煤炭形成從遠(yuǎn)古植物到現(xiàn)代能源目錄煤炭簡(jiǎn)介定義、重要性地質(zhì)歷史背景古生代、中生代、新生代形成過(guò)程植物堆積、埋藏、變質(zhì)類(lèi)型與分布什么是煤炭？可燃性沉積巖經(jīng)過(guò)地質(zhì)作用形成的固體燃料主要由碳、氫、氧組成碳含量決定煤炭品質(zhì)和熱值地球上蘊(yùn)藏量最豐富的化石燃料全球探明儲(chǔ)量可供人類(lèi)使用數(shù)百年煤炭的重要性工業(yè)的"食糧"支撐現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)能源能源來(lái)源全球約30%的電力來(lái)自煤炭化工原料合成材料、化學(xué)品的重要原料地質(zhì)歷史背景1古生代晚期石炭紀(jì)、二疊紀(jì)，形成主要煤層2中生代侏羅紀(jì)，部分煤田形成時(shí)期3新生代第三紀(jì)，年輕煤層形成石炭紀(jì)氣候特征溫暖氣候全球平均溫度高于現(xiàn)代潮濕環(huán)境大量沼澤和濕地高氧含量大氣氧含量約35%二氧化碳波動(dòng)植物大量吸收二氧化碳遠(yuǎn)古地球植被概況石松類(lèi)植物高達(dá)30米的鱗木和封印木巨型木賊類(lèi)似竹子的節(jié)狀植物蕨類(lèi)植物廣泛分布的種子蕨和真蕨煤炭形成的第一階段：植物堆積植物生長(zhǎng)森林和沼澤植物茂盛生長(zhǎng)死亡堆積植物死亡后沉入沼澤底部初步分解微生物分解部分有機(jī)物泥炭形成缺氧環(huán)境下形成泥炭層煤炭形成的第二階段：埋藏地殼變動(dòng)地殼下沉，形成沉積盆地海水入侵海平面上升，泥炭被淹沒(méi)沉積物覆蓋沙、泥、粘土層層沉積壓力增加上覆沉積物重量壓實(shí)泥炭煤炭形成的第三階段：變質(zhì)結(jié)構(gòu)重組分子重新排列熱能作用地?zé)崽峁崃繅毫ψ饔蒙盥裨黾訅毫r(shí)間積累漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期成煤作用時(shí)期生物化學(xué)作用微生物分解有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)作用化學(xué)反應(yīng)改變分子結(jié)構(gòu)物理化學(xué)作用溫壓條件導(dǎo)致物理變化泥炭形成成分特點(diǎn)植物結(jié)構(gòu)仍可辨認(rèn)顏色褐色至深褐色含水量75-90%碳含量約50-60%熱值8-18MJ/kg從泥炭到褐煤壓實(shí)作用水分減少，密度增加溫度升高40-60°C促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)碳含量增加脫水增加相對(duì)含碳量結(jié)構(gòu)變化植物結(jié)構(gòu)逐漸模糊褐煤到煙煤的轉(zhuǎn)變70%碳含量煙煤中碳含量顯著提高30%揮發(fā)分揮發(fā)性物質(zhì)減少8300熱值熱值升至8300卡/kg無(wú)煙煤的形成無(wú)煙煤是煤化程度最高的煤種，碳含量超過(guò)90%，幾乎不含水分，燃燒時(shí)幾乎無(wú)煙煤炭形成的關(guān)鍵因素溫度加速有機(jī)物轉(zhuǎn)化為煤炭的化學(xué)反應(yīng)壓力壓實(shí)煤層，提高密度和硬度時(shí)間漫長(zhǎng)地質(zhì)時(shí)期確保充分煤化溫度對(duì)煤化的影響壓力對(duì)煤化的影響壓實(shí)效應(yīng)減少孔隙，增加密度每增加1000米深度，壓力增加約25MPa脫水作用壓力擠出水分含水量從90%降至不足5%分子重組促進(jìn)碳分子重新排列形成更穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)時(shí)間對(duì)煤化的影響泥炭形成數(shù)千年褐煤形成數(shù)百萬(wàn)年煙煤形成數(shù)千萬(wàn)年無(wú)煙煤形成上億年煤炭的主要成分碳?xì)溲醯蛎禾恐械奈⒘吭亓?P)影響煤灰熔點(diǎn)參與環(huán)境循環(huán)氟(F)燃燒后釋放影響空氣質(zhì)量氯(Cl)易揮發(fā)性腐蝕鍋爐設(shè)備砷(As)環(huán)境污染物健康風(fēng)險(xiǎn)因素煤炭的灰分成分45%二氧化硅SiO?，最主要成分25%氧化鋁Al?O?，影響灰熔點(diǎn)18%氧化鐵Fe?O?，影響灰色澤7%氧化鈣CaO，影響堿性煤炭的分類(lèi)（按煤化程度）泥炭煤化程度最低褐煤低級(jí)煤次煙煤中級(jí)煤煙煤中高級(jí)煤無(wú)煙煤最高級(jí)煤泥炭的特征松軟多孔保持明顯植物結(jié)構(gòu)含水量高可達(dá)90%熱值低約9-15MJ/kg褐煤的特征外觀特征褐色或黑褐色木質(zhì)結(jié)構(gòu)部分可見(jiàn)表面暗淡無(wú)光澤物理性質(zhì)含水量30-45%易風(fēng)化碎裂熱值15-20MJ/kg主要用途發(fā)電制取煤氣生產(chǎn)肥料次煙煤的特征外觀黑色，有光澤含水量15-30%熱值20-24MJ/kg用途主要用于發(fā)電煙煤的特征光澤度高表面有明顯的光澤，呈黑色熱值高24-33MJ/kg，燃燒效率高用途廣泛煉焦、發(fā)電、化工原料燃燒特性燃燒時(shí)產(chǎn)生黑煙，火焰較長(zhǎng)無(wú)煙煤的特征金屬光澤表面有鐵灰色金屬光澤燃燒特性幾乎無(wú)煙，藍(lán)色火焰硬度高最堅(jiān)硬的煤種全球煤炭分布概況北美洲歐洲亞洲大洋洲非洲南美洲中國(guó)的煤炭資源1.43萬(wàn)億探明儲(chǔ)量噸，世界排名第四76%能源結(jié)構(gòu)比例煤炭在一次能源消費(fèi)中占比13.8億年產(chǎn)量噸，全球最大煤炭生產(chǎn)國(guó)煤炭開(kāi)采方式露天開(kāi)采適用于淺層煤礦直接挖掘地表產(chǎn)量大、成本低地下開(kāi)采適用于深層煤礦需建立井巷系統(tǒng)技術(shù)復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)高露天開(kāi)采地下開(kāi)采井筒與通道垂直井筒和水平巷道專(zhuān)業(yè)設(shè)備采煤機(jī)、支護(hù)設(shè)備通風(fēng)系統(tǒng)確保安全作業(yè)環(huán)境長(zhǎng)壁開(kāi)采法準(zhǔn)備工作劃分采區(qū)，掘進(jìn)巷道安裝設(shè)備架設(shè)液壓支架、運(yùn)輸機(jī)煤層切割采煤機(jī)沿工作面往返切割頂板控制支架移動(dòng)，允許頂板可控塌陷房柱開(kāi)采法規(guī)劃布局設(shè)計(jì)采區(qū)網(wǎng)格留設(shè)煤柱形成支撐頂板的柱子開(kāi)采房間采出煤柱間的煤炭后退回采回收部分煤柱煤炭開(kāi)采的環(huán)境影響地表沉陷地下開(kāi)采引起地面下沉水資源污染酸性礦井水、煤泥污染大氣污染粉塵、有害氣體排放生態(tài)破壞植被破壞、土地荒漠化煤炭開(kāi)采的安全問(wèn)題事故預(yù)防安全培訓(xùn)、監(jiān)測(cè)預(yù)警瓦斯控制通風(fēng)、抽放、監(jiān)測(cè)水害防治探放水、疏水、排水頂板管理支護(hù)、監(jiān)測(cè)煤炭清洗和加工分選按粒度大小分類(lèi)洗煤去除雜質(zhì)和礦物質(zhì)脫水降低水分含量?jī)?chǔ)存分類(lèi)存放成品煤煤炭運(yùn)輸鐵路運(yùn)輸大宗、長(zhǎng)距離運(yùn)輸首選公路運(yùn)輸靈活、適合短距離水路運(yùn)輸成本低、運(yùn)量大煤炭的主要用途發(fā)電煉焦工業(yè)燃料化工原料民用煤炭發(fā)電燃煤鍋爐煤粉燃燒產(chǎn)生熱能蒸汽渦輪熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能發(fā)電機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸電系統(tǒng)電能傳輸?shù)接脩?hù)煤炭在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用煉焦煤生產(chǎn)冶金用焦炭低灰分、低硫分高爐噴吹煤替代部分焦炭降低鋼鐵生產(chǎn)成本鐵合金用煤生產(chǎn)特種鋼材提供碳源和熱源煤化工產(chǎn)業(yè)煤制油間接液化，合成汽油、柴油煤制氣生產(chǎn)合成天然氣、煤氣煤制烯烴生產(chǎn)乙烯、丙烯等化工原料煤炭與環(huán)境保護(hù)污染產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物污染控制脫硫、脫硝、除塵廢棄物利用煤矸石、粉煤灰資源化生態(tài)修復(fù)礦區(qū)復(fù)墾、植被恢復(fù)清潔煤技術(shù)煤炭氣化轉(zhuǎn)化為合成氣，降低污染碳捕獲與封存捕集并封存二氧化碳超臨界發(fā)電高效率，低排放煤炭資源管理勘探評(píng)估精確確定儲(chǔ)量和品質(zhì)規(guī)劃設(shè)計(jì)科學(xué)制定開(kāi)發(fā)方案高效開(kāi)采提高資源回收率綜合利用伴生資源多元開(kāi)發(fā)煤炭行業(yè)的未來(lái)趨勢(shì)智能化開(kāi)采無(wú)人開(kāi)采、遠(yuǎn)程控制綠色低碳發(fā)展減少碳排放，環(huán)保開(kāi)采高效清潔利用提高能源轉(zhuǎn)化效率循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式廢棄物資源化利用煤炭與新能源的關(guān)系能源結(jié)構(gòu)調(diào)整煤炭比例逐步下降新能源占比逐步提高互補(bǔ)發(fā)展煤電保障基礎(chǔ)負(fù)荷新能源補(bǔ)充峰谷調(diào)節(jié)平穩(wěn)過(guò)渡避免能源供應(yīng)斷崖式下跌確保能源安全全球煤炭貿(mào)易煤炭?jī)r(jià)格影響因素供需關(guān)系市場(chǎng)供求決定基礎(chǔ)價(jià)格政策法規(guī)環(huán)保政策、產(chǎn)能調(diào)控替代能源天然氣、可再生能源競(jìng)爭(zhēng)運(yùn)輸成本海運(yùn)費(fèi)率、物流效率煤炭行業(yè)的就業(yè)情況720萬(wàn)全球就業(yè)人數(shù)全球煤炭行業(yè)直接就業(yè)345萬(wàn)中國(guó)從業(yè)人員占全球煤炭行業(yè)就業(yè)的近一半27%技術(shù)崗位比例智能化轉(zhuǎn)型提升技術(shù)崗位占比煤炭科技創(chuàng)新智能開(kāi)采機(jī)器人、自動(dòng)控制系統(tǒng)清潔利用超低排放、高效轉(zhuǎn)化深度轉(zhuǎn)化高附加值產(chǎn)品開(kāi)發(fā)煤炭與能源安全戰(zhàn)略?xún)?chǔ)備應(yīng)對(duì)突發(fā)能源危機(jī)2工業(yè)支撐保障基礎(chǔ)工業(yè)運(yùn)行電力保障穩(wěn)定電網(wǎng)基礎(chǔ)負(fù)荷民生保障居民取暖、生活用能煤炭行業(yè)的國(guó)際合作技術(shù)交流清潔煤技術(shù)共享安全開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)交流人員培訓(xùn)合作投資合作跨國(guó)煤礦開(kāi)發(fā)煤化工項(xiàng)目聯(lián)合投資基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一排放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)環(huán)保技術(shù)共享碳交易機(jī)制建設(shè)煤炭企業(yè)轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略調(diào)整制定長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃業(yè)務(wù)多元化拓展新能源業(yè)務(wù)技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)清潔煤技術(shù)人才培養(yǎng)提升員工技能結(jié)構(gòu)煤炭與碳中和技術(shù)提效提高能源利用效率碳捕獲捕集利用封存技術(shù)能源替代可再生能源逐步替代碳抵消碳匯、碳交易平衡煤炭行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型大數(shù)據(jù)應(yīng)用煤礦生產(chǎn)監(jiān)控安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警市場(chǎng)需求分析人工智能智能采煤自動(dòng)化選煤遠(yuǎn)程巡檢物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)感知人員定位追蹤煤炭資源的深度開(kāi)發(fā)煤層氣利用提取甲烷，減少瓦斯事故地下氣化原位轉(zhuǎn)化，避免環(huán)境破壞廢棄