淺談影響煤發熱量的幾種因素

■梁新燕

（山西省地質礦產研究院山西太原030001）

淺談影響煤發熱量的幾種因素

■梁新燕

（山西省地質礦產研究院山西太原030001）

煤對于人們生產、生活環境具有重要意義，其中煤的發熱量更是值得我們關注的問題。煤的發熱量是評判煤質量的重要手段之一，煤的熱值主要由煤自身的特性所決定，同時，還會受到其他方面因素的影響，本文就影響煤發熱量的幾種因素，進行簡要的概述。

煤發熱量影響因素

引言

煤在生活中的重要意義不言而喻，煤具有發熱量，發熱量又稱熱值，是指單位質量的煤在完全燃燒之后，釋放出來的總熱量，單位用J?g-1或MJ?kg-1表示，煤的發熱量是評判煤質量的重要手段之一。煤的熱值主要由煤自身的特性所決定，同時還會受到其他方面因素的影響，例如煤的成因類型、煤化程度、煤巖組成、礦物質含量高低、風化作用等因素，都會對煤的發熱量有不同程度的影響。

1 成因類型對煤發熱量的影響

不同成因類型的煤，其發熱量有著顯著的不同。在湖沼以及淺水海灣之中，一些低等植物均會產生腐泥煤，例如藻類。殘植煤主要是由高等植物殘骸當中與生物化學作用最穩定的組分富集所形成，這類組分包括有孢子、角質層、樹皮和樹脂等。在自然環境中，殘植煤的儲量相對較少，一般是以薄層或者透鏡體的形態夾在腐植煤當中。腐植腐泥煤是由高等植物和低等植物兩者共同作用所形成。腐植煤是由高等植物在經過一系列復雜的成煤過程，經過較為復雜的生化和地質變化之后形成，在自然界中具有較大的存儲量，且分布相對較廣。由于腐泥煤是由低等植物和浮游生物的遺骸形成，殘值煤由孢子、花粉、角質層、樹脂、樹皮等較為穩定的組分形成，而腐植煤是由相對較為高等的植物遺骸形成，所以從煤的發熱量角度考慮，腐泥煤以及殘值煤的發熱量較腐植煤高。

2 煤化程度對煤發熱量的影響

發熱量和煤化程度具有良好的相關性。褐煤是屬于煤化程度相對較低的煤，煤的發熱量伴隨著煤化程度的上升，逐漸出現增加，當上升至肥煤、焦煤階段時，煤的發熱量達到最高程度，發熱量可以達到37MJ/kg，在此之后，盡管煤化程度不斷提高，但是煤的發熱量反而呈現下降趨勢。煤的發熱量和煤化程度之間的這一規律，與煤元素組成的變化是相一致的。

在煤的組成中，對煤的發熱量影響最為顯著的三種主要元素是碳、氫和硫。這三種元素當中，碳元素、氫元素在煤的燃燒過程中產生熱量，硫元素在煤的燃燒過程中不會產生任何的熱量,從褐煤開始，即從低煤化程度開始，隨著煤化程度的不斷提高，煤中硫元素的含量出現迅速的下降，同時碳元素的含量逐漸上升，而對于氫元素，其含量的變化情況不大，因此在這一階段，煤的發熱量是保持增加的趨勢，直至煤化程度達到肥煤以及焦煤的程度，煤的發熱量達到最大值；在此之后，隨著煤化程度的上升，煤中硫元素含量減少的程度逐漸下降，此時氫元素的含量出現明顯的下降，雖然碳元素的含量一直保持增加，但是因為碳元素的發熱量是氫元素發熱量的四分之一，因此，在這一階段，煤整體的發熱量呈下降趨勢。

3 煤巖組成對煤發熱量的影響

對于煤化程度相同的煤，當煤巖的組成有差別時，其煤的發熱量也會有所不同，究其原因，是因為不同的煤巖成分，其發熱量存在一定的差異。首先是鏡質組，它是植物的木質纖維組織經過凝膠化的作用，從而轉化形成的顯微組分。鏡質組的顯微組分組主要包括：無結構鏡質體、結構鏡質體以及碎屑鏡質體等。鏡質體由于吸附了類脂組降解物或者鏡質體本身含有大量的超微類脂體，所以鏡質體的氫元素含量相對較高，表現出相對較強的熒光性質，同時，其具有良好的生烴性，在鏡質組中，有較大含量的芳香烴以及氫元素，對于低煤化鏡質組，在經過干餾的過程之后，出現了相對較好的可塑性以及良好的粘結性。

另一種煤巖成份是殼質組，又被稱為穩定組，其主要是高等植物的樹皮、藻類、繁殖器官和分泌物等，其形成了反射率相對較低的硬煤顯微組分組。對于角質體、滲出瀝青體、樹皮體、樹脂體、藻類體、熒光體等組分，其是氫含量相對較高的顯微組分組。在進行干餾時，殼質組產生的副產品相對較多，其中氫行列和揮發分一般也較高。

4 礦物質對煤發熱量的影響

煤所含礦物質的不同，也會對煤的發熱量帶來不同程度的影響。對于煤，其含有的礦物質一般是指黏土、高嶺石、黃鐵礦和方解石等。煤在進行燃燒反應時，相當一部分的礦物質發生了相關的化學反應，例如，在溫度較低的情況下，高嶺石會吸收熱量，發生脫水反應，從而形成無水高嶺石，伴隨著溫度的不斷上升，當溫度上升到1010℃之后，無水高嶺石進一步變為紅柱石，同時伴隨著吸收熱量，與此同時，還伴隨著碳酸鈣的分解、石膏的脫水等化學反應，這一系列的變化一般均是吸熱反應，導致煤在燃燒時，釋放出的熱量大幅度降低，從而煤的熱值降低。相關研究表明，再利用TGA和DTA對煤中礦物對發熱量的影響進行相關研究時，石英、黃鐵礦、方解石、石膏和高嶺石這五種礦物質，其含量的上升均會導致煤炭發熱量的大幅度降低。

5 風化作用對煤發熱量影響

在生活中，如果對煤的保存不當，很容易發生風化現象，而風化現象會對煤的發熱量帶來很大程度的影響。煤在風化之后，很容易失去光澤，變得暗淡無光，同時煤的硬度降低，變得易脆而且容易崩裂，煤的散密度程度增加，與此同時，煤在風化之后，其碳元素和氫元素的含量大幅度降低，同時硫的含量大幅度增加，另一方面，煤在風化之后，其粘結性降低，燃點降低，熱加工產物的產率大大降低。在氧、二氧化碳和水的共同作用之下，風化煤出現了化學分解的現象，形成了新的物質。煤在風化之后，熱值出現明顯的降低，這是由于風化之后，煤中產生熱量的碳和氫元素的含量降低，不產生熱量的硫含量上升。

6 結束語

煤對于人們生產、生活環境具有重要意義，其中煤的發熱量更是值得我們關注的問題。煤的發熱量是評判煤質量的重要手段之一，煤的熱值主要由煤自身的特性所決定，同時，還會受到其他方面因素的影響，本文從煤的成因類型、煤化程度、煤巖組成、礦物質含量和風化作用這五個方面，對煤發熱量的影響進行了簡單的闡述，通過本文的論述，希望今后在煤發熱量的相關研究方面有一定的借鑒和參考意義。

[1]余力.淺談影響煤發熱量的幾種因素 [J].中小企業管理與科技 (下旬刊),2013,04: 293.

[2]代芳草.低階煤及其熱解產物高效利用的研究 [D].遼寧科技大學,2014.

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-6-130-1