煤炭是千百萬(wàn)年來(lái)植物的枝葉和根莖,,在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質(zhì),由于地殼的變動(dòng)不斷地埋入地下,,長(zhǎng)期與空氣隔絕,,并在高溫高壓下,經(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的物理化學(xué)變化等因素,,形成的黑色可燃沉積巖,,這就是煤炭的形成過(guò)程。
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:
古生代的石炭紀(jì)和二疊紀(jì),,成煤植物主要是孢子植物。主要煤種為煙煤和無(wú)煙煤,。
中生代的侏羅紀(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,。
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。
揮發(fā)分低,,固定碳高,比重大,,純煤真比重最高可達(dá)1.90,,燃點(diǎn)高,燃燒時(shí)不冒煙,。對(duì)這類(lèi)煤,,可分為:01號(hào)為老年無(wú)煙煤;02號(hào)為典型無(wú)煙煤,;03號(hào)為年輕無(wú)煙煤,,無(wú)煙煤主要是民用和制造合成氨的造氣原料,低灰,、低硫和可磨性好的無(wú)煙煤不僅可以做高爐噴吹及燒結(jié)鐵礦石用的燃料,,而且還可以制造各種碳素材料,,如碳電極、陽(yáng)極糊和活性碳的原料,,某些優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤制成航空用型煤還可用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛馬達(dá)的保溫,。
變質(zhì)程度最高的一種煙煤,,不粘結(jié)或微弱粘結(jié),,在層狀煉焦?fàn)t中不結(jié)焦,燃燒時(shí)火焰短,,耐燒,,主要是發(fā)電燃料,也可作民用和工業(yè)鍋爐的摻燒煤,。
粘結(jié)性較弱的高變質(zhì)、低揮發(fā)分煙煤,,結(jié)焦性比典型瘦煤差,,單獨(dú)煉焦時(shí),生成的焦粉甚少,。如在煉焦配煤中配入一定比例的這種煤,,也能起到瘦化作用,這種煤也可作發(fā)電,、民用及鍋爐燃料,。
低揮發(fā)分的中等粘結(jié)性的煉焦用煤,。焦化過(guò)程中能產(chǎn)生相當(dāng)數(shù)量的焦質(zhì)體,。單獨(dú)煉焦時(shí),能得到塊度大,、裂紋少,、抗碎強(qiáng)度高的焦煤,但這種焦碳的耐磨強(qiáng)度稍差,,但煉焦配煤使用,,效果較好。這種煤也可作發(fā)電和一般鍋爐等燃料,,也可供鐵路機(jī)車(chē)摻燒使用。
中等或低揮發(fā)分的以及中等粘結(jié)或強(qiáng)粘結(jié)性的煙煤,,加熱時(shí)產(chǎn)生熱穩(wěn)定性很高的膠質(zhì)體,如用來(lái)單獨(dú)煉焦,,能獲得塊度大,、裂紋少,、抗碎強(qiáng)度高的焦煤。這種焦煤的耐磨強(qiáng)度也很高,。但單獨(dú)煉焦時(shí),,由于膨脹壓力大,易造成推焦困難,,一般作為煉焦配煤用,,效果較好。
中高揮發(fā)分的強(qiáng)粘結(jié)性煤,,是介于焦煤、肥煤和氣煤之間的過(guò)渡煤種,,單煉焦時(shí)能生成熔融性良好,、強(qiáng)度較高的焦煤,煉焦時(shí)這種煤的配入量可在較寬范圍內(nèi)波動(dòng),,但都能獲得強(qiáng)度較高的焦炭,,1/3焦煤也是良好的煉焦配煤用的基礎(chǔ)煤。
中等及中高揮發(fā)分的強(qiáng)粘結(jié)性的煙煤,,加熱時(shí)能產(chǎn)生大量的膠質(zhì)體。肥煤?jiǎn)为?dú)煉焦時(shí),,能生成熔融性好,、強(qiáng)度高的焦炭,其耐磨強(qiáng)度也比焦煤煉出的焦炭好,,因而是煉焦配煤中的基礎(chǔ)煤,。但單獨(dú)煉焦時(shí),焦炭上有較多的橫裂紋,,而且焦根部分常有蜂焦,。
一種揮發(fā)分和膠質(zhì)體厚度都很高的強(qiáng)粘結(jié)性肥煤,,有人稱(chēng)之為“液肥煤”,。這種煤的結(jié)焦性介于肥煤和氣煤之間。單獨(dú)煉焦時(shí)能產(chǎn)生大量氣體和液體化學(xué)產(chǎn)品,。氣肥煤最適于高溫干餾制煤氣,,也可用于配煤煉焦,以增加化學(xué)產(chǎn)品產(chǎn)率,。
一種變質(zhì)程度較低的煉焦煤。加熱時(shí)能產(chǎn)生較多的揮發(fā)分和較多的焦油。膠質(zhì)體的熱穩(wěn)定性低于肥煤,,也能單獨(dú)煉焦,,但焦炭的抗碎強(qiáng)度和耐磨強(qiáng)度均稍差于其它煉焦煤,而且焦炭多呈長(zhǎng)條而較易碎,,且有較多的縱裂紋,。在配煤煉焦時(shí)多配入氣煤,可增加氣化率和化學(xué)產(chǎn)品回收率,,氣煤也可以高溫干餾來(lái)制造城市煤氣,。
一種中等粘結(jié)性的中高揮發(fā)分煙煤,。這種煤有一部分在單煤煉焦時(shí)能生成一定強(qiáng)度的焦炭,,可作為配煤煉焦的煤種;粘結(jié)性較弱的另一部分單獨(dú)煉焦時(shí),,生成的焦炭強(qiáng)度差,,粉焦率高。因此,,1/2中粘煤可作為氣化用煤或動(dòng)力用煤,,在配煤煉焦中也可適量配入。
一種粘結(jié)性較弱的低變質(zhì)到中等變質(zhì)程度的煙煤,,加熱時(shí),產(chǎn)生的膠質(zhì)體較少,,煉焦時(shí),,有的能生成強(qiáng)度很差的小塊焦,有的只有少部分能結(jié)成碎屑焦,,粉焦率很高,,因此,這種煤多適于作氣化原料和電廠,、機(jī)車(chē)及鍋爐的燃料煤,。
多是在成煤初期就已經(jīng)受到相當(dāng)氧化作用的低變質(zhì)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,。這種煤的水分大,有的還含有一定量的次生腐植酸,;含氧量有的高達(dá)10%以上,。不粘煤主要作氣化和發(fā)電用煤,也可作動(dòng)力和民用燃料,。
變質(zhì)程度最低的煙煤,,從無(wú)粘結(jié)性到弱粘結(jié)性的均有,最年輕的長(zhǎng)焰煤還含有一定數(shù)量的腐植酸,,貯存時(shí)易風(fēng)化碎裂。煤化度較高的長(zhǎng)焰煤加熱時(shí)還能產(chǎn)生一定數(shù)量的膠質(zhì)體,,結(jié)成細(xì)小的長(zhǎng)條形焦炭,,但焦炭強(qiáng)度甚差,粉焦率也相當(dāng)高,,因此,,長(zhǎng)焰煤一般作氣化、發(fā)電和機(jī)車(chē)等燃料用煤,。
分為兩小類(lèi):透光率PM大于30-50%的年老褐煤和PM小于或等于30%的年輕褐煤。褐煤的特點(diǎn)是:水分大,,比重小,,不粘結(jié),含有不同數(shù)量的腐植酸,。煤中含氧量常高達(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,,存放在空氣中易風(fēng)化變質(zhì)、碎裂成小塊乃至粉末狀,。發(fā)熱量低,,煤灰熔點(diǎn)也大都較低,煤灰中常含較多的氧化鈣和較低的三氧化二鋁,。因此,,褐煤多作為發(fā)電燃料,也可作氣化原料和鍋爐燃料,。有的褐煤可作來(lái)制造磺化煤或活性碳,,有的可作為提取褐煤蠟的原料。另外,,年輕褐煤也適用于制作腐植酸銨等有機(jī)肥料,,用于農(nóng)田和果園,能促進(jìn)增產(chǎn),。
我國(guó)約1/3 以上的煤用來(lái)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)殡娔堋?/p>
占動(dòng)力用煤2%左右,蒸汽機(jī)車(chē)鍋爐平均耗煤指標(biāo)為100kg/(萬(wàn)噸·km)左右,。
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,。
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%。
生活用煤的數(shù)量也較大,,約占燃料用煤的20%。
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%。