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浅谈煤炭及其利用(一)
发布时间:2012-01-16 17:41:56     作者:   浏览量:3058   分享到:
    煤炭作为当今最重要的能源之一,早在数千年前就被人们用作燃烧,煤炭被广泛用作白小姐论坛燃料是从18世纪末工业革命开始的,随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业白小姐论坛的原料,给社会带来了前所未有的巨大白小姐论坛力,推动了工业发展,并随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。二次世界大战后以石油和天然气为原料的石油化学工业异军突起,随着中东大油田的被发现及开采,石油工业得到了迅速发展,石油也代替了煤成为最重要的能源。
然而煤炭和石油作为不可再生的化石能源,随着世界经济规模不断的增大和人口的急剧增长,其消费量持续增长,2011年由BP公布的《世界能源统计2011》数据显示化石能源的消费达到历史最值:       
表1 BP公布的《世界能源统计2011》
 
储量
储产(采)比
2010年消费量
比上年增长
石 油
1880亿吨
46.2
40.28亿吨
3.1%
煤 炭
8609亿吨
118
72.73亿吨
7.6%
天然气
1872000亿立方米
58.6
31690亿立方米
7.4%
    尽管石化能源日益枯竭,能源危机日益紧迫;尽管多种新能源如太阳能,核能、风能、氢能等不断被开发利用,由于科学技术、资金、推广应用等因素的制约,在今后很长一段时间内人类还将依赖于化石能源。
现在虽然煤炭的重要位置已被石油所代替,但在今后相当长的一段时间内,由于石油的日渐枯竭,必然走向衰败,而煤炭因为储量巨大,加之科学技术的飞速发展,煤炭汽化、液化等新技术日趋成熟,并得到广泛应用,煤炭必将成为人类白小姐论坛生活中的无法替代的能源
    因此,对煤炭知识的了解就显得日益重要。
    一、煤的结构及形成
    煤是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成,俗称煤炭。煤是极其复杂的高分子有机化合物,主要由、硫和等元素组成,而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上;煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分,其含量随煤化程度的加深而增高,煤的分子量可从几千到几十万,煤质不同其分子量也不尽相同。从植物殒命到堆积转变成煤,需要一系列的演变,大致可以分为两个阶段,即泥炭化阶段和煤化阶段。
    1、泥炭化阶段:殒命的植物残体堆积在沼泽中逐渐与空气隔绝而出现弱氧化环境和还原环境,细菌参与所发生的生物化学变化,逐步产生新的物质变成泥炭,同时各种化学元素如硫、磷、氮等也以各种形态存在于泥炭中。
    2、煤化阶段:当在泥炭上面形成了岩石顶板以后,成煤进入煤化阶段,包括泥炭变成褐煤   烟煤   无烟煤,这一系列变化是再不同深度的地壳内进行的。在地壳温度、压力、作用等因素的作用下,泥煤逐渐压实、脱水、增碳,孔隙度减少并逐渐固结,随着时间的推移煤化程度加深而形成不同种类的煤。
    二、煤的种类及特征
    由于成煤植物和生成条件的不同,煤一般可以分为三大类:腐植煤、残植煤和腐泥煤。由高等植物形成的煤成为腐植煤。由高等植物中稳固 组分(角质、树皮、孢子、树脂等)富集而形成的煤称为残植煤。这两类煤都是在沼泽中形成的。主要由湖沼、泻湖中得藻类等浮游生物在还原环境下经过腐败分解形成的煤称为腐泥煤。残植煤和腐泥煤较为少见,研究也较不完整。在自然界中分布最广,最常见的是腐植煤。
    根据煤化程度的不同,常见的腐植煤分为泥炭、褐煤、烟煤、无烟煤。其中烟煤根据煤化程度,结合挥发分和粘结性,又可分为长焰煤、气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等。
 
表2  各种腐植煤的主要特征
特征
泥炭
褐煤
烟煤
无烟煤
颜色
棕褐色为主
褐色、黑棕色
黑色
灰黑色
光泽
大多数暗色
有一定光泽
有金属光泽
外部条带
有原始植物残体
不明显
呈条带状
无明显条带
燃烧现象
有烟
有烟
多烟
无烟
水分
较多
较少
相对密度
--
1.1-1.4
1.2-1.5
1.4-1.8
硬度
很低
较高
 
    三、煤的分析
    煤的分析包括工业分析和元素分析
     1、工业分析:在国家标准中,煤的工业分析是指包括煤的水分(M)、灰分(A)、挥发分(V)和固定碳(Fc) 四个分析项目指标的测定的总称。煤的工业分析是了解煤质特性的主要指标,也是评价煤质的基本依据。
    通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的,而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲,煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定,又叫煤的全工业分析。根据分析结果,可以大致了解煤中有机质的含量及发热量的高低,从而初步判断煤的种类、加工利用效果及工业用途,根据工业分析数据还可计算煤的发热量和焦化产品的产率等。煤的工业分析主要用于煤的白小姐论坛开采和商业部门及用煤的各类用户,如焦化厂、电厂、化工厂等。
     2、元素分析:对煤中得碳、氢、氧、氮、硫五中元素分析的总称。煤的元素分析师研究煤的变质程度,计算煤的发热量,估计煤的干馏产物的重要指标,也是工业中,以煤作燃料计算发热量的基础。
对于同一种煤质而言,综合工业分析和元素分析才能准确判断出其煤质优劣,煤化程度高低、生成煤的地质年代,化学反应等特点。
    四、煤的分布
    世界煤炭资源在地区分布广泛且具有不平衡性。全世界拥有煤炭资源的约有80个国家,共有大小煤田2,371个。从资源的地区分布看,集中北半球,北半球北纬30°~70°之间是世界上最主要的聚煤带,占有世界煤炭资源量的70%以上,尤其集中在北半球的中温带和亚寒带地区。世界煤炭资源的地理分布,以两条巨大的聚煤带最为突出,一条横亘欧亚大陆,西起英国,向东经德国、波兰、俄罗斯,直到我国的华北地区;另一条呈东西向绵延于北美洲的中部,包括美国和加拿大的煤田。南半球的煤炭资源也主要分布在温带地区,比较丰富的有澳大利亚、南非。北半球的三大洲都比较丰富,现探明煤炭资源量中,亚太地区296889百万吨,约占世界的32.7%;北美洲有254432百万吨,约占世界的28.0%;欧洲及欧亚大陆有287095百万吨,约占世界的31.6%。南半球各大洲的煤炭资源都比较少,其中中南美洲19893百万吨,约占世界的2.2%;非洲和中东50755百万吨,约占世界的5.6%。
    从各国拥有煤炭资源来看,储量上100亿万吨的有美国、俄罗斯、中国、印度、澳大利亚、南非、乌克兰、哈萨克斯坦、波兰、巴西10个国家。其中最多的是美国,探明储量246643百万吨,占世界煤炭储量的27.1%;其次是俄罗斯,探明储量157010百万吨,占世界煤炭储量的17.3%;中国和印度分别是114500百万吨和92445万吨,分别占世界煤炭储量的12.6%和10.2%。(文/煤化工分公司规划部  姜波)
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