基于“‘四层四环’综合教学模式”的教学实践与思考——以“来自煤和.pptxVIP

基于“‘四层四环’综合教学模式”的教学实践与思考——以“来自煤和汇报人：XXX2025-X-X

目录1.来自煤的化学组成与性质

2.煤的燃烧与热值

3.煤的加工与利用

4.煤的污染与控制

5.煤资源的开发与利用

6.煤的清洁利用与新技术

7.煤的国际贸易与市场

8.煤的未来发展与挑战

01来自煤的化学组成与性质

煤的化学组成煤元素组成煤主要由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成，其中碳元素含量最高，一般占煤总量的50%以上。氢元素含量次之，约占总量的20%左右。其他元素如氧、氮、硫等含量较少，但它们对煤的性质和燃烧特性具有重要影响。有机质与无机质煤的有机质主要包括碳、氢、氧、氮等元素组成的有机化合物，这些有机化合物构成了煤的基本骨架。无机质主要包括矿物质和水分，其中矿物质含量较少，约占总量的5%左右。煤的化学结构煤的化学结构复杂，主要由碳原子构成的层状结构组成，层与层之间通过氢键、范德华力等弱相互作用力结合。这种结构使得煤在燃烧时可以释放出大量的能量，但同时也带来了燃烧过程中产生的污染物问题。

煤的物理性质密度与孔隙度煤的密度一般在0.8-1.8g/cm3之间，与煤的孔隙度密切相关。孔隙度越大，煤的密度越小，这影响了煤的储存和运输。一般而言，煤的孔隙度为20%-40%。硬度与脆性煤的硬度相对较低，莫氏硬度一般为1-5。然而，煤的脆性较高，容易破碎。这使得煤在开采和加工过程中需要特别注意，以防止资源的浪费和安全生产问题。比热容与导热性煤的比热容大约为0.7-1.0kJ/(kg·K)，这意味着煤在升温过程中需要吸收较多的热量。此外，煤的导热性较差，导热系数一般在0.3-0.6W/(m·K)之间，这使得煤在燃烧过程中需要较长的时间来达到燃烧温度。

煤的化学性质燃烧特性煤的燃烧特性取决于其化学组成和结构。一般而言，煤的燃烧温度在600-800℃之间，燃烧效率较高。但不同类型的煤，如烟煤和无烟煤，其燃烧特性存在差异。烟煤燃烧时易产生焦油，而无烟煤燃烧时产生的焦油较少。氧化还原性煤具有显著的氧化还原性，在空气中或氧气中可以发生氧化反应，生成二氧化碳和水。在高温下，煤还可以与碳酸盐等物质发生还原反应，释放出二氧化碳。这一性质使得煤在冶金工业中具有重要的应用价值。热稳定性煤的热稳定性较差，加热到一定温度时会分解，产生焦油、气体和焦炭。这一过程称为干馏。煤的热稳定性与其化学组成和结构密切相关，不同类型的煤其热稳定性存在差异。例如，无烟煤的热稳定性高于烟煤。

02煤的燃烧与热值

煤的燃烧过程着火过程煤的燃烧过程始于着火阶段，需要达到一定温度，如烟煤的着火温度大约在400-600℃，无烟煤则更高。此阶段煤表面开始发生化学反应，释放出可燃气体。燃烧阶段一旦着火，煤的燃烧进入主燃烧阶段。此时，煤的内部与外部同时发生氧化反应，释放大量热能。燃烧过程中，煤转化为气体和固体产物，如二氧化碳、水蒸气和焦炭。后燃过程煤燃烧完成后，部分未燃尽的物质在高温下继续氧化，这一过程称为后燃。后燃产生的热量可占总热量的5%-15%。后燃阶段对燃烧效率和环境排放有重要影响。

煤的热值计算低位发热量煤的热值是指单位质量的煤完全燃烧时释放出的热量，分为低位发热量和高位发热量。低位发热量是指燃烧过程中不回收烟气中水蒸气热量的热量，一般用于衡量煤的燃烧效率。计算公式煤的热值计算通常采用公式：Qnet,ar=(Wc+0.8445Wh+0.9183Ws+0.3355Wn-0.0056W)/(100-11.7As)，其中Wc、Wh、Ws、Wn分别为碳、氢、硫和氮的质量百分含量，As为水分百分含量。影响因素煤的热值受其化学组成、物理结构和燃烧条件等多种因素影响。例如，煤中碳的含量越高，热值越高；水分和灰分含量越高，热值越低。此外，燃烧温度和氧气的供应状况也会影响热值计算结果。

燃烧效率与污染物排放燃烧效率燃烧效率是指燃料燃烧时释放出的能量中有多少被有效利用。理想情况下，燃烧效率可达100%，但实际燃烧过程中，由于不完全燃烧等原因，效率通常在30%-50%之间。提高燃烧效率有助于减少能源浪费。污染物排放煤燃烧时会产生多种污染物，如二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等。其中，二氧化硫排放量与煤中的硫含量密切相关。例如，含硫量1%的煤燃烧时，每吨煤可产生约2kg的二氧化硫。控制措施为了减少污染物排放，可以采取多种控制措施，如脱硫、脱硝、除尘等。例如，脱硫技术可以将烟气中的二氧化硫去除率提高到90%以上，从而有效降低大气污染。

03煤的加工与利用

煤的干馏干馏原理煤的干馏是指在无氧条件下，将煤加热至500-700℃使其分解，产生焦炭、煤焦油、煤气等产品的过程。干馏过程中，煤的有机质分解为多种化学成分，从而实现资源的综合利用。干馏产品干馏产品包括焦炭、煤焦油、粗苯、