動(dòng)力煤概述

　　(一)煤炭的定義

　　煤炭是植物遺體埋藏在地下經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)復(fù)雜的生物化學(xué)、地球化學(xué)和物理化學(xué)作用轉(zhuǎn)化而成的一種固體可燃礦產(chǎn)。它不僅是工農(nóng)業(yè)和人民生活不可缺少的主要燃料，而且還是冶金、化工、醫(yī)藥等部門(mén)的重要原料。

　　(二)煤炭的形成

　　各種煤都是處于一定煤化階段的產(chǎn)物。成煤植物的多樣性和在漫長(zhǎng)的成煤過(guò)程中條件的千變?nèi)f化，決定了煤的多樣性、復(fù)雜性和不均一性。

成煤過(guò)程

煤的變質(zhì)程度與含碳量關(guān)系

　　煤主要由碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)和一些稀有元素和礦物質(zhì)組成。從工業(yè)分析可以測(cè)定出煤中的水分、灰分、揮發(fā)分和固定碳的含量。

　　(三)煤炭的分類(lèi)

　　依照煤化程度高低，各類(lèi)煤的總體歸類(lèi)見(jiàn)下圖(具體概念和特征見(jiàn)附錄)。

我國(guó)煤炭分類(lèi)

　　我國(guó)現(xiàn)行的煤炭分類(lèi)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是2009年國(guó)家頒布的GB5751—2009(見(jiàn)附錄一)。該標(biāo)準(zhǔn)是從褐煤到無(wú)煙煤的全面技術(shù)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，將自然界中的煤劃分為14大類(lèi)，其中，褐煤和無(wú)煙煤又分別劃分為2個(gè)和3個(gè)小類(lèi)。

　　(四)動(dòng)力煤的類(lèi)別和用途

　　1、動(dòng)力煤的定義和特點(diǎn)

　　從廣義上來(lái)講，凡是以發(fā)電、機(jī)車(chē)推進(jìn)、鍋爐燃燒等為目的，產(chǎn)生動(dòng)力而使用的煤炭都屬于動(dòng)力用煤，簡(jiǎn)稱(chēng)動(dòng)力煤。

　　火電廠用煤的質(zhì)量是鍋爐設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程控制的重要依據(jù)。燃料煤的特性包括兩個(gè)方面：一是煤特性，二是灰特性。煤特性指煤的水分、灰分、揮發(fā)分、固定碳、元素含量(碳、氫、氧、氮、硫)、發(fā)熱量、著火溫度、可磨性、粒度等。這些指標(biāo)與燃燒、加工(例如磨成煤粉)、輸送和儲(chǔ)存有直接關(guān)系。灰特性指煤灰的化學(xué)成分、高溫下的特性、以及比電阻等。這些特性對(duì)燃燒后的清潔程度，對(duì)鋼材的腐蝕性以及煤灰的清除等有很大的影響。

　　2、動(dòng)力煤的類(lèi)別

　　動(dòng)力煤主要包括有褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘結(jié)煤、貧煤、氣煤以及少量的無(wú)煙煤(具體煤種的介紹詳見(jiàn)附錄)。從商品煤來(lái)說(shuō)，主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。

　　3、 動(dòng)力煤的用途

　　煤炭在世界一次能源消費(fèi)中所占比重為26.5%，低于石油所占比重37.3%，高于天然氣所占比重23.9%。從世界范圍來(lái)看，動(dòng)力煤產(chǎn)量占煤炭總產(chǎn)量的80%以上。美國(guó)煤炭消費(fèi)主要領(lǐng)域?yàn)榘l(fā)電，2010年消費(fèi)量達(dá)9.76億噸，約占美國(guó)煤炭消費(fèi)量的93.1%。在國(guó)外，動(dòng)力煤絕大部分用來(lái)發(fā)電，工業(yè)鍋爐也有一些用量。我國(guó)的動(dòng)力煤消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，有65%以上是用于火力發(fā)電；其次是建材用煤，約占動(dòng)力煤消耗量的20%左右，以水泥用煤量最大；其余的動(dòng)力煤消耗分布在冶金、化工等行業(yè)及民用。

　　(五)煤炭的理化性質(zhì)

　　1、煤炭的物理性質(zhì)

　　煤炭的物理性質(zhì)是指煤的一定化學(xué)組成和分子結(jié)構(gòu)的外部表現(xiàn)。它是由成煤的原始物質(zhì)及其聚積條件、轉(zhuǎn)化過(guò)程、煤化程度、風(fēng)化程度和氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導(dǎo)電性等。

　　2、煤炭的化學(xué)性質(zhì)

　　煤的化學(xué)組成很復(fù)雜，但歸納起來(lái)可分為有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)兩大類(lèi)，以有機(jī)質(zhì)為主體。

　　煤中的有機(jī)質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮和有機(jī)硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧占有機(jī)質(zhì)的95%以上。此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機(jī)質(zhì)的元素組成，隨煤化程度的變化而有規(guī)律地變化。煤中的無(wú)機(jī)質(zhì)主要是水分和礦物質(zhì)，它們的存在降低了煤的質(zhì)量和利用價(jià)值，其中絕大多數(shù)是煤中的有害成分。

　　通過(guò)元素分析可以了解煤的化學(xué)組成及其含量，通過(guò)工業(yè)分析可以初步了解煤的性質(zhì)，大致判斷煤的種類(lèi)和用途。煤的工業(yè)分析包括對(duì)水分、灰分、揮發(fā)分的測(cè)定和固定碳的計(jì)算四項(xiàng)內(nèi)容(詳細(xì)介紹見(jiàn)附錄)。

　　(六)煤炭的開(kāi)采與加工

　　1、煤炭的開(kāi)采

　　采煤向來(lái)是一項(xiàng)最艱苦的工作，當(dāng)前正在花較大的力量來(lái)改善工作條件。根據(jù)煤炭資源的埋藏深度不同，一般可分為礦井開(kāi)采(埋藏較深)和露天開(kāi)采(埋藏較淺)兩種方式。可露天開(kāi)采的資源量在總資源量中的比重大小，是衡量開(kāi)采條件優(yōu)劣的重要指標(biāo)，我國(guó)可露天開(kāi)采的儲(chǔ)量?jī)H占7.5%，因而我國(guó)采煤以礦井開(kāi)采為主。

　　2、煤炭的加工

　　我國(guó)以煤為主的一次能源格局在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)難以改變。以煤為主的主要問(wèn)題是能源利用效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重。煤炭利用前的煤炭加工就是通過(guò)煤炭洗選、動(dòng)力配煤、型煤、水漿煤等加工技術(shù)，使煤炭高效、潔凈地轉(zhuǎn)化為電能、液體燃料、氣體燃料，從而解決能源利用效率低、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題。

　　1)煤炭洗選技術(shù)

　　煤炭洗選又稱(chēng)選煤，是利用煤和雜質(zhì)(矸石)的物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，通過(guò)物理、化學(xué)或微生物分選方法使煤和雜質(zhì)有效分離，并將煤加工成質(zhì)量均勻、用途不同的煤炭產(chǎn)品。煤炭洗選可提高煤炭質(zhì)量和能源利用效率，減少燃煤污染物排放和運(yùn)力浪費(fèi)。

　　2)動(dòng)力配煤技術(shù)

　　動(dòng)力配煤技術(shù)是以煤化學(xué)、煤的燃燒動(dòng)力學(xué)和煤質(zhì)測(cè)試等學(xué)科和技術(shù)為基礎(chǔ)，將不同類(lèi)別、不同質(zhì)量的單種煤，通過(guò)篩選、破碎、按不同比例混合和配入添加劑等過(guò)程，提供可滿足不同燃煤設(shè)備要求的煤炭產(chǎn)品的一種成本較低、易工業(yè)化實(shí)施的技術(shù)。

　　3)型煤技術(shù)

　　型煤是把一種或數(shù)種煤粉與一定比例的粘結(jié)劑或固硫劑混合，在一定壓力下加工形成的、具有一定形狀和一定物理化學(xué)性能的煤炭產(chǎn)品。工業(yè)層燃鍋爐、工業(yè)窯爐燃用型煤與燃用原煤相比，前者能顯著提高熱效率，減少燃煤污染。

　　4)水煤漿技術(shù)

　　水煤漿技術(shù)是20世紀(jì)70年代世界范圍內(nèi)的石油危機(jī)中產(chǎn)生的一種以煤代油的煤炭利用新方式。其主要技術(shù)特點(diǎn)是將煤炭、水、部分添加劑加入磨機(jī)中，經(jīng)磨碎后成為一種類(lèi)似石油一樣的可以流動(dòng)的煤基流體燃料。

　　(七)動(dòng)力煤的質(zhì)量與重量檢驗(yàn)

　　1、質(zhì)量檢驗(yàn)

　　目前我國(guó)沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的動(dòng)力煤國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家只是針對(duì)煤炭產(chǎn)品的某些方面，如分類(lèi)、品種和等級(jí)劃分、采樣、制樣、工業(yè)分析方法、發(fā)熱量等指標(biāo)的測(cè)定方法等，分別頒布了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。鄭商所選取發(fā)熱量指標(biāo)作為動(dòng)力煤交割驗(yàn)收的計(jì)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)對(duì)全硫、全水作了相關(guān)規(guī)定。揮發(fā)分、灰分、灰熔點(diǎn)等指標(biāo)由賣(mài)方依據(jù)指定質(zhì)檢機(jī)構(gòu)檢驗(yàn)結(jié)果公布。具體如下：

　　1)發(fā)熱量

　　發(fā)熱量，單位質(zhì)量的煤燃燒后產(chǎn)生的熱量，熱量單位千卡每千克(Kcal/kg)。動(dòng)力煤發(fā)熱量指標(biāo)為收到基低位發(fā)熱量。

　　2)全硫

　　全硫是指煤中無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫的總和。干燥基，又稱(chēng)干基，以假想無(wú)水狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)。

　　3)全水

　　煤的全水是指包括煤內(nèi)在水和外在水的全部水分。

　　4)其他指標(biāo)

　　除上述指標(biāo)外，揮發(fā)分、灰熔點(diǎn)、灰分等也是動(dòng)力煤相關(guān)企業(yè)關(guān)注的指標(biāo)，但是在現(xiàn)貨貿(mào)易中，這幾項(xiàng)指標(biāo)一般只規(guī)定接受范圍并不計(jì)入結(jié)算。

　　2、重量檢驗(yàn)

　　動(dòng)力煤重量檢驗(yàn)由交易所指定質(zhì)檢機(jī)構(gòu)或計(jì)量機(jī)構(gòu)進(jìn)行。除雙方協(xié)商一致外，買(mǎi)方使用船舶接貨時(shí)，重量計(jì)量通過(guò)水尺進(jìn)行；買(mǎi)方使用車(chē)輛接貨時(shí)，重量計(jì)量通過(guò)地磅進(jìn)行。水尺由于是目測(cè)，不確定性較大，以船舶接貨時(shí)，規(guī)定一般船舶重量誤差在±500噸以內(nèi)。

　　二、我國(guó)動(dòng)力煤的生產(chǎn)

　　(一)我國(guó)動(dòng)力煤資源地區(qū)分布

　　分地區(qū)看，我國(guó)動(dòng)力煤資源主要集中在華北和西北地區(qū)。華北地區(qū)的動(dòng)力煤資源儲(chǔ)量占全國(guó)動(dòng)力煤查明資源儲(chǔ)量的46.09%，西北地區(qū)也高達(dá)39.98%，即“兩北”地區(qū)的動(dòng)力煤資源儲(chǔ)量占全國(guó)的80%以上。而工業(yè)發(fā)達(dá)的華東地區(qū)僅占全國(guó)動(dòng)力煤資源儲(chǔ)量的1.77%，東北和中南地區(qū)的動(dòng)力煤占全國(guó)動(dòng)力煤資源儲(chǔ)量也僅為5.02%。

　　(二)我國(guó)動(dòng)力煤的煤種分布

　　我國(guó)動(dòng)力煤煤種主要包括：不粘煤、長(zhǎng)焰煤、褐煤、無(wú)煙煤、貧煤、弱粘煤、天然焦及部分未分類(lèi)的煤種。我國(guó)動(dòng)力煤的保有資源儲(chǔ)量中，以不粘煤為最多，占動(dòng)力煤查明資源儲(chǔ)量的21.83%；第二是長(zhǎng)焰煤，占動(dòng)力煤查明資源儲(chǔ)量的20.07%；第三是褐煤，占動(dòng)力煤查明資源儲(chǔ)量的17.69%；第四是無(wú)煙煤，占動(dòng)力煤查明資源儲(chǔ)量的15.24 %；儲(chǔ)量最少的是弱粘煤，只占動(dòng)力煤查明資源儲(chǔ)量的2.18%。

　　在動(dòng)力煤煤種中，灰分最低的是不粘煤，平均13.48%，灰分最高的是貧煤，平均19.51%。全國(guó)動(dòng)力煤資源平均灰分為17.06%，屬于中等灰分。在動(dòng)力煤資源中，硫分最低的是褐煤，平均只有0.55%，硫分最高的是貧煤，平均達(dá)到1.67%。全國(guó)動(dòng)力煤的平均硫分為0.86%，低于煉焦煤的平均硫分(1.06%)，屬中等硫分。動(dòng)力煤的空氣干燥基高位發(fā)熱量(Qgr,ad)平均為25.52 MJ/kg，以褐煤為最低，平均還不到20MJ/kg。