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煤的特性及煤气化技术 一、煤的结构特征 1.1煤的形成 煤是一种组成不均的有机固体燃料，主要由植物经过千百万年的部分分解和变质形成。植物性原料变成煤的过程称为煤化过程。即成煤和变质作用总称为煤化作用。 ◎煤是由泥炭或腐泥煤转变而来。泥炭：主要是高等植物遗体在沼泽中经过生物化学作用而形成的一种松软有机质的堆积物；腐泥：由低等植物和浮游生物在繁殖、死亡后，遗体堆积在缺氧的水盆地的底部，再经过聚合和缩合作用，形成暗褐色和黑灰色的有机软泥。 ◎泥炭或腐泥不断被上层沉积物覆盖，埋藏到一定深度，经受压力、温度作用，发生了新的一系列物理化学变化。在这个过程的早期阶段进行的是成岩作用，她是泥炭转变成褐煤，腐泥煤转变成腐泥褐煤；后期则受变质作用的影响，使褐煤转变成烟煤或无烟煤，腐泥煤转变成腐泥烟煤或腐泥无烟煤。 ◎煤化过程需要很长的时间，常常是处于高压覆盖层及较高的温度条件下。不同种类的植物以及不同的变质程度，形成不同成分的煤。煤的成分变化很大，没有两种煤的结构和成分是完全相同的。 表1-1煤的成煤过程 成煤序列 植物→泥炭→褐煤→烟煤→无烟煤 转变条件 水中，细菌，数千年到数万年 地下（不太深），数百万年 地下（深处），数千万年以上 主要影响因素 生化作用，氧供应状况 压力（加压失水），物化作用为主 温度、压力、时间、化学作用为主 转变阶段 第一阶段泥炭化阶段 第二阶段成岩阶段 煤化阶段变质阶段 1.2 煤的分类 ★根据原始植物质料和聚积环境的不同可将煤细分三大类： ①腐植煤类 其前身是高等植物遗体在沼泽中形成的泥炭。 ②腐泥煤类 其前身是低等植物遗体在湖泊等水体中形成的腐泥。 ③腐植腐泥煤类 成煤原始质料兼有高等植物和低等植物，聚积环境介于前两类之间的过渡情况。 表1-2腐植煤和腐泥煤的主要特征 特征 腐植煤 腐泥煤 颜色 褐色或黑色，多数为黑色 多数为褐色 光泽 光亮者居多 暗 用火柴点燃 不燃烧 能燃烧，有沥青气味 氢含量/% ＜6% ＞6% 低温干馏焦油产率/% ＜20% ＞25% ★根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭（煤）、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。 ◎泥炭： 一般外观呈不均匀深褐色，属于植物残骸与煤之间的过渡产物。 ◎褐煤（HM）： 大多数外观呈褐色或暗褐色，大都无光泽，因其外观颜色而得名；褐煤是泥炭沉积后，经历脱水、压实等成煤作用的初期产物。含水量较高，一般在30%-60%。 ◎烟煤（YM）： 自然界分布最广、储量最大和品种最多的煤种。其煤化程度高于褐煤而低于无烟煤，因燃烧时烟（挥发分）多而得名。根据煤化程度不同，烟煤又可分为长焰煤(CY)、不黏煤(BN)、气煤(QM)、肥煤(FM)、焦煤(JM)、瘦煤(SM)和贫煤(PM)。 ◎无烟煤（WY）：是最“年老”的煤种，因燃烧时无烟而得名。无烟煤外观呈灰黑色，带金属光泽，无明显条带。在各种煤中，无烟煤挥发分最少，真密度最大，硬度最高，燃点也高，一般在360-410℃以上。 1．3煤质分析中的基准与符号 ◎“基”表示化验结果是以什么状态下的煤样为基础而得出的。煤质分析中常用的“基”有空气干燥基、干燥基、收到基、干燥无灰基、干燥无矿物质基。 ①空气干燥基---以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准。表示符号为ad（air dry basis）； ②干燥基------以假想无水状态的煤为基准。表示符号为d（ dry basis）； ③收到基------以收到状态的煤为基准。表示符号为ar（as received）； ④干燥无灰基—--以假想无水、无灰状态的煤为基准。表示符号为daf（dry ash free）； ⑤干燥无矿物质基—以假想无水、无矿物质状态的煤为基准。表示符号为dmmf(dry mineral matter free)； 图1-1 煤质指标与各种不同基准的关系 要求基已知基 空气干燥基ad 收到基ar 干基d 干燥无灰基daf 干燥无矿物质基dmmf 空气干燥基ad / (100-Mar)/(100-Mad) 100/(100-Mad) 100/100-(Mad+Aad) 100/100-(Mad+MMad) 收到基ar (100-Mad)/(100-Mar) / 100/(100-Mar) 100/100-(Mar+Aar) 100/100-(Mar+MMar) 干基d (100-Mad)/100 (100-Mar)/100 / 100/(100-Ad) 100/(100-MMd) 干燥无灰基daf 100-(Mad+Aad)/100 100-(Mar+Aar)/100 (100-Ad)/100 / (100-Ad)/(100-MMd) 干燥无矿物质基dmmf 100-(Mad-MMad)/100 100-(Mar+MMar)/100 (100-MMd)