■梁新燕

（山西省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院山西太原030001）

淺談?dòng)绊懨喊l(fā)熱量的幾種因素

■梁新燕

（山西省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院山西太原030001）

煤對(duì)于人們生產(chǎn)、生活環(huán)境具有重要意義，其中煤的發(fā)熱量更是值得我們關(guān)注的問(wèn)題。煤的發(fā)熱量是評(píng)判煤質(zhì)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(shí)，還會(huì)受到其他方面因素的影響，本文就影響煤發(fā)熱量的幾種因素，進(jìn)行簡(jiǎn)要的概述。

煤發(fā)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(fā)熱量，發(fā)熱量又稱熱值，是指單位質(zhì)量的煤在完全燃燒之后，釋放出來(lái)的總熱量，單位用J?g-1或MJ?kg-1表示，煤的發(fā)熱量是評(píng)判煤質(zhì)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(shí)還會(huì)受到其他方面因素的影響，例如煤的成因類(lèi)型、煤化程度、煤巖組成、礦物質(zhì)含量高低、風(fēng)化作用等因素，都會(huì)對(duì)煤的發(fā)熱量有不同程度的影響。

1 成因類(lèi)型對(duì)煤發(fā)熱量的影響

不同成因類(lèi)型的煤，其發(fā)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(huì)產(chǎn)生腐泥煤，例如藻類(lèi)。殘植煤主要是由高等植物殘骸當(dāng)中與生物化學(xué)作用最穩(wěn)定的組分富集所形成，這類(lèi)組分包括有孢子、角質(zhì)層、樹(shù)皮和樹(shù)脂等。在自然環(huán)境中，殘植煤的儲(chǔ)量相對(duì)較少，一般是以薄層或者透鏡體的形態(tài)夾在腐植煤當(dāng)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(jīng)過(guò)一系列復(fù)雜的成煤過(guò)程，經(jīng)過(guò)較為復(fù)雜的生化和地質(zhì)變化之后形成，在自然界中具有較大的存儲(chǔ)量，且分布相對(duì)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(zhì)層、樹(shù)脂、樹(shù)皮等較為穩(wěn)定的組分形成，而腐植煤是由相對(duì)較為高等的植物遺骸形成，所以從煤的發(fā)熱量角度考慮，腐泥煤以及殘值煤的發(fā)熱量較腐植煤高。

2 煤化程度對(duì)煤發(fā)熱量的影響

發(fā)熱量和煤化程度具有良好的相關(guān)性。褐煤是屬于煤化程度相對(duì)較低的煤，煤的發(fā)熱量伴隨著煤化程度的上升，逐漸出現(xiàn)增加，當(dāng)上升至肥煤、焦煤階段時(shí)，煤的發(fā)熱量達(dá)到最高程度，發(fā)熱量可以達(dá)到37MJ/kg，在此之后，盡管煤化程度不斷提高，但是煤的發(fā)熱量反而呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。煤的發(fā)熱量和煤化程度之間的這一規(guī)律，與煤元素組成的變化是相一致的。

在煤的組成中，對(duì)煤的發(fā)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(dāng)中，碳元素、氫元素在煤的燃燒過(guò)程中產(chǎn)生熱量，硫元素在煤的燃燒過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生任何的熱量,從褐煤開(kāi)始，即從低煤化程度開(kāi)始，隨著煤化程度的不斷提高，煤中硫元素的含量出現(xiàn)迅速的下降，同時(shí)碳元素的含量逐漸上升，而對(duì)于氫元素，其含量的變化情況不大，因此在這一階段，煤的發(fā)熱量是保持增加的趨勢(shì)，直至煤化程度達(dá)到肥煤以及焦煤的程度，煤的發(fā)熱量達(dá)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(shí)氫元素的含量出現(xiàn)明顯的下降，雖然碳元素的含量一直保持增加，但是因?yàn)樘荚氐陌l(fā)熱量是氫元素發(fā)熱量的四分之一，因此，在這一階段，煤整體的發(fā)熱量呈下降趨勢(shì)。

3 煤巖組成對(duì)煤發(fā)熱量的影響

對(duì)于煤化程度相同的煤，當(dāng)煤巖的組成有差別時(shí)，其煤的發(fā)熱量也會(huì)有所不同，究其原因，是因?yàn)椴煌拿簬r成分，其發(fā)熱量存在一定的差異。首先是鏡質(zhì)組，它是植物的木質(zhì)纖維組織經(jīng)過(guò)凝膠化的作用，從而轉(zhuǎn)化形成的顯微組分。鏡質(zhì)組的顯微組分組主要包括：無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體、結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體以及碎屑鏡質(zhì)體等。鏡質(zhì)體由于吸附了類(lèi)脂組降解物或者鏡質(zhì)體本身含有大量的超微類(lèi)脂體，所以鏡質(zhì)體的氫元素含量相對(duì)較高，表現(xiàn)出相對(duì)較強(qiáng)的熒光性質(zhì)，同時(shí)，其具有良好的生烴性，在鏡質(zhì)組中，有較大含量的芳香烴以及氫元素，對(duì)于低煤化鏡質(zhì)組，在經(jīng)過(guò)干餾的過(guò)程之后，出現(xiàn)了相對(duì)較好的可塑性以及良好的粘結(jié)性。

另一種煤巖成份是殼質(zhì)組，又被稱為穩(wěn)定組，其主要是高等植物的樹(shù)皮、藻類(lèi)、繁殖器官和分泌物等，其形成了反射率相對(duì)較低的硬煤顯微組分組。對(duì)于角質(zhì)體、滲出瀝青體、樹(shù)皮體、樹(shù)脂體、藻類(lèi)體、熒光體等組分，其是氫含量相對(duì)較高的顯微組分組。在進(jìn)行干餾時(shí)，殼質(zhì)組產(chǎn)生的副產(chǎn)品相對(duì)較多，其中氫行列和揮發(fā)分一般也較高。

4 礦物質(zhì)對(duì)煤發(fā)熱量的影響

煤所含礦物質(zhì)的不同，也會(huì)對(duì)煤的發(fā)熱量帶來(lái)不同程度的影響。對(duì)于煤，其含有的礦物質(zhì)一般是指黏土、高嶺石、黃鐵礦和方解石等。煤在進(jìn)行燃燒反應(yīng)時(shí)，相當(dāng)一部分的礦物質(zhì)發(fā)生了相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，例如，在溫度較低的情況下，高嶺石會(huì)吸收熱量，發(fā)生脫水反應(yīng)，從而形成無(wú)水高嶺石，伴隨著溫度的不斷上升，當(dāng)溫度上升到1010℃之后，無(wú)水高嶺石進(jìn)一步變?yōu)榧t柱石，同時(shí)伴隨著吸收熱量，與此同時(shí)，還伴隨著碳酸鈣的分解、石膏的脫水等化學(xué)反應(yīng)，這一系列的變化一般均是吸熱反應(yīng)，導(dǎo)致煤在燃燒時(shí)，釋放出的熱量大幅度降低，從而煤的熱值降低。相關(guān)研究表明，再利用TGA和DTA對(duì)煤中礦物對(duì)發(fā)熱量的影響進(jìn)行相關(guān)研究時(shí)，石英、黃鐵礦、方解石、石膏和高嶺石這五種礦物質(zhì)，其含量的上升均會(huì)導(dǎo)致煤炭發(fā)熱量的大幅度降低。

5 風(fēng)化作用對(duì)煤發(fā)熱量影響

在生活中，如果對(duì)煤的保存不當(dāng)，很容易發(fā)生風(fēng)化現(xiàn)象，而風(fēng)化現(xiàn)象會(huì)對(duì)煤的發(fā)熱量帶來(lái)很大程度的影響。煤在風(fēng)化之后，很容易失去光澤，變得暗淡無(wú)光，同時(shí)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(shí)，煤在風(fēng)化之后，其碳元素和氫元素的含量大幅度降低，同時(shí)硫的含量大幅度增加，另一方面，煤在風(fēng)化之后，其粘結(jié)性降低，燃點(diǎn)降低，熱加工產(chǎn)物的產(chǎn)率大大降低。在氧、二氧化碳和水的共同作用之下，風(fēng)化煤出現(xiàn)了化學(xué)分解的現(xiàn)象，形成了新的物質(zhì)。煤在風(fēng)化之后，熱值出現(xiàn)明顯的降低，這是由于風(fēng)化之后，煤中產(chǎn)生熱量的碳和氫元素的含量降低，不產(chǎn)生熱量的硫含量上升。

6 結(jié)束語(yǔ)

煤對(duì)于人們生產(chǎn)、生活環(huán)境具有重要意義，其中煤的發(fā)熱量更是值得我們關(guān)注的問(wèn)題。煤的發(fā)熱量是評(píng)判煤質(zhì)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(shí)，還會(huì)受到其他方面因素的影響，本文從煤的成因類(lèi)型、煤化程度、煤巖組成、礦物質(zhì)含量和風(fēng)化作用這五個(gè)方面，對(duì)煤發(fā)熱量的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述，通過(guò)本文的論述，希望今后在煤發(fā)熱量的相關(guān)研究方面有一定的借鑒和參考意義。

[1]余力.淺談?dòng)绊懨喊l(fā)熱量的幾種因素 [J].中小企業(yè)管理與科技 (下旬刊),2013,04: 293.

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

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-6-130-1