分類方案

（一）分類指標(biāo)parameters

干燥無灰基揮發(fā)分（Vdaf）干燥無灰基氫元素含量（Hdaf）目視比色透光率（PM）恒濕無灰基高位發(fā)熱量（Qgr,maf）反映煤化程度反映粘結(jié)性

粘結(jié)指數(shù)GRI

膠質(zhì)層最大厚度Y

奧亞膨脹度b中國煤炭現(xiàn)行分類方案

（二）分類表示方法（1）漢字：如褐煤、長焰煤、氣煤等；

（2）符號(hào)：漢語拼音字頭，如HM，CY，QM等；

（3）數(shù)碼：根據(jù)分類指標(biāo)數(shù)值的大小給定兩位數(shù)碼。（三）煤炭分類總表類別符號(hào)數(shù)碼分類指標(biāo)VdafPM無煙煤WY01，02，03≤10.0－煙煤YM11，12，13，14，15，1621，22，23，24，25，2631，32，33，34，35，3641，42，43，44，45，46>10.0－褐煤HM51，52>37.0*≤50**中國煤炭現(xiàn)行分類方案

（四）無煙煤的分類類別符號(hào)數(shù)碼分類指標(biāo)Vdaf（%）Hdaf（%）無煙煤一號(hào)無煙煤二號(hào)無煙煤三號(hào)WY1WY2WY30102030～3.5>3.5～6.5>6.5～10.00～2.0>2.0～3.0>3.0中國煤炭現(xiàn)行分類方案

（五）煙煤的分類類別符號(hào)數(shù)碼分類指標(biāo)Vdaf（%）GR.I.Yb**（%）貧煤PM11>10.0～20.0≤5貧瘦煤PS12>10.0～20.0>5～20瘦煤SM1314>10.0～20.0>10.0～20.0>20～50>50～65焦煤JM152425>10.0～20.0>20.0～28.0>20.0～28.0>65*>50～65>65*≤25.0≤25.0（≤150）（≤150）肥煤FM162636>10.0～20.0>20.0～28.0>28.0～37.0（>85）*（>85）*（>85）*>25.0>25.0>25.0（>150）（>150）（>150）1/3焦煤1/3JM35>28.0～37.0>65*≤25.0（≤220）類別符號(hào)數(shù)碼分類指標(biāo)Vdaf（%）G（GR.I.）Yb**氣肥煤QF46>37.0（>85）*>25.0（>220）氣煤QM34434445>28.0～37.0>37.0>37.0>37.0>50～65>35～50>50～65>65*≤25.0（≤220）1/2中粘煤1/2ZN2333>20.0～28.0>28.0～37.0>30～50>30～50弱粘煤RN2232>20.0～28.0>28.0～37.0>5～30>5～30不粘煤BN2131>20.0～28.0>28.0～37.0≤5≤5長焰煤CY4142>37.0>37.0≤5>5～35（六）褐煤的分類類別符號(hào)數(shù)碼分類指標(biāo)PM（%）Qgr,maf（MJ/kg）褐煤一號(hào)HM1510～30－褐煤二號(hào)HM252＞30～50≤24注：凡Vdaf>37.0%，PM>30%～50%的煤，如恒濕無灰基高位發(fā)熱量Qgr,maf>24MJ/kg，則劃為長焰煤。

煤炭工業(yè)分析指標(biāo)前面分類指標(biāo)有揮發(fā)分、奧雅膨脹度等等還有工業(yè)分析的指標(biāo)：主要有灰分、水分、硫份、揮發(fā)分、發(fā)熱量、其他元素含量等。還有粒度（大小）。一般動(dòng)力煤主要看發(fā)熱量，煉焦主要看灰分、水分、揮發(fā)分、粘結(jié)指數(shù)等。煤炭工業(yè)分析指標(biāo)煤的水分，是煤炭計(jì)價(jià)中的一個(gè)輔助指標(biāo)。煤的水分直接影響煤的使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。煤的水分增加，煤中有用成分相對(duì)減少，且水分在烯燒時(shí)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(yùn)略多于，并給卸車帶來了困難。特點(diǎn)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(yùn)輸?shù)木o張。煤的水分也容易引起煤炭粘倉而減小煤倉容量，甚至發(fā)生堵倉事故。煤炭工業(yè)分析指標(biāo)煤的灰分：煤中灰分來源于礦物質(zhì)。煤中礦物質(zhì)烯燒后形成灰分。如：粘土、石膏、碳酸鹽、黃鐵礦等礦物質(zhì)在煤的燃燒中發(fā)生分解和化合，有一部分變成氣體逸出，留下的殘?jiān)褪腔曳?。灰分是煤中的有害物質(zhì)，同樣影響煤的使用、運(yùn)輸和儲(chǔ)存。煤用作動(dòng)力燃料時(shí)，灰分增加，煤中可燃物質(zhì)含量度相對(duì)減少。礦物質(zhì)燃燒灰化時(shí)要吸收熱量，大量排渣要帶走熱量，因而降低了煤的發(fā)熱量，影員了鍋爐操作（如：易結(jié)渣、熄火），加劇了設(shè)備磨損，增加排渣量。煤用于煉焦時(shí)，灰分增加，焦炭灰分也隨之增加，從而降低了高爐的利用系數(shù)。還必須指出的是，煤中灰分增加，增加了無效運(yùn)略多于，加劇了我國鐵路運(yùn)輸?shù)木o張。煤中灰分是煤炭計(jì)價(jià)指標(biāo)之一。煤炭工業(yè)分析指標(biāo)煤的灰發(fā)分：即煤在一定溫度下隔絕空氣加熱，逸出物質(zhì)（氣體或液體）中減掉水分后的含量，灰發(fā)分不是煤中固有的，而是在特定溫度下熱解的產(chǎn)物。揮發(fā)分是煤分類的重要指標(biāo)，反映了煤的變質(zhì)程度，揮發(fā)分由大到小，煤的變質(zhì)程式度由小到大。如泥炭的的揮發(fā)分高達(dá)70%，褐煤一般為40%－60%，煙煤一般為10%－50%，高變質(zhì)的無煙煤則小于10%。世界各國和我國都以煤的揮發(fā)分作為煤分類的最重要指標(biāo)。煤炭工業(yè)分析指標(biāo)煤的固定碳：煤中去掉水分、灰分、揮發(fā)分，剩下的就是固定碳。煤的固定碳與揮發(fā)分一樣，也是表征煤的變質(zhì)程度的一個(gè)指標(biāo)，隨變質(zhì)程度的增高而增高。所以一些國家以固定碳作為煤分類的一個(gè)指標(biāo)。固定碳是煤的發(fā)熱量的重要來源，所以有的國家以固定碳作為煤發(fā)熱量計(jì)算的主要參數(shù)。煤的硫分。硫是煤中有害雜質(zhì)。煤作為燃料在燃燒時(shí)生成S02,S03不僅腐蝕設(shè)備，而且污染空氣，甚至降酸雨，嚴(yán)重危及植物生長和人的健康。雖對(duì)燃燒本身沒有影響，但由于對(duì)設(shè)備的腐蝕和環(huán)境的污染都相當(dāng)嚴(yán)重。因此，電廠燃用煤的硫分不能太高，一般要求最高不能超過2.5%。煤炭工業(yè)分析指標(biāo)煤的發(fā)熱量：又稱為煤的熱值，即單位質(zhì)量的煤完全燃燒所發(fā)出的熱量。煤的發(fā)熱量是煤按熱值計(jì)價(jià)的基礎(chǔ)指標(biāo)。煤作為動(dòng)力燃料，主要是利用煤的發(fā)熱量，發(fā)熱量愈高，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值愈大。同時(shí)發(fā)熱量也是計(jì)算熱平衡、熱效率和煤耗的依據(jù)，以及鍋爐設(shè)計(jì)的參數(shù)。發(fā)熱量單位：焦耳（J）、卡（cal）、Btu（英）我國慣用的熱量單位卡；1卡=4.1816焦耳煤的加工方式分類

按煤的加工方法和質(zhì)量規(guī)格可分為原煤、精煤、粒級(jí)煤、洗選煤和低質(zhì)煤等五類：1、原煤：是指從地上或地下采掘出的毛煤經(jīng)篩選加工去掉矸石、黃鐵石等后的煤。煤礦生產(chǎn)出來的未經(jīng)洗選、未經(jīng)加工的毛煤也叫原煤。2、精煤：是指經(jīng)過精選（干選或濕選）后生產(chǎn)出來的，符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。3、粒級(jí)煤：是指煤通過篩選區(qū)或精選生產(chǎn)的，粒度下限大于6mm，灰分小于或等于40%的煤。按不同的粒度可分為洗中塊、中塊、洗混中塊、混中塊、洗混塊和混塊、洗大塊和大塊、洗特大塊和特大塊、洗小塊和小塊、洗粒煤和粒煤。4、洗選煤：是指將原煤經(jīng)過洗選和篩選加工后，已除或減少原煤中所含的矸石、硫分等雜質(zhì)，并按不同煤種、灰分、熱值和粒度分成若干品種等級(jí)的煤。5、低質(zhì)煤：是指灰分含量很高的各種煤炭產(chǎn)品。因?yàn)榈唾|(zhì)煤灰分比較大，經(jīng)濟(jì)性差，灰分量大，對(duì)受熱面的沖刷、磨損嚴(yán)重。煤炭分類名詞含義(1)38塊煤S<1Q6000V2030mm-80mm的塊煤硫分小于1，發(fā)熱量6000大卡，揮發(fā)份20%(2)噴吹煤A<10MT<8S0.5Q>6600用于高爐噴吹灰分小于10%，硫分0.5%，發(fā)熱量大于6600大卡，水分小于8電煤的質(zhì)量分級(jí)

電煤的質(zhì)量要求有明確的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)，質(zhì)量分級(jí)如下：揮發(fā)分（Vdaf，%）：分五個(gè)等級(jí)6.5-10,10.01-20,20.01-28,>28,>37;但對(duì)其相對(duì)應(yīng)的發(fā)熱量(Qnet,ar,MJ/kg)也有限制,分別是:>21,>18.5,>16,>15.5,>12發(fā)熱量(Qnet,ar,MJ/kg):五個(gè)等級(jí):>24,21.01-24,17.01-21,15.51-17,>12灰分(Ad,%):分三個(gè)等級(jí):≤20,20-30,30-40全水分(M,%):分四個(gè)等級(jí):≤8,8.1-12,12.1-20,>20硫(st,d,%):分四個(gè)等級(jí):≤0.5,0.51-1,1.01-2,2.01-3煤灰熔融軟化溫度(st,℃):分四個(gè)等級(jí):>1150-1250,1260-1350,1360-1450,>1450煤的哈氏可磨性(HGI):分三個(gè)等級(jí):>40-60,>60-80,>80粒度(mm):分四個(gè)等級(jí):<6,<13,<25,<50電煤的質(zhì)量分級(jí)電廠用煤質(zhì)量與鍋爐設(shè)備應(yīng)相互適應(yīng),對(duì)于不符合標(biāo)準(zhǔn)要求的煤炭,經(jīng)電廠同意,由煤炭部門提供適宜煤炭供電廠選擇.對(duì)于某一指標(biāo)達(dá)不到要求的煤炭,而又確需使用的,應(yīng)由供需雙方協(xié)商解決.電煤的標(biāo)準(zhǔn)要求很寬,只要符合上述8項(xiàng)指標(biāo)的煤炭(包括褐煤),都可以使用.即使有某一項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到要求,甚至不適應(yīng)某種鍋爐設(shè)備,都可以協(xié)商解決.相關(guān)名詞--哈氏可磨