能源概论 教学课件 ppt 作者 陈砺 王红林 方利国 编第2章 煤炭.ppt

常规能源篇 第 2 章 煤　炭 第 3 章 石 油 第 4 章 天然气 第 5 章 电 能 第 2 章 煤　炭 2.1 煤炭在我国能源结构中的地位 2.2 煤的形成 2.3 煤的组成结构与品质 2.4 煤的开采与运输 2.5 煤的燃烧和污染 2.6 煤的洁净技术 2.7 煤炭液化 2.8 煤的气化 2.9 煤的综合利用 2.1 煤炭在我国能源结构中的地位 全球的化石燃料的总储量中，煤炭约占80% 。另外，以现代开采和利用煤炭的速率计算，世界煤炭资源尚能使用几百年。 总储量为107500亿吨标准煤 。 可采储量为10391亿吨。 我国煤炭资源分布 2.2　煤 的 形 成 煤形成过程示意图 在某些煤层中以及接近煤层的顶、底板岩层中，经常能找到保存完整的植物化石。 在某些年轻褐煤中，有时还能找到外形保存颇为完整的树干（矿化木）。所有这一切都表明煤主要是由古代植物演变而来的 。 形成煤田必须具备的四个条件： ①气候温暖潮湿以及为植物的繁茂生长创造的有利条件； ②植物死亡后大量残骸的堆积； ③适宜的植物残骸堆积地形，如广阔的滨海、湖泊、沼泽地、盆地和地堑等低洼地带，有利于植物群落的发展及植物残骸浸没水中受厌氧菌作用发生变化并保存下来； ④地壳运动，如地壳缓慢下降或海平面升高，使植物残骸容易积聚，并逐渐被泥沙等沉积物覆盖，从而发生一系列生物化学和地球化学作用，逐渐形成煤炭。 煤的定义 煤 （coal）又称煤炭，棕色至黑色的可燃烧的类似岩石的固体。 煤是由地史时期堆积的植物遗体（有时也含少量浮游生物遗体）经过复杂的物理、化学、生物和地质作用后转变而形成，是由多种结构极其复杂的有机化合物、矿物质和水分组成的混合物。其中有机物含量约为60％～90％，以碳（C）为主，其次是氢（H），并含有少量氧（O）、氮（N）、硫（S）等元素，以这些元素组成的有机化合物称为煤的可燃化合物，或称为煤的可燃质。 矿物质含量约为5％～40％，成分以硅、铝、钙、镁、铁等元素及其盐、氧化物以及微量氯元素和氯化物为主。矿物质在燃烧过程中高温分解和氧化后生成的固体残留物称为灰分；水分含量1％～60％，可分为化合结晶水及游离水。矿物质灰分及水分在燃烧过程中不产生热量，称为煤的杂质。 与煤炭相关的一些术语 泥煤（peat）又称泥炭、草炭。 可燃性有机岩的一种，由植物遗骸在沼泽中受厌氧细菌的生物化学作用，逐步转变为具有芳香族结构的可燃物，是成煤作用初级阶段的产物，亦被称为最年轻的煤，在结构上还保留有植物遗体的痕迹。与其他煤种相比，泥煤含氧量最高，达28%～30%，含碳量较低。 泥煤的颜色为黄褐色到棕黑色，质地疏松，吸水性强，含天然水分高达40%以上，为低热值燃料。在使用上，泥煤挥发性高，可燃性好，反应性强，含硫量低，机械性能很差，灰分熔点很低。泥煤既可作燃料又可作原料，并可制取肥料，还可精制药物等。工业上泥煤主要用于烧锅炉和作气化原料，但工业价值不大。 褐煤（brown coal）植物经过成岩作用，没有或很少经过变质作用形成的煤。 褐煤是泥煤经过进一步变化后生成的，由于能将热碱水染成褐色而得名。褐煤在性质上与泥煤有很大不同，它的密度较大，含碳量较高，氢和氧的含量较小，挥发分产率较低。褐煤粘结性弱，在空气中极易风化，并碎裂成小块，块煤加热后破碎严重；热稳定性差，极易氧化和自燃，吸水性较强。褐煤一般用作动力燃料，亦可作为气体、液体燃料和化工产品的原料。 烟煤（bituminous coal）煤化程度较高的煤，介于褐煤与无烟煤之间。 外观一般为灰黑色至黑色，光泽强。与褐煤相比，挥发分较少，密度较大，吸水性较小，含碳量增加，氢和氧的含量较低，燃烧时有烟，发热量高。烟煤是工业上的主要燃料，也是化学工业的重要原料。 无烟煤（anthracite）煤化程度最高、年龄最老的煤种。 无烟煤外观呈深灰色至钢灰色；粉末深黑色，具有似金属光泽，其特点是密度大、含碳量高、挥发分极少，组织密实、坚硬、吸水性小。发热量高，燃烧时多不冒烟，燃点高。无烟煤既是工业、民用的主要燃料，又是重要的化工和其他工业原料。 煤的形成过程：高等植物：植物---泥炭---褐煤---烟煤---无烟煤低等生物：植物---腐泥---腐泥煤 成煤的三大作用 1a. 泥炭化作用（peatification）高等植物遗体在沼泽中堆积经历生物、化学作用形成泥炭的复杂而漫长过程。其经历的生物化学作用大致有： ①植物遗体中的有机化合物经过氧化和水解作用降解为结构较简单的、化学性质较活泼的化合物； ②降解产物相互作用进一步合成新的较稳定的有机化合物两个阶段。 在泥炭化过程中，植物遗体中的化