煤化学_煤的组成-化学组成共47页文档

煤的主要化学成分煤，这黑不溜秋的宝贝，自古以来就是咱们人类的好帮手，简直是能源界的“老炮儿”。

你瞧瞧，从炉火熊熊的古代，到机器轰鸣的近现代，煤一直默默无闻地燃烧自己，照亮了多少个日夜，推动了多少历史的轮子往前滚。

说煤啊，咱得先聊聊它的化学成分。

煤这家伙，可不简单，里面藏着好多宝贝。

碳、氢、氧、氮、硫，这些元素在煤里头是常客，它们手拉手，肩并肩，组成了一个个复杂的分子结构。

就像咱们平时吃的菜，各种食材搭配得当，才能做出美味佳肴。

煤也是这样，这些元素搭配好了，才能成为咱们人类的好燃料，好帮手。

碳是煤里的“老大”，占了绝大多数。

它就像煤的灵魂，少了它，煤就失去了燃烧的力量。

氢和氧呢，就像是煤的“左右护法”，它们跟碳一起，组成了煤里的可燃部分，让煤能够熊熊燃烧，释放出大量的热量。

氮和硫呢，它们在煤里的含量虽然不多，但作用可不小。

氮能让煤燃烧得更稳定，而硫呢，虽然有时候会让煤有点“臭烘烘”的，但它也是煤的一个重要组成部分，对煤的燃烧性能有着不小的影响。

煤的化学成分这么丰富，它的用途自然也就多了去了。

在古代，人们用煤来取暖、做饭，它就像是一个温暖的怀抱，给了人们无尽的温暖和安慰。

到了近现代，煤的作用就更大了。

它是工业生产的“粮食”，钢铁厂、化工厂、发电厂，这些大家伙都离不开煤的供应。

煤就像是一个不知疲倦的工人，默默地推动着机器运转，让咱们的生活变得更加美好。

当然啦，煤也不是没有缺点的。

它燃烧的时候会产生大量的二氧化碳和硫化物，对环境造成不小的污染。

这就像是一个吃货，虽然吃得很香，但吃完之后却留下一地的垃圾。

不过呢，咱们人类也不是吃素的，现在大家都在想办法解决这个问题，比如发展清洁能源、提高煤的利用效率等等。

相信在不久的将来，煤也能变得“绿色”起来，继续为咱们人类服务。

煤啊煤，你真是个让人又爱又恨的家伙。

你的存在让咱们的生活变得更加美好，但同时也带来了不少的环境问题。

不过呢，我相信咱们人类一定能够找到解决之道，让你继续发挥你的作用，为咱们的生活添砖加瓦。

有机硫成分
主要的有机硫化合物包括芳香和脂肪 硫醇、芳香和脂肪硫醚、二硫醚、环 硫醚以及噻吩类硫。
S
NH
S
N H
thiophene
pyrrole
五元杂环化合物呋喃、噻吩、吡咯的结构和苯相类 似。构成环的四个碳原子和杂原子（N，S，O）均 为sp2杂化状态，它们以σ键相连形成一个环面
练习
• 分类写出煤焦化产物中主要有机物 的名称及构造式。
Organic compounds containing Sulfur
SO2 CaSO4
1 H S ＋ O H O ＋ S 2 2 2 2 3 H S ＋ O H O ＋ S O 2 2 2 2 2
2 H S ＋ S O2 H O ＋ 2 S 2 2 2
H 2S
H S ＋ C H O H C H S H H O 2 3 3 2 C H S H ＋ C H O H C H S C H H O 3 3 3 3 2 C H S C H ＋ H S2 C H S H 3 3 2 3
2.9 环保需要及煤化工业的规划
• 煤液化制油及新型煤化工项目耗资巨大，能耗高 ，以多的能源换取更少的能源，必须审慎考虑长 期利益及生命周期。 • 新型煤化工工程建设和生产运行是应用多领域高 新技术和实施大规模工程相结合的复杂系统工程 ，技术和工程管理水平要求高，因此必须注重组 织管理和培育高素质的技术队伍，实行先进、科 学、 高效的管理和经营模式。
n a p h t h a l e n e
benzene
p h e n a n t h r e n e
a n th r a c e n e
pyrene
表2.11 粗酚组成及性质
酚类的代表物质为苯酚。纯净的苯酚是无色 棱形结晶，有特殊气味，在空气中放置因易 被氧化而变成红色。室温时稍溶于水，在 65℃以上可与水混溶；也易溶于乙醇、乙醚 、苯等有机溶剂。 苯酚是有机合成的重要原料，多用于制 造塑料、胶黏剂、医药、农药、染料等。

第五章煤的化学组成煤的组成极其复杂，是由无机组分和有机组分构成的混合物。

无机组分主要包括黏土和矿物、石英、方解石、石膏、黄铁矿等矿物质和吸附在煤中的水;有机组分主要是由碳、氢、氧、氮、硫等元素构成的复杂的高分子有机化合物的温合物。

一般来说，煤中的无机组分对煤的加工利用是有害的，有机组分是煤的主要组成部分，也是煤炭加工利用的主要对象。

煤中矿物质和有机质的化学成分十分复杂，特别是有机组分的完全分离和鉴定几乎是不可能的。

因此，从分子水平上研究和分析煤的各种组成成分在技术上难以实现。

为了指导煤炭加工利用和研究煤的性质，在实用上通常采用较为简单的办法分析和研究煤的有机组成和无机组成，主要有工业分析、元素分析、灰成分分析和溶剂萃取等。

第一节煤的工业分析工业分析是确定煤化学组成最基本的方法，它是在规定条件下，将煤的组成划分为水分、灰分、挥发分和固定碳四种组分。

工业分析是一种条件实验，除了水分以外，灰分、挥发分和固定碳是煤在测定条件下的转化产物，不是煤中的固有组分，其测定结果依测定条件变化而变化。

为了使测定结果具有可比性，工业分析的测定方法均有严格的标准。

目前我国实施的是《煤的工业分析方法»(GB/T 212-200的。

在该标准中分别规定了水分、灰分、挥发分的测定和固定碳的计算方法。

工业分析虽然简单，但分析结果对于研究煤炭性质、确定煤炭的合理用途以及在煤炭贸易中，具有重要的作用。

一、煤中的水分(一)煤中水分的存在状态水分是煤中的重要组成部分，是煤炭质量的重要指标。

煤中的水分可分为游离水利和化合水。

煤中游离水是指与煤呈物理态结合的水，它吸附在煤的外表面和内部孔隙中。

因此，煤的颗粒越细、内部孔隙越发达，煤中吸附的水分就越高。

煤中的游离水分可分为两类，即在常温的大气中易失去的水分和不易失去的水分。

前者吸附在煤粒的外表面和较大的毛细孔隙中，称为外在水分，用M f表示;后者则存在于较小的孔隙中，称为内在水分，用M inh表示。

1、 煤中的水分
1.2 煤Байду номын сангаас水分的 来源
（1）成煤过程中，沼泽中的水随着成煤过程进入煤中； （2）煤层形成后，地下水进入煤层的裂隙、孔隙中； （3）开采、洗选、运输、贮存过程中进入煤中。
1.3 外在水分、内在水分等重要概念
1.3.1 外在水分和内在水分的概念
煤中的水分可分为在常温的大气中易于失去的水分和 不易失去的水分，
1、 煤中的水分Moisture in coal
1.1 煤中水分的特点：
（1）物理态结合的水 煤中的水分一般是指与煤呈物理态结合的水，它吸 附在煤的外表面和内部孔隙中。因此，煤的颗粒越细、 内部孔隙越发达，煤中吸附的水分就越高。
1、 煤中的水分Moisture in coal
（2）化学态结合的水
1.3 外在水分、内在水分等重要概念
一般分析试验煤样
通 常 ， 煤 质分析化 验采用的 煤样均是 粒度小于 0.2mm 的空气干燥煤样，原来称分析煤样，现称“一 般分析试验煤样”，该煤样的水分也称为“一般分析 试验煤样水分”或“空气干燥基水分” (moisture on air dried basis) ，用Mad表示，它的大小与Minh相同。
Part 4： Coal constituents
Chapter 4 Coal petrographic constituents; Chapter 5 Coal chemical constituents;
Chapter 5 Coal chemical constituents
Main contents
前者称为外在水分free moisture， 后者称为内在水分inherent moisture 。 内在水分和外在水分之和称为全水分total moisture。

第六章 §1煤的化学 组成和结构
35 35
30 30
25 25
（
20 内 20 在
15 水容15 10 分积10
含水 5 量分 5
）
0 0 10 20 30 40 50 60
0 65 70 60 60 60 60 60
daf
daf
图6-7 煤中内在水分含量与碳含量 和挥发分之间的关系（据武汉地质 学院煤田教研室，1979）
第六章 §1煤的化学 组成和结构
3．氧 氧在煤的有机质中以各种官能团的形式存在，
分布在支链上或在稠核中构成杂环。在煤化作 用过程中，由于温度的影响煤中氧含量(Odaf) 随着煤化程度加深而减少，其波动范围很大。 在同一种煤的不同煤岩成分中，以镜质组和稳 定组的氧含量为最高，丝质组的氧含量最低。
第六章 §1煤的化学 组成和结构
6．磷 煤中的磷是有害元素之一，大都存在于无机
矿物质中。我国煤中磷的含量不高，一般为 0.00l-0.1％，最高不超过1％。虽然煤中磷的 含量较少，但是它的危害性却很大。在煤炼焦 时，煤中的磷转入焦炭，焦炭用于炼铁时又进 入生铁中，位生铁发脆而影响其质量。因此磷 是煤中有害成分，炼焦用煤要求磷含量在 0.02-0.03％以下。
第六章 §1煤的化学 组成和结构
煤
50
褐
长焰 煤
煤 烟
40
它 其
Hdaf
30
20
7
10
煤
褐 长
焰
煤
其 它 烟煤
6
Vdaf
5
4
0
5
10
15
20
25
T daf
图6-2 煤中氢含量与挥发分、焦油产率之间的关系 （据汪寅人等，1981）

煤的组成高中化学煤是一种重要的自然能源，也是人类历史上最为重要的能源之一。

煤的化学组成可以追溯到地球上古生命的演变。

煤的组成一直是化学家和科学家们研究的重要课题，也是高中化学课程重要的知识内容之一。

煤是一种复杂的有机物质，它的组成取决于植物物质和化石燃料的演化。

一般煤中都含有氢、碳和氧，并且还有微量的其他元素，比如硫、氯、氮、磷等等。

大部分煤都以CHO含水物质为主，即碳氢含水物质，而ODF（全氢质）煤更为常见，ODF煤的主要成分是由一种碳氢合物（一种有机物）所组成的，这个有机物中含有相当大量氢，也就是说，ODF燃煤含有大量的氢。

在化学反应过程中，可以将煤拆分成多种不同的化学物质，比如二氧化碳、一氧化碳、尿素、石油醚、碳氢化合物、二氧化硫、水和氢等等。

而这些化学物质拆分出来后，又可以用于燃料、能源和化学原料制造等等。

在煤的化学构成方面，经过近十几年来不断改进，现在存在着许多不同的类型的煤种。

比如白煤、烟煤、无烟煤等等。

每种煤的组成都不一样，煤的组成因素对于煤的性能也有着至关重要的影响。

关于煤的组成，高中化学课程在简介方面都以原理为主，但细节层次上多关注了燃料煤的组成，比如煤中的氢、碳、氧这三种元素，还有煤中微量元素的组成等等。

高中化学课程中涉及到煤的组成，既可以简介核心原理，也可以在细节层次上进行更深入的详尽讨论。

比如它的燃烧性能，氧化反应、酸雨、灰化反应等等，以及延存热、热效应等等。

此外，学习煤的组成有助于我们更好地理解煤的物理与化学性质，并有助于我们增加了自然资源的利用率，更好地应对能源危机。

综上所述，煤的组成是高中化学课程的重要知识内容，学习煤的组成有助于我们更好地理解煤的物理与化学性质，并有助于我们增加了自然资源的利用率，更好地应对能源危机。

并且，这也是更好地保护环境、减少空气污染，改善能源利用率的重要步骤。

煤的化学组成煤是一种能源资源，是热带植物在一亿年前经过生物和地质作用的过程中形成的有机质的化石。

煤的主要化学成分是碳、氢、氧、氮、硫、磷等元素，其具体化学组成和结构特点对其性质和用途有着重要的影响。

一、煤的基本化学组成1.碳：煤中的碳含量很高，可以达到60%~90%不等。

这是因为在植物体内，二氧化碳与水经过光合作用和细胞呼吸，形成有机化合物，其中大部分是碳水化合物，此后这些有机化合物经过埋藏、升温和加压作用，形成煤炭。

碳元素是煤炭的主要成分，其含量的高低决定了煤的品质和类型。

2.氢：煤中含有氢，但氢的含量比碳要低，只有2%~5%不等。

氢元素主要存在于煤的有机氢化合物中，比如：甲烷、乙烷、苯乙烯等。

其主要来源于古植物体内含有的氢化合物，如蛋白质和脂肪质等，以及水分解而来。

氢的含量高低是影响煤炭的气化性能和燃烧速度的主要因素之一。

3.氧：煤中的氧含量不固定，一般为5%~30%不等。

煤中的氧元素主要来自植物体内的膳食纤维素和其他有机物，同时也可以是在煤炭形成以后，经过氧化作用，形成的含氧化合物。

氧的含量高低对煤的空气氧化性、稳定性、可燃性等有一定的影响。

4.氮：煤中的氮含量很少，只有0.5%左右。

氮元素主要存在于煤中的有机氮化合物，如蛋白质、氨基酸、胆固醇等。

它们的进一步分解产生了硝基化合物、氨基化合物等含氮物质。

含氮物质对煤的低温固相反应、气化反应、燃烧反应等都有影响。

5.硫：硫元素是煤中的常见元素之一，煤的硫含量一般在0.2%~5%之间。

硫元素主要存在于硫化物和有机硫化合物中，如硫酸盐、硫化铁、巯基化合物、噻吩化合物等。

它们的存在直接影响着煤的燃烧性能、气化性能和腐蚀性能。

6.磷、钾、钙等元素：磷、钾、钙等元素虽然在煤中的含量不高，但也对煤的质量和特性产生了一定的影响。

磷元素主要存在于煤中的有机磷化合物中，如磷酯类、磷氢化合物等，含磷煤具有易燃性和高热值的特点。

钾、钙等元素则主要对其灰化特性、融化特性和腐蚀性特性产生了影响。

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32
溶剂抽提的分类
1）普通抽提： 在≤100℃温度下，用普通的低沸点有
机溶剂，如笨、氯仿和乙醇等。抽提产物小于1-2%。
2）特定抽提：抽提温度在200℃以下，采用亲核性溶
剂，如吡啶类、酚类和胺类等，抽提产物可达20-40%。
3）超临界抽提：以甲苯、异丙醇或水为溶剂在超过
临界点的条件下抽提煤。抽提温度一般在400℃左右。抽 提率可达30%以上。
Hale Waihona Puke 煤自燃的影响因素和预防 煤的高温燃烧
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29
煤的其他化学性质
煤的加氢化学反应； 煤的磺化化学反应；
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第三章 煤有机质的化学结构
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煤的特性：复杂性；多样性；不均一性。
不象其他有机化合物一样，不存在统一的结构
煤化学结构的研究方法：
①物理研究方法—红外光谱、X射线衍射、核磁共振、 密度、折射率 ②物理化学研究方法─如溶剂抽提和吸附性能 ③化学研究方法─氧化、加氢、解聚、烷基化、热解和 官能团分析等
无原始植物
有亮暗相间 的条带
易着火,有烟 易着火,有烟 多烟
多
较多
少
很低
低
较高
无烟煤
灰黑色 有金属光泽
无明显条带
难着火,无烟 较少 高
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6
二.煤的生成
(一)植物的族组成 1.糖类及其衍生物
• 纤维素半纤维素果胶：分子结构和元素组成？ • 木质素：分子结构和元素组成？ • 蛋白质：分子结构和元素组成？ • 脂类化合物(脂肪、树脂、树蜡)
2）物理性质：风化煤的强度和硬度降低，吸 湿性增大；

灰分：煤中含有不能燃烧的矿物杂质，它们在煤完 全燃烧后形成灰分。灰分的组成和重量不等于矿物 杂质的组成重量，不同煤种的灰分差别从10％左右 到50％左右
灰分的危害：灰分会使煤中的可燃元素相对减少， 阻碍空气与可燃物质接触，增加不完全燃烧损失， 同时还沾污受热面降低传热系数，磨损受热面影响 传热效果污染环境
煤的各种成分性质
碳：是煤中的主要可燃物质，通常煤的各种含量约 占收到基的20％—70％，煤中的碳是一部分与氢、 氧、硫等结合成挥发性的复杂化合物，其余部分叫 固定碳。固定碳只在高温下才燃烧而且固定碳的含 量越高越不易燃烧，1公斤碳完全燃烧可放出 32866KJ的热量
氢：煤中的氢含量只有2％—6％，氢是煤中的有利 元素一公斤氢完全燃烧可放出约120370KJ的热量。 煤中氢元素一部分与氧结合叫做化合氢它不能燃烧 放热，煤在储藏时首先会风化失去氢。
煤的元素分析就是煤的化学组成成分?煤的化学组成成分包括碳c氢h氧o氮n硫s五种元素以及水分和灰分其中碳水分和灰分其中碳氢硫是可燃的其余是不可燃烧物
煤的元素分析成分
煤的元素组成
含义：煤的元素分析就是煤的化学组成成分 煤的化学组成成分包括碳﹙C﹚、氢﹙H﹚、
氧﹙O﹚、氮﹙N﹚、硫﹙S﹚五种元素以及 水分和灰分，其中碳、氢、硫是可燃的其ห้องสมุดไป่ตู้ 是不可燃烧物。这些成分在煤中以复杂的化 合物形式存在。
煤中可燃硫的含量不超过2％但个别煤种高达 8％—10％，一公斤硫完全燃烧约能放出 9050KJ的热量。硫燃烧后形成的SO2
硫：煤中的硫分为有机硫和无机硫两大类， 有机硫和煤中的C、H、O等结合成复杂的化 合物分布在煤中。无机硫包括黄铁矿硫和硫 酸盐硫等，其中有机硫和黄铁矿硫可以燃烧 而硫酸盐不能燃烧。煤中可燃硫的含量一般 不超过2％，但个别煤中高达8％—10％，一 公斤的硫完全燃烧时可约放出9050KJ的热量

（4）煤有机质的族组成（Family constituent of organic matter in coal ）
第一节 煤的工业分析Proximate analysis of coal
煤的工业分析的定义： 在人为规定条件下under a set of standard conditions
粗略approximately测定determine煤化学组成的一种方法 means ，它将煤的组成区分为水分、灰分、挥发分和固 定碳。
（2）分析时间：约20min （3）测定精度：≤0.4%（全水）；≤0.2%（空干水） （4）试样质量：10-12g(全水)；0.9-1.1g(空干水) （5）试样粒度：≤6mm(全水)；≤80目(空干水)
1.5 煤的最高内在水分
1.5.1 定义 煤的最高内在水分是指煤样在30℃，相对湿度
relative humidity达到96%的条件下吸附水分达到饱和 water saturation时测得的水分，用符号MHC (moisture holding capacity)表示。这一指标反映了年青煤的煤化程 度，用于煤质研究和年青煤的分类。
1.3 外在水分、内在水分等重要概念
一般分析试验煤样 通常，煤质分析化验采用的煤样均是粒度小于
0.2mm的空气干燥煤样，原来称分析煤样analytical sample，现称“一般分析试验煤样”，该煤样的水分也 称为“一般分析试验煤样水分”或“空气干燥基水分”
(moisture on air dried basis) ，用Mad表示，它的大小与 Minh相同。
本 课 要 求 掌 握 加 热 失 重 法 thermal weight-loss method的基本原理，其他方法可参阅有关专门书籍。

煤的化学组成和分子结构煤中有机物主要由碳、氢、氧和少量氮、硫和磷等元素构成,各种煤所含的主要元素组成见表2-2-03。

表2-2-03 煤的元素组成一、煤的种类（按炭化程度分）1.泥煤（草煤、泥炭）8380~10500kJ/kg2.褐煤10500~16700kJ/kg3.烟煤21000~29400kJ/kg4.无烟煤（白煤）21000~25200kJ/kg二、煤的化学组成1.碳C C +O2=CO2 +33900kJ/kg2.氢H H +O2=HO2 +142400kJ/kg1）化合氢：与氧化合形成结晶水的氢。

不能燃烧放热。

2）自由氢：未与氧结合的氢。

与其他元素（C、S）构成可燃化合物。

3.硫S S+O2=SO2 +10500kJ/kg1）有机硫—燃烧形成→SO22）无机硫↗黄铁矿硫→燃烧形成→SO2↘硫酸盐→灰渣4.氧和氮（O、N）5.水分W↗内在水分：干燥除去水分→外在水分：风干↘结晶水：高温除去6.灰分A：灰熔点三、成分表示方法：（煤的元素分析法）1.应用基y（为基准）2.分析基f3.干燥基g4.可燃基r第二节煤的使用性能一、煤的工业分析：1.挥发物V2.水分W3.固定碳C GD4.灰渣AC GD=100-（W+A+V）二、煤的发热量（一）概念1.定义：单位质量或体积燃料完全燃烧时所发出的热量。

2.分类↗高位发热量Q gw:含水蒸气凝结时的热量↘低位发热量Q dw（二）计算公式P91.工业分析法：2.元素分析法：↗杜隆公式↘门捷列夫公式3.高低发热量的换算：三、煤的物理、化学性质（一）物理性质：1.比重：1~1.8t/m3随炭化程度而加大。

2.比热：0.84~1.67kJ/kg℃随炭化程度而减少。

3.导热系数：0.232 ~0.348w/m℃随炭化程度而加大。

（二）化学性质：1.粘结性、结焦性2.耐热性3.反应性、可燃性四、工业要求：（燃烧用）Q y dw=5500~6000kcal/kgV f >20%S g≯4%A g<50%灰熔点>1200℃煤的化学成分主要是碳和氢，还含有少量氧、氮、硫。

煤的元素组成煤的组成以有机质为主体，构成有机高分子的主要是碳、氢、氧、氮等元素。

煤中存在的元素有数十种之多，但通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。

在煤中含量很少，种类繁多的其他元素，一般不作为煤的元素组成，而只当作煤中伴生元素或微量元素。

一、煤中的碳一般认为，煤是由带脂肪侧链的大芳环和稠环所组成的。

这些稠环的骨架是由碳元素构成的。

因此，碳元素是组成煤的有机高分子的最主要元素。

同时，煤中还存在着少量的无机碳，主要来自碳酸盐类矿物，如石灰岩和方解石等。

碳含量随煤化度的升高而增加。

在我国泥炭中干燥无灰基碳含量为55～62％；成为褐煤以后碳含量就增加到60～76.5％；烟煤的碳含量为77～92.7％；一直到高变质的无烟煤，碳含量为88.98％。

个别煤化度更高的无烟煤，其碳含量多在90％以上，如北京、四望峰等地的无烟煤，碳含量高达95～98％。

因此，整个成煤过程，也可以说是增碳过程。

二、煤中的氢氢是煤中第二个重要的组成元素。

除有机氢外，在煤的矿物质中也含有少量的无机氢。

它主要存在于矿物质的结晶水中，如高岭土(Al203·2Si02·2H2O)、石膏(CaS04·2H20 )等都含有结晶水。

在煤的整个变质过程中，随着煤化度的加深，氢含量逐渐减少，煤化度低的煤，氢含量大；煤化度高的煤，氢含量小。

总的规律是氢含量随碳含量的增加而降低。

尤其在无烟煤阶段就尤为明显。

当碳含量由92%增至98％时，氢含量则由2.1%降到1%以下。

通常是碳含量在80～86％之间时，氢含量最高。

即在烟煤的气煤、气肥煤段，氢含量能高达6.5％。

在碳含量为65～80％的褐煤和长焰煤段，氢含量多数小于6％。

但变化趋势仍是随着碳含量的增大而氢含量减小。

三、煤中的氧氧是煤中第三个重要的组成元素。

它以有机和无机两种状态存在。

有机氧主要存在于含氧官能团，如羧基(--COOH)，羟基(--OH)和甲氧基（--OCH3)等中；无机氧主要存在于煤中水分、硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐和氧化物中等。

煤的化学组成与分类1．煤的化学组成◆各种化合形式的有机物质。

这些有机物的组成元素有C、H、O、N和一部分S。

◆灰分。

煤中不能燃烧的矿物质统称为灰分，由SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、Na2O等矿物质组成。

根据灰分的来源，煤中的灰分分为原生灰分和再生灰分◆水分。

煤中的水分是有害成分。

煤中的水分以外部水分、吸附水分和结晶水三种形式存在2．煤的化学成分表示方法煤的成分通常用各组成物的质量百分含量来表示。

通常要用下述几种表示方法：◆应用成分。

将碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分在应用基中的质量百分含量定义为煤的应用成分，表示方法为在对应组成的右上角加标y，即：Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100％◆干燥成分。

用不含水分的干燥基中的各组分百分含量来表示煤的化学组成，用这种方法表示的成分称为煤的干燥成分，表示方法为在相应组成的右上角加标g，即：Cg+Hg+Og+Ng+Sg+Ag=100％◆可燃成分。

用C、H、O、N、S在可燃基中的百分含量来表示，称为可燃成分，表示方法为在对应组成的右上角加标r，即：Cr+Hr+ Or +Nr+Sr=100％上述用各种方法表示的成分之间是可以进行换算的，换算系数列于表4—25。

表4—25 煤的各种成分换算系数◆煤的工业分析成分。

将一定重量的煤加热到110℃，使其水分蒸发以测出水分的百分含量w，，再在隔绝空气的条件下，将煤样加热到850℃，并测出挥发分的百分含量V，，然后再将煤样通以空气，使固定碳全部燃烧，以便测出灰分的百分含量A，最后可确定出煤的固定碳百分含量为：Cy=(100－(Wy+Ay+Vy))×100％3．煤的分类煤的分类主要是按使用上的要求、煤的质量特性、煤的变质特性等划分。

◆按挥发分固定碳含量要求分类(见表4—26)。

表4—26 按挥发分(Vr)固定碳(c)含量要求分类◆按煤的挥发分、胶质厚度分类(见表4—27)。

表4—27 按挥发分(Vr)胶质层厚度(Y)分类◆按煤的质量特性分类按煤中灰分(A)含量分类：A≤15％，为低灰分煤；A=15％～25％，为中灰分煤；A= 25％～40％，为高灰分煤。

阳 泉 无 烟 煤 52.7 33.6 7.0 0.2 1.3 0.8 2.0 0.4
晋 城 无 烟 煤 47.4 33.6 4.7 6.5 0.9 0.9 3.3 2.7
西 山 贫 瘦 煤 56.3 31.4 6.9 2.2 0.5 1.0 0.5 1.2
灵 武 不 粘 煤 37.9 14.5 16.4 10.9 5.0 0.9 2.5 11.8
4
2019-12-13
1.6 煤中水分与煤化程度的关系
MHC, %
年轻褐煤的最高内在水 分多在25%以上，少数的如 云南弥勒褐煤最高内在水分 达31%。最高内在水分小于 2%的烟煤，几乎都是强粘结 性和高发热量的肥煤和主焦
煤。无烟煤的最高内在水分
比烟煤有所提高。
1.6 煤中水分与煤化程度的关系
（1）这是由于煤的内在水分吸附于煤的孔隙内表面上，内 表面积越大，吸附水分的能力就越强，煤的水分就越高。 （2）此外，煤分子结构上极性的含氧官能团的数量越多， 煤吸附水分的能力也越大。 低煤化程度的煤内表面积发达，分子结构上含氧官 能团的数量也多，因此内在水分就较高。随煤化程度的 提高，煤的内表面积和含氧官能团均呈下降趋势，因此， 煤中的内在水分也是下降的。到无烟煤阶段，煤的内表 面积有所增大，因而煤的内在水分也有所提高。
Vdaf

100
100 M ad
Aad
Vad
，％
这时，干燥无灰基的固定碳 FCdaf＝100－Vdaf。
3 挥发分和固定碳
3 挥发分和固定碳
3 挥发分和固定碳
8
3 挥发分和固定碳
3 挥发分和固定碳
2019-12-13
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2019-12-13
矿物组 黏土矿物

1、煤是由什么形成的？煤是由植物遗体经过生物化学作用和物理化学作用演变而成的沉积有机岩。

2、成煤植物的主要化学组成是什么？它们各自对成煤的贡献如何？（1）碳水化合物（包括纤维素、半纤维素及果胶质）纤维素一般不溶于水，在溶液中能生成胶体，容易水解。

在活的植物中，纤维素对于微生物的作用很稳定，但当植物死亡后，在氧化性条件下，易受微生物作用而分解成CO2、CH4和水。

在泥炭沼泽的酸性介质中，纤维素可以分解为纤维二糖和葡萄糖等简单化合物。

半纤维素：的化学组成和性质与纤维素相近，但比纤维素更易分解或水解为糖类和酸。

果胶：糖的衍生物，呈果冻状。

在生物化学作用下，水解成一系列单糖和糖醛酸。

（2）木质素木本植物的木质素含量高，木质素是具有苯基丙烷芳香结构的高分子聚合物，含甲氧基、羟基等官能团。

木质素的单体以不同的链连接成三度空间的大分子，比纤维素稳定，不易水解，易于保存下来。

在泥炭沼泽中，在水和微生物作用下发生分解，与其他化合物共同作用生成腐植酸类物质，这些物质最终转化成为煤。

所以木质素是植物转变为煤的原始物质中最重要的有机组分（3）蛋白质高等植物中蛋白质含量少；低等植物中蛋白质含量高。

植物死亡后，完全氧化条件下，蛋白质完全分解为气态物质；在泥炭沼泽和湖泊的水中，蛋白质分解成氨基酸、喹啉等含氮化合物，参与成煤作用，但对煤的性质没有决定性的影响。

煤中硫、氮元素的来源之一。

（4）脂类化合物脂肪：属于长链脂肪酸的甘油酯。

高等植物中含量少(1-2%)，低等植物含量高(20%左右)。

在生化作用下在酸性或碱性溶液中分解生成脂肪酸和甘油，参与成煤作用。

蜡质：主要是长链脂肪酸与含有24～26个碳原子的高级一元醇形成的脂类，化学性质稳定，不易受细菌分解。

树脂: 树脂是植物生长过程中的分泌物，当植物受伤时，胶状的树脂不断分泌出来保护伤口。

针状植物含树脂较多，低等植物不含树脂。

树脂不溶于有机酸，不易氧化，微生物也不能破坏它，因此能很好地保存在煤中。