一、煤的形成、分类和组成

1.煤的形成

煤是一种固态的可燃有机岩，是由植物残骸经过复杂的生物化学、物理化学以及地球化学变化而形成的。煤不属于矿物，主要是由碳、氢、氧、氮、硫等元素组成的有机成分和少量矿物杂质一起构成的复杂混合物。

煤是在各种地质因素综合作用的情况下形成的。要形成具有工业价值的煤层，须具备聚煤条件和成煤作用两个基本条件。

（1）聚煤条件　植物遗体堆积成煤的首要条件是必须有茂盛的植物，保证成煤物质的充分供给；另一个条件是已死亡的植物应与空气隔绝，以免遭受完全氧化、分解和强烈的微生物作用而被彻底破坏。一般认为沼泽地区是最适宜的环境，因为沼泽地有充足的水分，水体使植物遗体与空气隔绝从而使植物遗体免遭分解破坏，得以不断堆积。

（2）成煤作用　从植物遗体的堆积到形成煤层的转化过程称为成煤作用。这是一个漫长而复杂的变化过程，通常分为两个阶段，即泥炭化和腐泥化作用阶段及煤化作用阶段。前者主要是生物化学过程，后者是物理化学过程。

2.煤的分类

我国煤的现行分类是1986年10月1日起实施的，该分类标准按照煤的煤化度和黏结性的不同划分为14大类，即无烟煤、贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、气肥煤、气煤、1/2中黏煤、弱黏煤、不黏煤、长焰煤和褐煤。

根据含碳量的多少把煤分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤。煤的含碳量越高，燃烧热值也越高，质量越好。

3.煤的组成

煤由有机质和无机质两部分构成。有机质主要是C、H、O、N、S等元素。无机质包括水分和矿物杂质，它们构成煤的不可燃部分，其中矿物杂质经燃烧残留下来，称为灰分。灰分超过45％时就不再称为煤，而称炭质页岩或油页岩。

C为可燃元素，煤化程度越高含碳量越大。完全燃烧时生成二氧化碳，此时每千克纯碳可放出32866kJ热量；不完全燃烧时生成一氧化碳，此时每千克纯碳放出的热量仅为9270kJ。

H为可燃元素，发热量最高，每千克氢燃烧后的低热值为120370kJ（约为纯碳发热量的4倍），含量较少，在可燃质中含碳量为85％时，有效氢含量最高，约5％。在煤中氢以两种形式存在，与碳、硫结合在一起的，叫作可燃氢，它可以有效地放出热量，也称有效氢。另一种是和氧结合在一起的，叫化合氢，它不能放出热量，在计算发热量和理论空气量时，以有效氢为准。

O、N为不可燃成分，氧和碳、氢等结合生成氧化物而使碳、氢失去燃烧的可能性。可燃物质中碳含量越高，氧含量越少。氮一般不能参加燃烧，但在高温燃烧区中和氧形成的NOx是一种排气污染物，煤中含氮为0.5％～2％。

S包括有机硫、黄铁矿硫、硫酸盐，硫酸盐中的硫不能燃烧，它是灰分的一部分。有机硫和黄铁矿硫可燃烧放热，但每千克可燃硫的发热量仅为9100kJ。硫燃烧后生成SO2、SO3，它危害人体，污染大气并可形成酸雨，在锅炉中则会引起锅炉换热面腐蚀。