煤碳
煤碳 |
煤(coal)是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩,通常发生在煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中[1],煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成,前三者总和约占有机质的95%以上,是非常重要的能源,主要通过燃烧生产电力或热能;也是冶金、化学工业的重要原料,用于精炼金属,或生产化肥和许多化工产品[2]。
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中 文 名 :煤 炭
应用学科 :资源科技(一级学科)、能源资源学(二级学科)
分 类 : 无烟煤、烟煤、褐煤
定 义 : 从煤矿中开采出来的:未经洗选和加工的煤。
外 文名 :coal
拼 音 : méi
组成元素 :碳、氢、氧、氮、硫、磷
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目录
煤炭简介
煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。一种固体可燃有机岩,主要由植物遗体经生物化学作用,埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中,就发现有煤制工艺品 ,河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅,魏、晋时称煤为石墨或石炭 。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家,希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史》 ,其中记载有煤的性质和产地;古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。 煤炭是一种可以用作燃料或工业原料的矿物。它是古代植物经过生物化学作用和地质作用而改变其物理、化学性质,由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体矿物。
煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高,标准煤的发热量为 7000大卡/千克。而且煤炭在地球上的储量丰富,分布广泛,一般也比较容易开采,因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。
煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又
是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。大型煤炭工业基地的建设,对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。
此外,煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等,这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。
煤炭对于现代化工业来说,无论是重工业,还是轻工业;无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业,还是轻纺工业、食品工业、交通运输业,都发挥着重要的作用,各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。
我国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一,不仅储量大,分布广,而且种类齐全,煤质优良,为我国工业现代化提供了极为有利的条件。
铁路煤炭调入量小幅回落,但整体仍处于较高水平。在下游用户采购需求不旺,港口煤炭库存高企,煤价持续面临下滑压力的背景下,7月份环渤海港口铁路煤炭调入量普遍出现不同程度回落,但三港合计铁路煤炭调入量日均仍超过100万吨。数据显示,7月1日至27日,秦皇岛港、国投曹妃甸港和国投京唐港日均铁路煤炭调入量102.2万吨,较6月份减少5.5%万吨,下降5.1%。
港口煤炭库存继续小幅上升。尽管环渤海港口煤炭发运量出现了小幅回升,港口铁路煤炭调入量也有所回落,但由于煤炭产能过剩,产量较高,产地资源充足,铁路煤炭调入量整体仍超过了港口煤炭发运量,港口煤炭库存继续小幅上升。数据显示,截止到7月27日,秦皇岛港、国投曹妃甸港和国投京唐港三港煤炭库存合计1571.8万吨,较6月末增加29.6万吨,增长1.9%。
环渤海煤价继续下滑。下游用户采购需求不旺,煤炭产能释放较多,港口铁路煤炭调入量仍然处于较高水平,港口煤炭库存继续上升,7月份沿海动力煤价格继续承压下滑。智研咨询数据显示,截至7月23日一周,环渤海5500大卡动力煤平均价格为498元/吨,较6月末下降30元,降幅达到5.7%。
进入8月份,内蒙古煤炭市场继续弱势运行,成交一般。动力煤市场个别煤企报价已调至平均水平,焦煤市场依然成交疲软,销售不畅,从乌海当地洗煤厂和下游接货企业了解到,目前该地区中硫煤的实际成交价格与平均挂牌价差20-50元/吨。
虽然8月初神华集团等大型煤企小幅提高价格,但对于内蒙古煤炭市场依然是杯水车薪,据从了解到的大型煤企及中间贸易商的情况来看,本月开始动力煤价格依然延续下行趋势,煤炭价格依然跌跌不休,销售量一如前期那样不景气,也不看好后期市场。由于下游需求仍然偏弱,停产企业继续增加。
整体来看,受下游市场需求冷淡影响,内蒙古动力煤市场后期可能继续保持弱势态势。
8月7日进入立秋,这预示着炎热的夏季即将过去,但依照往年情形来看,“秋老虎”的余威会使暑气一时难消,全国各地的高温天气也将再持续一段时间,高温天气负荷大幅提高,民用电量提升,沿海六大电厂日耗也将有所提升,对于消耗库存具有一定的作用,但受煤炭市场的供大于求格局难以改变,水电量增长明显,打击火电市场等因素,下游采购仍会较为谨慎,预计后期动力煤市场仍存在下调的可能性。
相关发展
部分数据显示这条天然气外输管道沿线经过13个省份58个地级市172个县区,兵团五个市16个农牧团场,目前已有159个县级市区,50个地级市,16个农牧团场,5个师的规划部门出具了选址意见,规划报批率达到85%以上,中石化正在为争取2013年国家发改委开工建设批复做最后冲刺。
或许读者会有些疑问,煤炭和天然气本身就是一种已存在的能源形式,为何要多此一举,将煤炭转化为天然气呢?
多年来,中国的能源结构总体上没有大的变动,煤炭依然是主角,长期占据70%左右的比例,石油在18%上下浮动,天然气约为5%。能源消费的主要特征表现为:能源消费主要集中东部地区且中西部地区增长较快;煤炭消费依占主导且清洁能源比重有所上升;工业用能占主导地位且生活、商业用能比重有所提高。
《天然气发展“十二五”规划》中明确指出,继续推进“十一五”期间国家已核准煤制气项目建设,尽快达产达标。“十二五”期间,开展煤制气项目升级示范,进一步提高技术水平和示范规模。
中国能源领域改革的关键是促转型,在国内控制能源消费总量,尤其是控制煤炭的背景下,石油和天然气未来还要提高在一次能源消费中的比重。前瞻网预计2015年中国能源自给率要保持在85%的水平。
2013年煤炭产能可能达46.3亿吨,煤炭的产能过剩可能达到5亿吨,而最新中国海关总署公布的终值数据显示,中国4月份进口煤炭2349万吨,同比增加18.9%;首四月进口煤炭8732.4万吨,同比增加24.96%。与不断增加的产能和进口相比,2011年社会的整体煤炭需求量为35.74亿吨,2012年为35.95亿吨,仅增加了0.2亿吨,相当于需求几乎没有增加。
煤炭产能过剩、库存积压一直制约着煤炭企业发展。从上市煤企数据来看,煤炭行业一季度末存货整体同比及环比都出现了增长,中国神华等大型煤企的存货金额均较年初出现了不小的增长。
目前A股市场上市煤炭相关企业共计43家,其中一季度末存货上升的企业占到了三分之二。一季度末上市煤企总计存货555.09亿元,其中中国神华一季度末存货量最大,达到了193.6亿元,占到了上市煤企一季度末总存货量的34.88%,除中国神华近200亿元的存货外,其他上市煤企存货量均没有超过百亿。上市煤企中,中煤能源一季度末的存货排名第二,存货量72.51亿元,西山煤电一季度末的存货量40.19亿元,其他如神火股份、西山煤电等存货也都超过了20亿元。
而存货量超过10亿元的公司中,冀中能源等公司存货环比增幅也都超过了30%。除季节性因素外,中国神华等大型煤企存货的环比大幅增长也是今年一季度末上市煤企存货整体大幅攀升12.47个百分点的主
要原因。
虽然就同比数据看,半数以上的上市煤企今年一季度较2012年一季度末的存货有所下降,但整体同比却依然上升了近6个百分点。大型煤炭上市企业中,中煤能源、西山煤电等存货同比是下降的,但包括中国神华、山煤国际在内的公司今年一季度末的存货较去年同期都有不小幅度的上涨。
煤炭企业受季节性因素影响较为明显,一般四季度是用煤高峰期,煤炭企业的库存也会下降得比较明显。同时煤炭的需求也受到了国内经济情况的影响,煤炭进口情况也影响着国内企业的需求。而对于库存,另外一个重要因素就是国内企业煤炭的产能,在需求放缓的情况下,产能过剩已经成为制约煤炭企业高库存的重要原因。
据对43家A股上市煤炭采选相关企业的一季度业绩数据进行整理,近八成公司净利润出现了下降,与之相对应的二级市场股票也出现了同样的走势,近九成公司股票今年以来出现了下降。除*ST贤成外,潞安环能等多家公司的股价今年以来下跌幅度超过了20%,而中国神华等公司股价下降幅度也在10%-20%,目前仅有靖远煤电等几家公司股价在今年出现了大幅上涨。
从估值方面来看,上市煤企市盈率不少依旧偏高,但如果从市净率看,超五成个股市净率都在2倍以下。根据昨日收盘数据显示,三分之一相关个股动态市盈率在20倍以下,中国神华的市盈率目前低于9.29倍,露天煤业的市盈率也只有9.57倍,而山西焦化、爱使股份等公司市盈率仍超过了百倍。目前,五成以上相关公司市净率低于2倍,中煤能源最新的市净率只有0.99倍,股价已经略低于净资产,上海能源目前的市净率只有1.20倍,而西山煤电等多家公司的市净率也只有2倍左右。
5月份建设项目新开工势头趋弱,尤其是房屋新开工面积明显偏弱,判断6月份经济基本面对煤炭需求拉动力度仍将明显偏弱。与此同时,6月份以来南方降雨偏多,预计水电出力仍在高位,气候因素对
煤炭需求仍是负面影响。据此判断,6月份煤炭需求偏异指数仍在低位小幅波动。
从供应侧看,受煤炭需求持续低迷和各环节煤炭库存处在高位的影响,预计6月份煤炭产量环比明显增加的可能性不大。同时,随着国内外煤炭比价关系趋于均衡,加之多数接卸港煤炭库存爆满,预计6月份煤炭进口量环比小幅回落的可能性较大。综上,预测6月份煤炭供求平衡指数仍将在低位小幅波动。
目前不少煤炭企业已经出现亏损,煤炭价格继续下行的可能性不大,预计6月份价格降幅收窄甚或企稳,价格偏异指数也将低位趋稳、甚或略微回升。
煤炭消费
一、综合能源消费概述
上半年,全国煤炭消费量19.3亿吨,同比增长1.8%,增速比2012年回落1个百分点,比2011年回落7.6个百分点;原油表观消费量为24091.9万吨,同比增长1.17%;天然气表观消费量为799亿立方米,同比增长17.2%,对外依存度提高5.38个百分点。全社会用电量累计24961亿千瓦时,同比增长5.1%。
整体上看,上半年,国内经济增速放缓,能源需求回落,供需形势总体宽松;同时,全社会用电量增速放缓,电力结构优化,能源经济运行弹性系数进一步下降;单位GDP能耗同比保持下降,但二季度降幅较一季度(单位GDP能耗降低3.2%)有所收窄,节能减排形势严峻。
分能源行业看,今年上半年,煤价持续下跌,煤炭电力行业经营情况冰火两重天,山西等煤炭生产大省纷纷出台减税、抱团等救市政策;陆域油气作业稳步推进,深海油气勘探开发迈出重大步伐,但页岩气区块第二轮招标完成后,开采尚无取得重大突破;火电企业经营业绩明显好转,但火电投资下降,可再生能源并网装机容量有所提高。
此外,能源价格机制有所完善。今年3月成品油价格形成机制将调价周期由22个工作日缩短至10个工作日,取消4%的调价幅度限制,并调整挂靠油种。自7月10日起,调高非居民用天然气门站价格,居民天然气价格不作调整。核电上网电价由个别定价改为对新建核电机组实行标杆上网电价政策,并核定全国核电标杆电价为每千瓦时0.43元。
二、煤炭行业运行特点
中国煤炭工业协会报告显示,今年以来,我国煤炭市场继续呈现了总量宽松、结构性过剩的态势。需求低速增长,产能快速释放,进口不断增加,全社会煤炭库存持续上升,价格下滑,效益下降。
(一)煤炭消费
煤炭需求增速继续放缓。据初步测算,上半年全国煤炭消费量19.3亿吨,同比增长1.8%,增速比2012年回落1个百分点,比2011年回落7.6个百分点。从主要用煤行业分析看,上半年用电量同比增长5.1%,主要是工业生产对用电增长拉动不足。
(二)煤炭投资与建设
1.煤炭投资下降。自2012年二季度开始煤炭采选业固定资产投资增速逐月下降,出现多年来的首次下降。上半年,煤炭采选业固定资产投资2049亿元,同比下降2.5%。其中,民间投资1158亿元,同比增长了4.5%。2012年全国煤炭洗选业投资为5286亿元,2011年为4907亿元。
2.煤炭产能释放加快。前几年,大规模的煤炭固定资产投资形成的产能和主要产煤省区资源整合与技术改造矿井,陆续进入投产期。根据国家统计局数据,2010年以来,年平均增加煤炭产能4亿吨,产能建设超前,产能过剩压力不断加大。2012年新增产能超过3.5亿吨,今年将是在建产能集中释放期。
3.运输上,铁路港口运煤出现负增长。上半年全国煤炭铁路运量11.4亿吨,减少3082万吨,下降2.6%;其中电煤7.95亿吨,同比减少3590万吨,下降4.3%。自去年6月以来,全国铁路煤炭运量持续负增长。6月份全国煤炭运量1.82亿吨,同比增加396万吨,增长2.2%。其中电煤1.27亿吨,同比增加66万吨,增长0.5%。近两个月日均煤炭运量环比略有增加(分别增长2.4%和0.5%),主要是季节性因素的影响。
(三)煤炭生产与供应
1.煤炭产量下降。自今年一季度以来全国煤炭产量同比持续下降,且降幅不断扩大。据统计快报,6月份全国煤炭产量2.95亿吨,同比减少2000万吨,下降6.4%;上半年累计产量17.9亿吨,同比减少6800万吨,下降3.7%,降幅比一季度扩大2.7个百分点。分企业看,国有煤矿产量普遍增加,前5个月国有煤矿产量同比增长1.1%;一些地区地方煤矿出现了了大量停产、减产现象,前5个月非国有煤矿产量同比下降13.9%。
2.煤炭净进口继续增加。上半年累计进口煤炭1.58亿吨,同比增长13.3%;出口408万吨,同比下降29.4%;净进口1.54亿吨,同比增加2030万吨,增长15.1%。近期由于国内市场煤价持续下滑,进口数量连续两个月出现环比下降,6月份进口2236万吨,环比减少521万吨,下降18.9%,同比首次下降,下降17.9%。
3.煤炭库存增加。6月末,全社会库存2.98亿吨。其中,煤炭企业存煤8990万吨,比年初增加659万吨,增长7.9%,同比增加1268万吨,增长16%;重点发电企业存煤7398万吨,比年初减少715万吨,下降8.8%,同比减少1727万吨,下降18.9%,存煤可用21天(7月10日存煤降至7176万吨,可用19天)。
2014年河南省煤炭
截至2014年5月末,河南省规模以上煤炭企业数量为310家,行业资产总额为3281.51亿元,同比增长0.10%;行业负债总额为2037.19亿元,同比增长3.84%。河南省煤炭行业的资产负债率为62.08%。
2014年1-5月,河南省规模以上煤炭行业累计实现销售收入为1040.44亿元,同比下降11.20%;实现利润总额为51.97亿元,同比下降40.27%。河南省煤炭行业的毛利率为13.86%。
2014年1-5月,河南省规模以上煤炭行业的销售成本为896.23亿元,同比下降8.39%;销售费用为13.15亿元,同比增长2.31%;管理费用为49.84亿元,同比下降13.18%;财务费用为25.37亿元,同比增长7.46%。河南省煤炭行业的成本费用利润率为5.28%。
形成过程
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。 一座煤矿的煤层厚薄与这地区的地壳下降速度及植物遗骸堆积的多少有关。地壳下降的速度快,植物遗骸堆积得厚,这座煤矿的煤层就厚,反之,地壳下降的速度缓慢,植物遗骸堆积的薄,这座煤矿的煤层就薄。又由于地壳的构造运动使原来水平的煤层发生褶皱和断裂,有一些煤层埋到地下更深的地方,有的又被排挤到地表,甚至露出地面,比较容易被人们发现。还有一些煤层相对比较薄,而且面积也不大,所以没有开采价值,有关煤炭的形成至今尚未找到更新的说法。 煤炭是这样形成的吗?有些论述是否应当进一步加以研究和探讨。一座大的煤矿,煤层很厚,煤质很优,但总的来说它的面积并不算很大。如果是千百万年植物的枝叶和根茎自然堆积而成的,它的面积应当是很大的。因为在远古时期地球上到处都是森林和草原,因此,地下也应当到处有储存煤炭的痕迹;煤层也不一定很厚,因为植物的枝叶、根茎腐烂变成腐植质,又会被植物吸收,如此反复,最终被埋入地下时也不会那么集中,土层与煤层的界限也不会划分得那么清楚。 但是,无可否认的事实和依据,煤炭千真万确是植物的残骸经过一系统的演变形成的,这是颠簸不破的真理,只要仔细观察一下煤块,就可以看到有植物的叶和根茎的痕迹;如果把煤切成薄片放到显微镜下观察,就能发现非常清楚的植物组织和构造,而且有时在煤层里还保存着像树干一类的东西,有的煤层里还包裹着完整的昆虫化石。在地表常温、常压下,由堆积在停滞水体中的植物遗体经泥炭化作用或腐泥化作用,转变成泥炭或腐泥;泥炭或腐泥被埋藏后, 由于盆地基底下降而沉至地下深部,经成岩作用而转变成褐煤;当温度和压力逐渐增高,再经变质作用转变成烟煤至无烟煤。泥炭化作用是指高等植物遗体在沼泽中堆积经生物化学变化转变成泥炭的过程。腐泥化作用是指低等生物遗体在沼泽中经生物化学变化转变成腐泥的过程。腐泥是一种富含水和沥青质的淤泥状物质。冰川过程可能有助于成煤植物遗体汇集和保存。
煤的形成年代
在整个地质年代中,全球范围内有三个大的成煤期:
(1)古生代的石炭纪和二迭纪,成煤植物主要是袍子植物。主要煤种为烟煤和无烟煤。
(2)中生代的株罗纪和白垩纪,成煤植物主要是裸子植物。主要煤种为褐煤和烟煤。
(3)新生代的第三纪,成煤植物主要是被子植物。主要煤种为褐煤,其次为泥炭,也有部分年轻烟煤。
形成新说
据国人自创理论《地球热核演变说》中记载,当碳元素由一些较轻的元素聚变形成后的一定时期里,它与原始大气里的氢元素反应生成甲烷,随着温度下降,氧气变得越来越活泼,它氧化、聚合了甲烷形成了石油分子,由于长时间的氧化、聚合,石油分子越来越大,形成了大量的近似沥青的物质,当早期地球频繁的火山熔岩喷发在沥青上时,由于熔岩密度大,沉入石油底部对其隔绝空气加强热,导致碳氢键断裂,释放氢气,形成煤炭。(一部分石油分子不是甲烷经氧化、聚合而形成的,它们是在地球温度较高时,由碳、氢直接形成不饱和烃聚合而成的)。
煤储藏量
煤炭是地球上蕴藏量最丰富,分布地域最广的化石燃料 。据世界能源委员会的评估,世界煤炭可采资源量达4.84×104亿t标准煤,占世界化石燃料可采资源量的66.8%。据《1997世界能源统计评论》 统计,至1996年底,世界煤炭探明的可采储量为1.03161×104亿t,储采比为224年,其中七位储量最大的国家依次为美国 、中国 、澳大利亚 、印度 、德国 、南非 和波兰
环境问题
排烟脱硫
大气中的SO2污染主要由包括煤炭在内的燃料燃烧所致。燃烧前脱硫可由煤炭洗选及转化中完成。燃烧中脱硫可以用加入脱硫剂办法除掉部分硫分,常用的脱硫剂为白云石和石灰石。 更常用的脱硫技术为排烟脱硫,即将排放的含硫烟气或废气通入吸收剂和吸附剂去掉硫氧化物,又可分为干法、半干法及湿法三种。干法采用固态吸附剂、吸收剂,其装备庞大,费用较高。半干法包括将半固态脱硫剂吹入烟道,也可将排烟气和空气同时吹入半固态脱硫剂,以除去烟气中的SO2.湿法用液态吸收剂,包括碱性吸收剂法和碱土金属类吸收剂法等,前者使用铵、钠、钾溶液,后者使用有钙镁的氧化物或氢氧化物溶液。
烟尘污染及防治
煤在燃烧过程中产生烟气、尘粒可形成环境污染。其污染物可分为两类,即气溶胶状态污染物和气态污染物。烟尘属于前者。
煤炭在燃烧过程中经过三个阶段,首先是干燥挥发阶段,其次为燃烧阶段,最后为燃尽阶段,不同阶段需要不同的空气量,过大或过小的空气量都会使燃烧不完全,而使炭粒排入空中形成黑烟。煤中不可燃成分如灰分,燃烧中部分留于灰渣,部分随烟气排入大气形成烟尘,不同灰分的煤其烟尘量也有很大差别。按烟尘粒径不同可分为降尘和飘尘,后者可以长期不降落且可输送距离更远。
烟尘可致人体呼吸道疾病,或作为其他污染物及细菌载体。还可影响植物生长及降低大气的能见度。防治方法是改进燃烧设备和燃烧方式,减少烟尘排放量,还要安装除尘装备,降低烟尘排放浓度。
开采方法
矸石排放
煤矿生产排放量最大的固体废物, 也是中国工业固体废物中产生量和堆积量最大的固体废物,产生量一般为煤炭产量的10%左右。中国煤矸石年排放量大约在1.5 亿~2.0 亿吨之间。截止2002 年底, 全国煤矸石积存量约34亿吨,占地2.6 万公顷, 是中国工业固体废物中产出量和累计积存量最大的固体废物。2004 年,全国煤矸石综合利用量为1.35 亿吨, 利用率54%。
矿井水的排放
在煤矿建设和生产过程中,各种类型的水源水会通过不同的途径进入巷道和工作面, 为了保证采矿安全,防止水害发生,需将矿井涌水排出。据不完全统计,在采煤过程中, 2004 年全国煤矿矿井水排放约30 亿m³,平均每吨煤涌水量约为2m³。资源化利用率仅占22%左右。
瓦斯抽放与矿井通风
在煤炭开采前和开采中抽放瓦斯气, 是保证煤矿安全的重要措施。但将抽放的瓦斯排入大气,会产生强烈的温室效应,瓦斯中所含甲烷的温室效应比二氧化碳大20 倍。另外煤矿在生产过程中, 井下巷道每秒钟都需要数十万乃至数百万立方米的空气,它们主要是通过矿井通风来完成, 矿井通风同样含有瓦斯,并且还有大量粉尘。据近几年有关评价估算, 全国煤层瓦斯资源量为3×106 。2002 年中国重点煤矿煤层瓦斯产生量为9773.37,其中利用瓦斯量为517.49 ,利用率5%左右。
开采造成的生态破坏
传统煤炭开采忽略其它共生、伴生矿物的开采、加工、利用, 造成了资源的浪费。中国煤系共生、伴生20 多种矿产,目前绝大多数没有利用, 另外矿物的随意存放丢弃还会造成环境污染,破坏生态环境。
煤灰开采破坏了地壳内部原有的力学平衡状态。引起地表塌陷, 原有生态系统受到破坏。这种破坏使原有土地收益的减少或丧失,同时也造成地表水利设施的破坏和生态环境恶化。每年因开采引起的地表塌陷面积已达40万hm2,且平均每年以1.5 万hm2 的速度增加。
应用范围
煤炭的用途十分广泛,可以根据其使用目的总结为三大主要用途:(1)动力煤,(2)炼焦煤,(3)煤化工用煤,主要包括气化用煤,低温干馏用煤,加氢液化用煤等。
动力煤
1) 发电用煤:中国约1/3 以上的煤用来发电,目前平均发电耗煤为标准煤370g/(kW·h)左右。电厂利用煤的热值,把热能转变为电能。
蒸汽机车用煤:占动力用煤3%左右,蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨·km)左右。
建材用煤:约占动力用煤的13%以上,以水泥用煤量最大,其次为玻璃、砖、瓦等。
一般工业锅炉用煤:除热电厂及大型供热锅炉外,一般企业及取暖用的工业锅炉型号繁多,数量大且分散,用煤量约占动力煤的26%。
生活用煤:生活用煤的数量也较大,约占燃料用煤的23%。 冶金用动力煤:冶金用动力煤主要为烧结和高炉喷吹用无烟煤,其用量不到动力用煤量的1%。
炼焦煤
中国虽然煤炭资源比较丰富,但炼焦煤资源还相对较少,炼焦煤储量仅占中国煤炭总储量27.65%。
炼焦煤类包括气煤(占13.75%),肥煤(占3.553%),主焦煤(占5.26%),瘦煤(占4.01%),其它为未分牌号的煤(占 0.55%);非炼焦煤类包括无烟煤(占10.93%),贫煤(占5.55 % ),弱粘煤(占1.74%),不粘煤(占13.8%),长焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.3%),未分牌号的煤(占13.80%)和牌号不清的煤(占1.06%)。
炼焦煤的主要用途是炼焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高温冶炼而成,一般1.3 吨左右的焦煤才能炼一吨焦炭。焦炭多用于炼钢,是目前钢铁等行业的主要生产原料,被喻为钢铁工业的“基本食粮”。
中国是焦炭生产大国,也是世界焦炭市场的主要出口国。2003 年,全球焦炭产量是3.9 亿吨,中国焦炭产量达到1.78 亿吨,约占全球总产量的46%。在出口方面,2003 年中国共出口焦煤1475 万吨,其中出口欧盟458 万吨,约占1/3。2004 年,中国共出口焦炭1472 万吨,相当于全球焦炭贸易总量的56%,国际焦炭市场仍供不应求。2008 年中国焦炭产量总计约32700 万吨,2009 年1月至9月焦炭产量25276.87万吨。
煤炭分类
煤炭是世界上分布最广阔的化石能资源,主要分为烟煤和无烟煤、次烟煤和褐煤等四类。世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、前苏联地区(23%)和中国(12%),此外,澳大利亚、印度、德国和南非4 个国家共占29%,上述7 国或地区的煤炭产量占世界总产量的80%,已探明的煤炭储量在石油储量的63 倍以上,世界上煤炭储量丰富的国家同时也是煤炭的主要生产国。
根据国家科委推荐的《中国煤炭分类方案》,我国煤炭分为十大类,一般将瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、弱粘结、不粘结、长焰煤等统称为烟煤;贫煤称为半无烟煤;挥发分大于40%的称为褐煤。
无烟煤可用于制造煤气或直接用作燃料,烟煤用于炼焦、配煤、动力锅炉和气化工业;褐煤一般用于气化、液化工业、动力锅炉等。
煤炭分类表(以炼焦用煤为主)
类别 无烟煤 贫煤
多为块状,呈黑褐色,光泽暗,质地疏松;含挥发分40%左右,燃点低,容易着火,燃烧时上火快,火焰大,冒黑烟;含碳量与发热量较低(因产地煤级不同,发热量差异很大),燃烧时间短,需经常加煤。
烟煤
一般为粒状、小块状,也有粉状的,多呈黑色而有光泽,质地细致,含挥发分30%以上,燃点不太高,较易点燃;含碳量与发热量较高,燃烧时上火快,火焰长,有大量黑烟,燃烧时间较长;大多数烟煤有粘性,燃烧时易结渣。
无烟煤
有粉状和小块状两种,呈黑色有金属光泽而发亮。杂质少,质地紧密,固定碳含量高,可达80%以上;挥发分含量低,在10%以下,燃点高,不易着火;但发热量高,刚燃烧时上火慢,火上来后比较大,火力强,火焰短,冒烟少,燃烧时间长,粘结性弱,燃烧时不易结渣。应掺入适量煤土烧用,以减轻火力强度。
1989年10月 ,国家标准局发布《中国煤炭分类国家标准 》(GB5751-86),依据干燥无灰基挥发分Vdaf、粘结指数G、胶质层最大厚度Y、奥亚膨胀度 b、煤样透光性P、煤的恒湿无灰基高位发热量Qgr,maf,包括干燥无灰基氢含量Hdaf在内的7项指标,将煤分为14类。即褐煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤、气肥煤、1/3焦煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫瘦煤、贫煤和无烟煤。
国标煤炭分类
国标把煤分为三大类,即无烟煤、烟煤和褐煤,共29 个小类。无烟煤分为3个小类,数码为01、02、03,数码中的“0”表示无烟煤,个位数表示煤化程度,数字小表示煤化程度高;烟煤分为12 个煤炭类别,24 个小类,数码中的十位数(1~4)表示煤化程度,数字小表示煤化程度高;个位数(1~6)表示粘结性,数字大表示粘结性强;褐煤分为2 个小类,数码为51、52,数码中的“5”表示褐煤,个位数表示煤化程度,数字小表示煤化程度低。
在各类煤的数码编号中,十位数字代表挥发分的大小,如无烟煤的挥发分最小,十位数字为0,褐煤的挥发分最大,十位数字为5,烟煤的十位数字介于1~4之间,个位数字对烟煤类来说,是表征其粘结性或结焦性好坏,如个位数字越大,表征其粘结性越强,如个位数字为6 的烟煤类,都是胶质层最大厚度Y 值大于25mm 的肥煤或气肥煤类,个位数为1 的烟煤类,都是一些没有粘结性的煤,如贫煤、不粘煤和长烟煤。个位数字为2~5 的烟煤,他们的粘结性随着数码的增大而增强。
所含元素
构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等,此外,还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。
中国煤炭资源分布图碳、氢、氧是煤炭有机质的主体,占95%以上;煤化程度越深,碳的含量越高,氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素,氧是助燃元素。煤炭燃烧时,氮不产生热量,在高温下转变成氮氧化合物和氨,以游离状态析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分,其中以硫最为重要。煤炭燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫(SO2),随烟气排放,污染大气,危害动、植物生长及人类健康,腐蚀金属设备;当含硫多的煤用于冶金炼焦时,还影响焦炭和钢铁的质量。所以,“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。
煤中的有机质在一定温度和条件下,受热分解后产生的可燃性气体,被称为“挥
发分”,它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标,在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时,挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤,挥发分较多。如果燃烧条件不适当,挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒,俗称“黑烟”;并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物,热效率降低。因此,要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。
煤中的无机物质含量很少,主要有水分和矿物质,它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质,如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等,其中大部分属于有害成分。
“水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热,因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分,一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低,煤的内部表面积越大,水分含量越高。
“灰分”是煤炭完全燃烧后剩下的固体残渣,是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量,大量排渣要带走热量,因而灰分越高,煤炭燃烧的热效率越低;灰分越多,煤炭燃烧产生的灰渣越多,排放的飞灰也越多。一般,优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。
煤炭分析
——优势 2010年下半年,随着国家政策的实施,煤炭产业集中度将明显提高,产业结构得到优化,煤炭工业的规模化、机械化、现代化水平明显提高,为煤炭产业优化升级奠定了重要基础。 ——劣势 技术及安全水平落后。由于我国煤层赋存条件复杂,井工开采比例大,中小型矿井数量多,导致了煤炭开采技术水平的多层次性,煤矿整体技术水平和安全生产水平还相对落后,煤炭 资源洁净开发利用研究起步晚,技术不够成熟,大量煤炭直接燃烧而造成的环境污染还相当严重。要解决煤炭工业健康发展的一系列重大问题,必须依靠技术进步与创新,全面提升煤炭工业 的整体技术水平。
——机会
根据低碳经济策,国家淘汰煤炭落后产能,甚至关闭小煤矿,不准新建煤矿,更有利于上市公司减少竞争,有利于提高集中度,有利效益的大幅提高。
——风险
新技术应用风险。环境与气候变化问题对煤炭消费构成严重的压力,为了解决该问题对煤炭行业发展带来的负面影响,需要大力发展洁净煤技术和煤炭的产品加工转化等技术。
洁净煤技术,主要包括煤炭的洗选、脱硫燃烧等,目前已经有相对比较成熟的技术,但是今后还面临低氮燃烧和固炭技术的开发应用,目前存在较大困难。
中国状况
资源概述 中国煤炭资源丰富,除上海以外其它各省区均有分布,但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭-太行山、贺兰山之间的地区,地理范围包括煤炭资源量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部,是中国煤炭资源集中分布的地区,其资源量占全国煤炭资源量的50%左右,占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。在中国南方,煤炭资源量主要集中于贵州、云南、四川三省,这三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨,占中国南方煤炭资源量的91.47%;探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上。
2007年度中国能源矿产新增探明资源储量有较大增加,17种主要矿产新增大型矿产地62处,其中煤炭新探明41处大型矿产地,其中资源储量超过10亿吨的特大型矿产地有14处,净增查明资源储量448亿吨。中国已经查证的煤炭储量达到7241.16亿吨,其中生产和在建已占用储量为1868.22亿吨,尚未利用储量达4538.96亿吨。
2006年1-12月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值698,829,619,000元,比上年同期增长了23.45%;实现累计产品销售收入709,234,867,000元,比上年同期增长了23.72%,实现累计利润总额67,726,662,000元,比上年同期增长了25.34%.
2007年1-12月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值916,447,509,000元,比上年同期增长了28.06%。2008年1-10月中国煤炭开采和洗选行业实现累计工业总产值1,155,383,579,000元,比上年同期增长了57.81%。
“十一五”期间是煤炭工业结构调整、产业转型的最佳时期。煤炭是中国的基础能源,在一次能源构成中占70%左右。“十一五”规划建议中进一步确立了“煤为基础、多元发展”的基本方略,为中国煤炭工业的兴旺发展奠定了基础。“十一五”期间需要新建煤矿规模3亿吨左右,其中投产2亿吨,转结“十二五”1亿吨。中国煤炭工业将继续保持旺盛的发展趋势,今后一个较长时期内,中国煤炭工业的发展前景都将非常广阔。
基本情况
中国幅员辽阔,物产丰富,中华民族赖以生息繁衍、发展壮大、立足世界民族之林的要物质基础。在已发现的142种矿物中,煤炭占有特别重要的位量,资源丰富,分布广泛,煤田面积约55万平方公里,居世界产煤国家之前列。
中国聚煤期的地质时代由老到新主要是:早古生代的早寒武世:晚古生代的早石炭世、晚石炭世—早二叠世、晚二叠世;中生代的晚三叠世,早、中侏罗世、晚株罗世—早白垩世和新生代的第三纪。其中以晚石炭世——---早二叠世,晚二叠世,早、中侏罗世和晚侏罗世—早白垩世四个聚煤期的聚煤作用最强。中国含煤地层遍布全国,包括元古界、早古牛界、晚古生界、中生界和新生界,各省(区)都有大小小一、经济价值不等的煤田。
中国聚煤期及含煤地层的分布在:华北、华南、西北、西南(滇、藏)、东北和台湾六个聚煤区而各有不向。
是指灰分含量很高的各种煤炭产品。低劣煤用于锅炉燃烧,不仅经济性差,而且造成燃烧辅助系统和对流受热面的严重磨损以及维修费用的增加,因为低劣煤灰分比较大,经济性差,灰分量大,对受热面的冲刷、磨损严重。
分析化验基准间的换算
煤质分析化严重,有些基准在实际中是不存在的,是根据需要换算出来的;有些基准在实际存在,但为了方便,有时不进行测试,而是根据已知基准的分析化验结果进行换算,这样就简单多了。
化验室中进行煤质分析化验时,使用的煤样为分析煤样。分析煤样是经过一次次破碎和缩分得到的,它所处的状态为空气干燥状态。所以,化验室中用分析煤样进行分析化验时,其基准为分析基(又称为空气干燥基)。
分析煤样分析基化验结果,是化验室中直接测到的,是最基础的化验结果,是换算其它基准的分析化验结果的基础。
各种基准间的换算公式:
干基的换算: Xd=100Xad/(100-Mad)%
式中: Xad——分析基的化验结果;Mad——分析基水分; Xd——换算干燥基的化验结果。
煤炭质量
煤炭质量是指煤炭的物理、化学特性及其适用性,其主要指标有灰分、水分、硫分、发热量、挥发分、块煤限率、含矸率以及结焦性、粘结性等。
正确使用微机量热仪、升降式微机全自动量热仪、微机灰熔点测定仪、自动测氢仪、工业分析仪、快速灰化炉、微电脑粘结指数测定仪、奥亚膨胀度测定仪煤燃点测定仪、煤炭结渣性测定仪、活性炭测定仪等煤
炭化验设备,可以测试出煤炭的不同指标,从而可以确定煤炭质量。
1.产品质量。产品质量是企业赖以生存和发展的基础,是企业各项工作的综合反映。生产适销对路、品种优良的产品,是社会主义生产企业的重要任务和社会主义生产目的的客观要求。
产品质量是指产品、过程或服务满足规定或潜在要求(或需要)的特征或特性的总和。质量有狭义质量和广义质量之分。狭义质量是指产品质量和有关的工作质量;广义质量不仅指产品质量和有关的工作质量,而且还包括产品形成的过程质量和服务质量等,它把产品质量、过程质量和服务质量三者放在同等重要的地位加以考虑,更加体现了在市场经济条件下,人们对产品质量的高度重视和质量在竞争中的决定作用。
从产品质量的定义可以看出,它包含两层涵义:一是指产品自身所具有的特征和特性,即产品的客观属性;另一是指产品在使用过程中用户需求的满足程度,即产品的适用性。当二者有机结合时,产品的特征和特性得以充分利用,用户的需求得以充分的满足;社会的生产目的得以实现。如无烟块煤用于合成氨生产,就便煤炭的特性与适用性达到了较好的结合。但若将无烟块煤用作普通锅炉燃料,就失去了其适用性。可见,对产品质量高低的评价是由用户的不同需求来确定的。
质量指标
一、水分(M )
煤的水分分为两种,一是内在水分(Minh ),是由植物变成煤时所含的水分;二是外水(Mf ),是在开采、运输等过程中附在煤表面和裂隙中的水分.全水分是煤的外在水分和内在水分总和。一般来讲,煤的变质程度越大,内在水分越低。褐煤、长焰煤内在水分普通较高,贫煤、无烟煤内在水分较低。
水分的存在对煤的利用极其不利,它不仅浪费了大量的运输资源,而且当煤作为燃料时,煤中水分会成为蒸汽,在蒸发时消耗热量;另外,精煤的水分对炼焦也产生一定的影响。一般水分每增加2 % ,发热量降低100kcal/kg(大卡/千克);冶炼精煤中水分每增加1 % ,结焦时间延长5 一10min。
二、灰分(A )
煤在彻底燃烧后所剩下的残渣称为灰分,灰分分外在灰分和内在灰分。外在灰分是来自顶板和夹研中的岩石碎块,它与采煤方法的合理与否有很大关系。外在灰分通过分选大部分能去掉。内在灰分是成煤的原始植物本身所含的无机物,内在灰分越高,煤的可选性越差。灰是有害物质.动力煤中灰分增加,发热量降低、排渣量增加,煤容易结渣;一般灰分每增加2% ?发热量降低10okcal / kg 左右。冶炼精煤中灰分增加,高炉利用系数降低,焦炭强度下降,石灰石用量增加;灰分每增加1 % ,焦炭强度下降2 % ,高炉生产能九下降3 % ,石灰石用量增加4 %。
三、挥发分(V )
煤在高温和隔绝空气的条件下加热时,所排出的气体和液体状态的产物称为挥发分。挥发分的主要成分为甲烷、氢及其他碳氢化合物等。它是鉴别煤炭类别和质量的重要指标之一。一般来讲,随着煤炭变质程度的增加,煤炭挥发分降低。褐煤、气煤挥发分较高,瘦煤、无烟煤挥发分较低。
四、固定碳含量(FC )
固定碳含量是指除去水分、灰分和挥发分的残留物,它是确定煤炭用途的重要指标。从100减去煤的水分、灰分和挥发分后的差值即煤的固定碳含量。根据使用的计算挥发分的基准,可以计算出干基、干燥无灰基等不同基准的固定碳含量。
五、发热量(Q )
发热量是指单位质量的煤完全的燃烧时所产生的热量,主要分为高位发热量和低位发热量。煤的高位发热量减去水的汽化热即是低位发热量。发热量国际单位为百万焦耳/千克(MJ/kg ) ,常用单位大卡斤克,换算关系为:1MJ / kg =239 . 14kcal / kg ? 1J = 0.239gcal ? 1cal= 4 . l8J 。如发热量550kcaL/ g , 5500kcal / kg=550÷239 . 14 = 23MJ/kg .为便于比较,我们在衡量煤炭时消耗时,要把实际使用的不同发热量的煤炭换算成标准煤,标准煤的发热量为29 . 27MJ/kg ( 700okcal / kg )。国内贸易常用发热量标准为收到基低位发热量( Qnet,ar) ,它反映煤炭的应用效果,但外界因素影响较大,如水分等,因此Qnet,ar 不能反映煤的真实品质。国际贸易通用发热量标准为空气干燥基高位发热量( Qnet,ar) ,它能较为准确的反映煤的真实品质,不受水分等外界因素影响。在同等水分、灰分等情况下,空气干燥基高位发热量比收到基低位发热量高1.25MJ/g ( 300kcal / kg)左右。
六、胶质层最大厚度(Y )
烟煤在加热到一定温度后,所形成的胶质层最大厚度是烟煤胶质层指数测定中利用探针测出的胶质体上、F 层面差的最大值。它是煤炭分类的重要标准之一。动力煤胶质层厚度大,容易结焦;冶炼精煤对胶质层厚度有明确要求。
七、粘结指数(G )
在规定条件下以烟煤在加热后粘结专用无烟煤的能力,它是煤炭分类的重要标准之一,是冶炼精煤的重要指标。枯结指数越高,结焦性越强。
八、煤灰熔融性温度(灰溶点)
在规定条件下得到的随加热温度而变化的煤灰熔融性变形温度(DT )、软化温度( ST )、流动温度(FT ) ,常用软化温度(ST )来表示。灰熔融性温度越高,煤灰不容易结渣。因锅炉设计不同,对灰熔融性温度要求也不一样。煤灰熔融性温度的高低,直接关系到煤作为燃料和气化原料时的性能,煤灰熔融性温度低,煤灰容易结渣,增加了排渣的难度,尤其是固态排渣的锅炉和移动床的气化炉,煤灰熔融性温度要求较高。
九、哈氏可磨指数(HGI )
哈氏可磨指数是反映煤的可磨性的重要指标。煤的可磨性是指一定量的煤在消耗相同的能量下,磨碎成粉的难易程度。可磨指数赵大,煤赵容易磨碎成粉。在发电煤粉锅炉和高炉喷吹用煤,可磨指数是质量评价的一个重要指标。
十、吉氏流动度(ddpm)
煤的流动度是表征煤在干馏时形成的胶质体的粘度,是煤的塑性指标之一。流动度是研究煤的流变性和热分解力学的有效手段,又能表征煤的塑性,可以指导配煤和焦炭强度预测。吉氏流动度是以固定力矩在煤受热形成的胶质体中转动的最大转速表示的流动度指标,用每分钟转动的角度来表示。
十一、增锅膨胀序数(CSN )
增塌膨胀序数是在规定条件下以煤在增祸中加热所得焦块膨胀程序的序号表征煤的膨胀性和塑性指标.增祸膨胀序数的大小取决于煤灰熔融性、胶质体生成期间析气情况和胶质体的不透气性。
十二、焦渣特征(CRC )
煤炭热分解以后剩余物质的形状。根据不同形状分为8 个序号,其序号即为焦渣特征代号。
1──粉状。全部是粉末,没有相互粘着颗粒。
2──粘着。用手指轻碰即为粉末或基本上是粉末,其中较大的团块轻轻一碰即成粉末。
3──弱粘性。用手指轻压即成块。
4 ──不熔融粘结。用手指用力压才裂成小块,焦渣上表面无光泽,下表面稍有银白色光泽。
5 ──不膨胀熔融枯结。焦渣形成扁平的块,煤粒的界限不易分清.焦渣上表面有明显的银白色金属光泽,下表面银白色光泽更明显。
6──微膨胀熔融粘结。用手指压不碎,焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽,但焦渣表面具有较小的膨胀泡。
7──膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面均有银白色金属光泽,明显膨胀,但高度不超过15mm。
8──强膨胀熔融粘结。焦渣的上、下表面有银白色金属光泽,焦渣高度大于15mm。
化学组成
煤的结构模型 早在地球象太阳一样燃烧的时候,在反应圈附近,核变进行的同时,新生的元素一般不会发生化学反应(因为温度过高,原子过活泼),那时的大气里氢气站绝对统治地位(因为它是核聚变的原材料),氧气并不多,因为它在当时的高温下,其放热量较大的反应受到抑制,再加之氢气、氦气、氮气等的隔离作用,所以很难与其它物质反应(当时的氦气也很多,但它不善与其它物质反应,故称惰性气体)。当碳原子出生以后,其当时应该是气体状态,由核聚变为其创造极高温下降到一定的的范围了内时,它便与一些氢气反应生成甲烷,另有一些没有反应的,以石墨(气体)的状态存在下来(也有一小部分碳生成了其它化合物)。与此同时,大量的氮气与氢气生成了氨气,一些硫元素生成硫化氢。(大量的甲烷气体主要是在无壳时期产生的,在地球地壳形成之后,生成甲烷的反应仍然在进行着。)
后来,核聚变消耗更多的氢气生成更多的氧气,随着氧气的增多,氢气的减少(很多氢气逃逸出地球),特别是随着地球温度的下降,氧气开始夺取甲烷和氨气中的部分氢元素,造成大量的甲烷和少量的氨气纷纷合并在一起。进而形成大分子的气态石油和气态氨基酸(或硫化烃等),再后来随着温度的下降,陆地的形成,它们开始回到江河湖泊中,黑色一片,闪闪发光,是当时一道亮丽的风景线,我们现在往往很难找到有石油的地方,而过去则相反,很难找到没有石油的地方。这时候,在黑色的石油中开始孕育地球上过度阶段的地球生命,它同时也为这些生物提供了丰富的食物(当时的生物多为厌氧型)。再再后来产生了光合作用的植物,植物创造更多的氧气,随着氧气的增加,再次对某些处在高温状态的石油夺氢(碳氢化合物在高温三到五百度,可以直接析氢),形成了很多密度,粘稠度更大的原油,为地球煤炭、溶洞的形成奠定了基础。
当时的煤炭和石油是原始生物(包括陆地动物)的“面包和奶酪”(因为煤炭在未被埋葬之前一般都是以石油的状态存在的,所以动物们很难尝到这种美味佳肴)。再再再后来,氧气进一步增加,大多数裸露的石油和煤炭被空气中氧气氧化或燃烧殆尽。只留下那些在不同时期被火山熔岩覆盖了的石油和煤炭,也就是我们现在所看到的石油和煤炭。
煤中有机质是复杂的高分子有机化合物,主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成,而碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上;煤中的无机质也含有少量的碳、氢、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的组分,其含量随煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量为50%~60%,褐煤为60%~70%,烟煤为74%~92%,无烟煤为 90%~98%。煤中硫是最有害的化学成分。煤燃烧时,其中硫生成SO2,腐蚀金属设备,污染环境。煤中硫的含量可分为 5 级:高硫煤,大于4%;富硫煤,为2.5%~4%;中硫煤,为1.5%~2.5%;低硫煤,为1.0%~1.5%;特低硫煤 ,小于或等于1%。煤中硫又可分为有机硫和无机硫两大类。煤炭分无烟煤半烟煤
工业分析
通过工业分析可大致了解煤的性质,又称技术分析,是指煤的水分、挥发分、灰分的测定以及固定碳的计算。
水分可分为外在水分、内在水分以及与煤中矿物质结合的结晶水、化合水。
外在水分为煤炭在开采、运输、储存及洗选过程中,附着在煤颗粒表面和大毛细孔中的水分。
内在水分为吸附或凝聚在煤颗粒内部的毛细孔中的水分,温度超过100℃时可将煤中内在水分完全蒸发出来 。
灰分是指煤完全燃烧后残留的残渣量。灰分来自煤的矿物质。挥发分是指煤中有机质可挥发的热分解产物。
挥发分随煤化程度增高而降低,可用于初步估测煤种。
固定碳是指煤中有机质经隔绝空气加热分解的残余物,固定碳随变质程度的加深而增高,可作为鉴定煤变质程度的指标。
工艺性质
煤的工艺性质是工业评价合 理 用 煤的依据,主要包括粘结性、结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、焦油产率和可选性等。粘结性是指煤在高温干馏中产生胶质体,使煤粒相互粘结成块的性能。粘结性是评价炼焦用煤的主要指标。结焦性是指在炼焦炉中能炼出适合高炉用的有足够强度的冶金焦炭的性质。发热量是指单位质量的煤在完全燃烧时所产生的热量。煤的发热量是煤质的重要指标,是计算热平衡、耗煤量、热效率等的依据。
伴生元素
指以有机或无机形态富集于煤层及其围岩中的元素。有些元素在煤中富集程度很高,可以形成工业性矿床,如富锗煤、富铀煤、富钒石煤等,其价值远高于煤本身。
根据煤中伴生元素的性质和用途,可分为有益元素、有害元素和指相元素3类。有益元素主要 有锗、镓、铀、钒等,可被利用。有害元素 主要有硫 、磷、氟、氯、砷、铍、铅、硼、镉、汞、硒、铬等。硫是煤中常见的有害成分,其他有害元素在煤中含量一般不高,但危害极大,如砷是一种有毒元素。煤在燃烧中,硫是造成城镇环境污染的主要物质源。当然,对有害元素如果收集、处理得当也可变成对人有用的财富。煤中伴生元素,有各自的地球化学性质,形成于不同的沉积环境中。因此,可根据元素的相对含量、元素的共生组合关系及元素的比值,来判断相和沉积环境。
发热数值
a.煤的弹筒发热量(Qb)
煤的弹筒发热量,是单位质量的煤样在热量计的弹筒内,在过量高压氧(25~35个大气压左右)中燃烧后产生的热量(燃烧产物的最终温度规定为25C)。
由于煤样是在高压氧气的弹筒里燃烧的,因此发生了煤在空气中燃烧时不能进行的热化学反应。如:煤中氮以及充氧气前弹筒内空气中的氮,在空气中燃烧时,一般呈气态氮逸出,而在弹筒中燃烧时却生成N2O5或NO2等氮氧化合物。这些氮氧化合物溶于弹筒税种生成硝酸,这一化学反应是放热反应。另外,煤中可燃硫在空气中燃烧时生成SO2气体逸出,而在弹筒中燃烧时却氧化成SO3,SO3溶于弹筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放热反应。所以,煤的弹筒发热量要高于煤在空气中、工业锅炉中燃烧是实际产生的热量。为此,实际中要把弹筒发热量折算成符合煤在空气中燃烧的发热量。
b.煤的高位发热量(Qgr)
煤的高位发热量,即煤在空气中大气压条件下燃烧后所产生的热量。实际上是由实验室中测得的煤的弹筒发热量减去硫酸和硝酸生成热后得到的热量。
应该指出的是,煤的弹筒发热量是在恒容(弹筒内煤样燃烧室容积不变)条件下测得的,所以又叫恒容弹筒发热量。由恒容弹筒发热量折算出来的高位发热量又称为恒容高位发热量。而煤在空气中大气压下燃烧的条件湿恒压的(大气压不变),其高位发热量湿恒压高位发热量。恒容高位发热量和恒压高位发热量两者之间是有差别的。一般恒容高位发热量比恒压高位发热量低8.4~20.9J/g,实际中当要求精度不高时,一般不予校正。
煤的转换
煤变成油通常有直接液化和间接液化两种方法。直接液化又称“加氢液化”,主要是指在高温高压和催化剂作用下,对煤直接催化加氢裂化,使其降解和加氢转化为液体油品的工艺过程;煤的间接液化是先将煤气化,生产出原料气,经净化后再进行合成反应,生成油的过程。煤直接液化就是用化学方法,把氢加到煤分子中,提高它的氢碳原子比。在煤直接液化过程中,催化剂是降低生产成本和降低反应条件苛刻度的关键。
电价上调了,但发电企业所面临的困境并没有得到太大的改观,因为电煤价格似乎总是“魔高一尺道高一丈”。据中电联统计,自2004年国家发改委颁布煤电价格联动机制以来,全国共实行了四次价格联动,秦皇岛5500大卡动力煤价累计上涨超过150%,但销售电价涨幅仅有32%。
以往经验证明,对于发电企业来说,要“过上好日子”,全寄望于煤电联动显然行不通。于是,位居五大发电企业规模之首的华能集团在4月16日正式投入到煤炭行业的最大组织――中国煤炭工业协会(下称“中煤协”)的怀抱,加速提升自身的煤电一体化进程。
神华“一体化”修成正果
4月17日下午,全国第六大发电企业――“煤老大”神华集团总经理张玉卓在第七次煤炭工业科学技术大会上宣布:“2010年神华的发电企业盈利达到78亿元。”相比之下,五大发电企业去年四盈一亏,经营状况均大大逊于此后起之秀,“电老大”华能的利润总额才有69.8亿元。尽管在装机容量上,“煤老大”的电力规模只有“电老大”的1/3左右,甚至还未到“电老五”中电投集团的一半。
“从1995年成立至今,集团煤炭年产量由550万吨增长至3.5亿吨,增长了63倍;发电装机容量由1999年的100万千瓦增至今年一季度的3450万千瓦以上,增长近35倍。”张玉卓介绍说:“依靠科技进步,突破煤电油运个板块的约束瓶颈,推进各板块之间的深入协调和资源共享。去年神华集团销售收入实现2170亿元,利润575亿元。”
东北证券分析认为,神华独特的煤电路港航一体化经营模式不仅在纵向结构上丰富了公司业务,也使其分项业务在各经营领域均表现突出。神华电力业务2010年发电量达到1411.5亿千瓦时,同比增加34.5%。去年国内动力煤价格平均涨幅超过25%,但神华发电单位成本仅增加7.3%,公司电力业务至今仍保持18%的经营收益率。
据神华董秘黄清介绍,神华电力业务用煤绝大部分是自供,按照长约合同价格来供应,因而比市场现货价要低。且公司的平均单机容量较高,“机组越大发电成本越低,因为其标准煤耗越低,在相同煤价情况下耗用的煤比较少。”
“比如锦界煤电一体化项目,同步建设了4台60万千瓦的高临界空冷机组,吨煤燃料成本是河北同类地区电厂燃料成本的一半,全年节约成本费用达10个亿。”张玉卓告诉记者。
华能一季度降利逾七成
4月19日华能国际发布的一季报显示,由于煤价上涨,公司盈利状况再度恶化。受燃料价格上涨导致的成本增加拖累,公司一季度实现净利2.26亿元,同比减少76%。公司同期营业收入304亿元,上年同期为243亿元;成本302亿元,上年同期232亿元。
华能国际此前披露的运营数据显示,公司一季度完成发电量754.31亿千瓦时,同比增长28.77%。尽管发电量同比增长,但一季度电力企业利润堪忧。中电联此前报告显示,2011年2月份有超过40%的发电企业处于亏损状态。
电力行业也成为财政部4月18日公布一季度国企“账本”时,特别点名的两个亏损行业之一。据悉,五大发电企业均继续出现亏损。中电联统计信息部主任薛静表示,一季度五大企业的火电业务亏损情况比去年更甚。
申银万国等多家券商近期指出,如果上网电价调整的传闻属实且得以尽快落实,将改善电厂的经营环境。此前有媒体称,国家发改委已于4月10日上调全国16个省(区、市)上网电价,其中山西涨幅最高,为2.6分/度,山东等五省(区、市)上调2分/度。总体来看,16个省(区、市)平均上调上网电价约1.2分/度。
值得注意的是,此次上调上网电价将仅选择在部分煤炭供应非常紧张、煤价上涨幅度较快的地区实施,例如山东、山西及中西部省份等,并没有采取在全国范围内普调电价的方式。厦门大学能源经济研究中心主任林伯强表示,部分地区上调上网电价与实行新一轮煤电联动不可等同,此次调价对于缓解整个火电行业的经营压力仍难以起到明显的改善作用。
绕不过的“电改”
方正证券认为,在当前通胀形势如此严峻的情况下,上调零售电价所面临的压力很大,这次的调价实质上是将损失由发电企业向电网企业转移,只是为了改善电厂盈利状况和现金流的临时性对策,甚至没有涉及煤电价格倒挂的问题。二季度为传统的火电淡季,三季度为用电高峰,若三季度煤价较当前进一步上涨,部分地区火电可能出现现金流断裂风险,将会再次倒逼上网电价的上调。
事实上,要想彻底解决电力企业连年被动亏损动问题,煤电联动并不足以解决根本问题。综合来看,煤电一体化和上调上网电价是缓解火电企业持续亏损的短期对策,大力发展坑口电厂项目以及相配套的特高压远距离输电项目是规避煤炭调运难题的中期方案,而根本性解决之道,就是推进停滞了9年的电力体制改革。
中电联相关人士曾指出,实施煤电价格联动,反而会导致煤价和电价轮番上涨,其根源在于政府指导的“成本”定价。
国家电监会价财部一官员表示,要彻底解决煤电矛盾,“一方面要实行发电侧竞价上网,一方面要实行电网主辅分离,彻底厘清输配电价,使得发电成本通过销售电价彻底得到疏导。”
25词条图册 煤煤 参考资料: 1. 煤炭介绍:煤炭是什么
2. 2014年中国7月港口煤炭市场需求现状
3. 2014年1-5月河南省煤炭行业行业资产总额为3281.51亿元
4. 煤炭怎样形成的
5. 煤炭的分类
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河北省煤炭行业“开工第一课” 2021年03月16日发布
参考来源
- ↑ 煤(coal)是一种可燃的黑色或棕黑色沉积岩,通常发生在煤床或煤层的岩石地层中或矿脉中,新浪博客 - blog.sina.com.cn/s... - 2019-1-28
- ↑ 主要通过燃烧生产电力或热能;也是冶金、化学工业的重要原料,用于精炼金属,或生产化肥和许多化工产品,精英家教网 - www.1010jiajiao.com/p... - 2021-3-31