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什么是煤?煤炭的特性、分类及应用
煤炭是世界重要的能源,在工业革命和社会经济发展中发挥着举足轻重的作用。
煤炭是全球重要的能源,在工业革命和社会经济发展中发挥了关键作用。 它是目前使用最广泛的化石燃料,满足世界一次能源需求的 25%。 煤炭能源服务于日常生活的各个方面,并在众多工业部门中发挥着关键作用。 那么,煤炭到底是什么? 它是如何形成的? 以及应用在哪些领域? 这些问题让我们在接下来的文章中深入探讨一下。
1.什么是煤炭?
- 煤是一种沉积岩,通常呈深棕色或黑色,存在于多层岩层或岩脉中。 它在世界各地都有发现,主要起源于史前森林和沼泽,这些地方被埋藏了数百万年。
2. 煤的形成过程
- 煤炭是从埋在地下的古代植物的遗骸中提取的。 数百万年来,热量和压力改变了其化学性质。 这种转化涉及几个阶段,首先是在厌氧条件下植物物质分解成泥炭。 随后,它演变成褐煤(褐煤)、半烟煤,最后演变成烟煤,最终变成无烟煤。 这个过程包括复杂的生物和地质更新。
3. 煤的特性和性质
- 煤炭的特性
煤主要由碳组成,还有氢、氧、氮和硫等其他元素。
煤炭的颜色通常为黑色,但根据来源的不同,它可能会出现变化,呈现为棕色、银色、黄色或暗色。
它的热值很高,约为5500至7500大卡/公斤。
煤炭的外观因年龄、采矿方法和精炼设备而异。
煤可以吸收毒素并将气体、溶解在溶液中的物质或蒸汽保留在其表面。
- 煤的特性
煤炭的特点是硬度高、重量大,含碳量从 75% 到 95% 不等,根据产地不同而不同。 较低的杂质含量通常会导致较高的硬度。
煤中的水分含量通常约为 5-6%,较高的水分含量会导致热量产生减少。
煤灰是矿物成分燃烧时的产物,对其燃烧性能影响很大。 较高的灰分含量会减少热量输出,导致吸热表面结垢并降低效率。
挥发分(Vk%)是指煤炭在无氧条件下热分解过程中产生的气体,包括氢气、二氧化碳、碳化氢和一氧化碳。 煤龄越小,挥发分含量越高。
发热量Q(Cal/g、Kj/kg)表示1kg煤完全燃烧时放出的热量。 较高的热值表示燃烧效率更高。
了解更多: 煤和煤的特性
4. 煤炭分类
按演化阶段对煤进行分类:煤的分类取决于煤的碳含量和可产生的热能,而热能是由形成过程中随时间变化的压力和热影响决定的。
- 泥炭:泥炭是地球表面的有机层,是沼泽、火山区、沙漠、森林等持续厌氧条件下长期埋藏的植物残体不完全分解而形成的。主要由以下科的植被组成: 如莎草、松树、柳树、草、灯心草、芦苇等,常见于热带地区。 泥炭的含水量高达42.1%,平均分辨率为35.3%,且矿山越深,泥炭的分辨率越高。
- 褐煤(褐煤):褐煤通常呈小碎片状,是最年轻的化石燃料,但热能含量最低,含碳量为25-35%,水分含量为66%左右,灰分含量为6-6%。 19%。 褐煤含有60-80%的可燃物质,通常以粉状形式用于锅炉和小型火力发电厂、蒸汽发电厂。 它也是第一种被气化的煤。
- 次烟煤:从地质角度来看,次烟煤是一种较年轻的煤,形成于2亿多年前。 在无灰的干燥状态下,它含有 35% - 45% 的碳。 这种类型的煤炭通常表现为木质碎片,而不是具有坚固的闪亮结构,颜色从深棕色到黑色不等。 次烟煤的水分含量比褐煤低,因此稍硬,更易于运输和储存。 由于次烟煤的含硫量低于1%,许多发电厂已转向使用次烟煤,减少了环境污染。
- 烟煤:烟煤是一种富含挥发分的煤种,火焰长度长,在无氧条件下加热时具有自粘合能力。 烟煤的水分含量约为17%,氮含量为0.5-2%,固定碳含量占85%,灰分含量高达12%(按重量计)。 烟煤有两种类型:动力煤和炼焦煤。
- 无烟煤:无烟煤是所有煤种中热值最高的,含碳86%~97%,杂质极少,具有金属光泽。 无烟煤在冶金工业中用于发电。 此外,由于无烟煤硬度高、结构坚固,即使在酸性和碱性环境下也具有优异的耐化学腐蚀性,被广泛应用于大型水处理厂、工业和生活净水厂中去除重金属、脱色、除臭等。 、溶解有机物去除、微量污染物去除。
- 石墨:石墨是自然界中存在的碳形式之一,很少以纯净形式存在,但通常存在于天然矿藏中,例如石英、方解石、云母、含铁陨石和土耳其石。 通常情况下,石墨是一种灰黑色、层状结构的固体结晶物质。 在每一层中,每个碳原子与三个相邻的碳原子共价键合,形成等边三角形的顶点。 相邻层之间的结合很弱,很容易分离并相互滑动,使石墨具有柔软的结构。 它被用作铅笔的芯,由于多层晶体,在纸上留下黑色痕迹。 尽管石墨是由非金属元素组成,但它具有优异的导电性,使其适合用作电极。
- 根据预期用途分类
- 冶金煤:主要用于钢铁生产。
- 动力煤:燃烧时用于发电或用于水泥生产行业。
- 有机泥煤:用于化肥生产。
- 活性炭:一种用于废水处理、水净化和蒸馏水生产等应用的过滤材料。
- 基于形态特征的分类
- 泥炭:泥炭具有含水量高,约42.1%,质地细密等物理特性,平均分辨率水平为35.3%,矿山越深,分辨率能力越高。 经过筛分、粉碎,达到微生物有机肥生产标准的泥炭分为3种:
类型 1 | 类型 2 | 类型 3 | |
颜色 | 黑色的 | 黑色和棕色 | 翁伯 |
筛分细度 | 3.5mm | 3.5mm | 5.5mm |
湿度 | 20-30% | 20-30% | 20-35% |
有机含量 | 30-35% | 17-25% | <16% |
- 煤尘:煤尘2a、煤尘2b、煤尘32、煤尘3c、煤尘4a、煤尘4b、...
- 煤种:煤斗、二斗煤、三斗煤、四斗煤、五斗煤、六斗煤、七斗煤、八斗煤
- 按产地分类煤炭
- 印度尼西亚煤炭 (Yìndùníxīyà méitàn): 印度尼西亚是世界上最大的煤炭出口国之一。 印度尼西亚煤炭种类多样,包括褐煤、次烟煤和少量烟煤。 其硫含量通常从低到中等,具有价格竞争优势。 然而,灰分和水分含量会因矿山而异,从而影响运输和利用效率。
- 澳大利亚煤炭 (Àodàlìyà méitàn): 澳大利亚是全球领先的煤炭供应国,以其高质量而闻名。 澳大利亚煤炭主要为烟煤和次烟煤,具有高热值和低硫含量,适用于冶金(炼焦煤)和发电。 澳大利亚也生产无烟煤,这是最高等级的煤炭。 低硫含量有助于减少空气污染;但是,燃煤仍然会产生温室气体排放。
- 俄罗斯煤炭 (Éluósī méitàn): 俄罗斯拥有大量且多样化的煤炭储量,从褐煤到无烟煤。 俄罗斯出口动力煤(主要为烟煤和次烟煤)和炼焦煤(烟煤)。 硫和灰分含量因开采区域而异。 由于地缘政治局势复杂,俄罗斯煤炭市场可能波动较大,影响价格和供应。
- 南非煤炭 (Nánfēi méitàn): 南非是重要的煤炭生产国和出口国,主要生产高质量的烟煤,适用于冶金、发电和工业应用。 南非煤炭具有高热值、低灰分和中等硫含量。 此外,南非还拥有大量的无烟煤储量。 与印度尼西亚煤炭相比,南非煤炭质量更高,但价格也更高。
5. 煤炭的应用
- 电力生产:煤炭对于发电至关重要,占全球电力生产的 37%。
- 冶金:煤加工成焦炭后可用于生产钢、铝和铜。
- 建筑材料:煤炭是水泥生产的主要能源,煤炭燃烧的副产品在水泥和混凝土行业中发挥着至关重要的作用。
- 能源工业:用作电力生产和燃烧的固体燃料。
- 气化技术:煤气化产生合成气,用于发电、燃料生产和化工产品。
- 化学:煤炭用于制药、塑料和人造纤维。
- 其他行业:由于煤炭具有吸收毒素的特性,因此可用于造纸、纺织、玻璃和水净化等行业。
6. 使用煤炭的好处和局限性
- 好处
- 安全:与其他化石燃料相比,煤炭的运输和储存更安全。
- 灵活性:煤炭用途广泛,广泛用于各种工业和技术流程。
- 便利:与需要大量加工的其他能源不同,煤炭在开采后很容易使用。
- 成本低:丰富的储量和低廉的运输费用使煤炭成为相对廉价的能源。
- 限制
- 化石能源枯竭:包括煤炭在内的化石燃料资源正在迅速枯竭。
- 环境污染:燃烧化石燃料,特别是煤炭,会造成环境污染和气候变化。
- 健康影响:煤炭开采和燃烧造成的污染可能危害人类健康。

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