煤是如何形成的
煤被廣泛用作工業(yè)生產的燃料,隨著蒸汽機的發(fā)明和使用,煤被廣泛地用作工業(yè)生產的燃料,不過很多人都不太清楚煤是怎么來的。以下就是學習啦小編給你做的煤的形成原因整理,希望對你有用。
煤的形成
煤是由植物在湖泊、沼澤地帶埋沒在水底、泥沙中,經過漫長的地質年代和地殼運動,在隔絕空氣的情況下,在細菌、高溫、高壓的作用下,經過生物、物理、化學作用,逐步演變而成的。
距現(xiàn)在約2.5億年以前,植物死后,遺骸堆積在充滿水的沼澤中,由于地殼變動,沉積地帶下降,泥沙不斷沖積,植物遺骸一層一層地埋在地層中,在缺氧的條件下,受厭氧細菌的作用,發(fā)生復雜的生物化學、物理化學變化,逐漸變成腐泥和泥炭。這是成煤過程的第一階段——泥炭化階段。
成煤過程的第二階段是變質階段,也叫煤化階段,也就是從腐泥、泥炭轉化成煤。由于地殼下沉和變動及其它原因,泥炭逐漸失去氧、氮和氫,相對地增加了碳含量和硬度,變成了最年輕的煤——褐煤。隨著地殼的繼續(xù)下沉,溫度和壓力繼續(xù)上升,煤層的煤質繼續(xù)發(fā)生變化,煤化過程進一步加深,褐煤逐步變成煙煤,最后變成無煙煤。
煤的開采方式
矸石排放
煤礦生產排放量最大的固體廢物, 也是中國工業(yè)固體廢物中產生量和堆積量最大的固體廢物,產生量一般為煤炭產量的10%左右。中國煤矸石年排放量大約在1.5 億~2.0 億噸之間。截止2002 年底, 全國煤矸石積存量約34億噸,占地2.6 萬公頃, 是中國工業(yè)固體廢物中產出量和累計積存量最大的固體廢物。2004 年,全國煤矸石綜合利用量為1.35 億噸, 利用率54%。
礦井水的排放
在煤礦建設和生產過程中,各種類型的水源水會通過不同的途徑進入巷道和工作面, 為了保證采礦安全,防止水害發(fā)生,需將礦井涌水排出。據不完全統(tǒng)計,在采煤過程中, 2004 年全國煤礦礦井水排放約30 億m³,平均每噸煤涌水量約為2m³。資源化利用率僅占22%左右。
瓦斯抽放與礦井通風
在煤炭開采前和開采中抽放瓦斯氣, 是保證煤礦安全的重要措施。但將抽放的瓦斯排入大氣,會產生強烈的溫室效應,瓦斯中所含甲烷的溫室效應比二氧化碳大20 倍。另外煤礦在生產過程中, 井下巷道每秒鐘都需要數十萬乃至數百萬立方米的空氣,它們主要是通過礦井通風來完成, 礦井通風同樣含有瓦斯,并且還有大量粉塵。據近幾年有關評價估算, 全國煤層瓦斯資源量為3×106 。2002 年中國重點煤礦煤層瓦斯產生量為9773.37,其中利用瓦斯量為517.49 ,利用率5%左右。
開采造成的生態(tài)破壞
傳統(tǒng)煤炭開采忽略其它共生、伴生礦物的開采、加工、利用, 造成了資源的浪費。中國煤系共生、伴生20 多種礦產,目前絕大多數沒有利用, 另外礦物的隨意存放丟棄還會造成環(huán)境污染,破壞生態(tài)環(huán)境。
煤灰開采破壞了地殼內部原有的力學平衡狀態(tài)。引起地表塌陷, 原有生態(tài)系統(tǒng)受到破壞。這種破壞使原有土地收益的減少或喪失,同時也造成地表水利設施的破壞和生態(tài)環(huán)境惡化。每年因開采引起的地表塌陷面積已達40萬hm2,且平均每年以1.5 萬hm2 的速度增加。
煤的環(huán)境問題
排煙脫硫
大氣中的SO2污染主要由包括煤炭在內的燃料燃燒所致。燃燒前脫硫可由煤炭洗選及轉化中完成。燃燒中脫硫可以用加入脫硫劑辦法除掉部分硫分,常用的脫硫劑為白云石和石灰石。
更常用的脫硫技術為排煙脫硫,即將排放的含硫煙氣或廢氣通入吸收劑和吸附劑去掉硫氧化物,又可分為干法、半干法及濕法三種。干法采用固態(tài)吸附劑、吸收劑,其裝備龐大,費用較高。半干法包括將半固態(tài)脫硫劑吹入煙道,也可將排煙氣和空氣同時吹入半固態(tài)脫硫劑,以除去煙氣中的SO2.濕法用液態(tài)吸收劑,包括堿性吸收劑法和堿土金屬類吸收劑法等,前者使用銨、鈉、鉀溶液,后者使用有鈣鎂的氧化物或氫氧化物溶液。
煙塵污染及防治
煤在燃燒過程中產生煙氣、塵??尚纬森h(huán)境污染。其污染物可分為兩類,即氣溶膠狀態(tài)污染物和氣態(tài)污染物。煙塵屬于前者。
煤炭在燃燒過程中經過三個階段,首先是干燥揮發(fā)階段,其次為燃燒階段,最后為燃盡階段,不同階段需要不同的空氣量,過大或過小的空氣量都會使燃燒不完全,而使炭粒排入空中形成黑煙。煤中不可燃成分如灰分,燃燒中部分留于灰渣,部分隨煙氣排入大氣形成煙塵,不同灰分的煤其煙塵量也有很大差別。按煙塵粒徑不同可分為降塵和飄塵,后者可以長期不降落且可輸送距離更遠。
煙塵可致人體呼吸道疾病,或作為其他污染物及細菌載體。還可影響植物生長及降低大氣的能見度。防治方法是改進燃燒設備和燃燒方式,減少煙塵排放量,還要安裝除塵裝備,降低煙塵排放濃度。
煤的應用范圍
煤炭的用途十分廣泛,可以根據其使用目的總結為三大主要用途:(1)動力煤,(2)煉焦煤,(3)煤化工用煤,主要包括氣化用煤,低溫干餾用煤,加氫液化用煤等。
動力煤
1) 發(fā)電用煤:中國約1/3 以上的煤用來發(fā)電,目前平均發(fā)電耗煤為標準煤370g/(kW·h)左右。電廠利用煤的熱值,把熱能轉變?yōu)殡娔堋?/p>
蒸汽機車用煤:占動力用煤3%左右,蒸汽機車鍋爐平均耗煤指標為100kg/(萬噸·km)左右。
建材用煤:約占動力用煤的13%以上,以水泥用煤量最大,其次為玻璃、磚、瓦等。
一般工業(yè)鍋爐用煤:除熱電廠及大型供熱鍋爐外,一般企業(yè)及取暖用的工業(yè)鍋爐型號繁多,數量大且分散,用煤量約占動力煤的26%。
生活用煤:生活用煤的數量也較大,約占燃料用煤的23%。
煤
冶金用動力煤:冶金用動力煤主要為燒結和高爐噴吹用無煙煤,其用量不到動力用煤量的1%。
煉焦煤
中國雖然煤炭資源比較豐富,但煉焦煤資源還相對較少,煉焦煤儲量僅占中國煤炭總儲量27.65%。
煉焦煤類包括氣煤(占13.75%),肥煤(占3.553%),主焦煤(占5.26%),瘦煤(占4.01%),其它為未分牌號的煤(占 0.55%);非煉焦煤類包括無煙煤(占10.93%),貧煤(占5.55 % ),弱粘煤(占1.74%),不粘煤(占13.8%),長焰煤(占12.52%),褐煤(占12.76%),天然焦(占0.3%),未分牌號的煤(占13.80%)和牌號不清的煤(占1.06%)。
煉焦煤的主要用途是煉焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高溫冶煉而成,一般1.3 噸左右的焦煤才能煉一噸焦炭。焦炭多用于煉鋼,是目前鋼鐵等行業(yè)的主要生產原料,被喻為鋼鐵工業(yè)的“基本食糧”。
中國是焦炭生產大國,也是世界焦炭市場的主要出口國。2003 年,全球焦炭產量是3.9 億噸,中國焦炭產量達到1.78 億噸,約占全球總產量的46%。在出口方面,2003 年中國共出口焦煤1475 萬噸,其中出口歐盟458 萬噸,約占1/3。2004 年,中國共出口焦炭1472 萬噸,相當于全球焦炭貿易總量的56%,國際焦炭市場仍供不應求。2008 年中國焦炭產量總計約32700 萬噸,2009 年1月至9月焦炭產量25276.87萬噸。
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