能源知识问答系列--煤炭加工利用知识问答

中国是一个贫油、少气和富煤的能源生产和消费大国，在世界煤炭储量中仅次于美国而居第二。据1997年全国煤炭资源预测表明，全国共有煤炭预测资源量为556975×108t。到2003年底，全国已查明的“煤炭资源储量”为10211×108t，其中经济可采“储量”1892多亿吨。按今后平均年产原煤为25×108t计算，如仅按现已查明的经济可采储量，即可开采75年以上，而再加上已探明的3342×108t基础储量和6868×108t的资源量，因而今后中国的煤炭资源仍将可开采数百年之久。

中国的煤炭产量更是在世界各国中遥遥领先，2004年的原煤产量已近20×108t，比美国的10×108t几乎多一倍，在全球当年51×108t的煤产量中占弱40%。在2004年全国能源生产总量1846×108t的标煤中，煤炭的比例占3/4以上（756%），石油的比例则由2000年的最高点218%降至2004年的135%，水电和天然气分别只占79%和30%。而在2004年的全国能源消费总量1970×108t标煤中，煤炭仍占2/3以上（677%），石油的消耗量也由2000年的246%降至227%，水电和天然气分别占70%和26%。由此可见，煤炭绝对是中国最主要的第一能源，而且在今后的几十年内仍将是中国的主要能源。2005年，全国的原煤产量已超过21×108t，粗钢和生铁产量也均超过3×108t，尤其是粗钢产量已接近35×108t，发电用煤量也已超过11×108t。由此可见煤炭在国民经济中的重要地位。

由于煤炭是产生污染最严重的能源之一，因此如何了解煤的性质以及通过洗选、加工，如制成型煤和水煤浆以及把煤转化成清洁的油、气能源等各种洁净煤技术手段，以最大限度地减少其对大气的污染，是煤炭生产和消费部门需要长期研究解决的问题。本书通过介绍煤炭的基本性质及其在加工利用等方面的基础知识以帮助读者了解对煤炭进行加工利用的重要性及其在国民经济中的重要地位。

本书由吴春来、杨金和同志审定。本书在编写过程中，得到了煤科总院北京煤化工分院煤质环保所陈亚飞所长和姜英副所长的大力支持，在此深表谢意。

由于作者水平有限，不妥之处请广大读者批评指正。



2006年3月

本书以问答的形式深入浅出地介绍了有关煤炭加工利用方面的知识。书中包括

煤的生成和分类

煤炭洗选与动力配煤

型煤和型煤焦

水煤浆的技术及应用

煤的气化、焦化、液化和燃烧

煤制合成氨、甲醇、二甲醚、电石和各种碳素材料

煤用于高炉喷吹燃料

年轻煤提取腐殖酸、褐煤蜡

煤的洁净利用

本书可供有关煤炭生产、营销、加工利用等各方面的管理人员、工程技术人员以及各类院校的师生与科研人员参考使用。

第1章煤的生成和分类1

1煤是怎么生成的？1

2中国的煤都是由哪些时代形成的？1

3世界上对煤是怎么分类的？2

4煤的成因分类是怎么分类的？3

5中国煤的工业分类是怎样的？4

6褐煤有哪些性质和用途？5

7无烟煤有哪些性质和用途？6

8烟煤有哪些性质和用途？7

9什么是烛煤？它有哪些性质和用途？8

10什么是藻煤？它有哪些性质和用途？8

11什么叫煤精？它有什么用处？8

12什么是油页岩？它有哪些性质和用途？9

13什么是天然焦？它有哪些性质和用途？9

14什么是炭沥青？它有哪些性质和用途？10

15什么是石煤？它有哪些性质和用途？10

16在中国煤分类标准以外还有哪些煤类？11

17什么是次烟煤？12

18什么是半无烟煤？13

19什么是泥炭？它有什么性质和用途？13

20中国的煤炭产品共有哪些品种？它们都有哪些特性？14

21什么是煤炭产品结构？15

22什么是煤矸石？它有什么用途？15

第2章煤的洗选17

1什么叫煤的洗选？选煤的目的是什么？17

2什么叫煤的可选性？了解煤的可选性有什么用处？17

3目前常用哪些方法来定量地评定煤可选性的好坏？18

4什么是煤的可浮性？用什么方法来评定

煤的可浮性？19

5什么是煤的筛分试验？它有哪些用处？20

6什么是煤的浮沉试验？它有什么用处？21

7什么是煤的泥化试验？做泥化试验的目的是什么？22

8常用的选煤方法有哪几种？各有哪些特点？23

9什么是手选？它有哪些优缺点？24

10什么叫筛分？筛分有什么作用？24

11什么叫概率筛分？它用在什么地方？25

12什么叫等厚筛分？它适用于哪些煤炭产品？25

13什么是旋转概率筛分？它适用于哪些煤的筛分？26

14什么叫干法选煤？它能选什么煤种？27

15什么是重力选煤？27

16什么叫跳汰选煤？它最适合洗选哪些煤种？27

17什么叫重介质选煤？它最适合洗选哪些煤种？28

18什么叫浮游选煤？它最适合分选哪些煤？29

19什么叫摇床选煤？它适合于分选哪些煤？30

20什么叫水介质旋流器选煤？它最适合于选哪些煤？31

21什么叫斜槽选煤？它最适合于分选哪些煤？31

22什么叫流槽选煤？31

23什么叫动筛选煤？它适合于分选哪些煤？32

24什么叫油团聚选煤？它有哪些优点？32

25什么叫螺旋选煤？它适合于分选哪些煤？33

第3章动力配煤35

1什么是“动力用煤”？它与“动力煤”有什么区别？35

2什么是动力配煤？其配煤的基本原理是什么？35

3动力配煤有哪些优越性？36

4什么是动力配煤的优化配方？37

5什么是动力配煤中的约束条件？38

6动力配煤中需要确定哪些目标函数？38

7如何建立动力配煤的数学模型？39

8如何求解动力配煤的优化配方？怎样验证其

配方的正确性？40

9在动力配煤中有哪几种主要混配方法？41

10如何建立动力配煤生产线的工艺流程？43

11动力配煤需要哪些主要设备？43

12对动力配煤的质量为什么需要实施

标准化和系列化？44

13建立动力配煤场的投资怎么估算？45

14动力配煤场的经济效益如何？46

15什么叫非线性优化动力配煤？47

16怎样建立非线性优化配煤的数学模型？47

第4章型煤和型煤焦50

1什么是型煤？型煤有哪些特点？50

2型煤按其用途可分为几大类产品？51

3型煤按其形状的不同可分为哪几类产品？51

4民用型煤常有哪几种产品？51

5怎样评价民用型煤的质量好坏？51

6烧民用型煤比烧散煤有哪些优越性？52

7怎样评价工业型煤的质量？53

8气化工业为什么也常需要型煤？53

9有哪些因素影响型煤的质量？54

10生产型煤时有哪些可以使用的黏结剂？55

11制造型煤对黏结剂有哪些要求？56

12制合成氨的石灰炭化煤球有哪些特点？56

13用纸浆作黏结剂的型煤有何用途？57

14由粉煤制成型煤需要哪些过程？57

15粉煤成型可采用哪些工艺？58

16什么是型煤的冷态强度和热态强度？59

17什么是冷压型焦？59

18什么是热压型焦？60

19什么是型焦煤？61

第5章水煤浆技术及应用62

1什么是水煤浆和水煤浆技术？62

2水煤浆技术产生和发展的背景是什么？63

3我国水煤浆技术工业化应用现状如何？64

4水煤浆质量检测方法标准主要有哪些？65

5水煤浆制备技术主要包括哪些内容？66

6水煤浆的燃烧主要包括哪几项关键技术？68

7水煤浆的储存运输技术现状如何？69

8水煤浆气化技术的现状如何？70

9什么是精细水煤浆？其发展现状如何？71

10我国煤泥水煤浆利用现状如何？72

11如何利用水煤浆技术处理垃圾？其发展前景如何？73

12水煤浆技术的经济性及环境评价如何？

上水煤浆项目时应注意哪些问题？73

13水煤浆未来发展面临的问题及对策有哪些？74

第6章煤的气化75

1什么是煤的气化？75

2煤的气化可分为哪几类方法？76

3什么是煤的固定床气化？它有哪些优缺点？76

4什么是流化床气化？它有哪些优缺点？77

5什么是气流床气化？它有哪些优缺点？78

6什么是煤的发生炉气化？它的煤气成分和热值如何？78

7固定床气化、流化床气化和气流床气化之间的

工艺特性有哪些差异？80

8中国主要矿区动力煤生产发生炉煤气的

成分和热值如何？81

9什么是水煤气？其煤气成分和热值与发生炉煤气

有什么区别？81

10什么是两段水煤气炉？83

11什么是加压固定床气化炉？84

12什么是温克勒（Winkler）气化炉？它与HTW

气化工艺有何区别？85

13什么是恩德气化炉？86

14什么是德士古（Texaco）气化炉？88

15德士古炉与传统的煤气化技术相比，它有

哪点特点？89

16什么是谢尔（Shell）气化法？90

17在壳牌（Shell）气化工艺中有哪些特点？91

18鲁奇炉气化、HTW气化、德士古气化和壳牌（Shell）

气化等四种气化工艺各有什么技术特征？92

19什么是煤气化联合循环发电（IGCC）技术？

它有哪些特点和优点？93

20什么是煤的地下气化？94

第7章煤的焦化96

1什么是煤的干馏与焦化？96

2烟煤炼焦过程主要经历哪几个阶段？96

3什么是烟煤的黏结性和结焦性？97

4影响烟煤黏结性和结焦性的主要因素有哪些？98

5评价炼焦煤性质的主要指标有哪些？99

6哪些煤种属于常规性炼焦用煤？99

7常规炼焦配煤对质量指标有哪些要求？100

8扩大炼焦用煤范围的基本途径是什么？101

9焦炭按其用途分为哪几种？102

10冶金焦炭在高炉冶炼中的主要作用

和影响是什么？103

11常用哪些理化指标来评定冶金焦的质量？103

12在炼焦过程中主要有哪些化学产品？105

13对配煤炼焦有哪些基本原则？106

14焦化生产主要包括哪些工序？106

15我国炼焦炉发展阶段及现状如何？107

16目前在炼焦工艺中有哪些新技术？107

17无回收焦炉及其推广应用现状如何？108

第8章煤的液化110

1目前世界上有哪些石油代用燃料？110

2何谓“人造石油”？“人造石油”的生产主要

包括哪些技术？111

3煤和石油的主要区别在哪里？111

4煤的分子结构是怎样的？111

5什么是“煤的液化”？113

6什么是煤的低温干馏？114

7煤炭直接液化的基本原理是什么？115

8哪些煤种适宜直接液化？116

9煤炭间接液化对煤质有什么要求？117

10国外煤炭直接液化工艺的开发情况如何？117

11我国自主开发的神华煤直接液化工艺有何特点？118

12煤低温焦油有何特点？119

13煤直接液化的粗油怎样进行提质加工？119

14国外有哪些煤炭间接液化技术已经工业化？120

15我国自主开发的煤炭间接液化技术

进展情况如何？121

16煤炭间接液化的高温法与低温法有什么不同？122

17煤和石油重油可以共炼吗？123

18煤溶剂抽提(萃取)可以得到液体产物吗？124

19煤炭直接液化和间接液化的技术经济性如何？125

20可否将煤炭直接液化与间接液化的生产

装置建在一起？125

第9章煤的燃烧127

1煤炭燃烧原理及必须具备哪些条件？127

2如何认识煤燃烧的基本过程？128

3煤的燃烧有哪些基本概念？130

4煤的燃烧有哪些形式？层燃锅炉有哪几种炉型？134

5流化床锅炉有什么优点？鼓泡式流化床和

循环流化床有什么特点？136

6气流床锅炉（煤粉炉）为什么适用于

蒸发量大的锅炉？137

7水煤浆燃烧为什么是清洁燃烧技术？138

8煤的水分对燃烧有哪些影响？138

9煤的灰分和灰熔融性与燃烧有什么关系？139

10煤的粒度对燃烧过程有什么影响？141

第10章煤制合成氨142

1什么是合成氨？142

2有哪些煤种适合于生产合成氨？142

3对生产合成氨用的无烟煤质量有哪些要求？143

4对生产合成氨用的年轻煤（褐煤、长焰煤、不黏煤）

质量有哪些要求?144

5中国有哪些矿区的无烟煤最适合于生产合成氨？144

6用无烟煤制合成氨的气化反应过程如何？其原料气

（半水煤气）的组成如何？145

7怎样用间歇式固定床气化炉制取水煤气？146

8生产合成氨用的半水煤气中的一氧化碳如何变换？147

9一氧化碳的加压变换较常压变换有哪些优缺点？148

10生产合成氨用的原料气中的二氧化碳如何脱除？149

11如何利用氢和氮来合成氨？150

12氨的中压合成法的具体工艺过程如何？151

13以无烟煤为原料时，生产合成氨有哪几个步骤？152

14以无烟煤为原料制成的合成氨产品的性质

和用途如何？153

15制合成氨用的中国无烟块煤的产量及其

质量情况如何？153

第11章煤制甲醇和二甲醚155

1甲醇有哪些主要物化性质？155

2甲醇有哪些用途？157

3甲醇的生产原理是怎样的？159

4工业生产甲醇都有哪些原料？159

5以煤为原料生产甲醇的工艺有哪些？159

6煤气化制甲醇采用什么工艺流程？160

7合成甲醇用的不同煤气化方法有什么区别？161

8甲醇合成主要有哪些工艺？162

9甲醇合成中多使用哪些催化剂？163

10原料气中的氢碳比对甲醇合成有什么影响？164

11惰性气体含量对甲醇合成有何影响？164

12原料气中硫化物对甲醇生产有何危害？165

13脱除合成原料气中硫化物的方法有哪些？165

14粗甲醇精馏的目的是什么？166

15二甲醚有哪些主要物化性质？166

16二甲醚有哪些用途？167

17二甲醚的生产原理是怎样的？168

18什么是两步法二甲醚生产工艺？169

19什么是一步法二甲醚生产工艺？170

20以煤为原料制备甲醇、二甲醚的经济性如何？170

第12章煤制电石及烧制水泥和石灰172

1什么是电石？它有哪些基本物理性质？172

2电石有哪些主要化学性质？173

3电石的组成成分如何？174

4电石有哪些用途？174

5电石由哪些原料生产？175

6生产电石时的原料怎样配比？176

7生产电石时有哪些副反应？177

8生产电石应注意哪些必要的安全措施？177

9用哪些方法可以生产水泥？178

10回转窑烧水泥对所用烟煤的质量有什么要求？179

11立窑烧水泥对所用的无烟煤质量有什么要求？179

12我国一些现代化的立窑烧水泥的规模、品种

和质量情况如何？180

13现代化立窑烧水泥的技术经济指标如何？180

14水泥生料煅烧成熟料时有哪些物理化学变化？181

15生产石灰常用哪些燃料？181

16烧石灰立窑的工艺条件中有哪些要求？182

17立窑烧石灰石时温度与煅烧时间之间

有什么关系？183

第13章煤用作高炉喷吹燃料184

1高炉炼铁过程的基本原理如何？184

2高炉对喷吹用煤的质量有什么要求？185

3高炉喷吹烟煤与喷吹无烟煤有什么区别？186

4对已磨制出的喷吹用煤粉规格有何具体要求？186

5有哪些方法可以提高高炉的喷煤比？187

6有哪些因素限制了高炉喷吹煤量的提高？187

7有哪些设备可以磨制喷吹用的煤粉？188

8往高炉内喷吹煤粉有哪些几种工艺？189

9高炉喷吹中的多管路喷吹与单管路

喷吹有哪些差别？190

10在高炉喷吹中煤粉的浓相输送与稀相输送各

有哪些优缺点？191

11高炉喷吹工艺中有哪些主要设备？191

12高炉喷吹烟煤需要采取哪些安全措施？192

13高炉提高喷煤量后对焦炭质量有什么要求？193

14高炉喷吹煤粉后对冶炼有哪些影响？194

15提高喷粉量后在高炉操作中要采取哪些措施？195

16在高炉喷吹中所用的无烟煤和烟煤

各有哪些特点？196

17高炉用无烟煤和烟煤混合喷吹时需要注意

哪些问题？197

18对高炉喷吹用的无烟煤有哪些具体技术要求？198

19对高炉喷吹用烟煤有哪些具体技术要求？198

第14章煤制碳素材料200

1煤基碳素材料主要有哪些种类？200

2碳素材料有哪些主要用途？200

3主要的碳素材料都采用什么生产工艺？其工艺

过程主要原理是什么？201

4碳素材料的主要生产原料有哪些？203

5什么叫活性炭？它有哪些主要特点？203

6活性炭吸附有哪些主要特点？206

7生产煤基活性炭有哪些主要原料？207

8煤基活性炭的主要生产工艺有哪些？208

9国内外煤基活性炭的发展现状如何？211

10中国煤基活性炭行业应如何发展？212

11煤基活性炭的主要应用领域包括哪些？214

12石墨电极是如何分类的？石墨电极的

原料一般是什么？218

13电极糊有几种？它们各有哪些主要用途？219

14电极糊生产主要包括哪些工艺过程？其主要

设备有哪些？220

15什么叫富勒烯？它有什么主要特性？220

16目前富勒烯主要有哪些生产方法？221

第15章腐殖酸、褐煤蜡和磺化煤222

1什么是腐殖酸？它的分子结构怎样？222

2什么是煤中腐殖酸？它有哪些物理

性能和化学性质？223

3煤中腐殖酸还可分为哪几小类？它们之间有什么区别？224

4腐殖酸产品在农牧业方面有哪些用途？225

5腐殖酸产品在工业上和医药方面都有哪些用途？225

6什么是硝基腐殖酸？可用什么方法生产？226

7什么是腐殖酸钠？可用什么方法生产腐殖酸钠？227

8什么叫腐殖酸铵？它用什么方法进行生产？228

9中国哪些煤中的腐殖酸含量较多？229

10什么是褐煤蜡？它有哪些特性？229

11用什么方法来评定褐煤蜡质量的好坏？230

12用什么方法来生产褐煤蜡？231

13用什么方法可以精制褐煤蜡？它有哪些用途？232

14中国生产的褐煤蜡有哪些特性？233

15国内外有哪些褐煤蜡资源？234

16什么是磺化煤？它有哪些用途？234

第16章煤的洁净利用236

1为什么要发展煤的洁净利用技术？236

2煤的洁净利用在促进我国经济发展中起什么作用？236

3洁净煤技术包括哪些领域？238

4洁净煤技术为什么受到世界各国的普遍重视？238

5怎样对洁净煤技术进行分类？239

6煤中有哪些物质对环境造成污染？239

7煤在生产和加工利用中对环境会造成什么污染？241

8为什么说煤中硫是对环境造成污染的重要因素？

对环境造成哪些污染？241

9燃煤过程中SOx是如何形成的？常用

什么方法治理？242

10燃煤过程中NOx是如何形成的？常用

什么方法进行治理？243

11酸雨是怎么形成的，燃煤与酸雨的形成

有什么关系？245

12为什么洁净煤技术中重视烟尘的控制和治理？246

13适合中国国情的洁净煤技术应抓哪些工作？247

参考文献251