《煤炭形成》课件

煤炭形成从远古植物到现代能源目录煤炭简介定义、重要性地质历史背景古生代、中生代、新生代形成过程植物堆积、埋藏、变质类型与分布什么是煤炭？可燃性沉积岩经过地质作用形成的固体燃料主要由碳、氢、氧组成碳含量决定煤炭品质和热值地球上蕴藏量最丰富的化石燃料全球探明储量可供人类使用数百年煤炭的重要性工业的"食粮"支撑现代工业发展的基础能源能源来源全球约30%的电力来自煤炭化工原料合成材料、化学品的重要原料地质历史背景1古生代晚期石炭纪、二叠纪，形成主要煤层2中生代侏罗纪，部分煤田形成时期3新生代第三纪，年轻煤层形成石炭纪气候特征温暖气候全球平均温度高于现代潮湿环境大量沼泽和湿地高氧含量大气氧含量约35%二氧化碳波动植物大量吸收二氧化碳远古地球植被概况石松类植物高达30米的鳞木和封印木巨型木贼类似竹子的节状植物蕨类植物广泛分布的种子蕨和真蕨煤炭形成的第一阶段：植物堆积植物生长森林和沼泽植物茂盛生长死亡堆积植物死亡后沉入沼泽底部初步分解微生物分解部分有机物泥炭形成缺氧环境下形成泥炭层煤炭形成的第二阶段：埋藏地壳变动地壳下沉，形成沉积盆地海水入侵海平面上升，泥炭被淹没沉积物覆盖沙、泥、粘土层层沉积压力增加上覆沉积物重量压实泥炭煤炭形成的第三阶段：变质结构重组分子重新排列热能作用地热提供热量压力作用深埋增加压力时间积累漫长地质时期成煤作用时期生物化学作用微生物分解有机质地球化学作用化学反应改变分子结构物理化学作用温压条件导致物理变化泥炭形成成分特点植物结构仍可辨认颜色褐色至深褐色含水量75-90%碳含量约50-60%热值8-18MJ/kg从泥炭到褐煤压实作用水分减少，密度增加温度升高40-60°C促进化学反应碳含量增加脱水增加相对含碳量结构变化植物结构逐渐模糊褐煤到烟煤的转变70%碳含量烟煤中碳含量显著提高30%挥发分挥发性物质减少8300热值热值升至8300卡/kg无烟煤的形成无烟煤是煤化程度最高的煤种，碳含量超过90%，几乎不含水分，燃烧时几乎无烟煤炭形成的关键因素温度加速有机物转化为煤炭的化学反应压力压实煤层，提高密度和硬度时间漫长地质时期确保充分煤化温度对煤化的影响压力对煤化的影响压实效应减少孔隙，增加密度每增加1000米深度，压力增加约25MPa脱水作用压力挤出水分含水量从90%降至不足5%分子重组促进碳分子重新排列形成更稳定的分子结构时间对煤化的影响泥炭形成数千年褐煤形成数百万年烟煤形成数千万年无烟煤形成上亿年煤炭的主要成分碳氢氧氮硫煤炭中的微量元素磷(P)影响煤灰熔点参与环境循环氟(F)燃烧后释放影响空气质量氯(Cl)易挥发性腐蚀锅炉设备砷(As)环境污染物健康风险因素煤炭的灰分成分45%二氧化硅SiO₂，最主要成分25%氧化铝Al₂O₃，影响灰熔点18%氧化铁Fe₂O₃，影响灰色泽7%氧化钙CaO，影响碱性煤炭的分类（按煤化程度）泥炭煤化程度最低褐煤低级煤次烟煤中级煤烟煤中高级煤无烟煤最高级煤泥炭的特征松软多孔保持明显植物结构含水量高可达90%热值低约9-15MJ/kg褐煤的特征外观特征褐色或黑褐色木质结构部分可见表面暗淡无光泽物理性质含水量30-45%易风化碎裂热值15-20MJ/kg主要用途发电制取煤气生产肥料次烟煤的特征外观黑色，有光泽含水量15-30%热值20-24MJ/kg用途主要用于发电烟煤的特征光泽度高表面有明显的光泽，呈黑色热值高24-33MJ/kg，燃烧效率高用途广泛炼焦、发电、化工原料燃烧特性燃烧时产生黑烟，火焰较长无烟煤的特征金属光泽表面有铁灰色金属光泽燃烧特性几乎无烟，蓝色火焰硬度高最坚硬的煤种全球煤炭分布概况北美洲欧洲亚洲大洋洲非洲南美洲中国的煤炭资源1.43万亿探明储量吨，世界排名第四76%能源结构比例煤炭在一次能源消费中占比13.8亿年产量吨，全球最大煤炭生产国煤炭开采方式露天开采适用于浅层煤矿直接挖掘地表产量大、成本低地下开采适用于深层煤矿需建立井巷系统技术复杂、风险高露天开采地下开采井筒与通道垂直井筒和水平巷道专业设备采煤机、支护设备通风系统确保安全作业环境长壁开采法准备工作划分采区，掘进巷道安装设备架设液压支架、运输机煤层切割采煤机沿工作面往返切割顶板控制支架移动，允许顶板可控塌陷房柱开采法规划布局设计采区网格留设煤柱形成支撑顶板的柱子开采房间采出煤柱间的煤炭后退回采回收部分煤柱煤炭开采的环境影响地表沉陷地下开采引起地面下沉水资源污染酸性矿井水、煤泥污染大气污染粉尘、有害气体排放生态破坏植被破坏、土地荒漠化煤炭开采的安全问题事故预防安全培训、监测预警瓦斯控制通风、抽放、监测水害防治探放水、疏水、排水顶板管理支护、监测煤炭清洗和加工分选按粒度大小分类洗煤去除杂质和矿物质脱水降低水分含量储存分类存放成品煤煤炭运输铁路运输大宗、长距离运输首选公路运输灵活、适合短距离水路运输成本低、运量大煤炭的主要用途发电炼焦工业燃料化工原料民用煤炭发电燃煤锅炉煤粉燃烧产生热能蒸汽涡轮热能转化为机械能发电机机械能转化为电能输电系统电能传输到用户煤炭在钢铁工业中的应用炼焦煤生产冶金用焦炭低灰分、低硫分高炉喷吹煤替代部分焦炭降低钢铁生产成本铁合金用煤生产特种钢材提供碳源和热源煤化工产业煤制油间接液化，合成汽油、柴油煤制气生产合成天然气、煤气煤制烯烃生产乙烯、丙烯等化工原料煤炭与环境保护污染产生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物污染控制脱硫、脱硝、除尘废弃物利用煤矸石、粉煤灰资源化生态修复矿区复垦、植被恢复清洁煤技术煤炭气化转化为合成气，降低污染碳捕获与封存捕集并封存二氧化碳超临界发电高效率，低排放煤炭资源管理勘探评估精确确定储量和品质规划设计科学制定开发方案高效开采提高资源回收率综合利用伴生资源多元开发煤炭行业的未来趋势智能化开采无人开采、远程控制绿色低碳发展减少碳排放，环保开采高效清洁利用提高能源转化效率循环经济模式废弃物资源化利用煤炭与新能源的关系能源结构调整煤炭比例逐步下降新能源占比逐步提高互补发展煤电保障基础负荷新能源补充峰谷调节平稳过渡避免能源供应断崖式下跌确保能源安全全球煤炭贸易煤炭价格影响因素供需关系市场供求决定基础价格政策法规环保政策、产能调控替代能源天然气、可再生能源竞争运输成本海运费率、物流效率煤炭行业的就业情况720万全球就业人数全球煤炭行业直接就业345万中国从业人员占全球煤炭行业就业的近一半27%技术岗位比例智能化转型提升技术岗位占比煤炭科技创新智能开采机器人、自动控制系统清洁利用超低排放、高效转化深度转化高附加值产品开发煤炭与能源安全战略储备应对突发能源危机2工业支撑保障基础工业运行电力保障稳定电网基础负荷民生保障居民取暖、生活用能煤炭行业的国际合作技术交流清洁煤技术共享安全开采经验交流人员培训合作投资合作跨国煤矿开发煤化工项目联合投资基础设施建设环保标准统一排放标准协调环保技术共享碳交易机制建设煤炭企业转型战略调整制定长期发展规划业务多元化拓展新能源业务技术创新开发清洁煤技术人才培养提升员工技能结构煤炭与碳中和技术提效提高能源利用效率碳捕获捕集利用封存技术能源替代可再生能源逐步替代碳抵消碳汇、碳交易平衡煤炭行业的数字化转型大数据应用煤矿生产监控安全风险预警市场需求分析人工智能智能采煤自动化选煤远程巡检物联网技术设备状态监测环境参数感知人员定位追踪煤炭资源的深度开发煤层气利用提取甲烷，减少瓦斯事故地下气化原位转化，避免环境破坏废弃