煤炭:可燃物質-中文百科頻道

簡介

煤炭是世界上分布最廣闊的化石能資源，主要分為煙煤和無煙煤、次煙煤和褐煤等四類。世界煤炭可采儲量的60％集中在美國（25％）、前蘇聯地區（23％）和中國（12％），此外，澳大利亞、印度、德國和南非四個國家共占29％，上述7國或地區的煤炭産量占世界總産量的80％，已探明的煤炭儲量在石油儲量的63倍以上,世界上煤炭儲量豐富的國家同時也是煤炭的主要生産國。

煤作為一種燃料，早在800年前就已經開始。煤被廣泛用作工業生産的燃料，是從18世紀末的産業革命開始的。随着蒸汽機的發明和使用，煤被廣泛地用作工業生産的燃料，給社會帶來了前所未有的巨大生産力，推動了工業的向前發展，随之發展起煤炭、鋼鐵、化工、采礦、冶金等工業。煤炭熱量高，标準煤的發熱量為7000大卡／千克。而且煤炭在地球上的儲量豐富，分布廣泛，一般也比較容易開采，因而被廣泛用作各種工業生産中的燃料。

煤炭除了作為燃料以取得熱量和動能以外，更為重要的是從中制取冶金用的焦炭和制取人造石油，即煤的低溫幹餾的液體産品——煤焦油。經過化學加工，從煤炭中能制造出成千上萬種化學産品，所以它又是一種非常重要的化工原料，如我國相當多的中、小氮肥廠都以煤炭作原料生産化肥。我國的煤炭廣泛用來作為多種工業的原料。大型煤炭工業基地的建設，對我國綜合工業基地和經濟區域的形成和發展起着很大的作用。

此外，煤炭中還往往含有許多放射性和稀有元素如鈾、鍺、镓等，這些放射性和稀有元素是半導體和原子能工業的重要原料。

形成過程

煤炭是千百萬年來植物的枝葉和根莖，在地面上堆積而成的一層極厚的黑色的腐植質，由于地殼的變動不斷地埋入地下，長期與空氣隔絕，并在高溫高壓下，經過一系列複雜的物理化學變化等因素，形成的黑色可然化石，這就是煤炭的形成過程。

一座煤礦的煤層厚薄與這地區的地殼下降速度及植物遺骸堆積的多少有關。地殼下降的速度快，植物遺骸堆積得厚，這座煤礦的煤層就厚，反之，地殼下降的速度緩慢，植物遺骸堆積的薄，這座煤礦的煤層就薄。又由于地殼的構造運動使原來水平的煤層發生褶皺和斷裂，有一些煤層埋到地下更深的地方，有的又被排擠到地表，甚至露出地面，比較容易被人們發現。還有一些煤層相對比較薄，而且面積也不大，所以沒有開采價值，有關煤炭的形成至今尚未找到更新的說法。

成分

煤中有機質是複雜的高分子有機化合物，主要由碳、氫、氧、氮、硫和磷等元素組成，而碳、氫、氧三者總和約占有機質的95％以上；煤中的無機質也含有少量的碳、氫、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的組分，其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量為50％～60％，褐煤為60％～70％，煙煤為74％～92％，無煙煤為90％～98％。煤中硫是最有害的化學成分。煤燃燒時，其中硫生成SO2，腐蝕金屬設備，污染環境。煤中硫的含量可分為5級：高硫煤，大于4％；富硫煤，為2.5％～4％；中硫煤，為1.5％～2.5％；低硫煤，為1.0％～1.5％；特低硫煤，小于或等于1％。煤中硫又可分為有機硫和無機硫兩大類。

分類

根據其碳化程度不同分類，可以依次分為泥炭、褐煤（棕褐煤、黑赫煤）、煙煤（生煤）、無煙煤、亞煤(褐煤的一種，是日本的特有分類）。無煙煤碳化程度最高，泥炭碳化程度最低。

根據其岩石結構不同分類，可以分為燭煤、絲炭、暗煤、亮煤和鏡煤。含有95%以上鏡質體的為鏡煤，煤表面光亮，結構堅實，含有鏡質體和亮質體的為亮煤，含粗粒體的為暗煤，含絲質體的為絲炭，由許多小孢子形成的微粒體組成的為燭煤。

根據煤中含有的揮發性成分多少來分類，可以分為貧煤（無煙煤，含揮發分低于12%）、瘦煤（含揮發分為12-18%）、焦煤（含揮發分為18-26%）、肥煤（含揮發分為26-35%）、氣煤（含揮發分為35-44%）和長焰煤（含揮發分超過42%）。其中焦煤和肥煤最适合用于煉焦碳，揮發分過低不粘結，過高會膨脹都無法用于煉焦，但一般煉焦要将多種煤配合。

1989年10月，中華人民共和國國家标準局發布《中國煤炭分類國家标準》（GB5751-86），依據幹燥無灰基揮發分Vdaf、粘結指數G、膠質層最大厚度Y、奧亞膨脹度b、煤樣透光性P、煤的恒濕無灰基高位發熱量Qgr，maf等6項分類指标，将煤分為14類。即褐煤、長焰煤、不粘煤、弱粘煤、1／2中粘煤、氣煤、氣肥煤、1／3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、貧瘦煤、貧煤和無煙煤。

按終端用途，一般生産的煤炭可分為兩種：焦煤與電煤，均屬于廣義範圍的煙煤與次煙煤。焦煤與電煤市場的經營彼此相對獨立。

用途

煤用于煉焦，可以産生煤焦油及氨水。焦碳是用于煉鐵的重要原料。煤焦油可提取多種工業用的重要化合物。很多人以為煤氣是從煤制造出來的，但事實是煤氣是從原油提煉出來的石腦油再加以提煉而成的。煤也可以直接汽化，生成水煤氣（一氧化碳和氫的混合物），直接用做清潔燃料。

煤，尤其是煙煤（任何揮發分較高的煤）直接作為燃料會冒出黑煙，浪費其中揮發分并造成大氣污染，英國由于氣候多霧，對污染尤其敏感，早在20世紀初即頒布法律禁止将原煤直接作為燃料，隻能燃燒焦碳或半焦。

焦碳作為煉鐵的重要原料，對生鐵的質量有關鍵的作用，如果含硫高，會嚴重降低生鐵質量，灰分高會降低熱值。因此用于煉焦的煤必須經過洗選，以降低其灰分和硫含量。煉出的焦碳必須選大塊堅實的，不能在高爐中被壓碎，以便可以通風。選出的碎焦隻能做燃料，碎焦做燃料發熱量大，不冒煙，是很好的燃料。

采礦方法

大部分煙煤和無煙煤均利用深度采煤法所取得，而近代技術已可使用露天采煤法。露天采煤法需動用每小時能移除數百公噸之大型挖土機，移走數百英呎深之表面土層。雖然成本較低及較快擴挖速度，但會破壞環境景觀。一般深度采煤法之深度為數百呎至數千呎，通常需要數個直井作為坑道通風，抽走甲烷并減少礦坑内部之熱與濕度。

目前大約90﹪以上的煤田利用機械方式采煤和輸送，因而坑道内之運輸主要依賴輸送帶，其将煤輸送至直井，然後再送出地面予以清洗、分類等處理。

儲藏量

據世界能源委員會的評估，世界煤炭可采資源量達4．84×104億t标準煤，占世界化石燃料可采資源量的66．8％。據《1997世界能源統計評論》統計，至1996年底，世界煤炭探明的可采儲量為1.03161×104億t，儲采比為224年，其中七位儲量最大的國家依次為美國、中國、澳大利亞、印度、德國、南非和波蘭。目前，我國煤炭儲量最多的地方是山西，被稱為中國的“煤鐵之鄉”。煤炭保有資源儲量2767.85億噸，煤層氣保有資源儲量1825.16億立方米。

生态破壞

傳統煤炭開采忽略其它共生、伴生礦物的開采、加工、利用，造成了資源的浪費。中國煤系共生、伴生20 多種礦産，目前絕大多數沒有利用，另外礦物的随意存放丢棄還會造成環境污染，破壞生态環境。

煤炭開采破壞了地殼内部原有的力學平衡狀态。引起地表塌陷，原有生态系統受到破壞。這種破壞使原有土地收益的減少或喪失，同時也造成地表水利設施的破壞和生态環境惡化。每年因開采引起的地表塌陷面積已達40萬hm2，且平均每年以1.5 萬hm2 的速度增加。

減少生态破壞，可以關閉部分現有運行的燃煤電廠和防止建造新的燃煤電廠。目的是減少會導緻氣候變化的高濃度溫室氣體的排放。

中國的資源

中國煤炭灰分普遍較高，秦嶺以北地區，晉北、陝北、甯夏、兩淮、東北等地區，侏羅紀煤田為陸相沉積，煤的灰分一般為10％～20％，有的在10％以下，硫分一般小于1％，東北地區硫分普遍小于0．5％。中國北方普遍分布的石灰紀、秦嶺以南地區、湖南的黔陽煤系、湖北的梁山煤系等屬海陸交替沉積的煤，灰分一般達15％～25％，硫分一般高達2％～5％。

廣西合山、四川上寺等地的晚二疊紀煤層屬淺海相沉積煤，硫分可高達6％～10％以上。

據統計，中國灰分小于10％的特低灰煤僅占探明儲量的17％左右。大部分煤炭的灰分為10％～30％。硫分小于1％的特低硫煤占探明儲量的43．5％以上，大于4％的高硫煤僅為2．28％。中國的煉焦用煤一般為中灰、中疏煤，低灰和低硫煤很少。煉焦用煤的灰分一般都在20％以上；硫分含量大于2％的煉焦用煤占20％以上。中國煉焦用煤的另一大特點是：硫分越高，煤的動結性往往越強，其可選性一般較差。

中國褐煤多屬老年褐煤。褐煤灰分一般為20％～30％。東北地區褐煤硫分多在1％以下，廣東、廣西、雲南褐煤硫分相對較高，有的甚至高達8％以上。褐煤全水分一般可達20％～50％，分析基水分為10％~20％，低位發熱量一般隻有11．71～16．73MJ／kg。

中國煙煤的最大特點是低灰、低硫；原煤灰分大都低于15％，硫分小于1％。部分煤田，如神府、東勝煤田，原煤灰分僅為3％一5％，被譽為天然精煤。煙煤的第二個特點是煤岩組分中絲質組含量高，一般在40％以上，因此中國煙煤大多為優質動力煤。中國貧煤的灰分和硫分都較高，其灰分大多為15％-30％，流分在1．5％-5％之間。貧煤經洗選後，可作為很好的動力煤和氣化用煤。

中國典型的無煙煤和老年無煙煤較少，大多為三号年輕無煙煤，其主要特點是，灰分和硫分均較高，大多為中灰、中硫、中等發熱量、高灰熔點，主要用作動力用煤，部分可作氣化原料煤。

政策調整

零關稅

2014年10月9日上午，财政部發布國務院關稅稅則委員會關于調整煤炭進口關稅的通知，經國務院批準，從10月15日起，取消無煙煤、煉焦煤、煉焦煤以外的其他煙煤、其他煤、煤球等燃料等5個品種的零進口暫定稅率，分别恢複實施3%到6%不等的最惠國稅率。而此次調整未提到的褐煤，早在2013年8月就已經由國務院關稅稅則委員會通知取消了零稅率，恢複為3%。