前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的煙煤主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。
一、進(jìn)一步加強(qiáng)宣傳動員工作
鎮(zhèn)和鎮(zhèn)要組織力量廣泛開展禁燒煙煤的宣傳動員工作，在各社區(qū)、廠區(qū)、單位、主要街道等人員聚集區(qū)張貼禁燒煙煤通告；利用廣播、電視等媒體宣傳禁燒煙煤的有關(guān)政策規(guī)定；逐戶對轄區(qū)內(nèi)的商戶、居民進(jìn)行耐心的宣傳、教育、說服、鼓勵，讓居民理解并認(rèn)識到禁燒煙煤工作的重要性、必要性和緊迫性，從內(nèi)心接受禁燒煙煤工作，從而支持禁燒煙煤工作。
二、加大行政企事業(yè)單位和商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、餐飲服務(wù)業(yè)禁燒煙煤工作力度
（一）要督促轄區(qū)內(nèi)行政企事業(yè)單位限期改用清潔燃料，要采取有力措施，加強(qiáng)檢查指導(dǎo)，對工作不力、措施落實(shí)不到位的部門、單位，要嚴(yán)肅追究主要責(zé)任人的責(zé)任。
（二）工商、衛(wèi)生監(jiān)督等部門要將餐飲業(yè)禁燒煙煤做為注冊和營業(yè)的前置條件，要加大對現(xiàn)有商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、餐飲服務(wù)業(yè)的監(jiān)督檢查力度，對未按要求改電、改氣或改用清潔燃料的，要依法進(jìn)行處罰。同時，要充分發(fā)揮輿論的導(dǎo)向作用，對態(tài)度惡劣、故意擾亂禁燒煙煤工作開展的違規(guī)違法行為，要通過電視臺媒體輿論監(jiān)督等途徑予以曝光。
三、加強(qiáng)煤炭銷售市場監(jiān)管
關(guān)鍵詞： 循環(huán)流化床；煙煤；山區(qū)電廠
中圖分類號：TK227.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671－7597（2012）0210191－02
0 引言
為了落實(shí)集團(tuán)公司關(guān)于應(yīng)對山區(qū)電廠困難經(jīng)營環(huán)境的會議精神，研究擴(kuò)大電廠煤種適應(yīng)范圍的可行性，降低燃料成本，于2011年1月25日集團(tuán)公司召集下屬各電廠在廣州召開了山區(qū)無煙煤電廠摻燒煙煤工作研討會議。會議議題主要針對山區(qū)電廠摻燒、全燒煙煤的運(yùn)行方式的可行性進(jìn)行論證。并由燃料公司提供遠(yuǎn)期燃料供應(yīng)狀況的調(diào)查報(bào)告。
1 循環(huán)流化床鍋爐摻燒煙煤的可行性研討
根據(jù)2010年生產(chǎn)經(jīng)營情況、電廠減虧措施和摻燒煙煤的可行性，以及燃料公司匯報(bào)的燃料供應(yīng)市場和燃料運(yùn)輸情況，各與會代表就山區(qū)電廠經(jīng)營困難的狀況和下一步生產(chǎn)經(jīng)營工作策略進(jìn)行了討論，并提出了意見和建議。歸納總結(jié)如下：
1）當(dāng)前各山區(qū)無煙煤電廠經(jīng)營困難，甚至到了生死存亡的重要關(guān)頭，各單位已經(jīng)充分認(rèn)識目前經(jīng)營困難的緊迫局面，有強(qiáng)烈危機(jī)感，正在想盡辦法解決影響生產(chǎn)經(jīng)營的各項(xiàng)問題，擺脫虧損的困局。
2）由燃料公司根據(jù)市場情況，從燃料來源、供應(yīng)渠道、價(jià)格水平和走勢預(yù)測等方面深入分析無煙煤和煙煤市場，對鍋爐無煙煤改燒煙煤的前提條件進(jìn)行論證。
3）梅縣和陽山電廠循環(huán)流化床鍋爐已成功單燒煙煤，機(jī)組運(yùn)行正常，煤耗下降，經(jīng)濟(jì)效益明顯，循環(huán)流化床鍋爐已具備單燒煙煤的條件，各相關(guān)單位可根據(jù)燃料市場價(jià)格水平確定是否單燒煙煤。
4）請集團(tuán)公司生技安監(jiān)部和電廠將循環(huán)流化床鍋爐單燒煙煤過程中存在的問題及時向制造廠反饋，請他們進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和技術(shù)支持，并就單燒煙煤進(jìn)行技術(shù)交流，完善鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的各項(xiàng)性能。
5）改燒煙煤和摻燒煙煤工作要系統(tǒng)科學(xué)開展，充分利用制造廠和外部科研力量，從安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的角度出發(fā)，制定可行性的方案和工作計(jì)劃，穩(wěn)步推進(jìn)。
6）煤粉爐改燒煙煤和摻燒煙煤要選擇合適的煤種，適當(dāng)選擇揮發(fā)份較低的煙煤，盡量避免選擇如印尼煤等大跨度參數(shù)的煤種。
2 關(guān)于CFB鍋爐燃燒煙煤的試驗(yàn)摸索與總結(jié)
經(jīng)過前期嚴(yán)密論證及7個月的各種工況調(diào)整燃燒方式，本廠在2011年9月8日，#3爐利用煙煤進(jìn)行冷態(tài)啟動，啟動燃油為5.25噸；9月17日，#4爐利用煙煤進(jìn)行冷態(tài)啟動，啟動燃油為5.02噸。兩次啟動過程順利，各操作節(jié)點(diǎn)控制較好，分別創(chuàng)造了#3、4爐煙煤啟動用油最低記錄，是循環(huán)流化床鍋爐啟動節(jié)油工作的重大突破。從這兩次啟動操作現(xiàn)場跟蹤情況看，煙煤啟動用油還有小幅下降空間，但安全風(fēng)險(xiǎn)亦隨之增大。因此，對循環(huán)流化床鍋爐啟動節(jié)油工作作階段性總結(jié)，以鞏固、推廣現(xiàn)已取得的煙煤啟動成功經(jīng)驗(yàn)為主，進(jìn)一步規(guī)范啟動操作，使運(yùn)行人員普遍熟練掌握操作要點(diǎn)，為下一步啟動節(jié)油工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?，F(xiàn)分別對兩次煙煤啟動過程進(jìn)行詳細(xì)分析及總結(jié)如下：
2.1 #3、#4爐煙煤啟動參數(shù)表
備注：1）#3爐投煤時煤質(zhì)情況：揮發(fā)份39%，灰份4.85%，發(fā)熱量17660kj/kg。
2）#4爐投煤時煤質(zhì)情況：揮發(fā)份37.11%，灰份10.88%，發(fā)熱量16710kj/kg。
2.2 #3、#4爐煙煤啟動重要節(jié)點(diǎn)參數(shù)對比表
2.3 對以上參數(shù)及開機(jī)工況分析總結(jié)
1）從點(diǎn)火到并網(wǎng)，主要節(jié)點(diǎn)全部在白班完成，人員精力充沛，啟動工作跟蹤、聯(lián)系、協(xié)調(diào)到位，設(shè)備故障消缺快，確保各節(jié)點(diǎn)能按計(jì)劃順利進(jìn)行。
2）提前檢查鍋爐加床料系統(tǒng)正常，在啟動過程中邊升床溫邊加床料，床溫達(dá)到條件即投煤，既節(jié)省床料又省油。兩次啟動床料均在50～60噸之間，第一次加床料（床壓加至3.5kPa以上）時間均在100分鐘以內(nèi)，加床料過程比較順利。
3）將投煤床溫下調(diào)到400℃以下，#4爐投煤床溫約360℃，從就地爐膛燃燒情況看，兩次均能著火良好。因此，投煤床溫下調(diào)，縮短了投煤時間，是啟動用油下降的重要因素。
4）在一次風(fēng)量確保床料能夠完全流化，二次風(fēng)量能提供燃燒所需氧量和密封二次風(fēng)箱、風(fēng)管的前提下，在投煤前后總風(fēng)量均控制較小，對鍋爐主、再汽溫的控制和減少減溫水量非常有利。
5）達(dá)到投煤床溫時，立即進(jìn)行投煤操作，并同時投入兩側(cè)給煤線，保持連續(xù)低煤量運(yùn)行，確保鍋爐床溫連續(xù)均勻上升。
6）兩次啟動的給煤量在進(jìn)行一次風(fēng)切風(fēng)操作時均保持在15t/h以下，一次風(fēng)切為主路運(yùn)行后，其平均床溫均維持在650℃以上，能保證鍋爐穩(wěn)定燃燒，同時使汽機(jī)沖轉(zhuǎn)時蒸汽參數(shù)不至于過高。
7）鍋爐啟動節(jié)點(diǎn)安排合理，加快啟動速度，從點(diǎn)火到投煤時間控制在2小時左右，投煤到退出油槍時間為1.5小時，點(diǎn)火到汽機(jī)沖轉(zhuǎn)為4小時。
3 預(yù)期進(jìn)一步啟動操作要求
鍋爐啟動節(jié)點(diǎn)控制表：
綜合2011年2月至9月份循環(huán)流化床鍋爐燒煙煤方案的探討與摸索過程中的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，運(yùn)行部二0一一年九月二十四日制定下一步啟動的操作要求如下：
1）床料倉第一次上床料量應(yīng)控制在40噸左右，啟動風(fēng)機(jī)后一次性將其加入爐膛內(nèi)，并控制在90分鐘內(nèi)將床料加完，然后再聯(lián)系往床料倉上20噸左右床料作備用，在投煤操作期間，根據(jù)床壓下降情況及時補(bǔ)充床料，補(bǔ)充床料量要小，保證床壓緩慢上升即可，盡可能避免出現(xiàn)床溫下降，減少對燃燒的影響。
2）為使燃油燃燒產(chǎn)生的熱量充分用在加熱床料上，要求在啟動風(fēng)機(jī)加床料30分鐘（或床壓達(dá)1kPa）后，才進(jìn)行點(diǎn)火操作。
3）#3爐點(diǎn)火后其一次風(fēng)量控制在12萬Nm3/h，投煤前增加1萬Nm3/h風(fēng)量（即13萬Nm3/h）；#4爐點(diǎn)火后其一次風(fēng)量控制在9萬Nm3/h，投煤前增加1萬Nm3/h風(fēng)量（即10萬Nm3/h）；#3、4爐二次風(fēng)量控制在6萬Nm3/h運(yùn)行；機(jī)組并網(wǎng)后，在加負(fù)荷過程中，根據(jù)燃燒情況，才開始對一、二次風(fēng)量進(jìn)行調(diào)整。
4）明確以后煙煤投煤床溫為350℃（下層或中層床溫平均值），達(dá)到條件立即投煤。若當(dāng)天（停爐前）煤化情況顯示煤質(zhì)較差難著火，可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。
5）投煤時最低總給煤量定為6t/h（每側(cè)給煤量為3t/h），每次增加給煤量為2t/h（每側(cè)給煤量為1t/h），最大總給煤量控制在14t/h，床溫達(dá)650℃以上時，全退油槍運(yùn)行，全退油后才將一次風(fēng)切為主路運(yùn)行。
6）煙煤啟動時，點(diǎn)火到投煤時間控制在2小時左右（燃油量控制在3噸以內(nèi)），從投煤到退出油槍時間為1.5小時（燃油量控制在2噸左右），鍋爐啟動總?cè)加糜涂刂圃?噸左右（4.5～5.5噸）。
7）當(dāng)班班長、主控要增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)控制意識，清楚各節(jié)點(diǎn)用油量分布情況，靠前指揮，組織協(xié)調(diào)到位，嚴(yán)格執(zhí)行部門鍋爐啟動節(jié)點(diǎn)控制要求。
4 循環(huán)流化床摻燒煙煤及全燒煙煤期間存在的隱患及事故分析：
4.1 高溫?zé)煔夥锤Z進(jìn)入給煤線
由于我廠采用皮帶機(jī)、刮板給煤機(jī)兩段式后墻給煤，其中皮帶易燒毀。當(dāng)發(fā)生煤倉燒空倉、煤倉打井穿孔等現(xiàn)象時爐膛煙氣將反竄之給煤線，燒壞皮帶。針對此種安全隱患，制定如下預(yù)防措施：
1）煤倉下煤電動插板門調(diào)試開關(guān)正常并且與DCS一致，以防止在煤倉空倉或煤倉嚴(yán)重貼壁時，給煤線密封風(fēng)竄入煤倉，造成高溫?zé)煔夥锤Z進(jìn)入給煤線，引起給煤著火。
2）給煤線下煤口4個插板門行程開關(guān)重新進(jìn)行嚴(yán)格標(biāo)定并標(biāo)示明顯記號，確保其反饋全關(guān)狀態(tài)，就地也在全關(guān)位置，以便給煤線故障或煤倉空倉時，關(guān)閉插板門以阻擋高溫?zé)煔夥锤Z進(jìn)入給煤線。
3）給煤線下煤插板門處溫度測點(diǎn)及一級給煤機(jī)尾部溫度測點(diǎn)，任一溫度測點(diǎn)超過60℃時，立即將爐膛負(fù)壓調(diào)至-500Pa以上，以防止高溫?zé)煔夥锤Z進(jìn)入給煤線。
4）對入廠煤揮發(fā)份建議控制25%以下，以確保堆煤、存煤及燃燒安全。我廠鍋爐為后墻給煤，高揮發(fā)份的煙煤進(jìn)入回料閥斜腿時，便開始燃燒，導(dǎo)致回料閥斜腿溫度上升，高負(fù)荷時極可能達(dá)到灰的熔點(diǎn)而引起結(jié)焦，建議在回料閥斜腿處加裝備用冷卻風(fēng)，可從原石灰石加入口處接入冷卻風(fēng)。
4.2 煤倉斷煤事故
8月份，二期鍋爐各煤倉出現(xiàn)多次斷煤現(xiàn)象，具體經(jīng)過如下：
第一次：8月2日13:46，#3爐滿負(fù)荷運(yùn)行，A側(cè)給煤線斷煤，就地經(jīng)敲打均無煤下，打開煤倉下部手孔檢查發(fā)現(xiàn)煤倉下部錐底部位搭橋?qū)е聸]有煤下，立即按單側(cè)給煤中斷事故處理，間斷投入床上油槍助燃；經(jīng)組織人員就地敲打煤倉下煤斗，至14:17，A側(cè)煤倉仍不能下煤，停止該側(cè)給煤線運(yùn)行，開煤斗下部手孔進(jìn)行捅煤；15:55，下煤正常，恢復(fù)A側(cè)給煤線運(yùn)行，機(jī)組加至滿負(fù)荷。本次斷煤處理燒油0.1噸。
第二次：8月4日16:53，＃3爐滿負(fù)荷運(yùn)行，B側(cè)給煤線斷煤，就地敲打均無煤下，立即按單側(cè)給煤中斷事故處理，間斷投入床上油槍助燃；經(jīng)組織人員就地敲打煤倉下煤斗，至17:14，B側(cè)煤倉仍不能下煤，停止該側(cè)給煤線運(yùn)行，打開煤倉下部手孔檢查發(fā)現(xiàn)煤倉下部錐底部位搭橋?qū)е聸]有煤下，開煤斗下部手孔進(jìn)行捅煤；17:40，捅通＃3爐B側(cè)煤斗下部堵煤，啟動B側(cè)給煤線下煤正常，加至滿負(fù)荷運(yùn)行。本次斷煤處理過程中參數(shù)均無異常，單側(cè)給煤線運(yùn)行負(fù)荷最低降至90MW，燒油0.08噸。
第三次：8月5日7:45，#3爐A側(cè)一級給煤機(jī)斷煤，7:50，經(jīng)就地敲打煤倉后有煤下，約20秒后又?jǐn)嗝?，敲打煤倉無效果，按單側(cè)給煤線中斷處理，拆開煤倉下部檢查孔，捅煤處理，檢查煤倉下部煤很濕。至8:50，經(jīng)處理后#3爐A側(cè)給煤線有煤下，漸加回原負(fù)荷。
不合格原因分析：現(xiàn)進(jìn)入#3、4爐各煤倉均為濕煙煤，濕煙煤的粘附力較強(qiáng)，進(jìn)入煤倉后濕煙煤便粘附在煤倉四周，煤倉便出現(xiàn)貼壁現(xiàn)象，造成煤倉下煤不暢或斷煤現(xiàn)象。
預(yù)防措施要點(diǎn)：
1）防止鍋爐煤倉下煤不暢中斷給煤。巡檢人員定時巡視煤倉煤位及下煤情況。
2）防止給煤線給煤中斷后處理不當(dāng)造成事故擴(kuò)大。
3）煤倉煤位低于2米時及時啟動煤倉疏松機(jī)進(jìn)行疏松，并且聯(lián)系燃料上煤至煤倉。
4）當(dāng)停機(jī)時燒空煤倉，并外請專業(yè)人員清理煤倉內(nèi)死角，防止積煤受潮或者自燃。
4.3 煤粉自燃事故
由于煙煤著火點(diǎn)較低，實(shí)踐證明其著火點(diǎn)在350℃左右，因此當(dāng)空氣濕度較低時易發(fā)生自燃現(xiàn)象。
不合格原因分析：
1）循環(huán)流化床機(jī)組燃用煙煤期間，上煤系統(tǒng)積煤積粉自燃。
2）煙煤體積密度較無煙煤輕，容易引起煤粉飛揚(yáng)，造成上煤系統(tǒng)各區(qū)域積煤粉。
3）上煤系統(tǒng)除塵設(shè)備除塵效率低，設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行使用不規(guī)范，達(dá)不到有效除塵效果。
4）對上煤系統(tǒng)煤粉堆積現(xiàn)象沒有及時清掃。
5）輸煤系統(tǒng)各電纜槽蓋破損沒有及時維護(hù)，容易造成煤粉進(jìn)入電纜槽內(nèi)部引起自燃。
預(yù)防措施：
1）外請清潔公司每天對輸煤系統(tǒng)全面清掃一次衛(wèi)生，清除各積煤積粉死角。
2）維修部盡快組織將輸煤系統(tǒng)特別是二期輸煤系統(tǒng)破損的電纜槽蓋進(jìn)行修復(fù)。
3）維修部嚴(yán)格按輸煤設(shè)備除塵器的定期維護(hù)制度每周檢查清洗兩次除塵器過濾設(shè)備。
4）燃料運(yùn)行班組每次啟動皮帶上煤時必須投入相應(yīng)皮帶的除塵設(shè)備運(yùn)行，停止上煤后保留除塵設(shè)備運(yùn)行10min后才停止，每次停止運(yùn)行前必須對除塵器進(jìn)行排污沖洗，就地檢查確認(rèn)排污沖洗正常。
5）燃料運(yùn)行班組加強(qiáng)對輸煤設(shè)備的巡查，對輸煤系統(tǒng)、干煤棚，要求每2h巡檢一次，特別注意檢查是否有煤粉堆積自燃的現(xiàn)象，對堆積的煤粉及時組織清除。
5 結(jié)語
經(jīng)過一年的努力，本廠已經(jīng)在循環(huán)流化床機(jī)組上成功摸索出燃燒煙煤的運(yùn)行方式，并在2011年度煤價(jià)高漲、燃料供應(yīng)欠缺的情況下完成了企業(yè)在年初制定的維持基本不虧損的目標(biāo)。這與運(yùn)行人員的協(xié)力攻關(guān)是分不開的。
參考文獻(xiàn)：
[1]屈衛(wèi)東、楊建華、楊義波，循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及運(yùn)行[M].河南科學(xué)技術(shù)出版社，2002.
[2]楊愛麗、胡學(xué)武，循環(huán)流化床鍋爐島石灰石制粉系統(tǒng)的設(shè)備配置及設(shè)計(jì)優(yōu)化[M].2003.
[3]呂俊復(fù)、張建勝、岳光溪，循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行與檢修[M].北京：中國水利水電出版社，2003.
關(guān)鍵詞：優(yōu)質(zhì)無煙煤 摻入 灰分 揮發(fā)分 比電阻
一、無煙煤性質(zhì)、分類及碳素材料物化指標(biāo)
1.無煙煤性質(zhì)
無煙煤俗稱白煤或紅煤。是煤化程度最大的煤。無煙煤固定碳含量高，揮發(fā)分產(chǎn)率低，密度大，硬度大，燃點(diǎn)高，燃燒時不冒煙，黑色堅(jiān)硬，有金屬光澤。以脂摩擦不致染污，斷口成介殼狀，燃燒時火焰短且少煙，不結(jié)焦。無煙煤固定碳含量在90%以上，揮發(fā)物在10%以下，且無膠質(zhì)層厚度。熱值約8000-8500千卡/公斤。
2.無煙煤分類
煤化度是表示煤化作用深淺的等級，泥炭向褐煤、煙煤、無煙煤變質(zhì)過程中，煤化度逐步提高，中國煤炭分類采用干燥無灰基揮發(fā)分作為煤化度指標(biāo)。中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB5751-2009“中國煤炭分類”將煤分為12大類，干燥無灰基揮發(fā)分≤10%的煤稱為無煙煤，并根據(jù)干燥無灰基揮發(fā)分含量（Vdaf）和干燥無灰基氫含量（Hdaf）的大小，將無煙煤分成無煙煤1號、2號、3號，分別代表變質(zhì)程度較深（年老），中等變質(zhì)程度、較淺變質(zhì)程度3種無煙煤。分類指標(biāo)見表1。
3.碳素材料物化指標(biāo)
經(jīng)過實(shí)驗(yàn)分析檢測，焦炭，蘭炭及無煙煤的物化指標(biāo)見表2。
二、電石生產(chǎn)中碳素雜質(zhì)的影響
1.電石生產(chǎn)的主副反應(yīng)
2.電石生產(chǎn)中碳素雜質(zhì)的影響
碳素原料中主要雜質(zhì)是灰分，全部由氧化物組成，在電爐內(nèi)生產(chǎn)電石的同時，灰分中氧化物同時被還原，氧化物被還原時既消耗電能又消耗碳素，且還原后的雜質(zhì)混在電石中，降低電石質(zhì)量?；曳趾扛?，會導(dǎo)致電量增大，爐料每增加1%的灰分則多消耗電能約50～60kw/h。焦炭中灰分的主要成分是二氧化硅，而二氧化硅在爐底被碳素材料還原成硅，一部分在爐內(nèi)生產(chǎn)碳化硅沉積于爐底，使時爐底上抬變高，另一部分與鐵反應(yīng)，產(chǎn)生硅鐵，硅鐵會破壞爐壁，出料嘴及電石鍋等設(shè)備。二氧化硅含量對電石發(fā)氣量也具有影響，其含量越高，電石發(fā)氣量越低。所以為了降低成本，要求碳素原料灰分控制在（蘭炭8%，焦炭12%）以內(nèi)。
在碳素原料中，揮發(fā)分若增加1%，生產(chǎn)1噸電石則需多耗電能2.3～2.5kw/h，而且揮發(fā)分靠近反應(yīng)區(qū)，形成半融粘結(jié)狀，使反應(yīng)區(qū)的物料下落困難，容易引起棚料現(xiàn)象，使熱損失增加。碳素原料揮發(fā)分中，一般含有20～30%的氧，它在電石爐內(nèi)要與溫度極高的燒結(jié)電極反應(yīng)，使電極消耗增加。同時揮發(fā)分超標(biāo)會造成烘干，輸送，料倉儲存等過程中著火，對安全生產(chǎn)造成較大危險(xiǎn)，還會造成碳素質(zhì)量下降，導(dǎo)致配比不準(zhǔn)，影響爐況穩(wěn)定和電石品質(zhì)。
碳素原料中雜質(zhì)含量過大，如果爐溫低，雜質(zhì)不易隨電石排出，造成雜質(zhì)在爐底沉積影響爐子壽命，其雜質(zhì)含量宜控制在：二氧化硅≤1.5%，氧化鎂和氧化鋁≤1.5%。氧化物超標(biāo)，會造成電石質(zhì)量下降，爐底升高，而且，出爐時，會燒壞爐舌，嚴(yán)重時造成爐眼位置上移，造成電爐操作條件惡化，故應(yīng)嚴(yán)格制。
三、電石生產(chǎn)中添加無煙煤的影響因素分析
1.無煙煤雜質(zhì)含量低
優(yōu)質(zhì)無煙煤固定碳含量較高，雜質(zhì)含量低，固定碳含量一般在 90%以上。
2.無煙煤比電阻高
無煙煤的比電阻一般約在 350～750Ω/mm2，而焦炭和無煙煤的比電阻與其粒度的關(guān)系為：
焦炭比電阻與其名義粒度的關(guān)系：
ρ=46～59/B0.5
式中：B-名義粒度或平均粒度（毫米）
無煙煤比電阻與其名義粒度的關(guān)系：
ρ=62～90/B0.286
式中：B-名義粒度或平均粒度（毫米）
兩式進(jìn)行比較，無煙煤的比電阻比焦炭的比電阻大。
根據(jù)電石爐生產(chǎn)中爐內(nèi)操作電阻的關(guān)系式：
R操=（R池×R料）/（R池+R料）
式中：R操 - 電石爐內(nèi)操作電阻；
R池 - 電石爐內(nèi)溶池電阻；
R料 - 電石爐內(nèi)爐料電阻；
從上式可知，提高電石爐內(nèi)爐料電阻就可以提高操作電阻，而爐料電阻與爐料的比電阻成正比，因此提高爐料比電阻就可以提高操作電阻，使電極更好地插入爐內(nèi)，做到閉弧操作，提高熱效率，提高電石質(zhì)量。
四、結(jié)論
1.生產(chǎn)實(shí)踐證明，在電石生產(chǎn)中碳素原料摻加一定比例的優(yōu)質(zhì)無煙煤是可行的。
2.摻加無煙煤后，要加強(qiáng)爐面操作管理，勤疏通爐料，增加透氣性。
3.摻加無煙煤后，爐況得到改善，并使電石成本降低。
參考文獻(xiàn)：
[1]熊謨遠(yuǎn).《電石生產(chǎn)及其深加工產(chǎn)品》[M].1985.1；
【關(guān)鍵詞】石油焦；燃燒；特性；無煙煤
前言
當(dāng)前，裝機(jī)容量呈上升趨勢，原煤供應(yīng)變得緊張，很多電站鍋爐實(shí)際用的燃煤與原本設(shè)計(jì)的相差甚遠(yuǎn)，從而導(dǎo)致鍋爐排煙溫度和飛灰、爐渣含碳量都不斷升高，最終破壞了電廠燃燒經(jīng)濟(jì)性[1]。除此之外，為了使煤炭資源得到深度利用，使用了大量煤矸石、劣質(zhì)無煙煤等難燃燃料，這致使鍋爐燃燒經(jīng)濟(jì)性被進(jìn)一步降低，出現(xiàn)的燃燒不穩(wěn)定、全爐膛滅火等已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了鍋爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
1實(shí)驗(yàn)
1.1煤種
本研究的對象是無煙煤A、B、C、D和1種石油焦，無煙煤A、B是極低揮發(fā)分無煙煤。根據(jù)表1，無煙煤中，揮發(fā)分最低的為A、B兩種無煙煤，約4.9G，其次為C種無煙煤，對于D種無煙煤來說，它的發(fā)熱量雖然相對較低，但灰分最高。與無煙煤相比，石油焦自身的著特點(diǎn)即灰分低，燃盡性差，發(fā)熱量與固定碳含量相對較高。
1.2儀器與過程
本研究使用的儀器是STA449型同分析儀[2]，使用O2：N2是21：79的氣氛，100ml/min的流量對爐內(nèi)燃燒進(jìn)行實(shí)際模擬，同時要求25℃/min的升溫速度，30℃的起始溫度，1350℃的終止溫度，約10mg的樣品量以不得大于100μm的樣品細(xì)度。
在儀器的坩堝里置于規(guī)定量的樣品，然后加熱氧化、燃燒，但升溫的速率一定要恒定。與此同時要把不同溫度下樣品的具體情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，制成熱重曲線，然后使用Thermal Analysis 對數(shù)據(jù)分析，最后在比較無煙煤與石油焦的綜合燃燒特性等。
2結(jié)果
2.1TG與DTG曲線分析
從圖1、圖2中我們知道O2：N2是21：79。將燃燒劃分成三個階段：開始階段，在溫度上升的條件下，水分析出，因而內(nèi)在水分不斷減少；其中階段，出現(xiàn)了著火，而且失重速率曲線呈現(xiàn)出非常明顯的下降趨勢，出現(xiàn)最大值；最后階段，可燃質(zhì)已經(jīng)幾乎被燃盡，此時失重速率曲線則趨于平緩。
無煙煤與石油焦既具有相似性，又存在一定差異性。根據(jù)失重曲線，這5種樣品失重呈現(xiàn)出明顯的順序性，第一個是石油焦，居于最后的是A、D兩種無煙煤，而揮發(fā)分析出的時間較早的樣品，它的初期著火燃燒效果也較好，因此，最易于著火燃燒的是石油焦。而失重速率曲線的差異同樣較為顯著，第一個達(dá)到最大失重速率的是石油焦，也就是說石油焦第一個達(dá)到快速燃燒區(qū)域，失重速率最大的是C種無煙煤，充分說明它在后期燃燒更加劇烈。所以，從失重曲線和失重速率曲線能夠?qū)γ悍N的燃燒難易程度做出定性判斷，而定量判斷它的可燃特性、綜合燃燒特性、燃盡特性是無法做出的。
2.2著火與可燃性
通過熱重TG-DTG法對樣品的著火溫度進(jìn)行判定。經(jīng)過失重曲線上的峰值點(diǎn)畫一條垂線，然后經(jīng)這條垂線和失重曲線的交點(diǎn)做失重曲線的切線，我們把這條切線和失重開始平行線相交的點(diǎn)規(guī)定為著火溫度Ti。從表2中可以看出，根據(jù)著火溫度由低到高排列分別是：石油焦、C、B、D 、A種無煙煤[3]，其中石油焦的著火性能最好。
通過可燃性指數(shù)對煤燃燒初期的反應(yīng)能力進(jìn)行研究。其中可燃性指數(shù)被標(biāo)記為（dw/dτ）maxT2i。從表2可以看出，關(guān)于燃燒初期反應(yīng)能力，相較于無煙煤，最強(qiáng)的是石油焦，然后是C種無煙煤，與它的著火溫度同樣具有一致性，D種無煙煤的著火溫度盡管不是最高的，但它的可燃指數(shù)小，充分證明火的溫度以及煤粉自身的構(gòu)成都會影響煤粉燃燒初期的反應(yīng)能力。
2.3燃盡特性
著火溫度、可燃性指數(shù)只是把燃燒初期的著火和燃燒特性顯現(xiàn)出來。然而在鍋爐燃煤的具體過程中，不僅要對這兩方面進(jìn)行關(guān)注，可燃質(zhì)的飛灰以及爐渣含碳量同樣也是判定這一過程是否具有經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。即使?fàn)t型相同，不同可燃質(zhì)的燃盡特性依然會存在很大差別。根據(jù)煤粉燃盡特性指數(shù)公式進(jìn)行計(jì)算得出表3。從中我們可以看出，可燃性指數(shù)最大是C種無煙煤，它的燃盡性能最好，燃盡指數(shù)最小的是D種無煙煤以及石油焦，它們的燃盡性最差，石油焦的固定碳含量很高，空干基達(dá)到87.03%，因此它的燃盡時間延長，燃盡性能變差。對此，對煤化程度高且固定碳含量較大的煤時，需要調(diào)節(jié)配風(fēng)，使?fàn)t膛溫度升高并且把燃盡沒從底層送入，從而使它的燃盡率提升。
2.4綜合燃燒特性
通過綜合燃燒特性指數(shù)SN對煤的著火與燃燒特性進(jìn)行表征，并制定出表4。從表4中可以看出，B、C兩種無煙煤的綜合燃燒特性最好，然后以此槭油焦、D、A無煙煤。
3結(jié)論
本研究在對4種無煙煤和1種石油焦試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，分析它們的燃燒特性以及其著火、燃盡特性，所使用的儀器為STA449。同時又以熱分析曲線為依據(jù)，計(jì)算著火與可燃性指數(shù)以及燃盡特性指數(shù)，同時計(jì)算非等溫燃燒過程中的綜合燃燒特性指數(shù)。結(jié)果表明，石油焦燃燒特性與無煙煤具有相似性，較低揮發(fā)分無煙煤比較容易著火、燃燒，而燃盡性能卻相對較差，所以在使用過程應(yīng)要注意。
參考文獻(xiàn)
[1]呂當(dāng)振. 無煙煤與石油焦燃燒特性的對比試驗(yàn)研究[J]. 湖南電力，2013，S2：38-40.
【關(guān)鍵詞】煤巖；煤；地質(zhì)
0.前言
煤系常按形成時代來命名，卯華北的白灰二疊紀(jì)煤系、臺灣的古近紀(jì)煤系等；也可用煤系發(fā)育良好、研究較早的地區(qū)命名，如華南的晚二疊世煤系在江蘇龍?zhí)?、江西樂平等地研究較早，被稱為龍?zhí)睹合祷驑菲矫合?。因此，同―地質(zhì)時代形成的煤系在不同地區(qū)常有不同的地區(qū)性名稱。
1.含煤系及其類型
煤系最大的特點(diǎn)是含有煤層，不同地區(qū)煤系中的煤層層數(shù)、厚度各不相同。煤系含煤情況用含煤系數(shù)表示，可分為總含煤系數(shù)和可采含煤系數(shù)?？偤合禂?shù)，是指煤系中所有煤層厚度之和與煤系總厚度的百分比；可采含煤系數(shù)是指煤系中各可采煤層厚度之和與煤系總 厚度的百分比。
煤礦開采的煤層賦存于煤系之中，因此研究、了解煤系是煤礦建設(shè)和生產(chǎn)的基礎(chǔ)。查明煤層層數(shù)、厚度、層間距離、傾角等是合理選擇開拓方案和采煤方法的重要依據(jù)。煤層頂、底板巖性、厚度和力學(xué)性質(zhì)是合理選擇巷道支護(hù)和頂、底板管理的依據(jù)。了解煤系巖石的巖 性、強(qiáng)度和含水性等，對確定巷道層位和施工方法有重要意義。熟悉煤系的巖層組合特征，特別是掌握標(biāo)志層特征，是掘進(jìn)工程中的層位確定、煤層對比以及判斷斷層性質(zhì)和斷距、尋找斷失煤層的基礎(chǔ)。因此，對煤系了解越清楚，煤礦建設(shè)和生產(chǎn)工作進(jìn)行得越順利。
煤系的類型。
在不同的古地理環(huán)境中形成的煤系具有不同的特征。根據(jù)煤系形成時古地理環(huán)境的不同可將煤系分為近海型煤系和內(nèi)陸型煤系兩種類型。
1.1近海型煤系
煤系形成于近海地區(qū)，沉積區(qū)一般為濱海平原、濱海三角洲平原、渴湖、海灣和淺海等。這些地區(qū)范圍廣闊、地形較為平坦、距離剝蝕區(qū)遠(yuǎn)，受海水進(jìn)退影響大。隨著地殼升降有時被海水淹沒成為淺海，時海水退出成為陸地、發(fā)育大片沼澤。煤系中既有海相沉積巖層又 有陸相沉積巖層。因此，這種煤系又稱海陸交互相煤系。
近海型煤系的主要特點(diǎn)如下：
①煤系由陸相、過渡相和海相巖層組成，巖層中常含有動、植物化石。
②煤系中碎屑巖沉積物的分選性和磨圓度較好，粒度通常較細(xì)，成分比較簡單。
③煤系分布面積較廣、厚度較小，巖性、巖相比較穩(wěn)定，標(biāo)志層較多，煤巖層容易對比。
④煤系中煤層層數(shù)較少、厚度較小，多為薄煤層或中厚煤層。煤層較穩(wěn)定，厚度變化不大，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，所含夾石層數(shù)不多。煤中含硫量較高。
⑤煤系旋回結(jié)構(gòu)很明顯，巖性自下而上由粗變細(xì)，巖相則由陸相到海相。
我國晚古生代煤系一般均為近海型煤系，如華北石炭二疊紀(jì)煤系和華南晚二疊世煤系等均為近海型煤系。
1.2內(nèi)陸型煤系
這種煤系形成于大陸地區(qū)，其沉積區(qū)一般為內(nèi)陸盆地、內(nèi)陸山間盆地等。這些地區(qū)面積較小，周圍地形起伏較大，距侵蝕區(qū)較近。煤系全部由陸相沉積物組成，所以內(nèi)陸型煤系又稱為陸相煤系。
內(nèi)陸型煤系的特點(diǎn)如下：
①煤系由陸相巖層組成，巖層中常含有植物化石。
②煤系中碎盾巖沉積物的分選性和磨圓度較差，粒度通常較粗，成分比較復(fù)雜。
③煤系分布面積較小、厚度較大，巖性、巖相變化較大，煤巖層不易對比。
④煤系中煤層層數(shù)較多、厚度較大，多為中厚煤層，有時為厚煤層。煤層不穩(wěn)定、厚度變化較大，分叉、尖滅現(xiàn)象相當(dāng)普遍。煤層結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，夾石層數(shù)較多。煤中含硫量較低。
⑤煤系旋回結(jié)構(gòu)不很明顯。
我國中生代煤系一般為內(nèi)陸型煤系，如華北大同、北京和東北北票等地的早中侏羅世煤系等均屬于內(nèi)陸型煤系。
2.煤田和聚煤區(qū)
2.1煤田的概念
煤田，是指在同一地質(zhì)歷史發(fā)展過程中形成的分布較連續(xù)的廣大含煤區(qū)域。煤田的面積可由數(shù)十平方千米至數(shù)千平方千米，儲量可由數(shù)千萬噸至數(shù)百億噸。煤田內(nèi)由于后期構(gòu)造而分割的一些單獨(dú)部分或獨(dú)立存在的面積和儲量均很小的煤盆地，稱為煤產(chǎn)地。煤產(chǎn)地的面積僅數(shù)平方千米至數(shù)十平方千米，儲量僅十萬噸至數(shù)億噸。
為了開采方便，煤田或煤產(chǎn)地一般劃分為若干礦區(qū)開發(fā)，一個礦區(qū)再劃分為若干井田開采。小型煤產(chǎn)地也可作為一個井田開采。
煤田常以地區(qū)名稱或煤系名稱命名。大多數(shù)煤田只含一個聚煤期煤系，這種煤田稱為單紀(jì)煤田，如山西的沁水煤田（石炭二疊紀(jì)煤系）。少數(shù)煤田則含有兩個聚煤期煤系，這種煤田稱為雙紀(jì)煤田。如山西的大同煤田既有石炭二疊紀(jì)煤系又有侏羅紀(jì)煤系。
2.2中國煤田簡介
中國幅員遼闊，受古大地構(gòu)造控制，氣候和植物分帶現(xiàn)象十分明顯，這就造成了不同地區(qū)成煤條件的差異性，從而出現(xiàn)成煤的分區(qū)現(xiàn)象。根據(jù)成煤時代、煤系特點(diǎn)和煤田分布，將我國煤田分布劃分為6個大區(qū)，即華北石炭二疊紀(jì)聚煤區(qū)，華南二疊紀(jì)聚煤區(qū)，西北侏羅紀(jì)聚煤區(qū)，東北侏羅白堊紀(jì)聚煤區(qū)，滇西中生代和古近紀(jì)、新近紀(jì)聚煤區(qū)，臺灣新近紀(jì)聚煤區(qū)。
華北石炭二疊紀(jì)聚煤區(qū)。
是我國最大的聚煤區(qū)，儲量約占全國煤炭總儲量的1/2且勘查、開發(fā)程度高。其北界為陰山、燕山和長白山東段，南界為秦嶺、伏牛山、大別山和張八嶺，西界為賀蘭山、六盤山，東臨黃海、渤海。包括北京、天津、山西、河北、山東、河南全部、內(nèi)蒙古大部及遼寧和吉林的南部、甘肅和寧夏的東部、陜西和安徽的北部及江蘇的西北部等。
華北聚煤區(qū)主要是石炭二疊紀(jì)煤系，其次為晚三疊世和早、中侏羅世煤系，古近紀(jì)和新近紀(jì)煤系僅有零星分布。
①石炭二疊紀(jì)煤系――華北廣大地區(qū)從中奧陶世末開始隆起，經(jīng)歷了長期風(fēng)化剝蝕。至中石炭世初期該區(qū)再度沉降、接受新的沉積，沉積了本區(qū)最重要的石炭二疊紀(jì)煤系，即上石炭統(tǒng)本溪組、太原組、下二疊統(tǒng)山西組和下石盒子組。由于地殼運(yùn)動、古地理環(huán)境等方面的差異，使全區(qū)各地的同一含煤地層在厚度、巖性、含煤性等方面發(fā)生有規(guī)律的變化。在北部（包括內(nèi)蒙古西南部、山西北部、河北北部、遼寧南部等地）含煤地層主要為上石炭統(tǒng)本溪組、太原組和下二疊統(tǒng)山西組；在中部（包括山西東南部、河北南部、河南北部、山東西南部等地）含煤地層除上述各地層外，下二疊統(tǒng)的下石盒子組也常含薄煤層或煤線；在南部（包括江蘇徐州地區(qū)、安徽北部、河南中部等地）含煤地層則主要為下二疊統(tǒng)下石盒子組，甚至上二疊統(tǒng)上石盒子組也含有煤層。
華北石炭二疊紀(jì)煤系主要含煤層位，在時間上和空間上有明顯的遷移現(xiàn)象，即在北部（帶）主要煤層位于煤系下部的太原組；在中部（帶）主要煤層位于煤系中部的山西組，在南部（帶）主要煤層位于煤系上部的下石盒子組。
該區(qū)石炭二疊紀(jì)煤系以太行山東麓的焦作煤田和沁水煤田的無煙煤和高變質(zhì)煙煤帶為中心，向四周煤的變質(zhì)程度逐漸降低。東至冀東、魯西，南至淮南、平頂山，北至?xí)x北、內(nèi)蒙，均出現(xiàn)低變質(zhì)煙煤或中、低變質(zhì)煙煤；晉西到賀蘭山則為中高變質(zhì)煙煤。
【關(guān)鍵詞】腐殖煤 地質(zhì)特征 加工特色
2.2 泥煤
泥煤是所有生成煤炭的第一步環(huán)節(jié)，也屬于腐殖煤的一部分。泥煤呈塊狀，含水量一般為80%～90%。比重為1.2～1.60，發(fā)熱量為9.61～16.1兆焦/千克。泥煤質(zhì)地松軟，極容易燃燒。它主要的生成環(huán)境一般是在沼澤內(nèi)，呈現(xiàn)棕色或黑色的顏色，含有多種不同成分的有機(jī)質(zhì)，如腐殖酸，瀝青，纖維素等，其中腐殖酸的比例較為高。這是由于泥炭在形成的過程中是依靠有機(jī)生物的尸體經(jīng)過腐化作用，沉積到沼澤底部在常年偏酸性的環(huán)境中逐漸形成的。
在一些有機(jī)生物體在沒有得到完全腐化分解后就會形成構(gòu)成泥炭層，泥炭層生成的速率的快慢是由環(huán)境的潮濕和干燥決定的。因此，氣象考古學(xué)家依靠這種結(jié)構(gòu)特征分析古代氣候的變遷[2]。
2.3 褐煤
褐煤，既是礦產(chǎn)煤又屬于腐殖煤。它在泥煤的基礎(chǔ)上覆加累積物體進(jìn)一步對下層施壓和菌解，構(gòu)成一種呈褐色、無光澤的低級煤炭，根據(jù)外表的顏色命名的。含碳量達(dá)到50%～75%左右，發(fā)熱量約為22-29兆焦/公斤，富含水分較多由此揮發(fā)性能顯著。且在空氣中容易風(fēng)化，熔點(diǎn)較低，不適宜長期存儲和遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。它與泥煤的主要區(qū)別就在于腐殖酸中主要成分具有較大的差異性，如泥煤擁有的芳香合核縮合程度小于褐煤含有量。
根據(jù)外表特征，褐煤分為土狀褐煤、暗褐煤和亮褐煤三種，土狀褐煤、暗褐煤屬于低煤化度褐煤，亮褐煤屬于煤化度褐煤，此外還有一種特殊形態(tài)的煤稱為木褐煤。土狀褐煤結(jié)構(gòu)較疏松，易碎成粉末，玷污手指。暗褐煤是典型的褐煤，表而呈暗褐，有一定硬度，破碎后成為塊狀而不成粉末。亮褐煤外觀呈深褐色或黑色。木褐煤辦稱柴煤，是尚未受到充分腐敗作用的泥炭所形成的一種特殊形態(tài)的褐煤。
2.4 煙煤
煙煤是煤化程度低于無煙煤而于褐煤的煤。它在褐煤的基礎(chǔ)上經(jīng)過溫度與壓力的雙重作用下，形成一種含碳量高達(dá)75%-95%左右的煤，但是在燃燒中產(chǎn)生的火焰長且大量的煙霧噴出，因此而得名的。這種煤密度約為1.4左右，但是揮發(fā)性小，發(fā)熱量較高，最高達(dá)到39000千焦/千克。外觀呈灰黑色，且整體結(jié)構(gòu)有明顯的條帶狀。
根據(jù)工藝性質(zhì)的不同，又可將煙煤細(xì)分為長焰煤、瘦煤、肥煤、焦煤、氣煤等。其中長煙煤相對于其他煤質(zhì)來說，是變質(zhì)程度最低的一種，還有一定量的腐殖酸，但是在儲存時和褐煤有同樣的缺點(diǎn)（易風(fēng)化和碎裂），且粉焦率很高。而瘦煤是則是變質(zhì)程度較高的，結(jié)焦出來的焦炭塊大，裂紋少，但是耐磨性差。肥煤屬于在長焰煤與瘦煤變質(zhì)程度的中間行，但是結(jié)焦中裂紋較大。而氣煤在所有煤炭中煤化度最高的，在煉焦?fàn)t里不結(jié)焦，耐燃燒。
2.5 無煙煤
我國無煙煤資源極為豐富，且分布較為均衡。無煙煤是一種高煤化度、高含碳量的煤，在參與結(jié)焦過程中本身是不熔融的，但是在瘦化補(bǔ)強(qiáng)的作用下，即在吸附活性組分解出液相產(chǎn)物，降低自身的體內(nèi)的液相含量降低，可以使其熔融性提高。配無煙煤煉焦時，無煙煤的熱穩(wěn)定性不好，易出現(xiàn)爆炸情況。而且硬度大，在參與燃燒時，需要在粉碎成粉的工序中下一番功夫。
隨著近幾年工業(yè)長足快速的發(fā)展，能源的需求量也在逐年上升，人們把目光轉(zhuǎn)到泥炭的開發(fā)上。由于泥炭的發(fā)熱量高達(dá)3000卡/kg，可以作為工業(yè)燃料。由此一些以泥炭為核心的產(chǎn)品與燃燒技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。如在西方國家，大量的泥炭用在烘烤麥子，形成蘇格蘭威士忌的主要燃料，而且利用泥炭烘烤出來的大麥用于獨(dú)特?zé)熝兜?，使得威士忌的口味與眾不同。
3.2 褐煤氣化的運(yùn)用
褐煤的氣化是指在一定溫度和壓力下，用氣化劑對褐煤進(jìn)行熱化學(xué)加工，將間體的褐煤轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹獾倪^程。褐煤氣化技術(shù)是潔凈、效利用褐煤的重要技術(shù)之一。它是煤炭化工合成、煤炭直接/間接液化、IGCC技術(shù)、燃料電池等高新潔凈煤利用技術(shù)的先導(dǎo)性技術(shù)和核心技術(shù)。褐煤是化學(xué)活性非常好的煤種，與煙煤和無煙煤相比，更容易氣化，褐煤氣化技術(shù)已經(jīng)非常成熟，其氣化工藝主要有同定流化床、流化床氣化、氣流床氣化等工藝。
3.3 煙煤的加工利用現(xiàn)狀
由于煙煤的含碳量較其他煤炭高，尤其在制造甲醇等化工原料有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。同時煙煤不僅繼承了泥炭作為燃料的特點(diǎn)，而且在建材和木材中替代品中也有建樹，例如目前使用的纖維板，減少了一次能源的耗費(fèi)，極大的相應(yīng)節(jié)能減排的號召。煙煤還可以直接用作土壤改良劑、過濾劑、吸附劑處理廢水等。
4 小結(jié)
根據(jù)煤化程度的高低，將其劃分成泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤?？偨Y(jié)了這幾種煤所具有的地質(zhì)特征以及在開采后加工使用領(lǐng)域的范疇，為腐殖煤的研究確定了實(shí)質(zhì)性的方向，并為曾經(jīng)提出的腐殖煤海相成理論奠定一定的實(shí)例化基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)
[1] 尚冠雄.華北地臺晚古生代煤地質(zhì)學(xué)研究[M].太原：山西科學(xué)技術(shù)出版社，1997：223-226
[2] 韓德馨.中國煤巖學(xué)[M].北京：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，1996：175-191
1 煤樣狀況及宏觀煤巖特征
（1）煤樣狀況：開田沖煤芯煤樣，包括從上至下34層煤層，從我們對來樣的觀察，上部煤層（1#-8#）以粉粒狀為主，少量碎塊狀，中下部煤層（14#-34#）以塊狀為主，少量碎塊狀。
（2）物理性質(zhì)：黑色，灰黑色，以亮煤為主，暗煤次之，夾少量透鏡狀鏡煤和絲煤。鏡亮煤為金屬光澤，大多性較脆，僅礦化嚴(yán)重的煤層較堅(jiān)硬.煤層或煤分層層狀構(gòu)造明顯，大多為水平層理，少量為塊狀構(gòu)造。結(jié)構(gòu)多為細(xì)條帶狀-線理狀，個別煤層可見厚度為3-5mm的鏡煤條帶.觀察手選后的煤樣，有的可見到小斷層及褶曲小構(gòu)造，滑面平坦，斷口多為參差狀，少量為貝殼狀。鏡煤和亮煤中垂直于層里面的內(nèi)生裂隙發(fā)育，且大多被黃鐵礦充填.斜交層面的外生裂隙也較發(fā)育。多被薄膜狀，網(wǎng)狀或細(xì)脈狀方解石所充填，順層面可見細(xì)條帶狀和透鏡狀分布的黃鐵礦，偶見結(jié)核狀黃鐵礦。
（3）宏觀煤巖類型：從對開田沖煤芯煤樣的觀察分析來看，本區(qū)分為：半亮型和半暗型煤或兩類的過渡型，但從中可看出礦物含量較低的煤層多屬半亮型，含量較高者多屬半暗型，含量介于二者之間者多為過渡型。
2 顯微煤巖組分和顯微煤巖類型
顯微煤巖組分包括有機(jī)顯微煤巖組分和無機(jī)顯微煤巖組分兩大類。開田沖勘探區(qū)，從上至下各煤層無機(jī)和有機(jī)顯微組分含量變化無明顯規(guī)律，并且變化幅度較大，無機(jī)組分總量變化在7.99%-55.00%之間，有機(jī)組分總量變化在45.00%-92.01%之間。
（1）有機(jī)顯微組分
鏡質(zhì)組： 含量變化范圍為：66.57%-86.42%，以無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體為主，少量結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體（2）及碎屑鏡質(zhì)體，個別煤層見有團(tuán)塊鏡質(zhì)體和膠質(zhì)鏡質(zhì)體。無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體：多為基質(zhì)鏡質(zhì)體，次為均質(zhì)鏡質(zhì)體，偶見團(tuán)塊鏡質(zhì)體，膠質(zhì)鏡質(zhì)體?；|(zhì)鏡質(zhì)體：多為均一狀，不定形態(tài)為其它組分的膠結(jié)體，少部分受礦物質(zhì)浸染不甚均一，每層煤中該組分含量均較高。均質(zhì)鏡質(zhì)體：均一結(jié)構(gòu)，呈寬窄不一的條帶，順層分布，少量呈透鏡狀或透鏡條帶狀，有的均質(zhì)鏡質(zhì)體可見到清晰的垂直內(nèi)生裂隙。 結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體（2）： 細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存不算好，細(xì)胞腔多呈透鏡狀。 碎屑鏡質(zhì)體：多呈粒狀或不規(guī)則粒狀分布于基質(zhì)鏡質(zhì)體中。從上至下各煤層中組分反光色有從深變淺的趨勢，組分含量大致表現(xiàn)為上，下部含量偏高（為80%±），中部含量相比要低些（為75%±）。
惰質(zhì)組： 含量變化范圍為13.58%-33.43%之間，各煤層均以以氧化絲質(zhì)體和半絲質(zhì)體為主，次為碎屑惰質(zhì)體，少量微粒體，亦見粗粒體，分泌體，偶見真菌體。氧化絲質(zhì)體：突起高，細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存較差，多破碎為骨狀或星弧狀，部分細(xì)胞結(jié)構(gòu)保存較好者，胞腔為圓形及橢圓形。以透鏡狀或條帶狀分布，個別煤中見絲炭褶皺現(xiàn)象。半絲質(zhì)體：中突起，胞腔多強(qiáng)烈膨脹而大小不一，呈不規(guī)則狀或透鏡狀分布。碎屑惰質(zhì)體： 呈不規(guī)則形態(tài)分布于基質(zhì)鏡質(zhì)體中。微粒體：粒徑小于1?m，呈細(xì)小圓形散布于無結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體中。
（2）無機(jī)顯微組分：以粘土礦物為主，石英和黃鐵礦次之，少量或微量方解石。
粘土類： 含量變化為3.36%-30.70%之間，對于含量較低者以微細(xì)粒分散狀，浸染狀分布于煤的基質(zhì)鏡質(zhì)體中為主，對于無機(jī)含量較高者大多以粘土礦物為主，而多以透鏡狀，條帶狀或團(tuán)塊狀為主要賦存狀態(tài)。
硫化物類： 含量變化為0.12%-16.00%之間，多數(shù)中低硫含量的煤層以微粒狀，星點(diǎn)狀分布為主，少量微細(xì)粒聚集，不規(guī)則團(tuán)塊狀，莓粒狀及裂隙充填狀。但對于高硫易選煤層則以結(jié)核狀，莓粒狀集合體為主，球粒狀，星散狀為次。
氧化物類： 含量變化為0.26%-17.70%之間，以石英為主，反射光下，突起高，表面平滑，輪廓清晰，普遍為微細(xì)粒狀，細(xì)粒狀分散分布于煤中。
碳酸鹽類： 含量變化為0.06%-17.63%之間，以方解石為主，反射光下，具強(qiáng)非均質(zhì)性，有的可見雙晶紋，多見充填于次生裂隙中，少量充填胞腔。
（3）顯微煤巖類型：煤巖顯微類型是煤巖顯微組分定量的一種補(bǔ)充分析項(xiàng)目，它是煤中各種顯微組分的不同組合。顯微煤巖類型與煤層的各組分及變質(zhì)程度結(jié)合分析可以鑒別煤的特征，煤的成因，煤的工藝性能及地質(zhì)問題。該區(qū)煤芯煤樣顯微煤巖類型，絕大多數(shù)為亮暗型煤，被礦化或強(qiáng)礦化亮暗型煤占2/3，暗亮型煤占1/3。
3 變質(zhì)特征
作為反映煤的變質(zhì)特征的指標(biāo)較多，但我們采用了反映開田沖煤層變質(zhì)特征較適宜的鏡質(zhì)體顯微硬度（HV）及鏡質(zhì)體反射率（Rmax）這兩個指標(biāo)。
（1）顯微硬度（HV）N/mm2。變化范圍：34.4-43.4。變化趨勢：從上部煤層至下部煤層HV值遞增。（2）鏡質(zhì)體反射率（Rmax）。 變化范圍：3.07-3.56%。變化趨勢： 從上部煤層至下部煤層反射率值遞增。（3）變化梯度。垂深變化范圍：112.93-458.86米，即345.93米。Rmax值變化范圍：3.07-3.56%，即0.49%.345.93米Rmax增加約0.50%，平均0.14/100m。
總之，由以上二指標(biāo)變化情況來看，均屬無煙煤Ⅶ1階段。且自上而下隨煤層埋藏深度的加深，煤的反射率及顯微硬度值均遞增。
4 煤質(zhì)特征
（1）灰分：Ad（%）多屬中高灰煤。原煤變化范圍：10.20-67.01。精煤變化范圍：5.36-12.87。（2）硫分：大部分屬高硫煤，少許為中硫和低硫煤，多以硫鐵礦為主，但有的中低硫煤層的精煤中有機(jī)硫高于硫鐵礦硫。全硫St，d的原煤變化范圍為：1.30-18.59%，精煤的變化范圍為：0.34-2.15%.硫鐵礦硫Sp，d的原煤變化范圍為：微量-17.44%，精煤變化范圍為：微量-1.52%。（3）精煤揮發(fā)分率（Vdaf）：變化范圍：4.04-5.94%，總的變化趨勢是：隨著深度增加，Vdaf值逐漸降低。中上部煤層偏年青無煙煤，中，下部煤層偏中等變質(zhì)無煙煤。（4）精煤元素分析（Cdaf，daf%）：Cdaf，變化于92.28-94.09%，Hdaf，變化于2.72-3.64%?？偟内厔轂殡S著煤層埋藏深度的增加，大致表現(xiàn)為Cdaf值增加，Hdaf值降低，但規(guī)律性不很明顯，原因可能與煤層中礦物雜質(zhì)含量普遍較高有關(guān)。
5 小結(jié)
開田沖勘探區(qū)煤層層數(shù)較多，有機(jī)顯微組分分為鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組兩組，其中以鏡質(zhì)組為主，含量>75%的為主，并大致可看出礦物組分含量低的其鏡質(zhì)組含量偏高這一特征。無機(jī)顯微組分普遍以粘土礦物和黃鐵礦為主，少量方解石和石英（僅個別煤層石英， 方解石偏高）。無機(jī)總量與原煤灰分含量也有一定的正比關(guān)系。從煤巖變質(zhì)指標(biāo)來看，開田沖勘探區(qū)所有煤層均屬無煙煤Ⅶ1階段?？偟内厔轂殡S著煤層埋藏深度的加深變質(zhì)程度為不斷增高。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊起，韓德馨.中國煤田地質(zhì)學(xué)（上冊）.煤炭工業(yè)出版社，1979（12）.
關(guān)鍵詞：沁水盆地；熱模擬實(shí)驗(yàn)；山西組煤巖；生烴特征；氣態(tài)烴；碳同位素
中圖分類號：TQ530 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1672-1098（2014）03-0006-06
地質(zhì)體中烴源巖有機(jī)質(zhì)的生烴是一個復(fù)雜、漫長的過程，同時由于自然演化過程在地質(zhì)條件下是不可能再重現(xiàn)的，所以為了認(rèn)識烴源巖的生烴過程、生烴機(jī)理，闡述生烴模式及評價(jià)源巖生烴潛力和獲取資源評價(jià)參數(shù)，只能通過室內(nèi)熱模擬實(shí)驗(yàn)的方法來實(shí)現(xiàn)。盡管實(shí)驗(yàn)室模擬條件與實(shí)際的地質(zhì)過程有較大的差距，但是綜合溫度、時間、壓力、催化劑等對有機(jī)質(zhì)演化和成烴產(chǎn)生影響的諸因素分析，目前普遍認(rèn)為溫度是其最主要的影響因素[1-5]389，并且有機(jī)質(zhì)的熱降解總體符合平行一級反應(yīng)，其熱解成油氣的速率主要依賴于溫度[6]14，以“溫-時互補(bǔ)效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的烴源巖熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果與自然演化剖面有機(jī)質(zhì)成烴結(jié)果也具有很高的一致性[6-7]16，因此，熱模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)已成為研究烴源巖有機(jī)質(zhì)成烴演化的主要手段。
沁水盆地煤炭資源豐富，石炭-二疊紀(jì)煤系地層煤巖以高變質(zhì)煙煤和無煙煤為主，為我國煤層氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)，并且在該盆地南部發(fā)現(xiàn)了我國第一個大型煤層氣田[8]。沁水盆地太原組和山西組煤層煤巖有機(jī)質(zhì)成熟度普遍較高，其鏡質(zhì)組反射率Ro值主要分布在1.6%～4.5%之間[9]。通過熱模擬實(shí)驗(yàn)手段，較為普遍的是研究低成熟度煤系烴源巖的成烴規(guī)律及成烴模式，但對高成熟度煤系烴源巖成烴研究較少。目前，利用生烴動力學(xué)方法，一些學(xué)者研究過不同類型烴源巖的生烴能力[10-12]，表明高演化煤巖也具有良好的生氣性能。所以，本文采用封閉體系的熱模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，對沁水盆地高演化山西組煤巖樣品的生烴特征和生氣性能進(jìn)行研究，闡述高成熟度煤巖的生氣模式，旨在為沁水盆地煤系地層天然氣資源潛力評價(jià)與煤層氣勘探開發(fā)提供理論依據(jù)。
1 樣品與實(shí)驗(yàn)方法
1.1 樣品
研究樣品為采自沁水盆地霍縣的晚二疊世山西組（P1s）煤層煤巖，其基本的地球化學(xué)特征如表1所示。山西組煤巖樣品的有機(jī)碳含量（TOC）為62.61%，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅲ型有機(jī)質(zhì)，鏡質(zhì)組反射率Ro為0.86%，其碳、氫、氧元素組成：H/C原子比為0.73，O/C原子比為0.08。該樣品顯微組分組成中鏡質(zhì)組（V）含量較高，惰質(zhì)組（I）次之，殼質(zhì)組+腐泥組（E+S）含量較低，其含量分別為：52%、36%和12%。實(shí)驗(yàn)樣品被粉碎100目（0.147 mm），以備熱模擬實(shí)驗(yàn)所用。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
本次熱模擬實(shí)驗(yàn)采用了封閉的高壓釜體系，實(shí)驗(yàn)儀器主要由反應(yīng)釜、溫控系統(tǒng)和熱解氣及凝析油（或稱輕烴）收集分離系統(tǒng)組成（圖1）。其中反應(yīng)釜類型為大連自控設(shè)備廠生產(chǎn)的GCF-0.25L型，設(shè)計(jì)壓力19.6 MPa；溫控系統(tǒng)核心為XMT-131數(shù)字顯示溫度調(diào)節(jié)儀；熱解氣、凝析油分離收集系統(tǒng)由液氮冷卻的液體接受管，冰水冷卻的螺旋狀冷凝管及帶刻度的氣體收集計(jì)量管組成。
將已粉碎的樣品（30～50 mg）放入反應(yīng)釜，密封后，為了檢驗(yàn)密封性，先充入5～6 MPa的N2，待壓力恒定，釋放氮?dú)獠⒂谜婵毡贸檎婵?，再充N2（反復(fù)抽放3次），最后抽成真空，進(jìn)行程序加熱。由于實(shí)驗(yàn)樣品成熟度較高，故實(shí)驗(yàn)起始溫度設(shè)置為300 ℃，此后每隔50 ℃設(shè)置一個待測溫度點(diǎn)，即300 ℃、350 ℃、400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃、650 ℃八個溫度點(diǎn)，每個溫度點(diǎn)恒溫24 h。待每個溫度點(diǎn)熱模擬結(jié)束時，冷卻至250 ℃（釜內(nèi)溫度）即可放氣。熱解氣依次通過液氮冷卻的液體接受管和冰水冷卻的螺旋管，用計(jì)量管收集計(jì)量熱解氣的體積，熱解氣分別用HP5890型氣相色譜儀和MAT-251型同位素質(zhì)譜儀進(jìn)行氣體組分分析和氣態(tài)烴碳同位素分析，最后再用MPV-3型顯微鏡分光光度計(jì)測定冷卻的各熱模擬溫度點(diǎn)殘?jiān)簶拥溺R質(zhì)組反射率Ro。1.溫度控制器；2.真空表；3高壓釜；4.樣品腔；5.冷凝管；6.凝析油收集管；7.液氮瓶；8.氣體收集瓶；9.水準(zhǔn)瓶；10.真空計(jì)；11.真空泵；12.液氮；13.飽和鹽水；14.冰塊
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
2.1 煤巖熱解氣的組成特征
對沁水盆地山西組煤巖樣品的熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果（見表2）顯示，初期有部分液態(tài)烴產(chǎn)出，也有少量的氣體產(chǎn)生，以甲烷為主。從400 ℃開始大量產(chǎn)生氣，其中含有CH4、H2、CO2和濕氣（C2-C5）等。在模擬增溫過程中，熱解氣體的組成不斷變化（見圖2），氫氣（H2）和二氧化碳（CO2）在氣體產(chǎn)物中所占比例較為穩(wěn)定；甲烷（CH4）和濕氣（C2-C5）的比例則變化顯著。由此，根據(jù)熱解氣組分演化特征把熱模擬的過程劃分低溫、較高溫和高溫三個階段。低溫階段為300～400 ℃，起始甲烷含量較高，與吸附甲烷和有機(jī)質(zhì)部分不穩(wěn)定基團(tuán)脫落形成甲烷有關(guān)，之后隨著熱模擬溫度的增加，氣體中甲烷占主導(dǎo)地位被濕氣所取代，400 ℃時甲烷體積分?jǐn)?shù)下降到20%左右，濕氣高達(dá)63%；較高溫階段為400～550 ℃，氣體中甲烷所占比例增大，再次達(dá)到最大值（72%），濕氣則在此過程中不斷降低，560 ℃時濕氣已經(jīng)很低了，幾乎為零；高溫階段為550～650 ℃，甲烷略有降低，此時氫氣所占比重增大，可能與高溫下甲烷部分分解和氫氣的大量產(chǎn)生有關(guān)。由此可見，高演化階段煤巖樣品生烴以產(chǎn)氣為主，非烴氣產(chǎn)率穩(wěn)定使其所占比例越來越少，濕氣在300～450 ℃含量達(dá)到高峰，400 ℃以后，濕氣含量降低，逐漸被甲烷取代，全面進(jìn)入干氣階段。
煤巖中有機(jī)質(zhì)主要是腐殖質(zhì)，結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，一般由多聚合核、側(cè)鏈官能團(tuán)（COOH、OCH3、NCH2、OH等）組成，通過雜原子鍵（羰基、羧基、巰基、縮氨酸建等）或碳鍵（C-C）連接在一起[13]。烴源巖有機(jī)質(zhì)的生烴反應(yīng)遵循熱動力學(xué)規(guī)律，溫度是維持有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定狀態(tài)的主要因素，溫度升高的過程中，有機(jī)質(zhì)原有的平衡狀態(tài)不斷被打破，發(fā)生化學(xué)鍵斷裂和重排反應(yīng)，引起有機(jī)質(zhì)的結(jié)構(gòu)和組成不斷變化，同時伴隨著烴類及非烴物質(zhì)的產(chǎn)生。圖3展示了沁水盆地煤巖熱模擬過程中的產(chǎn)物累計(jì)產(chǎn)率變化，通過分析得出如下的認(rèn)識：氣態(tài)烴和非烴氣的產(chǎn)率與模擬溫度有關(guān)，并伴隨著模擬溫度的增加呈現(xiàn)出規(guī)律性的變化。
1） 甲烷的產(chǎn)率特征：高溫階段更利于甲烷的產(chǎn)生，400 ℃以后氣態(tài)烴產(chǎn)率顯著增大，并一直保持增大趨勢，直到650 ℃時產(chǎn)氣仍在進(jìn)行。在較高溫階段，隨模擬溫度增加甲烷相對含量逐漸增加，甲烷主要來源有以下幾個方面：煤巖在高溫高壓下直接裂解[14]、已經(jīng)生成的油及重?zé)N氣的裂解、煤巖吸附的甲烷和之前已經(jīng)生成油的裂解。在450～600 ℃甲烷產(chǎn)率增幅減緩，此時甲烷在熱解氣中的體積分?jǐn)?shù)也基本穩(wěn)定，表明甲烷在此溫度區(qū)間較為穩(wěn)定。在高溫階段（>600 ℃）過成熟的有機(jī)質(zhì)大分子化學(xué)鍵繼續(xù)斷裂脫甲基，故仍會有大量甲烷產(chǎn)生，同時煤的芳構(gòu)化程度進(jìn)一步加深；另一方面甲烷也會分解，產(chǎn)生一定量的氫氣。
2） 濕氣的產(chǎn)率特征：低溫階段主要產(chǎn)生濕氣，其產(chǎn)率在370℃時達(dá)最大（35.6m3/t），較高溫階段則呈階梯式降低，與濕氣體積分?jǐn)?shù)在增溫（演化）過程中具有相同的變化趨勢，表明隨著溫度的增大，氣態(tài)烴累計(jì)產(chǎn)率增大，其中濕氣則只在300～450 ℃之間產(chǎn)率較高，550 ℃到高溫階段其產(chǎn)率已經(jīng)很低了（
3） 非烴氣的產(chǎn)率特征：非烴氣體主要包括H2和CO2等，由于實(shí)驗(yàn)樣品相對一般模擬樣品成熟度高，另外模擬起始溫度（300 ℃）較高，煤結(jié)構(gòu)中的含氧基團(tuán)等一般在250～350 ℃之間逐漸脫落[16]，所以在低溫階段（300～400 ℃），CO2產(chǎn)率較低，400℃之后逐漸增大，可能與煤巖中碳酸鹽的分解有關(guān)。H2在熱解氣中很常見，來源主要有以下認(rèn)識：一方面，氫氣產(chǎn)率大大增加源于“水煤氣”反應(yīng)[4]385（最適宜的溫度在500 ℃左右），并指出這種殘?zhí)颗c水的產(chǎn)氫反應(yīng)，畸形增加產(chǎn)氣量，不能把這些熱解數(shù)據(jù)運(yùn)用到地質(zhì)上；另一方面，高溫（>400 ℃）條件下，聚集可溶有機(jī)質(zhì)和分散可溶有機(jī)質(zhì)可以熱解產(chǎn)生H2[16]。當(dāng)模擬溫度繼續(xù)升高時，尤其在600 ℃以上大量產(chǎn)生的氫氣可能來源于甲烷等烴氣裂解。
2.3 煤巖熱模擬過程中氣態(tài)烴同位素特征
沁水盆地山西組煤巖熱模擬實(shí)驗(yàn)中對各溫度點(diǎn)氣態(tài)烴碳同位素進(jìn)行了系統(tǒng)的測定，如表2和圖4所示，隨著模擬溫度（熱演化程度）的升高， 甲烷、乙烷和丙烷碳同位素值呈現(xiàn)規(guī)律性變化，總體上有逐漸變重的趨勢。在整個熱模擬過程中，甲烷、乙烷和丙烷碳同位素變化范圍分別為-3.35%～ -2.4%、-2.75%～-1.6%和-2.6%～-2.2%（表2），相同溫度（成熟度）下，碳數(shù)越大，熱模擬氣態(tài)烴碳同位素越重，即δ13C1
煤巖在自然演化過程中，氣態(tài)烴碳同位素值的變化規(guī)律類似熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由于有機(jī)質(zhì)結(jié)構(gòu)中13C具有較低的分子零點(diǎn)能，化學(xué)性質(zhì)較12C穩(wěn)定，所以煤巖在熱演化過程中，12C基團(tuán)率先脫落，早期產(chǎn)生的氣態(tài)烴碳同位素值偏輕，隨著演化成的進(jìn)一步加深，氣體中才逐漸富含13C，結(jié)果氣態(tài)烴碳同位素值隨著熱演化加深整體逐漸偏重。當(dāng)模擬溫度在550 ℃（Ro=2.75%）左右，甲烷和乙烷碳同位素變化曲線先增大后又減小，之后繼續(xù)增加，這種碳同位素值在增大過程中的“跳躍”可能是因?yàn)镃O2的大量產(chǎn)生，高溫高壓條件下與甲烷進(jìn)行碳同位素交換而導(dǎo)致碳同位素值暫時的降低。
2.4 煤巖熱模擬過程中演化特征及生氣模式
1） 煤巖熱模擬過程中的成熟度演化：鏡質(zhì)組反射率（Ro）作為成熟度的有效指標(biāo)，由于其具有不可逆性，故無論在連續(xù)升溫實(shí)驗(yàn)中，還是在實(shí)際的自然演化剖面中，只要達(dá)到更高的熱演化條件，鏡質(zhì)組反射率Ro就會增大[18]。溫度對鏡質(zhì)組反射率Ro的增大起著決定性的作用，熱模擬實(shí)驗(yàn)分析表明，隨著模擬溫度的升高，殘?jiān)簬r樣品的鏡質(zhì)組反射率Ro逐漸增大（見圖5）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，鏡質(zhì)組反射率Ro與模擬溫度t之間呈現(xiàn)很好的指數(shù)關(guān)系：Ro=0.1208e0.0052t。高溫有利于有機(jī)質(zhì)分子重排，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)芳核稠化和石墨化，煤巖的成熟度增加越來越快。但是，由于相同溫度時熱模擬實(shí)驗(yàn)條件下的Ro增大往往比自然演化剖面的要快[6]24，為了把熱模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果和自然剖面的熱演化特征進(jìn)行對比，故需要把模擬實(shí)驗(yàn)中各溫度點(diǎn)殘?jiān)簶拥膶?shí)測鏡質(zhì)組反射率Ro進(jìn)行校正[19]。
t/℃
2） 煤巖在熱模擬過程中的生氣模式：沁水盆地山西組煤巖產(chǎn)氣量大，最大烴氣產(chǎn)率為226m3/t，甲烷產(chǎn)率超過130 m3/t?？倸鉄N產(chǎn)率隨演化程度升高，表現(xiàn)出“兩急兩緩”的增加模式（見圖6）。Ro在0.65%～0.9%正好處于生油高峰期，濕氣產(chǎn)率較高，與重?zé)N的熱解有關(guān)，總烴氣產(chǎn)率顯著增高；Ro在0.9%～1.6%，甲烷產(chǎn)率迅速增加，而此時濕氣產(chǎn)率則在迅速下降，總烴氣繼續(xù)緩慢增加；Ro在1.6%～2.7%，甲烷產(chǎn)率平穩(wěn)增大，重?zé)N以及濕氣產(chǎn)率較低，此時總氣產(chǎn)率增加主要為甲烷貢獻(xiàn)，總氣烴產(chǎn)率在此階段也緩慢增加；Ro在2.7%～3.4%，甲烷產(chǎn)率繼續(xù)增加，此時氫氣產(chǎn)率也迅速增大，總烴氣（包含氫氣）產(chǎn)率迅速增大。由此伴隨著甲烷和濕氣以及氫氣隨著演化程度的加深，完整地呈現(xiàn)出“兩急兩緩”的增加模式。其主生氣期為熱模擬溫度450～600 ℃之間，相應(yīng)的Ro為1.2%～2.7%。
1） 沁水盆地山西組煤巖（腐殖煤）有機(jī)質(zhì)成熟度較高（Ro為0.86%），封閉高壓釜熱模擬實(shí)驗(yàn)可以產(chǎn)生大量的氣態(tài)烴（產(chǎn)率高達(dá)226 m3/t），高演化階段以產(chǎn)甲烷為主，仍是良好的生氣源巖。
2） 溫度影響沁水盆地煤巖有機(jī)質(zhì)熱解氣組分碳同位素值的變化。 300 ℃以上， 熱模擬溫度越高， 熱解氣組分碳同位素值越大。 甲烷、 乙烷和丙烷碳同位素值符合正碳同位素系列規(guī)律， 具有δ13C1
3） 沁水盆地山西組煤巖的鏡質(zhì)組反射率Ro與熱模擬溫度t之間呈現(xiàn)明顯的指數(shù)關(guān)系，其關(guān)系式為Ro=0.1208e0.0052t；隨著熱模擬溫度的增加，氣態(tài)烴產(chǎn)率增大，總氣態(tài)烴產(chǎn)率表現(xiàn)出“兩急兩慢”的增加模式，主生氣期為熱模擬溫度450～600 ℃（Ro=1.2%～2.7%）。
參考文獻(xiàn)：
[1] 徐振泰，左順林.干酪根向油、氣演化的熱變模擬試驗(yàn)[J].石油學(xué)報(bào)，1981，2（4）：25-31.
[2] 張大江，黃第藩，葛修麗，等.油頁巖和低階煤干酪根熱降解產(chǎn)物的組成及其地化意義[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)，1984，6（1）：48-60.
[3] 張文正，徐正球.低階煤熱演化生烴的模擬試驗(yàn)研究[J].天然氣工業(yè)，1986，6（2）：1-8.
[4] 楊天宇，王涵云.巖石中有機(jī)質(zhì)高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)[J].石油與天然氣地質(zhì)，1987，8（4）：380-390.
[5] 傅家謨，秦匡宗.干酪根地球化學(xué)[M].廣州：廣東科技出版社，1995：473-517.
[6] 李賢慶，肖賢明，田輝，等.天然氣生成動力學(xué)及其應(yīng)用[M].北京：地質(zhì)出版社，2011：1-26.
[7] 王治朝，米敬奎，李賢慶，等.生烴模擬實(shí)驗(yàn)方法現(xiàn)狀與存在問題[J].天然氣地球科學(xué)，2009，20（4）：592-597.
[8] 宋巖，劉洪林，柳少波，等.中國煤層氣成藏地質(zhì)[M].北京：科學(xué)出版社，2010：1-181.
[9] 秦勇，宋黨育，王超，等.山西南部晚古生代煤的煤化作用及其控氣特征[J].煤炭學(xué)報(bào)，1997，22（3）：230-235.
[10] 李賢慶，，汪為孝，等.庫車坳陷三疊-侏羅紀(jì)烴源巖生氣特征與生氣模式[J].煤田地質(zhì)與勘探，2007，35（6）：18-22.
[11] 馮松寶，李賢慶，頓亞鵬，等.等變質(zhì)煤系烴源巖的生氣特征[J].煤田地質(zhì)與勘探，2012，40（3）：32-35.
[12] 段毅， 吳保祥， 鄭朝陽，等. 山西沁水盆地煤生烴動力學(xué)研究[J]. 科學(xué)通報(bào)， 2005， 50（13）： 1 405-1 411.
[13] 盧雙舫，張敏. 油氣地球化學(xué)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008：59-60.
[14] BEHAR F，VANDENBROUCKE M，TEERMANN S C，et al.Experimental simulation of gas generation from coals and a marine kerogen[J].Chem. Geol.1995，126（3-4）：247-260.
[15] 王民，盧雙舫，王東良，等.不同熱模擬實(shí)驗(yàn)煤熱解產(chǎn)物特征及動力學(xué)分析[J].石油學(xué)報(bào)，2011，32（5）：806-814.
[16] 王杰，劉文匯，騰格爾，等.南方海相層系不同類型烴源（巖）生烴模擬實(shí)驗(yàn)及其產(chǎn)物同位素演化規(guī)律[J].天然氣地球科學(xué)，2011，22（4）：684-691.
[17] 戴金星，夏新宇，秦勝飛，等.中國有機(jī)烷烴氣碳同位素系列倒轉(zhuǎn)的成因[J].石油與天然氣地質(zhì)，2003，24（1）：1-6.
關(guān)鍵詞：煤質(zhì)化驗(yàn)；誤差；控制措施
Abstract: With the increasing depletion of coal resources, efficient utilization of coal resources has become the focus of attention. How efficient utilization of coal resources, the most important work is the coal accurate analysis of coal chemical experiments, but in laboratory caused because of technical problems the error seriously affected the utilization of coal resources, in this article on how to measures taken to reduce the error in coal quality testing were discussed.Keywords: coal quality testing; error; control measures.
中圖分類號：TD82文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104(2013)
煤是一種性質(zhì)十分復(fù)雜的固體可燃物，由于形成的原始物質(zhì)和沉積環(huán)境的不同，煤的性質(zhì)和成分也各不相同。為了深入研究煤的組成結(jié)構(gòu)，以便全面了解煤的本性和煤質(zhì)變化規(guī)律；為了測定煤炭加工產(chǎn)品的成分和性質(zhì)，適應(yīng)煤炭生產(chǎn)和加工利用的需要而建立起來的快速和在線分析，達(dá)到迅速而準(zhǔn)確地控制煤炭加工產(chǎn)品的品質(zhì)，必須進(jìn)行煤質(zhì)分析和煤炭產(chǎn)品的測試，以便合理、高效地利用煤炭。
煤的用途廣泛，各種煤炭利用方式、工藝和用煤設(shè)備對煤的性質(zhì)又有專門的技術(shù)要求。因此煤的試驗(yàn)方法應(yīng)具有能正確地反映出試驗(yàn)對象的性質(zhì)；能將不同性質(zhì)的樣品明顯地區(qū)分；方法準(zhǔn)確度和精密度高、重復(fù)性、再現(xiàn)性好；試驗(yàn)方法和設(shè)備簡單易行，利于標(biāo)準(zhǔn)化。煤炭化驗(yàn)方法除達(dá)到以上基本要求外，由于煤的性質(zhì)復(fù)雜、易變，煤質(zhì)化驗(yàn)方法又有許多特定的要求和特點(diǎn)，如試驗(yàn)方法規(guī)范性強(qiáng)、樣品不均一性大，樣品組成和性質(zhì)變化范圍大，測試項(xiàng)目和試驗(yàn)方法多且不統(tǒng)一。
鑒于煤炭的復(fù)雜性、易變性和多種用途的不同要求，為使人們對各種煤質(zhì)化驗(yàn)的結(jié)果和數(shù)據(jù)有共同認(rèn)識，而不致產(chǎn)生誤解，各國對煤質(zhì)試驗(yàn)都作了統(tǒng)一規(guī)定。我國也制定了煤質(zhì)試驗(yàn)方法的國家標(biāo)準(zhǔn)。國家標(biāo)準(zhǔn)從煤樣測定方法、試劑、試劑溶液配制、分析結(jié)果的計(jì)算和表達(dá)、精密度、符號、分析值及報(bào)告值的取位和各種“基”的換算等，都做出了統(tǒng)一的規(guī)定。但是因?yàn)樵诤芏鄷r候化驗(yàn)造成的誤差嚴(yán)重影響了煤質(zhì)的質(zhì)量判斷標(biāo)準(zhǔn)。
一、煤質(zhì)化驗(yàn)內(nèi)容
1、揮發(fā)分、黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層厚度的化
驗(yàn)煤的揮發(fā)分、黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層厚度化驗(yàn)具有很嚴(yán)格的規(guī)范，揮發(fā)分測定需要按規(guī)定選取坩堝、加熱溫度、加熱時間等，化驗(yàn)粘結(jié)指數(shù)時要注意無煙煤與煙煤的混合程度、焦化溫度和時間等，化驗(yàn)?zāi)z質(zhì)層厚度時要注意裝樣的上下部位。在測試過程中，需要科學(xué)安排測試順序，以提高化驗(yàn)準(zhǔn)確度和效率，一般情況下是先測定灰分，確定是否需要減灰，然后測定揮發(fā)分，由此初步確定煤質(zhì)的大概分類，但揮發(fā)分小于10%時，就沒有必要進(jìn)行粘結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層厚度的化驗(yàn)即可得到煤質(zhì)的牌號，當(dāng)揮發(fā)分超過37%、結(jié)焦特征小于3%時，煤樣和無煙煤按3：3配比來化驗(yàn)黏結(jié)指數(shù)，當(dāng)黏結(jié)指數(shù)大于85%時，才需要進(jìn)行膠質(zhì)層厚度的化驗(yàn)，因此，只要按照正確的順序，才準(zhǔn)確判斷煤質(zhì)的具體分類，進(jìn)而滿足煤炭生產(chǎn)、銷售和運(yùn)用的需求。
2、煤的灰成分化驗(yàn)
在煤的儲量勘探過程中，可以用煤灰分作為煤層對比的一個重要參考依據(jù)。目前煤的灰分中主要的化學(xué)物質(zhì)是二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂、氧化錳、氧化磷、三氧化硫等。煤灰成分化驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB/TI574-2007,主要方法是半微量分析法和常量分析法，用硫酸鋇質(zhì)量法、燃燒法等測定SO3，藍(lán)分光光度法化驗(yàn)P2O5用火焰光度法測定鈉和鉀的氧化物，用原子吸收法測定鉀、鐵、鈣等單質(zhì)原子。制備半微量分析法的溶液時，首先取樣放入銀坩堝中，用乙醇濕潤，再加入氫氧化鈉，然后置于馬弗爐中加熱至680℃左右，并熔融18min，然后將試樣放入燒杯中，加入沸水進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后向燒杯內(nèi)加入一定量的鹽酸，并同時進(jìn)行微沸，冷卻后即可作為母液。
3、煤質(zhì)中全水分的化驗(yàn)
在煤樣制備過程中，當(dāng)煤質(zhì)粒度小于13mm左右時，應(yīng)該按照GB/474-1996中的方法進(jìn)行制備，并且必須使用專門的破碎機(jī)進(jìn)行破碎,保證破碎過程中無水分損失，國標(biāo)中規(guī)定使用MP-160型號的密封式氣流內(nèi)循環(huán)破碎機(jī)。在進(jìn)行全水分測定之前，需要檢查煤樣的損失，用工業(yè)天平進(jìn)行測定，保證測定質(zhì)量與標(biāo)記質(zhì)量差在1%以內(nèi)，減少煤樣的運(yùn)送、保存方面的水分損失。用通氮干燥法化驗(yàn)全水分時，取一定量的煤樣，在105℃～110℃的氮?dú)庵懈稍镏临|(zhì)量不再變化，再根據(jù)煤樣的質(zhì)量變化計(jì)算出水分含量，使用的氮?dú)饧兌葢?yīng)為99.99%在操作過程中，首先干雜牌1.5～2h取出后放入常溫氮?dú)庵欣鋮s30min稱重，然后再放入干燥箱中干燥30min去除后冷卻再稱重，保證兩次稱重后的質(zhì)量差不超過0.2%。采用空氣干燥法是基本步驟同氮?dú)飧稍锓ā?/p>
二、煤質(zhì)化驗(yàn)中出現(xiàn)的誤差
1、由某種固定原因?qū)е旅嘿|(zhì)化驗(yàn)的結(jié)果偏高或偏低的誤差,即系統(tǒng)誤差
它主要包括:方法誤差、試劑誤差、儀器誤差、操作誤差和環(huán)境誤差等。其中方法誤差主要是由于煤質(zhì)化驗(yàn)的具體方法還不太完善而導(dǎo)致的;試劑誤差主要由于化驗(yàn)者在所取的試劑中含有雜質(zhì)而導(dǎo)致的;操作誤差是由于化驗(yàn)者本人在操作中的視覺感官的誤差而引起的;而環(huán)境誤差則是由于環(huán)境的變化而對化驗(yàn)結(jié)果的精確性產(chǎn)生的不利影響。
2、偶然誤差,也叫隨機(jī)誤差
它是與系統(tǒng)誤差相對應(yīng)的一種分類方法,即是由一些隨機(jī)的,偶然的,不固定的因素而導(dǎo)致的誤差。這些因素是可變的,或大或小,時有時無。在煤質(zhì)化驗(yàn)的整個過程中,由于一些不可控制的或者未控制的細(xì)小因素的波動,從而導(dǎo)致化驗(yàn)中誤差的產(chǎn)生,這種誤差并不是絕對發(fā)生的,它可能會出現(xiàn),也可能不會出現(xiàn)。
雖然偶然誤差不像系統(tǒng)誤差那樣有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)，但如果對大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行仔細(xì)觀察，可以發(fā)現(xiàn)偶然誤差也是有規(guī)律可循的，諸如誤差大的是少數(shù)，誤差小的是多數(shù)，正誤差和負(fù)誤差出現(xiàn)的幾率幾乎相等。造成偶然誤差的原因大致有下列兩個因素：一是操作人員的疏忽。例如在看滴定管讀數(shù)時，由于最后一位讀數(shù)（小于0.1mL）是估計(jì)的，多次估計(jì)值的不同可造成偶然誤差。二是意外的因素。例如環(huán)境溫度的變化、電流、電壓的不穩(wěn)定等，這些都是操作人員不能控制的條件，它們將引起偶然誤差