浅谈影响煤发热量的几种因素

■梁新燕

（山西省地质矿产研究院山西太原030001）

浅谈影响煤发热量的几种因素

■梁新燕

（山西省地质矿产研究院山西太原030001）

煤对于人们生产、生活环境具有重要意义，其中煤的发热量更是值得我们关注的问题。煤的发热量是评判煤质量的重要手段之一，煤的热值主要由煤自身的特性所决定，同时，还会受到其他方面因素的影响，本文就影响煤发热量的几种因素，进行简要的概述。

煤发热量影响因素

引言

煤在生活中的重要意义不言而喻，煤具有发热量，发热量又称热值，是指单位质量的煤在完全燃烧之后，释放出来的总热量，单位用J?g-1或MJ?kg-1表示，煤的发热量是评判煤质量的重要手段之一。煤的热值主要由煤自身的特性所决定，同时还会受到其他方面因素的影响，例如煤的成因类型、煤化程度、煤岩组成、矿物质含量高低、风化作用等因素，都会对煤的发热量有不同程度的影响。

1 成因类型对煤发热量的影响

不同成因类型的煤，其发热量有着显著的不同。在湖沼以及浅水海湾之中，一些低等植物均会产生腐泥煤，例如藻类。残植煤主要是由高等植物残骸当中与生物化学作用最稳定的组分富集所形成，这类组分包括有孢子、角质层、树皮和树脂等。在自然环境中，残植煤的储量相对较少，一般是以薄层或者透镜体的形态夹在腐植煤当中。腐植腐泥煤是由高等植物和低等植物两者共同作用所形成。腐植煤是由高等植物在经过一系列复杂的成煤过程，经过较为复杂的生化和地质变化之后形成，在自然界中具有较大的存储量，且分布相对较广。由于腐泥煤是由低等植物和浮游生物的遗骸形成，残值煤由孢子、花粉、角质层、树脂、树皮等较为稳定的组分形成，而腐植煤是由相对较为高等的植物遗骸形成，所以从煤的发热量角度考虑，腐泥煤以及残值煤的发热量较腐植煤高。

2 煤化程度对煤发热量的影响

发热量和煤化程度具有良好的相关性。褐煤是属于煤化程度相对较低的煤，煤的发热量伴随着煤化程度的上升，逐渐出现增加，当上升至肥煤、焦煤阶段时，煤的发热量达到最高程度，发热量可以达到37MJ/kg，在此之后，尽管煤化程度不断提高，但是煤的发热量反而呈现下降趋势。煤的发热量和煤化程度之间的这一规律，与煤元素组成的变化是相一致的。

在煤的组成中，对煤的发热量影响最为显著的三种主要元素是碳、氢和硫。这三种元素当中，碳元素、氢元素在煤的燃烧过程中产生热量，硫元素在煤的燃烧过程中不会产生任何的热量,从褐煤开始，即从低煤化程度开始，随着煤化程度的不断提高，煤中硫元素的含量出现迅速的下降，同时碳元素的含量逐渐上升，而对于氢元素，其含量的变化情况不大，因此在这一阶段，煤的发热量是保持增加的趋势，直至煤化程度达到肥煤以及焦煤的程度，煤的发热量达到最大值；在此之后，随着煤化程度的上升，煤中硫元素含量减少的程度逐渐下降，此时氢元素的含量出现明显的下降，虽然碳元素的含量一直保持增加，但是因为碳元素的发热量是氢元素发热量的四分之一，因此，在这一阶段，煤整体的发热量呈下降趋势。

3 煤岩组成对煤发热量的影响

对于煤化程度相同的煤，当煤岩的组成有差别时，其煤的发热量也会有所不同，究其原因，是因为不同的煤岩成分，其发热量存在一定的差异。首先是镜质组，它是植物的木质纤维组织经过凝胶化的作用，从而转化形成的显微组分。镜质组的显微组分组主要包括：无结构镜质体、结构镜质体以及碎屑镜质体等。镜质体由于吸附了类脂组降解物或者镜质体本身含有大量的超微类脂体，所以镜质体的氢元素含量相对较高，表现出相对较强的荧光性质，同时，其具有良好的生烃性，在镜质组中，有较大含量的芳香烃以及氢元素，对于低煤化镜质组，在经过干馏的过程之后，出现了相对较好的可塑性以及良好的粘结性。

另一种煤岩成份是壳质组，又被称为稳定组，其主要是高等植物的树皮、藻类、繁殖器官和分泌物等，其形成了反射率相对较低的硬煤显微组分组。对于角质体、渗出沥青体、树皮体、树脂体、藻类体、荧光体等组分，其是氢含量相对较高的显微组分组。在进行干馏时，壳质组产生的副产品相对较多，其中氢行列和挥发分一般也较高。

4 矿物质对煤发热量的影响

煤所含矿物质的不同，也会对煤的发热量带来不同程度的影响。对于煤，其含有的矿物质一般是指黏土、高岭石、黄铁矿和方解石等。煤在进行燃烧反应时，相当一部分的矿物质发生了相关的化学反应，例如，在温度较低的情况下，高岭石会吸收热量，发生脱水反应，从而形成无水高岭石，伴随着温度的不断上升，当温度上升到1010℃之后，无水高岭石进一步变为红柱石，同时伴随着吸收热量，与此同时，还伴随着碳酸钙的分解、石膏的脱水等化学反应，这一系列的变化一般均是吸热反应，导致煤在燃烧时，释放出的热量大幅度降低，从而煤的热值降低。相关研究表明，再利用TGA和DTA对煤中矿物对发热量的影响进行相关研究时，石英、黄铁矿、方解石、石膏和高岭石这五种矿物质，其含量的上升均会导致煤炭发热量的大幅度降低。

5 风化作用对煤发热量影响

在生活中，如果对煤的保存不当，很容易发生风化现象，而风化现象会对煤的发热量带来很大程度的影响。煤在风化之后，很容易失去光泽，变得暗淡无光，同时煤的硬度降低，变得易脆而且容易崩裂，煤的散密度程度增加，与此同时，煤在风化之后，其碳元素和氢元素的含量大幅度降低，同时硫的含量大幅度增加，另一方面，煤在风化之后，其粘结性降低，燃点降低，热加工产物的产率大大降低。在氧、二氧化碳和水的共同作用之下，风化煤出现了化学分解的现象，形成了新的物质。煤在风化之后，热值出现明显的降低，这是由于风化之后，煤中产生热量的碳和氢元素的含量降低，不产生热量的硫含量上升。

6 结束语

煤对于人们生产、生活环境具有重要意义，其中煤的发热量更是值得我们关注的问题。煤的发热量是评判煤质量的重要手段之一，煤的热值主要由煤自身的特性所决定，同时，还会受到其他方面因素的影响，本文从煤的成因类型、煤化程度、煤岩组成、矿物质含量和风化作用这五个方面，对煤发热量的影响进行了简单的阐述，通过本文的论述，希望今后在煤发热量的相关研究方面有一定的借鉴和参考意义。

[1]余力.浅谈影响煤发热量的几种因素 [J].中小企业管理与科技 (下旬刊),2013,04: 293.

[2]代芳草.低阶煤及其热解产物高效利用的研究 [D].辽宁科技大学,2014.

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-6-130-1