煤炭气化发电的发展历程

燃料工业之一。煤炭工业为电力、冶金、化工等部门提供原料和燃料，也为铁路、航运等交通运输部门及居民生活提供燃料的工业部门。从开采煤炭到洗选原煤都属于这一部门所管制。包括煤田勘探、矿山建设、煤炭采选、矿山机械以及炸药等生产单位。它的布局受资源分布、储量、埋藏地质条件和地区自然、经济条件所影响。我国煤炭资源储量很大，主要分布在山西、内蒙古、陕西、河南、河北一带，以及安徽和江苏两省北部，新疆、贵州、云南、黑龙江等省、区也不少，而江南沿海各省煤炭资源较少。目前，国家有重点地先后建设了内蒙古的霍林河、伊敏、元宝山、准格尔等大型露天煤矿及山西的大同、平朔、内蒙古边境的神府、东胜、辽宁的铁法、黑龙江的双鸭山、山东的兖州、安徽的淮南等煤矿。我国的三大煤炭储量的1／4，是中国规划，建设中的特大型煤炭基地；内蒙古煤炭基地，鄂尔多斯煤炭资源探明储量1496亿吨，约占有全国煤炭总储量的1／7，准葛尔煤田是建国以来煤炭工业史上投资最大的项目，东胜煤田是中国优质精煤的主要产区。

过程将煤炭转换为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业。 包括焦化、电石化学、煤气化等。随着世界石油资源不断减少，煤化工有着广阔的前景。 以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。 主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。 在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。 煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。 煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前

煤化工企业是以煤炭企业为基础的。

1.煤化工企业是以煤炭企业为基础的，是煤炭企业的衍生行业。煤炭企业包括煤炭生产运输销售、煤炭加工转化（比如蜂窝煤）、火力发电以及煤化工等方面。而煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及其他化学品的过程。由此可见，煤化工是煤炭工业的一个分支，更精细的行业。

2.扩展资料：1月5日从国家发展改革委网站获悉，发改委、财政部等12部门近日联合发布《关于进一步推进煤炭企业兼并重组转型升级的意见》。到2020年底，争取在全国形成若干个具有较强国际竞争力的亿吨级特大型煤炭企业集团，发展和培育一批现代化煤炭企业集团。

3.意见提出，支持有条件的煤炭企业之间实施兼并重组，支持发展煤电联营，支持煤炭与煤化工企业兼并重组，支持煤炭与其他关联产业企业兼并重组。

意见还提出通过兼并重组，推动过剩产能退出，提高煤矿安全生产保障水平，实现煤炭资源优化配置，加快“僵尸企业”处置，实现煤炭产业的优化布局。

4.意见强调，鼓励煤炭与煤化工企业根据市场需要出发实施兼并重组，有序发展现代煤化工，促进煤炭就地转化，发展高科技含量、高附加值产品。实现煤炭原料上下游产业的有机融合，增强产业相互带动作用。通过兼并重组，实现煤炭企业平均规模明显扩大，中低水平煤矿数量明显减少，上下游产业融合度显著提高，经济活力得到增强，产业格局得到优化。到2020年底，争取在全国形成若干个具有较强国际竞争力的亿吨级特大型煤炭企业集团，发展和培育一批现代化煤炭企业集团。支持有条件的煤炭企业之间实施兼并重组。大力推进不同规模、不同区域、不同所有制、不同煤种的煤炭企业实施兼并重组，丰富产品种类，提升企业规模，扩大覆盖范围，创新经营机制，进一步提升煤炭企业的综合竞争力。推进中央专业煤炭企业重组其他涉煤中央企业所属煤矿，实现专业煤炭企业做强做优做大。鼓励各级国资监管机构设立资产管理专业平台公司，通过资产移交等方式，对国有企业开办煤矿业务进行整合。支持煤炭企业由单一生产型企业向生产服务型企业转变，加快专业化公司建设，推动煤炭产业迈向中高端。

中国煤炭和电力的关系

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2006-2-16

一、煤炭是中国的主要一次能源

——过去中国的一次能源消费中煤炭占绝大比重

1952年一次能源消费中煤炭占95%，50年代、60年代都在90%左右，70年代占80%左右，80年代、90年代70%左右，到2000年煤炭比重仍在65%。

——在今后相当长的时间里，煤炭仍然是主要能源

根据原能源部1990-1997年的能源发展战略研究，1997-1998年中国工程院“中国可持续发展能源战略研究”等的研究，中国到2050年一次能源消费中煤炭的比重仍然在50%左右。

——煤炭是中国的基础能源

中国人口众多，中国的现代化需要能源支持，中国着力改善能源结构，争取更多地使用能源，但从中国和世界能源状况，中国还煤炭为基础能源的道路。

全国人大“十五”计划纲要提出，“能源建设要发挥资源优势，优化能源结构，提高利用效率，加强环境保护。以煤炭为基础能源，加大洁净煤技术研究开发力度，加快国内油气资源勘探，开发和利用，积极利用国外油气资源，积极发展水电，适度发展核电，积极发展新能源和可再生能源。这是一条以煤炭为基础能源的多元化的可持续发展的中国能源发展之路，这一条适合中国国情的能源发展之路。

二、煤炭和电力工业密切关联

中国曾经提出能源工业的发展和建设要以电力为中心，以煤炭为基础，生动地描述了中国煤炭工业和中国电力工业的关系，电力工业离不开煤炭，煤炭工业也离不开电力工业。

——中国电力工业已成为中国煤炭的最大用户

由于中国的能源结构以煤为主，因此中国的电力工业是以燃煤火电为主的，中国在1952年时，煤电曾占总装机容量的90.4%，总发电量的82.2%，以后虽然比重有所下降，但到2000年煤电仍占总装机容量的74.4%，占总发电量的81.0%。由于中国电力工业的迅速发展发电用煤占煤炭产量的比重逐年提高，由1980年的18%，提高到2000年约61%，发电已成为煤炭工业的最大用户。

——中国电力工业今后将继续依靠煤炭发电

中国的几次能源发展战略研究都认为，中国电力工业的结构应当多元化，利用多种能源资源，但限于条件，中国即使积极发展水电，适度发展核电，积极发展新能源和可再生能源用于发电，预计到2050年燃煤电厂仍然要占50%左右。这是因为：

●中国和世界的油气资源不可能为中国的发电厂提供的燃料。

中国曾经在70年代和90年代两次发展烧油电厂，都因为石油危机和石油价格暴涨而实行煤改油，燃天然气电厂也有同样情况，所以中国不可能大量发展燃油燃天然气的电厂。

●中国的水能资源全部开发后所占的比重也不大；

中国有世界最丰富的水能资源，据估计水能资源的经济可开发容量约为2.6亿千瓦，即使全部开发利用，考虑人均1千瓦计，也足能解决中国所需电力装机容量的1/6。

●中国的新能源和可再生能源发电开发的数量不可能很多；

中国有丰富的新能源和可再生能源资源，中国也计划积极开发利用，但现实的新能源和可再生能源资源能用于发电的（除水电外），主要是风能和太阳能发电，这些能源用于发电不仅投资大，而且是间歇性能源，需要蓄电或与其他电厂配合这行，所以近期开发的数量不可能很多。

●电力工业是当今世界最善于干净利用煤炭的部门

世界各国干净利用煤炭的经验证明，电力工业是当今世界最善于干净利用煤炭的部门，大多数洁净煤利用技术也都是与电力工业有密切关系，所以许多工业发达国家的煤炭除冶金等作为原料用煤外，80%-90%都用于发电。从我国一次能源消费以煤为主的情况下，应当将更多的煤炭经过转化成电能使用比较容易解决污染问题。

从解决中国能源利用的污染问题来看，中国应当把石油和天然气等比较干净的能源提供给楼宇民用和交通运输，把煤炭替换出来。煤炭主要供电发电及工业部门使用，电力工业已经有可能消除烟尘，NOx和SO2等污染物，将来发展洁净的能源工厂，还有可能做到污染物，包括CO2 的零排放。

三、煤炭和电力要协调发展

出于提高煤炭利用效率和实现环保目标的考虑，中国应当提高煤炭发电的比例，将更多的煤炭用于集中发电。为了提高煤炭工业和电力工业的经济效益，煤炭、电力、运输要协调发展。

——煤、电、运要统一规划、协调发展

中国曾经提出能源发展与建设要以电力为中心，煤炭为基础，是完全正确的，这里说的能源发展与建设，主要是指煤炭工业。如果煤炭工业的建设能够与电力工业的建设相协调，就可以减少，煤炭的长途运输，节约人力、物力、节约能源消耗。我国的铁路、水运有40%-50%是用于煤炭运输的，因此，煤、电、运统一规划，协调发展是非常重要的。

——发展动力煤的洗煤和动力煤的配煤；

中国从90年代初就提出动煤的洗煤问题，凡是下海运输的动力煤的发热量要求达到6500千卡/千克，凡是跨省运输的煤炭要求达到5500千卡/千克，这样做可以减少，煤炭的含硫量和灰分，减少、运输量的运输成本，这一条应当逐步做到。

——发水煤浆代油；

我国还有一部分燃油电场，将燃油电厂改为燃煤电厂耗费极大，该用水煤浆比较方便。我国已经拥有先进的水煤浆技术，2吨水煤浆可以替代一吨重油，1吨水煤浆的到厂价为350-400元左右，而1吨重油价格在1500元以上，用水煤浆代油可以节省大量费用，烟气排放可以符合国家环保要求。

——电力工业要采用洁净燃煤技术。

中国的火电厂已经广泛使用电除尘器，大机组上成功使用低NOx 燃烧器，开始在部分燃煤电厂里开展脱硫发工程，如果对现有凝汽式火力发电厂进行脱硫改造，有可能将燃煤造成的污染物的绝大部分清除掉。中国电力部门已在四川白马电厂建设30万千瓦循环流化床锅炉发工程，在江苏贾电厂建设加压循环流化床发工程，在山东烟台建设整体煤气化联合循环发电发工程，随着这些发工程取得经验之后，逐步推广应用，燃煤电厂的污染问题可以得到妥善解决。

四、结语

未来50年，中国电力工业将继续保持高速度发展态势，虽然未来煤电装机容量和发电的比重会有所下降，但由于电力工业的发展速度很快，燃煤电厂的绝对量还会继续快速增长。中国2000年全国拥有装机容量3.19亿千瓦，其中有燃煤电厂约2.2亿千瓦，消耗于发电和供热的原煤约6亿吨。今年由于关闭乡镇小煤矿，运力的制约和煤炭出口激增，已经出现电煤紧状态，发电用煤石的情况又有所抬头，在一定程度上制约着燃煤电厂的发展。我们必须看到，中国虽然采取了改善能源结构的措施，但燃煤电厂继续增长的势头不可遇制，初步估计，假如创2050年全国人均装机容量达到1千瓦，全国就要装机容量16亿千瓦以上，其中燃煤电厂约为9亿千瓦左右，屈时需发电和供热用原煤20亿吨左右。2050年发电用煤约为2000年的3.3倍。考虑到煤炭产区水资源短缺，可能有相当数量的燃煤电厂要建在海边，即港口电厂，煤炭的运输量必然会急剧增长，就此必须抓紧做好中长期的煤、电、运规划，务期煤炭、电力、运输协调发展。

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机电一体化技术在煤炭行业中的应用【1】

摘要：文章就机电一体化技术在煤矿行业中的应用可以使设备动作协调，且安全性和可靠性上有很大的提高，其操作性能也更加的完善，同时各级煤矿企业比较重视机电一体化技术在煤炭行业中的应用和推广进行了相应的探讨。

关键词：机电一体化 煤炭行业 应用

1. 前言

随着社会的发展，煤炭已成为我国能源产业之一，其发展给经济效益带来很大的改变。

进行煤炭的开采是一项危险和辛苦的工作。

而对于许多煤矿来说，矿难事故的杜绝是很难实现的，要从根本上解决就要从煤矿的规范管理上进行，同时还要提高整个企业自动化的水平，加强机电一体化技术在煤矿的应用力度，还要在采掘、运输等方面得到推广。

这样就使很多企业进入了机电一体化特征的发展阶段，也推动了我国煤矿企业的各项发展的能力，为实现高产高效打下了良好的基础。

2. 机电一体化的概要

2.1 机电一体化发展中的数字化

机电产品的微控制器和其发展奠定了数字化发展的基础，其中一些企业在不断的发展数控机床和机器人，同时计算机网络的不断发展，给数字化的设计与制造铺垫了平坦的道路。

在煤矿企业当中，工程部门或者是技术部门现在都是普遍的应用绘图软件CAD，并且在运用该软件时得到了认可。

2.2 机电一体化发展中的网络化

随着社会的发展，网络的普及，很多煤矿企业所遇到的问题都可以通过网络来查找解决问题的方法。

例如：煤矿企业在综合利用技术和废弃的物质资源化技术上有滞后的现象，且导致了煤矿资源利用率下降和废弃的物质资源综合利用不到位等问题，就可以利用网络来进行解决。

2.3 机电一体化发展中的人性化

机电一体化的最终产品一般应用的对象是人，而如何让机电一体化的产品为人类服务是现在的一大难题。

近些年来我国煤矿企业发生安全事故比较频繁，这给煤矿工人的生命和财产安全带来了极大的威胁。

而机电一体化的产品就可以完善煤矿企业整个自动化的水平，进而减少和预防了煤矿安全事故的发生。

3. 我国煤矿企业机电一体化技术上的水平

我国煤矿企业的机电一体化技术已经完全应用在企业内部工作的每一个环节当中，这就说明了我国煤矿产业机电一体化技术已经取得了很好的进步，尤其是对安全生产上的监控和大型设备的后备保护这两个方面已取得了很好的成果。

但是与国外技术相比，我国的煤矿企业机电一体化还是与其存在着差距，并且煤矿企业与其他行业起步相对较晚，因此要想达到世界水平，就要掌握好机电一体化相关的技术以及信息时代特点，做好煤矿企业在机电一体化技术上的研发。

在设计机电一体化产品时，我们要尽可能的选用功能强大的嵌入式型的计算机，这样就可以保证生产产品工作性能更加的可靠。

而对于新开发的机电一体化产品应具备通信功能，还要选择可靠性能高，开放性能比较好的通信模块，这样就方便控制网络来进行通信控制的连接。

煤矿企业的机电一体化产品必须要达到智能化的水准，还可以对周围的环境状态进行实时判断，使设备可以自动的适应周围环境，并且以最优异的状态进行工作，同时还要对采集到的信息参数进行分析，从对发生的故障进行诊断和处理。

还要对矿用传感器进行相应的开发，这样就可以提高传感器的使用寿命和可靠性，同时还要考虑传感器的数字化、智能化等方面，让矿用传感器可以在恶劣的环境下进行信号的测量工作，并确保测量的准确率，同时还要具有自我诊断、校正、调节等方面的功能。

4. 机电一体化在煤矿行业中的应用

4.1 在矿井提升机中的应用

矿井提升机是实现机电一体化中较好的矿山大型设备，是全数字化的交、直流的提升机。

这其中比较特别的是内装式提升机，它在结构上将滚筒和驱动这两者合二为一，从而简化了机械的结构，是最典型的机电一体化的设备。

而全数字的提升机不仅可以进行可重复性的事故诊断、自诊和寻址，还可以进行一些简单迅速的通信工作。

其中硬件配置上较简单，零配件比较少，具有相互兼容的特点，而且还可以轻松的实现软件的控制、软启动和改变瞬间的加速度。

4.2 在掘进机中的应用

煤矿企业目前使用最为广泛的是掘进机，同时机电一体化很快的在掘进机中应用，使用掘进机的同时实现了自动控制，其中包含了推进方向的监控、切割断面轮廓尺寸的监控、切割电机功率自控调节等方面。

同时它还能够进行必要的工况检测，还具备了自我故障诊断的性能，其中包含了电机负荷、温度、液压系统油压、油温、供电电压测控以及污染等方面监控另外，运用现代测控技术对掘进机的工作情况进行监控和故障的诊断，这样就确保了机器的正常运作，实现了掘进机的机电一体化。

这样也可以大大的提高了掘进机的工作性，有利于完善和改进煤巷快速掘进的技术。

4.3 在带式输送机中的应用

我国已经生产出来很多类型的带式输送机，带式输送机具有长距离连续输送，输送量很大，运行比较可靠，工作效率高，还较于实现自动化等方面的特点，带式输送机已经成为我国煤矿企业井下原煤输送系统的主要设备。

目前推广使用的是机、电、夜一体化的CST的可控软启动的装置，它是一种专门为金属矿和煤矿设置的长距离皮带运输机的软驱动装置。

具有平滑启动运输大的惯性载荷的特点，一条皮带运输机可以由1台或者多台 CST进行驱动。

这样就解决了带式输送机的长距离、大运量的驱动难题。

5. 结束语

随着煤矿企业生产的规模和水平要求的越来越高，就要进一步的加强机电一体化技术的开发和发展。

当前各种高科技技术已经渗透到机电一体化的技术当中，这些技术的应用，使得机电一体化产品的功能更加的强大，其性能更加的优越，智能化的控制越来越多。

这样不仅减轻了工作人员的劳动强度，还极大的提高了煤矿企业的生产水平，因此，煤矿企业采用新型的机电一体化设备就会获得更加显著的技术和社会经济效益。

参考文献：

[1]刘庆君.浅谈机电一体化技术在煤矿的应用[J].中小企业管理与科技(上旬刊). 2009(12)：199.

[2]张春利.机电一体化技术在煤矿生产中的应用[J].科技创新导报，2010(13)：102.

[3]雷福海.论煤矿机电一体化技术[J].民营科技，2012(4)：80，85.

机电工程技术在煤炭工业中的应用与展望【2】

一、引言

自改革开放以来，煤炭工业的发展日益受到了国家的重视，煤炭事业逐渐成为了关系国计民生的重头行业。

目前，我国煤炭生产系统已拥有一整套的开采加工的先进机械设备及与之相应的电气设备，然而在实际生产过程中，现有的煤矿机电技术体系由于起步较慢的原因，还存在许多不足之处，诸如设备陈旧、机电管理技术相对落后、工作人员效率低下等问题。

本文通过研究煤矿生产过程中存在的各种问题，提出了煤矿机电工程技术的一些改善措施，并对将来机电工程技术在煤炭工业中的应用进行了展望。

二、煤矿机电工程技术存在的一些问题

1.煤矿机电设备相对落后

随着科学技术的进步和社会生产力的不断提高，人们对煤矿生产企业提出了更高的要求，然而相对于国际一流水平而言，我国的煤矿机电一体化技术还处于比较落后的`阶段。

一些煤矿企业主一味地自己的经济利益，对煤矿机电工程缺乏重视，往往会忽略煤矿机电技术及设备的研究创新，经常使用一些具有安全隐患的陈旧设备，再加上生产任务要求紧迫，使得煤矿机电设备在生产过程中问题频出，尤其是井下三大供电系统问题最为严重，这些问题严重影响了煤矿机电工程技术水平的提高和工作人员的施工安全。

2. 机电技术管理滞后

近年来，人们对煤炭的消费量逐渐增加，为了适应市场需求，一些煤矿企业主让煤矿机电设备长期处以紧张工作状态，再加之不健全的机械保养维修措施，比如:不按时对井筒设备进行防腐处理、未按规定对机电设备的电流表、电压表等仪表进行定期校准，对煤矿生产中的各种机电设备不按照规章制度定期试验等，这些问题不仅使得在煤矿产生了许多的旧、老设备，埋下了许多设备安全隐患，同时也增加了煤矿机电技术管理的难度，一旦煤矿机电设备发生故障，将可能会造成不可估量的严重后果。

另外，随着煤炭需求量的不断增加，煤矿开采深度也不断加深，开采深度增加到一定程度将会对机电设备造成巨大的压力，直接影响到煤矿机电设备的正常运行，从而增加煤矿机电设备的管理难度。

3.施工过程中安全观念淡薄

在煤矿生产施工全过程中“安全第一”始终是企业必须彻底贯彻的第一理念，只有保障了作业安全，煤矿事业才能得以顺利进行，但是，在实际施工现场却并没有树立“安全第一”的生产管理观念。

一些企业一味地将目光放在追逐高额经济效益上，盲目提高作业速度，再加上普通的作业人员对煤矿机电工程技术的专业知识淡薄，完全把“安全第一”理念抛在了脑后，使现有的安全管理理念只是流于形式。

三、 煤炭机电工程技术的改善措施

煤矿机电工程在生产作业过程中存在的安全隐患必将直接导致煤矿生产的顺利进行和作业人员的生命安全。

因此，为了保障煤矿机电工程的安全，必须做到以下几点：

1.提升煤矿机电的技术水平

由于近年来我国对煤炭需求量的不断加大，使得煤炭开采的深度越来越大，现有的煤矿机电技术水平已经不能满足生产要求，为了防止煤矿事故的发生，保障人民的生命财产安全，提升煤矿机电技术水平迫在眉睫。

首先，煤矿企业主应加大对机电新技术研发的资金投入，招募更多高技术、高水平的机电专业人员，进行自主研发，从而摆脱对国外进口设备的依赖。

其次，企业主要普及新设备的应用，淘汰老旧机电设备，保证煤矿机电设备的顺利生产。

2.加强机电设备的维护管理

为了保证井下作业的安全，煤矿企业要严格遵守国家相关部门已经制定并颁布了与机电设备检验制度和企业内部规定的煤矿机电维护制度。

第一，在煤矿机电设备进入井下工作前要严格遵守“三关”，即检修关、验收关和入井关。

第二，要按规定对煤矿机电设备进行定期校准、检修和保养，禁止老旧设备用于作业生产，从源头上保障煤矿作业的顺利进行。

3.加强作业人员的安全生产观念和专业水平

一般而言，井下作业的工作人员往往安全观念比较淡薄，对煤炭作业过程中存在的一些安全隐患不会刻意注意起来，一旦出现问题，小则会影响作业进度，大则会危害其生命安全。

因此，在实际工作之前，企业应该先对作业人员进行安全观念教育并对其进行考核，使其拥有处理常见的一些井下故障的能力后再允许其下井作业，彻底使“安全第一”的观念深入人心。

4.加强国家相关立法、执法和监督力度

针对目前我国煤矿事业快速发展的现状，为防止一些煤矿商利用不法手段牟取其中高额的利润，我国相关部门应加强对煤矿事业方面的立法、执法以及监督力度，为煤矿事业的健康发展提供法律保障。

参考文献：

[1]李胜利.简析煤矿机电技术管理在煤矿安全生产中的作用[J].科技资讯,2012(12).

[2]赵洪.现代化矿井机电安全管理的浅析[J].经管视线,2011(04).

[2]王学峰.浅谈现代化机电管理技术在煤矿中的应用[J].矿业论坛,2014(03).

煤炭工业是燃料工业之一。以开采煤炭和洗选原煤为主的工业部门。为电力、冶金、化工等部门提供燃料和原料，也为铁路、航运等交通运输部门以及居民生活提供燃料。煤炭工业内部有煤田勘探、矿山建设、煤炭采选、矿山机械以及炸药等生产单位。它的布局受资源分布、储量、埋藏地质条件和地区自然、经济条件所影响。

各国的能源构成不同，消费构成也不同。我国能源以煤为主，约占70%，煤炭的消费构成大体如下:火力发电31%，各种工业锅炉31%，民用20%，炼焦8%，蒸汽机车4%，化工3%，出口3%。不同部门对煤质的要求不同。

1.炼焦用煤

焦炭用于炼铁、铸造、生产电石、气化以及金属的冶炼等。炼焦是在炼焦炉的炭化室内进行的。炭化室宽0.45m，高4.3～5.5m，长14～16m，可装煤18～27t，炭化室两边为燃烧室，温度达1300℃，隔着耐火砖把炭化室加热至1100℃，煤在炭化室中隔绝空气干馏，大约经过14～16h，煤就炼成焦炭。炼焦产品中焦炭约占75%，焦炉煤气18%，煤焦油4%，还有粗苯、氨、硫等。每座焦炉有炭化室几十个至上百个。焦炉煤气热值很高，是很好的气体燃料。煤焦油经分馏后可得到很多有用的化工产品，如汽油、煤油、柴油、润滑油、沥青等，粗苯和氨也是主要的化工原料。我国每年生产的焦炭5000×104t以上，其中大部分用于高炉炼铁。焦炭在炼铁高炉中所起的作用主要有三:一是还原剂，与铁矿石中的氧作用生成CO和CO2，把铁还原出来二是热源，焦炭燃烧时产生高温(炼铁高炉温度约1600℃)，保证化学反应的进行，使铁矿石熔化三是支撑剂，焦炭在高温下不变形，保证高炉中气流畅通、生产正常地进行。所以炼铁必须有一定粒度的高强度、低灰低硫的优质焦炭。为保证焦炭的质量，对炼焦用煤有如下的要求:

1)有较强的结焦性和粘结性:炼焦用煤一般都要用多种煤配合炼焦强粘结性煤如肥煤、焦煤要占50%～60%，而粘结性差的煤如气煤、瘦煤用量为40%～50%，有时也可用一部分弱粘煤代替气煤。配煤后的胶质层厚度Y为16～20mm为佳。

2)煤的灰分要低:炼焦煤的灰分增加0.8%，焦炭的灰分就增加1%，焦炭的强度会下降2%，炼铁时的焦比(炼1t铁所需焦炭量与铁的比值)要增高2%～2.5%，生铁产量要下降2.55%～3%，高炉排渣量要增加2.7%～2.9%。所以要求炼焦煤的灰分越低越好。但为了保证精煤的回收率，所以煤焦配煤的灰分Ad≤10%为宜。由于我国的气煤多，而焦煤少，所以我国焦煤、肥煤的灰分可放宽至12%，气煤的灰分则要小于9%。不管原煤灰分多低，炼焦用煤都要进行洗选，不但降低了灰分，而且可脱除大部分丝质体和半丝质体等不粘结组分，使镜质组富集而提高煤的粘结性。

3)煤的硫分要低:炼焦煤中的硫有80%进入焦炭，焦炭在炼铁时，硫进入生铁。生铁中含硫大于0.07%，即为废铁，不能炼钢，因炼出的钢具热脆性，易脆裂。为了脱硫，要在高炉中加入石灰石、白云石等熔剂与硫形成炉渣(CaS)排出。通常炼焦煤的硫增加0.1%，焦炭中的硫增高0.08%，石灰石用量就增加1.6%，焦比上升1.2%，高炉的生产能力就降低1.6%～2.0%。所以要求炼焦配煤后的硫含量St，d≤1.2%。有些工业先进国家，要求配煤的硫含量要小于0.5%。煤中的磷在炼焦时也会进入焦炭，焦炭炼铁时磷进入铁中。磷也会使铁变脆，其危害比硫更大。炼焦配煤中要求磷含量Pd≤0.1%。我国煤中的磷含量一般都不高。

4)配煤的挥发分要合适:配煤的挥发分过高，会降低焦炭强度挥发分过低，虽可提高焦炭的强度和块度，但炼焦时膨胀压力过大，推焦困难，而且挥发分低，化学产品的回收率低，使炼焦成本提高。一般配煤的挥发分Vdaf为28%～32%较合适。若生产铸造焦，挥发分可低一点(Vdaf=28%)，可得较多的大块焦。化工用焦，焦炭强度可稍降低，故挥发分可高些，灰、硫的要求也可放宽一些。

5)其他指标要求:要求配煤总水分Mt在7%～10%之间。因水分高，消耗热量，需要延长炼焦时间，降低焦炭的产量。炼焦配煤的粒度，要求小于3mm占80%以上。粒度太大，煤料混合不均匀，炼出焦炭强度受影响粒度太小，增加磨煤费用和电耗，而且装炉煤的堆密度变小，会减少焦炭产量，降低焦炭质量。配煤的粘结性较差时，可用捣固的办法增加堆密度，减少颗粒间的间隙，改善煤的粘结性，也可加入沥青等粘结剂来改善粘结性。煤料挥发分高，收缩太大时，可加入细粉碎无烟煤、半焦等瘦化剂，以提高焦炭强度。

2.气化用煤

煤直接燃烧效率低，热能利用率仅15%～18%，且污染大气。我国每年燃烧煤炭排入大气的烟尘量达1200×104t，SO2达1800×104t，占排入大气污染物总量的60%～80%。全国有几十个城市出现酸雨，近40%的国土受酸雨的污染，酸雨主要是硫酸(90%)，其次为硝酸和弱酸。大气中含硫0.8mg/m3就会使人致病，酸雨使湖泊酸化、鱼藻死亡、农作物枯萎、土壤中养分流失，还破坏金属构件、建筑物，文物古迹、油漆、衣物也受其腐蚀。酸雨给国民经济造成巨大损失，已成为国际上重大的环境污染问题。用煤生产煤气作为燃料称为煤的气化，是减少对大气和环境污染的办法。煤气的热效率高达55%～60%，比直接燃煤提高3倍，洁净、空气污染小，运送方便，生产工艺和设备比较简单。煤的气化是使煤与氧气、空气、水蒸气等反应，生成含有CO和H2等可燃气体的工艺过程，即把固态的煤变成可燃气体的过程。

2C+O2→2CO+Δ

C+H2O→CO+H2－Δ

式中:Δ表示无效成分。

据气化剂的不同，煤气可分为空气煤气、水煤气和半水煤气等。以空气作为气化剂生产出来的煤气称为空气煤气，但有效成分H2和CO含量只有12%，发热量太低，用处不大以水蒸气、氧气作为气化剂生产出来的煤气称为水煤气，有效成分CO和H2的含量可达86%，发热量高，可作燃料和化工原料，也是工业用氢的来源以空气和水蒸气作为气化剂生产出来的煤气称为半水煤气，有效成分H2和CO的含量达70%，N2含量为20%，发热量中等，是合成氨的原料，也可作燃料。

气化用的炉型不同，对煤质的要求也不一样。常见的有固定床气化炉、沸腾床气化炉和悬浮床气化炉。

(1)固定床气化炉

固定床气化炉为圆形炉子，煤由炉子上方加入，在炉栅上进行燃烧气化。气化剂从炉栅下部向上通入，生成的煤气从上方导出。炉栅附近温度高，为氧化层，向上温度逐渐降低，分别为还原层、干馏层和干燥层。

固定床气化炉必须用块煤，粒度最好为25～50mm，其次为13～50mm，13～25mm，25～75mm等。煤种以低煤级的褐煤、不粘煤、长焰煤、弱粘煤、气煤为佳。要求煤的抗碎强度较高，热稳定性要好(TS+6＞70%)，煤的活性好，灰分Ad＜25%，硫分St，d＜2%，固态排渣炉要求煤灰的软化温度ST＞1200℃，液态排渣炉要求煤灰的熔化温度FT＜1300℃，要求烟煤胶质层厚度Y＜16mm。

(2)沸腾床气化炉

煤在炉上呈浮动的状态，就像沸腾的水，故称沸腾床气化炉。用粒度＜8mm的煤，而＜1mm的粉煤越少越好，不然飞灰的损失大，影响煤的有效利用率。煤种以低煤级的褐煤、长焰煤或不粘煤为佳。要求煤的水分Mt≤12%，灰分Ad≤25%，硫分St，d＜2%，活性要好，a＞60%(950℃时CO2的还原率)，煤灰软化温度ST＜1200℃。

(3)悬浮床气化炉

把煤磨成粉，喷至炉内呈悬浮状态进行燃烧气化。煤要磨得很细，＜200网目(筛孔边长为0.074mm)的煤粒要＞90%。煤粉在炉中1s内完成氧化反应，炉中温度高达1400～1500℃。生成煤气可供生产合成氨。该炉对煤种不限，对粘结性等无要求，但煤的水分要尽量少，Mt＜5%。悬浮床气化炉生产能力大，1h可生产5×104～12×104m3的煤气。

(4)生产合成氨对煤质的要求

我国中型化肥厂生产合成氨的气化炉一般用固定床气化炉，对煤质有严格要求。要用无烟煤，块煤粒度为25～50mm，或15～100mm，13～25mm，13～70mm含矸率(粒度大于50mm的矸石量百分比)小于4%，限下率(小于粒度下限的煤百分比)为15%～21%Mt＜6%Vdaf≤10%，Ad为16%～24%，St，d≤2.0%，ST≥1250℃，TS+6≥70%，抗碎强度(大于25mm)不小于65%。

3.液化用煤

煤的液化就是将煤中的有机质转化成液态产物的加工过程。煤炭液化的主要目的是为了获得液体燃料，如汽油、柴油、煤油等，也可将液态产物加工成无灰焦炭，用以制造电极、碳纤维、粘结剂，生产有机化工产品，煤液化的副产品煤气可作为气体燃料。

煤液化的方法可分3类:煤直接加氢液化(如高压加氢法，溶剂精炼煤法)煤间接液化(先将煤气化为水煤气，然后合成液态产物)煤的部分液化(即低温干馏法)。

(1)煤直接加氢液化

煤是固体，碳含量高、氧含量高(15%～25%)、氢含量低(＜7%)、原子比小，煤的分子结构为高分子缩聚物，结构单元为缩合芳香环，环上带有直链烃侧链和各种含氧、氮、硫的官能团，各结构单元通过醚键或非芳香烃连接，煤分子量很大，一般认为＞5000。石油是液体，氢含量高(11%～14%)，氧含量低(＜1%)，H/C原子比大，石油分子结构以烷烃、环烷烃为主，分子量小，约200。煤的直接加氢液化，实质就是煤在溶剂、催化剂和高压氢存在的条件下，切断煤的化学键，在键的断裂处用氢来补充，使煤变成低分子量、含氢高的油和气。加氢液化时，煤要破碎至＜0.3mm，与蒽油(或四氢萘)混合制成煤糊，反应塔中温度为400～480℃，有CoMo催化剂，10～20MPa压力，煤糊在反应塔中被裂解，加氢液化，生成的液态产物可分馏出各种组分，气态产物可作燃料气用。据需要可改变反应温度和压力，生产产品可以液态为主，也可以固态为主。固态产品称溶剂精炼煤，是优质清洁燃料和化工原料，可用于炼焦配煤，做型煤的粘结剂，生产高级碳素材料、碳素纤维等。

加氢液化要采用低煤级的煤，如褐煤、长焰煤或Vdaf＞35%的气煤。碳氢比要小，C/H＜16，壳质组和镜质组含量要高，惰质组含量要低(I＜10%，因其不液化)，煤的灰分要低(Ad＜5%)，灰熔点要高(ST＞1200℃)。

(2)煤间接液化(又称一氧化碳加氢法)

其原理是先将煤气化得原料气(CO+H2)，然后在一定温度和压力下经催化合成，得到液态烃和液化石油气。产品有合成石油气、汽油、柴油、燃料油、蜡、醇、酸、酮等。目前南非有正式生产厂，年产量超过200×104t。

煤间接液化对煤质的要求与气化炉有关。如移动床加压气化炉，要求用块状无烟煤或焦炭，粒度均匀，灰分低，灰熔点高，抗碎强度高，热稳定性好，硫分低，水分低，挥发分低。

(3)煤的部分液化

即低温干馏，要用含油率高的褐煤或高挥发分烟煤，如长焰煤、气煤等。

4.火力发电用煤

我国约有30%的煤用于火力发电，年耗煤约4×108t，是用煤大户。我国火力电厂大多采用粉煤锅炉，装机容量越大的发电厂，对煤的热值及可磨性要求越高。煤的粒度越细越好，要求＜200网目(筛孔边长＜0.074mm)的粉煤要占85%以上(褐煤80%以上)，所以要求煤的可磨性越大越好，可减少电耗。影响电厂用煤指标的主要有挥发分(Vdaf)、灰分(Ad)、水分(Mar)、硫分(St，d)、发热量(Qnet，ar)、灰熔点(DT，ST，FT)等。

1)发热量等级(表7-10):不同煤级的煤，挥发分不同，发热量不同，要根据不同炉型的煤来燃烧。如用任意煤级的煤，则燃烧的稳定性及效率会受影响。

表7-10 火力发电用煤对发热量的要求

2)灰分等级(Ad):分3等:A1≤24%A2为24%～34%A3为34%～46%。灰分降低发热量，粘污设备，造成显热损失，故对灰分有一定的要求。

3)水分等级(Mt%):

Vdaf≤40%时，M1≤8%，M2在8%～12%范围内

Vdaf＞40%时，M1≤22%，M2在22%～40%范围内。

煤中含水分Mt＞60%时，要先干燥，不能直接燃烧。

4)硫分等级(St，d%):S1≤1.0%或S2在1.0%～3.0%之间。硫分高于3.0%会造成严重的腐蚀和环境污染。

5)灰熔点(ST):固态排渣炉要求高的灰熔点，液态排渣炉要选用低灰熔点的煤。当Qnet，ar＞12.54MJ/kg时，要求ST＞1350℃当Qnet，ar≤12.54MJ/kg时，对灰熔点不限。

5.铁路机车用煤

机车锅炉的烟道较短，要求水蒸气的蒸发量大(70～80kg/(M2·h))，通风强度大，流速快(＞30m/s)，故需使用块煤。如果用末煤就会产生飞扬损失，粉煤没充分燃烧即被吹出，热能不能得到充分利用，损失率可达15%～20%，大供气时可达25%～30%。块煤的粒度以6～50mm为好。块煤供应不足时，也可供原煤，但含矸率要不大于1%，用混煤则要粒度为0～50mm。供应颗粒煤时限下率要小于15%，含末率要小，含末率增大1%，则煤耗增加0.4%。煤种可用长焰煤、弱粘煤、1/2中粘煤、1/3焦煤、气煤、肥煤、气肥煤等，要求挥发分大一些(Vdaf≥20%)。一般不使用褐煤，褐煤燃烧时火力不猛，使蒸气压力达不到要求。

机车用煤的硫分要低(St，d＜1.5%)，隧道多的地方要求St，d＜1.0%，灰分要低(Ad≤24%)。煤的灰熔点越高越好，要求软化温度ST＞1200℃，以免结渣影响炉子通风。煤的发热量分3级:①Qnet，ar为20.9～23.00MJ/kg②Qnet，ar为23.00～25.09MJ/kg③Qnet，ar≥25.09MJ/kg。用弱粘结性煤较好，用不粘结煤易漏失，用强粘结性煤则阻碍炉子通风。

6.船舶用煤

船舶用煤对质量要求更严，因船的体积小，供煤不方便，故要求高热值的低灰块煤。粒度为13～50mm间的小块和中块煤或者混块煤，灰分Ad＜14%，发热量Qnet，ar≥25MJ/kg，挥发分(Vdaf)最好在25%～40%之间，煤灰熔点ST≥1250℃。可采用单种煤，也可用配煤燃烧，一般无烟煤和褐煤不宜做船舶用的配煤。

7.高炉喷吹用煤

为了降低高炉炼铁时的焦比，国内外普遍采用喷吹无烟煤粉、天然气和重油等燃料来代替部分焦炭，可降低生铁的成本，每喷吹1t优质无烟煤可节约焦炭800～900kg。喷煤粉率可达24%～30%，比用焦炭成本低一半。

喷吹用的无烟煤，要求可磨性好，HGI指数越大越好，可减少磨煤电耗灰分、硫分要低，Ad≤12.5%，St，d＜1.0%，Vdaf=10%左右，Mt＜8%。水分高的无烟煤粉在喷吹时的黏滞力大，甚至使煤粉粘在一起而无法喷吹。煤灰成分中SiO2/CaO要小于1，因为CaO增高有助于降低酸性炉渣的黏度。无烟煤粉的细度，要求大于160网目的数量小于10%，最高不超过15%。我国新密、阳泉、汝箕沟、焦作、晋城等地的无烟煤可用于喷吹。低灰、低硫、强爆炸性的烟煤也可用于喷吹，如山西大同优质的弱粘煤。高变质的超无烟煤由于不易研磨成粉，一般不用于高炉喷吹。

8.烧结矿用煤

炼铁时对品位高的铁矿石经一定的破碎和筛分即可入炉冶炼，但对含铁量较低的贫矿则要预先破碎、洗选，提高品位后，把精矿粉与无烟煤和溶剂等在温度1300℃左右烧结成球，再送入高炉冶炼，把精料烧结成块，即为烧结矿。烧结用煤质量的好坏，将直接影响生铁的质量。烧结用的无烟煤粒度为0～3mm，灰分，硫分要低(Ad≤15%，St，d≤1.0%)，发热量要高。

9.制活性炭用煤

活性炭是一种带有活性的炭制品，具有强吸附作用。活性炭是黑色、无味、无嗅的固体，不溶于一般有机溶剂。它具有发达的微孔结构，具有巨大的比表面积，每克活性炭比表面积可达500～1500m2，最高可达2500m2，使活性炭具有很高的吸附能力。活性炭的化学稳定性高，可在很广的酸碱度范围内使用。

活性炭是一种疏水性的吸附剂，能在气体和污水净化中发挥作用。它能从被污染的潮湿空气中吸附SO2，NO2，CO2，H2S，氯、汞蒸气以及苯、醇、醛、酚、汽油等多种气态烃，及多种细菌、病菌、臭气，还能吸附污水中各种化学物质、石油和细菌、病毒等，使水净化至地面水标准。活性炭又是一种优良的催化剂及载体，用于氧化、还原、脱氢、合成等化学反应中。活性炭广泛应用于食品、医药、工业用油剂、橡胶加工、石油炼制、染色、无机试剂的制备、有机合成、气体净化、溶液中贵金属和溶剂的回收、防毒面具、解毒剂以及航空、军工、消防等方面。

活性炭的品种有粉状和粒状等。生产时先将煤在温度600℃下进行干馏，除去挥发分，然后将碳化物在温度900℃下进行焙烧，用含氧气体和水蒸气、ZnCl2等活性剂进行活化，清除被吸附在碳表面的各种污染物，把被堵塞的微孔打开，从而增加活性炭的内表面积，恢复其活性。

各种煤都可作为生产活性炭的原料。高煤级烟煤和无烟煤制出的活性炭微孔发育，中孔少，适于气体和蒸汽的吸附，也可作催化剂载体，用于水的净化。低煤级烟煤和褐煤制成的活性炭中孔发育，微孔少，适于气体脱硫、脱色及大孔径的催化剂载体。对原料煤的要求是灰分越低越好，最高不超过10%，硫分越低越好，制颗粒状活性炭，则要求无烟煤的热稳定性要好。

10.制造电石用煤

在电炉内2200℃的高温下，将生石灰与焦炭进行反应，生成电石(CaC2)。电石与水反应，生成乙炔(C2H2)，乙炔在氧气中燃烧可产生3500℃的高温，可用来切割金属电石还可用于制造塑料、合成纤维、合成橡胶、化肥和农药等。

制造电石可用焦炭或无烟煤。对无烟煤的质量要求:固定碳含量要高，挥发分Vdaf＜10%，灰分要低(Ad＜7.0%)，全硫St，d≤1.5%，磷含量Pd＜0.04%，煤的密度以小于1.6g/cm3为佳，粒度最好是3～40mm。

11.制腐植酸用煤

制造腐植酸一般采用腐植酸含量高的泥炭、年轻褐煤和风化烟煤及严重风化的无烟煤。要求煤的腐植酸产率大于30%，煤的灰分不宜超过40%。煤灰成分中以含氧化钾和五氧化二磷较多为好，这样可制成含多种肥效的复合肥料。

12.提取褐煤蜡用煤

褐煤蜡是轻工业、化学工业中不可缺少的原料，制电缆、皮鞋油、复写纸、电子产品都少不了它。适于提取褐煤蜡的煤是年轻褐煤，要求苯抽提物EB，d＞3%，灰分不宜太高。老褐煤的蜡含量低，不宜作为原料。

13.水泥工业用煤

大、中型水泥厂的砖窑烧成用煤对煤质的要求较高。首先是煤的灰分越低越好，一般要求Ad在20%～26%的范围内。灰分太高，煤的发热量太低，达不到熟料的烧成温度(1450℃以上，燃烧火焰温度达1600～1700℃)，要求煤的发热量＞21MJ/kg，温度低影响熟料的矿物成分和结晶状态，使水泥的安定性强度(标号)降低要求灰分的成分稳定，因为煤灰成分会影响水泥的配料，煤的挥发分以Vdaf＞25%为宜，但不要超过40%。挥发分适中，火焰明亮，升温快，熟料的质量好，煤的硫含量St，d＜3%煤种以焦煤、1/3焦煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤等较合适，也可采用配煤的方式。粒度以末煤、粉煤、混煤等小粒度最适宜，可减少磨煤电耗，粒度过细，易发生自燃爆炸，不安全。

14.陶瓷工业窑炉用煤

陶瓷工业窑炉可以用柴、煤、油、煤气、天然气作为燃料，也可用电。以煤作为燃料对煤质的要求是:发热量Qnet，ar≥21MJ/kg，挥发分Vdaf为25%～30%，灰分Ad≤20%，灰熔点ST≥1300℃，硫分St，d＜2%。

15.工业锅炉的用途与用煤量

(1)工业锅炉

锅炉是生产水蒸气和热水的设备，按用途可分为动力锅炉(火力发电厂)、工业锅炉和采暖锅炉、废热锅炉。动力锅炉产生高温、高压过热蒸汽，工业锅炉产生饱和蒸汽或中、低压过热蒸汽，采暖锅炉只产生低压饱和蒸汽和热水。工业锅炉广泛用于化学工业、造纸、印染、纺织等行业。我国工业采暖锅炉有几十万台，年耗煤近4×108t。约占我煤产量的30%。

(2)工业锅炉分类

层燃炉:燃料在炉排上铺成层状，空气由炉排下送入。燃料一部分在炉排上燃烧，一部分在炉膛中燃烧，可储存较多的煤，燃烧稳定。按操作方式可分为手烧炉、链条炉、抛煤机炉、振动炉排炉等。

悬燃炉:又称煤粉炉，没有炉排，燃料在炉内呈悬浮状态燃烧，燃烧稳定性差，但燃烧效果好，机械化程度高，适于大炉。

沸腾炉:把煤料破碎至一定粒度，从炉排下送入压力较高的空气，将燃料层吹到一定高度燃烧。燃料在炉内上下翻滚，完成燃烧过程。该炉可烧劣质煤、油页岩、煤矸石、石煤，但飞灰量大，热损失大，耗电量大。管道易磨损。

(3)各种工业锅炉对煤质的要求

链条炉:煤的发热量Qnet，ar一般在19～21MJ/kg之间，挥发分Vdaf＞15%，灰熔点ST＞1200℃，弱结渣性用烟煤，粒度为10～50mm。适于10～75t/h蒸汽量的中型锅炉。

振动炉排炉:用于容量2～10t/h的锅炉，适于低挥发分的烟煤和无烟煤，不宜用粘结性强、灰熔点低、水分高的煤。炉排振动易漏煤、飞灰多。

往复推动炉排炉:可用高灰分、高水分低煤级煤，不宜用无烟煤及粘结性强的烟煤，用于6t/h的小锅炉。

抛煤机炉:适用各种煤种，但粒度要在30～40mm范围内，水分Mt≤15%。适于蒸发量＜10t/h的锅炉。

悬燃炉适于任何煤种，但要有磨煤设备，适于蒸发量大于75t/h的大中型锅炉。

沸腾炉:可用劣质煤、油页岩、石煤等。

手烧炉:条状炉排，适用褐煤和高挥发分煤板状炉适用无烟煤。

16.生活用煤

包括居民生活用煤、服务行业、机关团体用煤、冬季采暖用煤、城乡小企业生产用煤，约占我国煤年产量的20%，每年用煤超过2×108t。

烧散煤热效率仅为10%，煤球为20%，蜂窝煤为30%，上点火蜂窝煤达40%～50%。上点火蜂窝煤对煤质的要求是:易燃、上火快，发热量高，硫低，火旺耐烧，使用方便，发热量Qnet，ar在23～25MJ/kg之间，Vdaf在15%～20%范围内，St，d＜0.5%，着火点低。