煤炭概述

煤炭概述

1.1认识煤炭

1.1.1.煤的生成

煤炭是古代的有机物（主要是植物）的遗体长期埋藏在地下，处于空气不足条件下，经历复杂的生物化学作用和地质作用，逐步形成的由碳、氢、氧、氮等元素组成的黑色固体可燃矿物。煤炭的生成大体可分为两个阶段，第一阶段是泥煤炭化阶段，即由植物转变成泥炭阶段。当植物枯死之后，堆积在充满水的沼泽中，开始是水存在的氧气不足，后来在水面下隔绝空气，并细菌的作用下，知道植物的各部分不断分解，相互作用，最后植物的遗体变成了褐色或黑褐色的淤泥物质，这就是泥炭。这个过程叫做泥炭化过程。这个阶段需要漫长的地质历史时期，需要进行千百万年。第二阶段，由泥炭转变成褐煤，褐煤转变成烟煤，烟煤再转变成无烟煤阶段。当泥炭层形成后。有水经常冲刷大陆的低洼地方，带来了大量的上砂、石，在泥潭层逐渐形成岩层（称为顶板）。被埋在顶板下的泥炭层在顶板下的泥潭层在顶板岩石层的压力作用下，发生了压紧、失水、胶体老化、硬结等一系列变化，同时它的化学组成也发生了缓慢的变化，逐步变成比重较大，较致密的黑褐色的褐煤。当顶板逐渐加厚，顶板的静压力逐渐增高，煤层中温度也逐渐升高后，煤质便发生变化，逐渐由成岩作用变成了以温度影响为主的变质作用。这样褐煤逐渐变成了烟煤、无烟煤。如果有更高的温度，最终可能变成石墨。

成煤必须具备四个先决条件：（1）植物条件（2）气候条件（3）地理条件（4）地壳运动条件。

1.1.

2.煤的化学组成

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。

1.1.3.煤中伴生元素

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。

1.2.煤的开采

1.2.1.煤的开采方式

由于煤炭资源的埋藏深度不同，一般相应的采用矿井开采（埋藏较深）和露天开采（埋藏较浅）两种方式。开采方式

露天开采：移去煤层上面的表土和岩石（覆盖层），开采显露的煤层。这种采煤方法，习惯上叫剥离法开采，这是因为露出地面的煤已开采殆尽，有必要剥离表土，使煤层显露出来。此法在煤层埋藏不深的地方应用最为合适，许多现代化露天矿使用设备足以剥除厚达60余米的覆盖层。

矿井开采：对埋藏过深不适于用露天开采的煤层，可用3种方法取得通向煤层的通道，即竖井、斜井、平硐。竖井是一种从地面开掘以提供到达某一煤层或某几个煤层通道的垂直井。从一个煤层下掘到另一个煤层的竖井称盲井。在井下，开采出的煤倒入竖井旁侧位于煤层水平以下的煤仓中，再装入竖井箕斗从井下提升上来。斜井是用来开采非水平煤层或是从地面到达某一煤层或多煤层

之间的一种倾斜巷道。斜井中装有用来运煤的带式输送机，人员和材料用轨道车辆运输。平硐是一种水平或接近水平的隧道，开掘于水平或倾斜煤层在地表露出处，常随着煤层开掘，它允许采用任何常规方法将煤从工作面连续运输到地面。可露天开采的资源量在总资源量中的比重大小，是衡量开采条件优劣的重要指标，我国可露天开采的储量仅占7.5%，美国为32%，澳大利亚为35%；矿

井开采条件的好坏与煤矿中含瓦斯的多少成反比，我国煤矿中含瓦斯比例高，高瓦斯和有瓦斯突出的矿井占40%以上。我国采煤以矿井开采为主，如山西、山东、徐州及东北地区大多数采用这一开采方式，也有露天开采，如内蒙古霍林河煤矿就是我国最大的露天矿区。

1.2.2.煤的开采过程

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t之间。截止2002 年底, 全国煤矸石积存量约34亿t, 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t, 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3×106Mm3。2002 年中国重点煤矿煤层瓦斯产生量为9773.37Mm3, 其中利用瓦斯量为517.49Mm3, 利用率5%左右。

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。生态破坏: 煤炭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h㎡,且平均每年以1.5万h㎡的速度增加。

1.3.煤的种类

1.3.1.国际煤炭分类概况

在漫长的地质演变过程中，煤田受到多种地质因素的作用；由于成煤年代、成煤原始物质、还原程度及成因类型上的差异，再加上各种变质作用并存，致使煤炭的品种多样化，从低变质程度的褐煤到高变质程度的无烟煤都有储存。

为在国际间对煤炭分类方法有一个共同的认识，以利于科学技术交流和国际贸易的发展，由一部分主要产煤国家和用煤国家共同研究提出了一种煤炭分类方法。这种煤炭分类方法最初由联合国欧洲经济委员会煤炭委员会于1949年组成了一个国际煤炭分类工作组研究制订国际

煤炭分类方案，参加研究工作的有奥地利、比利时、丹麦、德国、法国、英国、美国、荷兰、意大利、希腊、捷克、南斯拉夫、匈牙利、苏联和波兰等国家。1953年通过了“硬煤国际分类表”提交煤炭委员会，同时为了贸易和统计的需要，又提出一个“区分各组煤的简化方案”（统计组），该方案在各参加国试用2年后，一般认为可行，于1956年正式向各国推荐使用，并建议做为国际标准。因欧洲各国褐煤资源较多，欧洲经济委员会于1957年提出一个“褐煤国际分类”，于1974年经国际标准化组织（ISO）修改后向各国推荐使用。

硬煤为烟煤无烟煤的统称。指恒湿无灰基高位发热量大于或等于24MJ/Kg,镜质组平均随机反射率大于或等

于0.6的煤。硬煤国际分类是以干燥无灰基挥发分为第一指标，表示煤的煤化程度，当挥发分大于33％，则以恒湿无灰基高位发热量为辅助指标；以表示煤粘结性的坩埚膨胀序数或罗加指数为第二指标；以表示煤的焦性的格一金焦型或奥一阿膨胀度为第三指标，将煤分为62个类别，每个类别以3位阿拉伯数字表示，其中烟煤59类，无烟煤3类。为便于煤炭贸易和统计，又将性质相近的类别煤分为11个统计组。褐煤国际分类是对恒湿无灰基高位发热量小于24MJ/Kg的煤（以这个界限与硬煤区分）以铝甑法焦油产率和新采煤样无灰基总水分为分类指标，将褐煤分为6类5组30个牌号，各个牌号均以2位阿拉伯数字表示。

为使煤炭分类与煤的特性相结合，欧洲经济委员会煤炭委员会固体燃料利用组于1987年提出一个国际硬煤分类编码系统，以代替1956年的国际硬煤分类，使煤炭生产者、销售者和用户根据分类编码能明确地了解煤的质量。该编码系统于1988年4月由欧洲经济委员会第43次会议批准。编码系统选定8个参数说明煤的不同性质，即：

（1）镜质组平均随机反射率Rr(%) 2位数

（2）镜质组反射率分布特征S 1位数

（3）显微组分指数2位数

（4）坩埚膨胀序数1位数

（5）挥发分产率Vdaf(%) 2位数

（6）灰分产率Ad(%) 2位数

（7）全硫含量St,d 2位数

（8）高位发热量Qgr,daf(%) 2位数

根据以上8个参数及给定的数码位数制订出”国际硬煤分类编码系统”。

如某一种煤的特性如下：

（1）镜质组平均反射率Rr1.76% 编码17

（2）镜质组反射率分布特征:S=0.23；

（3）一个凹口编码3

（4）显微组分指数％（体积）

（5）惰质组32 编码33

（6）壳质组10

（7）坩埚膨胀序数1 编码1

（8）挥发分产率Vdaf16.3％编码16

（9）灰分产率Ad18.7％编码18

（10）全硫含量St,d1.42％编码14

（11）高位发热量Qgr,daf36.4MJ/Kg 编码36 则该煤样编码号为17333116181436。

从1989年起,联合国欧洲经济委员会又按煤化程度、煤质品位和煤岩类型订了一个国际煤层煤分类（International Classification of Coal in Seam）。将恒湿无灰基高位发热量低于24MJ/Kg的煤称中煤阶煤。镜质组平均随机反射率小于2.0％，且恒湿无灰基高位发热量不低于24MJ/Kg的煤称中煤阶煤。煤质组平均随机反射率不小于2％的煤称高煤阶煤。镜质组指植物的木质一纤维组织经凝胶化作用转化而成的显微组分组。镜质组反射率指在显微镜下，于油浸及546nm波长条件下镜质组的反射光强度与垂直入射光强度的百分比，以R （％）表示，其值随煤化程度增高而加大。随机反射率是指不转动显微镜载物台所测得的镜质组反射率。

1.3.

2.我国煤炭分类概况

我国煤炭资源品种齐全，煤的种类很多，划分方法不一，主要有以下几种不同的分类方法。

1)按现行的《中国煤炭分类国家标准》(GB5751-86)划

分：

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等6项分类指标，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。

2)按其成因划分：

按煤的成因划分，可以分为腐植煤、腐泥煤和腐植腐泥煤。①腐植煤由高等植物所形成，其中以稳定组分为主的称残植煤。②腐泥煤主要由藻类和浮游生物等形成，如藻煤、胶泥煤等。③腐植腐泥煤，成煤原始物质，既有高等植物又有低等植物，如烛煤和煤精。

3)按其用途划分：

按其用途划分，可分为动力用煤、冶金用煤和化工用煤三大类，再细分则有炼焦用煤、高炉喷吹粉用煤、气化用煤、低温干馏用煤、加氢液化用煤、动力用煤、机车用煤、工业锅炉用煤以及合成氨气化和燃气站气化用煤等。

从广义上来讲，凡是以发电、机车推进、锅炉燃烧等为目的，产生动力而使用的煤炭都属于动力用煤，简称动力煤。动力用煤就类别来说，主要有褐煤、长焰煤、不粘结煤、贫煤；气煤以及少量的无烟煤。从商品煤来说，主要有洗混煤、洗中煤、粉煤、末煤等。劣质煤主要指对锅炉运行不利的多灰分（大于40%）低热值（小于15.73兆焦/千克）的烟煤、低挥发分（小于10%）的无烟煤、水分高热值低的褐煤以及高硫（大于2%）煤等。燃用劣质煤是火电厂对社会的一项贡献。

4)按其加工方法和质量规格划分：

按其加工方法和质量规格，可以分为精煤、粒级煤、洗选煤、原煤、低质煤五大类，28个品种。

5)按其岩石结构的不同划分：

根据其岩石结构不同划分，可以分为烛煤、丝炭、暗煤、亮煤和镜煤。含有95%以上镜质体的为镜煤，煤表面光亮、结构坚实；含有镜质体和亮质体的为亮煤；含粗粒体的为暗煤；含丝质体的为丝炭；由许多小孢子形成的微粒体组成的为烛煤。

6)按其炭化程度划分：

按炭化程度划分，可以分为泥煤（草煤、泥炭）、褐煤、烟煤以及无烟煤（白煤）。其中烟煤（见表：烟煤的分类）又分为炼焦烟煤（贫瘦煤、瘦煤、焦煤、肥煤、气煤、1/3焦煤、气肥煤）和一般烟煤（贫煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤）。

7)按其变质程度划分：

按变质程度划分，可以分为褐煤、低变质烟煤（长焰煤、不粘煤、弱粘煤）、中变质烟煤（气煤、肥煤、焦煤、瘦煤）、贫煤和无烟煤。

①褐煤：是未经变质的煤，是所有煤中最低级的煤。其主要特点是含水多、比重小、热量低、氧含量（约15％—30％）、外以朽木内含原生腐植酸。主要用于发电和气化，可制取活性炭、硫化煤、褐煤蜡、腐植酸、腐植酸铵肥料和其它化工产品。褐煤主要分布在我国的东北和西南，其中内蒙古东部地区占77.55%，云南占11.88%。

②低变质烟煤。可分为长焰煤、不粘煤和弱粘煤，是煤化程度稍高于褐煤，主要作为动力煤，个别长焰煤焦油产率高，可作为液化用煤。低变质烟煤的最大特点是灰分低、硫分低、可选性好，精煤回收率高。从总体上看，不粘煤和弱粘煤的煤质均优于其他煤种。低变质烟煤主要分布在我国的西北各省（区）和内蒙古、山西等地，以陕西为最多，占33.7%；其次为内蒙古，占27%。

③中变质烟煤。可分为气煤、气肥煤、肥煤、1/3焦煤、焦煤、瘦煤和贫瘦煤，主要用途为炼焦或炼焦配煤，但也有相当一部分因灰分或硫分高，可选性差，精煤回收率低，只能作一般动力煤使用。中变质烟煤主要产区在山西、安徽、山东、河北和贵州等省，其中山西占52.7%，安徽占9.2%，山东占8%，河北占4.3%，贵州占3.9%。总体上看，我国中变质烟煤资源较少，尤其是质量好的肥煤、焦煤和瘦煤数量更少。

④贫煤和无烟煤。贫煤是变质程度最高的烟煤，其化学性质已接近无烟煤，燃点高，燃烧火焰短，发热量高。贫煤、无烟煤主要产于山西、河南、贵州和四川。四省的贫煤占全国的87.3%，无烟煤占全国的80.5%。

8)按其含有的挥发性成分多少划分：

根据煤中含有的挥发性成分多少来划分，可以分为贫煤（无烟煤，含挥发分低于12%）、瘦煤（含挥发分为12-18%）、焦煤（含挥发分为18-26%）、肥煤（含挥发分为26-35%）、气煤（含挥发分为35-44%）和长焰煤（含挥发分超过42%）。其中焦煤和肥煤最适合用于炼焦碳，挥发分过低不粘结，过高会膨胀都无法用于炼焦，但一般炼焦要将多种煤配合。

9)其他分类：

此外，商业上将商品煤分为原煤、筛选煤和洗选煤等。原煤是从矿井或露天矿采出没有经过加工的煤；筛选煤是原煤经过筛选加工分级，去除部分煤矸石，并根据煤的粒径大小分为大块煤、中块煤、小块煤和粉煤；洗选煤是原煤经过水洗加工，除去煤中大部分矿物杂质的产品。根据洗选后煤中灰分的不同，分为洗精煤、洗中煤、煤泥和尾矿（也称洗矸）。其中洗精煤灰分最低，是质量较好的煤，一般用作炼焦原料；洗中煤灰分较高，多作为电厂燃料；煤泥因粒径很细，含水分和灰分又较高，只能作为民用或一般锅炉燃料；尾矿则废弃不作商品，但有些矿区也作为劣质燃料用。中国南方还有石煤，它是一种灰分很高的腐泥煤，在燃料缺乏的地区，石煤也可就地当作燃料使用。

1.4.煤的用途

1.4.1.煤的应用历史源远流长

中国是世界上最早利用煤的国家。在国外，希腊和古罗马是用煤较早的国家，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。在中国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。早在明清时期，煤炭的工业用途就已经展露锋芒，宋应星的《天工开物》记载了我国古代冶金技术的许多成就，如冶炼生铁和熟铁（低碳钢）的连续生产工艺，退火、正火、淬火、化学热处理等钢铁热处理工艺和固体渗碳工艺等。

而煤炭对于现代化工业来说，煤炭仍是重要的能源之一，是工业的动力燃料和冶金、化工产业的重要原材料。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，各种工业部门在一定程度上都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”。在我国，煤炭发挥着极其重要的作用，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。1.4.2. 煤的一般用途

煤炭用途广泛，基本上可分为冶金、化工和动力用煤三个方面，主要用于燃烧、炼焦、气化、低温干馏、加氢液化等。

①燃烧。

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，因而被广泛用作工业和民用燃料。

②炼焦。

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。把煤置于干馏炉中，隔绝空气加热，煤中有机质随温度升高逐渐被分解，其中挥发性物质以气态或蒸气状态逸出，成为焦炉煤气和煤焦油，而非挥发性固体剩留物即为焦炭。其中，焦炭主要用于高炉炼铁和铸造，也可用来制造氮肥、电石（电石是塑料、合成纤维、合成橡胶等合成化工产品）；焦炉煤气是一种燃料，也是重要的化工原料；煤焦油可用于生产化肥、农药、合成纤维、合成橡胶、油漆、染料、医药、炸药等。

③气化。

气化是指转变为可作为工业或民用燃料以及化工合成原料的煤气。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。

④低温干馏。

把煤或油页岩置于550℃左右的温度下低温干馏

可制取低温焦油和低温焦炉煤气，低温焦油可用于制取高级液体燃料和作为化工原料。

⑤加氢液化。

将煤、催化剂和重油混合在一起，在高温高压下使煤中有机质破坏，与氢作用转化为低分子液态和气态产物，进一步加工可得汽油、柴油等液体燃料。加氢液化的原料煤以褐煤、长焰煤、气煤为主。

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。

1.4.3.我国动力煤的主要用途

1)发电用煤：我国约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。

2)蒸汽机车用煤：占动力用煤2%左右，蒸汽机车锅炉平均耗煤指标为100kg/(万吨?km)左右。

3)建材用煤：约占动力用煤的l0%以上，以水泥用煤量最大，其次为玻璃、砖、瓦等。

4)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30%。

5)生活用煤：生活用煤的数量也较大，约占燃料用煤的20%。

6)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%。

1.4.4.我国炼焦煤的主要用途

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年我国共出口焦煤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。由此可见，炼焦煤不适合作为本电子交易市场的交易品种。

1.5.煤的产地与储量概述

煤炭资源是指自然界赋存的已查明和推定的富集煤炭的资源。这些资源已证明在经济上有开采价值，或在可预见的时期内有经济价值。

煤炭储量指的是已探明的煤炭资源。国际上通常把煤炭储量分为预测储量、探明储量和可采储量3类。预测储量是根据地质理论和已获得的地质资料计算得出的储量；探明储量是经过详细勘测，可用现有技术开采的煤量；可采储量是可从探明储量中开采出来的煤量。

煤炭是地球上蕴藏量最丰富、分布地域最广的化石燃料。2008年地球煤炭储量估计为1.083万亿吨，按煤炭消费水平计算，足以可供开采200多年。据世界能源委员会的评估，世界煤炭可采资源量达4.84104亿t标准煤，占世界化石燃料可采资源量的66.8％。

在各大陆、大洋岛屿都有煤分布，但煤在全球的分布很不均衡，各个国家、各个地区煤的储量也不尽相同。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1.03161104亿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。

根据《BP世界能源统计2007》（注：B J 指数是亚洲市场动力煤现货价格指数，它反映了煤炭买卖双方对现货动力煤的合同价，发货港是澳大利亚纽卡斯特港，目的港不定，每周发布一次。它现已成为指导日澳煤炭价格谈判和现货谈判的重要参考价格依据。），2006年年底探明的煤炭可采储量全球总计9090.64亿吨，可采年限为147年。总体上看，世界煤炭资源的分布，北半球多于南半球，煤炭主要集中在北半球。北半球北纬30°— 70°之间是世界上最主要的聚煤带，占世界煤炭储量的70％以上。其中，以亚洲和北美洲最为丰富，分别占全球地质储量的58%和30%，欧洲仅占8%；南极洲数量很少。拥有煤炭资源的国家大约70个，其中储量较多的国家有中国、俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、印度、波兰和南非地区，它们的储量总和占世界的88％。世界煤炭可采储量的60%集中在美国(25%)、前苏联(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%。根据2006年全球煤炭探明储量，美国以2446亿吨储量稳坐头把席位，俄罗斯以1570亿吨储量排第二位，中国和印度分别为1145和924亿吨排第三、四位。澳大利亚、南非、乌克兰、哈萨克斯坦、波兰和巴西占据第五到第十位。

中国的探明储量则是指经过勘探工作计算出来的全部煤量，其中大部分是勘探程度很低的储量。中国的精查储量大体上相当于国际上的探明储量，约占全国探明储量的30％。中国煤炭资源分布面广，除上海市外，全国30个省、市、自治区都有不同数量的煤炭资源。（详见本报告下面章节中对我国煤炭资源概况的描述）

1.6.煤的工业分析

工业分析又称技术分析或实用分析，是评价煤质的基本依据，通过工业分析可大致了解煤的性质。在国家标准种，煤的工业分析煤的水分、灰分、挥发分和固定碳等指标的测定。通常煤的水分、灰分、挥发分是直接测出的，而固定碳是用差减法计算出来的。广义上讲，煤的工业分析还包括煤的全硫分和发热量的测定，又叫煤的全工业分析。

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。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。煤碳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。

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。

挥发分是指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。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，在初步估测煤种、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。挥发分随煤化程度增高而降低，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，主要有矿物质和水分，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，一般以内在水分作为评定煤质的指标。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。“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。煤化程度越低，煤的内部表面积越大,水分含量越高。

“灰分”是煤碳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。

1.7.煤的工艺性质

为了提高煤的综合利用价值，必须了解、研究煤的工艺性质，以满足各方面对煤质的要求。煤的工艺性质是工业评价合理用煤的依据，主要包括：粘结性和结焦性、发热量、化学反应性、热稳定性、透光率、机械强度和可选性等。

粘结性和结焦性

粘结性是评价炼焦用煤的主要指标。粘结性是指煤在干馏过程中，由于煤中有机质分解，熔融而使煤粒能够相互粘结成块的性能。结焦性是指煤在干馏时能够结成焦炭的性能。煤的粘结性是结焦性的必要条件，结焦性好的煤必须具有良好的粘结性，但粘结性好的煤不一定能单独炼出质量好的焦炭。这就是为什么要进行配煤炼焦的道理。粘结性是进行煤的工业分类的主要指标，一般用煤中有机质受热分解、软化形成的胶质体的厚度来表示，常称胶质层厚度。胶质层越厚，粘结性越好。测定粘结性和结焦性的方法很多，除胶质层测定法外，还有罗加指数法、

奥亚膨胀度试验等等。粘结性受煤化程度、煤岩成分、氧化程度和矿物质含量等多种因素的影响。煤化程度最高和最低的煤，一般都没有粘结性，胶质层厚度也很小。

发热量。煤的发热量是评价煤炭质量，尤其是评价动力用煤的重要指标；是计算热平衡、耗煤量、热效率等的依据。发热量是指单位重量的煤在完全燃烧时所产生的热量，亦称热值，常用106J/kg表示。国际市场上动力用煤以热值计价。我国自1985年6月起，改革沿用了几十年的以灰分计价为以热值计价。发热量主要与煤中的可燃元素含量和煤化程度有关。为便于比较耗煤量，在工业生产中，常常将实际消耗的煤量折合成发热量为

2.930368×107J/kg的标准煤来进行计算。

化学反应性又称活性。是指煤在一定温度下与二氧化碳、氧和水蒸汽相互作用的反应能力。它是评价气化用煤和动力用煤的一项重要指标。反应性强弱直接影响到耗煤量和煤气的有效成分。煤的活性一般随煤化程度加深而减弱。

热稳定性又称耐热性。是指煤在高温作用下保持原来粒度的性能。它是评价气化用煤和动力用煤的又一项重要指标。热稳定性的好坏，直接影响炉内能否正常生产以及煤的气化和燃烧效率。

透光率指低煤化程度的煤(褐煤、长焰煤等)，在规定条件下用硝酸与磷酸的混合液处理后，所得溶液对光的透过率称为透光率。随着煤化程度加深，透光率逐渐加大。因此，它是区别褐煤、长焰煤和气煤的重要指标。

机械强度是指块煤受外力作用而破碎的难易程度。机械强度低的煤投入气化炉时，容易碎成小块和粉末，影响气化炉正常操作。因此，气化用煤必须具备较高的机械强度。可选性是指煤通过洗选，除去其中的夹矸和矿物质的难易程度。

1.8.煤对环境的污染

从环境污染情况看，燃煤所排放的二氧化硫、氮氧化物，污染空气，毒化水质，形成酸雨，这些是对人畜和其他生物的极为有害的或致癌的物质。同时，还有其他很难处理的废物在不断产生，例如一座百万千瓦的燃煤火电站每年产生40多万吨废渣和灰尘。

多少年来，特别是进入20世纪以来，煤炭作为能源的这些越来越严重的危害性，人们熟视无睹，习以为常，有的竟然心甘情愿。

仅就煤炭生产本身而言，就包括矿井、露天开采对地表的破坏、生产过程中“三废”对环境的污染和煤炭贮存、运输过程中对环境的影响等。

由于煤的发热量低，当前主要用于燃烧。要获得与重油相同的热量，必须使用约1.5倍的煤炭。煤的平均灰分约20%，是重油的100～300倍。因此，如果以燃烧时放出相同的热量来计算，则烧煤时排出的烟尘量约相当于重油的150～450倍。

煤炭燃烧中的环保问题主要来自燃烧后生成的SOx、NOx、煤烟和煤灰。据估算，每燃烧100万吨煤，平均要排放出2万吨SO2气体，20万吨灰渣和3万吨烟尘。排出的SOx和NOx又二次生成硫酸盐和硝酸盐，形成酸雨，破坏生态，而且对远距离外的地区也会产生严重污染。

核电的各种材料来源中虽然也有类似煤炭在生产中出现的对环境的危害，可是由于核燃料的能量高度密集，使其规模要小的多，人们对此综合地作过考察，下面将作仔细比较。1982年瑞士由于使用核电站，全国的整个能源系统排放CO2减少了1／4左右。

但目前当我们在选择电站时，听到的对燃煤火电的指责远少于考虑核电时遭到的非难；这是人们受传统观念束缚的一个具体反映。所以，我们就要比较深入地分析一下核电的安全性能及经济竞争力，并且要在同其他能源系统作比较以后进行综合评价。

1.9煤的重要地位

目前，煤炭是世界重要的三大能源之一，并且所占比例最高，以2004年世界能源消费构成中，原油、天然气和煤炭三大能源各占30%左右，其中原油占36.8%，天然气占23.7%，煤炭占27.2%，水电占6.2%，核电占6.1%。而在中国煤炭的地位更重要，中国是以煤炭为主要能源的少数国家之一，煤炭提供了70%左右的能源和60%以上的化工原料，以2004年中国的能源消费结构为例，煤炭占据了主导地位，所占比重为67.7%，石油为22.7%，水电、核电、风能、太阳能为7%，天然气所占比重仅为2.6%，因为中国是石油、天然气及水资源等相对贫乏的国家, 煤炭在以后数十年里仍将作为

中国比较现实的和不可替代的能源基础。