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煤是如何形成的

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  煤被广泛用作工业生产的燃料,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,不过很多人都不太清楚煤是怎么来的。以下就是学习啦小编给你做的煤的形成原因整理,希望对你有用。

  煤的形成

  煤是由植物在湖泊、沼泽地带埋没在水底、泥沙中,经过漫长的地质年代和地壳运动,在隔绝空气的情况下,在细菌、高温、高压的作用下,经过生物、物理、化学作用,逐步演变而成的。

  距现在约2.5亿年以前,植物死后,遗骸堆积在充满水的沼泽中,由于地壳变动,沉积地带下降,泥沙不断冲积,植物遗骸一层一层地埋在地层中,在缺氧的条件下,受厌氧细菌的作用,发生复杂的生物化学、物理化学变化,逐渐变成腐泥和泥炭。这是成煤过程的第一阶段——泥炭化阶段。

  成煤过程的第二阶段是变质阶段,也叫煤化阶段,也就是从腐泥、泥炭转化成煤。由于地壳下沉和变动及其它原因,泥炭逐渐失去氧、氮和氢,相对地增加了碳含量和硬度,变成了最年轻的煤——褐煤。随着地壳的继续下沉,温度和压力继续上升,煤层的煤质继续发生变化,煤化过程进一步加深,褐煤逐步变成烟煤,最后变成无烟煤。

  煤的开采方式

  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。

  煤的环境问题

  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。

  煤的应用范围

  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%。

  煤

  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。


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