一、煤的形成、分類和組成

1.煤的形成

煤是一種固態(tài)的可燃有機(jī)巖，是由植物殘骸經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)、物理化學(xué)以及地球化學(xué)變化而形成的。煤不屬于礦物，主要是由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成的有機(jī)成分和少量礦物雜質(zhì)一起構(gòu)成的復(fù)雜混合物。

煤是在各種地質(zhì)因素綜合作用的情況下形成的。要形成具有工業(yè)價(jià)值的煤層，須具備聚煤條件和成煤作用兩個(gè)基本條件。

（1）聚煤條件　植物遺體堆積成煤的首要條件是必須有茂盛的植物，保證成煤物質(zhì)的充分供給；另一個(gè)條件是已死亡的植物應(yīng)與空氣隔絕，以免遭受完全氧化、分解和強(qiáng)烈的微生物作用而被徹底破壞。一般認(rèn)為沼澤地區(qū)是最適宜的環(huán)境，因?yàn)檎訚傻赜谐渥愕乃郑w使植物遺體與空氣隔絕從而使植物遺體免遭分解破壞，得以不斷堆積。

（2）成煤作用　從植物遺體的堆積到形成煤層的轉(zhuǎn)化過(guò)程稱為成煤作用。這是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的變化過(guò)程，通常分為兩個(gè)階段，即泥炭化和腐泥化作用階段及煤化作用階段。前者主要是生物化學(xué)過(guò)程，后者是物理化學(xué)過(guò)程。

2.煤的分類

我國(guó)煤的現(xiàn)行分類是1986年10月1日起實(shí)施的，該分類標(biāo)準(zhǔn)按照煤的煤化度和黏結(jié)性的不同劃分為14大類，即無(wú)煙煤、貧煤、貧瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、氣肥煤、氣煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、長(zhǎng)焰煤和褐煤。

根據(jù)含碳量的多少把煤分為泥煤、褐煤、煙煤、無(wú)煙煤。煤的含碳量越高，燃燒熱值也越高，質(zhì)量越好。

3.煤的組成

煤由有機(jī)質(zhì)和無(wú)機(jī)質(zhì)兩部分構(gòu)成。有機(jī)質(zhì)主要是C、H、O、N、S等元素。無(wú)機(jī)質(zhì)包括水分和礦物雜質(zhì)，它們構(gòu)成煤的不可燃部分，其中礦物雜質(zhì)經(jīng)燃燒殘留下來(lái)，稱為灰分。灰分超過(guò)45％時(shí)就不再稱為煤，而稱炭質(zhì)頁(yè)巖或油頁(yè)巖。

C為可燃元素，煤化程度越高含碳量越大。完全燃燒時(shí)生成二氧化碳，此時(shí)每千克純碳可放出32866kJ熱量；不完全燃燒時(shí)生成一氧化碳，此時(shí)每千克純碳放出的熱量?jī)H為9270kJ。

H為可燃元素，發(fā)熱量最高，每千克氫燃燒后的低熱值為120370kJ（約為純碳發(fā)熱量的4倍），含量較少，在可燃質(zhì)中含碳量為85％時(shí)，有效氫含量最高，約5％。在煤中氫以兩種形式存在，與碳、硫結(jié)合在一起的，叫作可燃?xì)洌梢杂行У胤懦鰺崃浚卜Q有效氫。另一種是和氧結(jié)合在一起的，叫化合氫，它不能放出熱量，在計(jì)算發(fā)熱量和理論空氣量時(shí)，以有效氫為準(zhǔn)。

O、N為不可燃成分，氧和碳、氫等結(jié)合生成氧化物而使碳、氫失去燃燒的可能性。可燃物質(zhì)中碳含量越高，氧含量越少。氮一般不能參加燃燒，但在高溫燃燒區(qū)中和氧形成的NOx是一種排氣污染物，煤中含氮為0.5％～2％。

S包括有機(jī)硫、黃鐵礦硫、硫酸鹽，硫酸鹽中的硫不能燃燒，它是灰分的一部分。有機(jī)硫和黃鐵礦硫可燃燒放熱，但每千克可燃硫的發(fā)熱量?jī)H為9100kJ。硫燃燒后生成SO2、SO3，它危害人體，污染大氣并可形成酸雨，在鍋爐中則會(huì)引起鍋爐換熱面腐蝕。