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煤的結構模型
煤中有機質是復雜的高分子有機化合物，主要由碳、氫、氧、氮、硫和磷等元素組成，而碳、氫、氧三者總和約占有機質的95％以上；煤中的無機質也含有少量的碳、氫、氧、硫等元素。碳是煤中最重要的組分，其含量隨煤化程度的加深而增高。泥炭中碳含量為50％～60％，褐煤為60％～70％，煙煤為74％～92％，無煙煤為 90％～98％。煤中硫是最有害的化學成分。煤燃燒時，其中硫生成SO2，腐蝕金屬設備，污染環境。煤中硫的含量可分為 5 級：高硫煤，大于4％；富硫煤，為2.5％～4％；中硫煤，為1.5％～2.5％；低硫煤，為1.0％～1.5％；特低硫煤 ，小于或等于1％。煤中硫又可分為有機硫和無機硫兩大類。工業分析】通過工業分析可大致了解煤的性質,又稱技術分析,是指煤的水分、揮發分、灰分的測定以及固定碳的計算。
水分可分為外在水分、內在水分以及與煤中礦物質結合的結晶水、化合水。
外在水分為煤炭在開采、運輸、儲存及洗選過程中，附著在煤顆粒表面和大毛細孔中的水分。
內在水分為吸附或凝聚在煤顆粒內部的毛細孔中的水分，溫度超過100℃時可將煤中內在水分完全蒸發出來 。
灰分是指煤完全燃燒后殘留的殘渣量。灰分來自煤的礦物質。揮發分是指煤中有機質可揮發的熱分解產物。
揮發分隨煤化程度增高而降低，可用于初步估測煤種。
固定碳是指煤中有機質經隔絕空氣加熱分解的殘余物,固定碳隨變質程度的加深而增高，可作為鑒定煤變質程度的指標。
【工藝性質】
煤的工藝性質是工業評價合 理 用 煤的依據，主要包括粘結性、結焦性、發熱量、化學反應性、熱穩定性、焦油產率和可選性等。粘結性是指煤在高溫干餾中產生膠質體，使煤粒相互粘結成塊的性能。粘結性是評價煉焦用煤的主要指標。結焦性是指在煉焦爐中能煉出適合高爐用的有足夠強度的冶金焦炭的性質。發熱量是指單位質量的煤在完全燃燒時所產生的熱量。煤的發熱量是煤質的重要指標，是計算熱平衡、耗煤量、熱效率等的依據。
【煤中伴生元素】
指以有機或無機形態富集于煤層及其圍巖中的元素。有些元素在煤中富集程度很高，可以形成工業性礦床，如富鍺煤、富鈾煤、富釩石煤等，其價值遠高于煤本身。
根據煤中伴生元素的性質和用途，可分為有益元素、有害元素和指相元素3類。有益元素主要 有鍺、鎵、鈾、釩等，可被利用。有害元素主要有硫 、磷、氟、氯、砷、鈹、鉛、硼、鎘、汞、硒、鉻等。硫是煤中常見的有害成分，其他有害元素在煤中含量一般不高，但危害極大，如砷是一種有毒元素。煤在燃燒中，硫是造成城鎮環境污染的主要物質源。當然，對有害元素如果收集、處理得當也可變成對人有用的財富。煤中伴生元素，有各自的地球化學性質，形成于不同的沉積環境中。因此，可根據元素的相對含量、元素的共生組合關系及元素的比值，來判斷相和沉積環境。
【煤的各種發熱量名稱的含義】
a.煤的彈筒發熱量（Qb）
煤的彈筒發熱量，是單位質量的煤樣在熱量計的彈筒內，在過量高壓氧（25～35個大氣壓左右）中燃燒后產生的熱量（燃燒產物的最終溫度規定為25C）。
由于煤樣是在高壓氧氣的彈筒里燃燒的，因此發生了煤在空氣中燃燒時不能進行的熱化學反應。如：煤中氮以及充氧氣前彈筒內空氣中的氮，在空氣中燃燒時，一般呈氣態氮逸出，而在彈筒中燃燒時卻生成N2O5或NO2等氮氧化合物。這些氮氧化合物溶于彈筒稅種生成硝酸，這一化學反應是放熱反應。另外，煤中可燃硫在空氣中燃燒時生成SO2氣體逸出，而在彈筒中燃燒時卻氧化成SO3，SO3溶于彈筒水中生成硫酸。SO2、SO3,以及H2SO4溶于水生成硫酸水化物都是放熱反應。所以，煤的彈筒發熱量要高于煤在空氣中、工業鍋爐中燃燒是實際產生的熱量。為此，實際中要把彈筒發熱量折算成符合煤在空氣中燃燒的發熱量。
b.煤的高位發熱量（Qgr）
煤的高位發熱量，即煤在空氣中大氣壓條件下燃燒后所產生的熱量。實際上是由實驗室中測得的煤的彈筒發熱量減去硫酸和硝酸生成熱后得到的熱量。
應該指出的是，煤的彈筒發熱量是在恒容（彈筒內煤樣燃燒室容積不變）條件下測得的，所以又叫恒容彈筒發熱量。由恒容彈筒發熱量折算出來的高位發熱量又稱為恒容高位發熱量。而煤在空氣中大氣壓下燃燒的條件濕恒壓的（大氣壓不變），其高位發熱量濕恒壓高位發熱量。恒容高位發熱量和恒壓高位發熱量兩者之間是有差別的。一般恒容高位發熱量比恒壓高位發熱量低8.4～20.9J/g,實際中當要求精度不高時，一般不予校正。
【世界煤炭儲藏量】
煤炭是地球上蘊藏量最豐富，分布地域最廣的化石燃料。據世界能源委員會的評估，世界煤炭可采資源量達4．84×104億t標準煤，占世界化石燃料可采資源量的66．8％。據《1997世界能源統計評論》統計，至1996年底，世界煤炭探明的可采儲量為1.03161×104億t，儲采比為224年，其中七位儲量最大的國家依次為美國、中國、澳大利亞、印度、德國、南非和波蘭。
【氣化技術】
現代先進的煤氣化技術主要包括：德國FUTURE ENERGY公司的GSP干煤粉加壓氣化技術、荷蘭Shell公司的 SCGP干煤粉加壓氣化工藝、美國Texaco公司的水煤漿加壓氣化工藝。
SCGP氣化工藝是粉煤加壓氣化技術。其主要特點如下：A）原料適應性寬。褐煤、煙煤、無煙煤和石油焦等均可。B）氣化溫度約1400℃～1600℃，碳轉化率達99%以上，產品氣體潔凈，不含重烴煤氣中有效氣體(CO+H2)達到90%以上。C）采用干法進料，氧耗低，空分裝置規模較小，投資降低。D）單爐生產能力大，日投煤量2000t～2500t。E）氣化爐采用豎管水冷壁結構，無耐火磚襯里，設備維護量較少，不設備用爐。
GSP干煤粉加壓氣化技術已先后氣化了80余種原料，不僅可以氣化高硫、高灰等劣質煤，而且可以氣化工業廢料、生物質等，煤氣中CH4含量極低，很適合生產合成氣，氣化過程簡單，氣化爐裝置生產能力大，裝置的開工率在90%以上。該技術主要特點如下：A）原料適應性寬，固體原料和液體原料。固體原料中的褐煤、煙煤、無煙煤和石油焦等均可。對煤的活性沒有要求。B）氣化溫度約1400℃～1600℃，碳轉化率達99%以上，產品氣體潔凈，不含重烴煤氣中有效氣體(CO+H2)達到90%以上。C）采用干法進料，氧耗低，空分裝置規模較小，投資降低。D）單爐生產能力大，日投煤量2000t～2500t。E）氣化爐采用盤管水冷壁結構，無耐火磚襯里，設備維護量較少。F）啟動時間短，從冷態氣化爐到熱態滿負荷運轉只需0.5～1h。
德士古水煤漿加壓氣化工藝除含水高的褐煤以外，各種煙煤和石油焦均能使用。其特點具備了上述兩種工藝的許多特點，雖然是水煤漿進料，大量水份要進行氣化，因而以單位體積的(CO+H2)計的煤耗和氧耗均比GSP及Shell干粉氣化技術高。但是德士古氣化技術在我國使用最多，魯南化肥廠、渭河化肥廠等十幾套，并且經過我國有關科研、設計、生產、制造部門的多年研究，已基本掌握該技術，并能設計大型工業化裝置，國產化率達90%以上，氣化爐在國內制造，可以控制并節省大量投資、同時可有效縮短建設周期。總之，該技術國內支撐率高，生產運行管理經驗多，風險少。
【潔凈煤技術】
潔凈煤技術（clean coal technology）是指從煤炭開發到利用的全過程中旨在減少污染排放與提高利用效率的加工、燃燒、轉化及污染控制等新技術。潔凈煤技術（CCT）一詞源于美國,旨在減少污染和提高效益的煤炭加工、燃燒、轉換和污染控制等新技術的總稱。傳統意義上的潔凈煤技術主要是指煤炭的凈化技術及一些加工轉換技術，即煤炭的洗選、配煤、型煤以及粉煤灰的綜合利用技術，國外煤炭的洗選及配煤技術相當成熟，已被廣泛采用；目前意義上潔凈煤技術是指高技術含量的潔凈煤技術，發展的主要方向是煤炭的氣化、液化、煤炭高效燃燒與發電技術等等。它是旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉換和污染控制新技術的總稱，是當前世界各國解決環境問題的主導技術之一，也是高新技術國際競爭的一個重要領域。根據我國國情，潔凈技術包括：選煤，型煤，水煤漿，超臨界火力發電，先進的燃燒器，流化床燃燒，煤氣化聯合循環發電，煙道氣凈化，煤炭氣化，煤炭液化，燃料電池。
潔凈技術包括兩個方面，一是直接燒煤潔凈技術，二是煤轉化為潔凈燃料技術。
（１）直接燒煤潔凈技術。這是在直接燒煤的情況下，需要采用的技術措施：①燃燒前的凈化加工技術，主要是洗選、型煤加工和水煤漿技術。原煤洗選采用篩分、物理選煤、化學選煤和細菌脫硫方法，可以除去或減少灰分、矸古、硫等雜質；型煤加工是把散煤加工成型煤，由于成型時加入石灰固硫劑，可減少二氧化硫排放，減少煙塵，還可節煤；水煤漿是先用優質低灰原煤制成，可以代替石油。②燃燒中的凈化燃燒技術，主要是流化床燃燒技術和先進燃燒器技術。流化床又叫沸騰床，有泡床和循環床兩種，由于燃燒溫度低可減少氮氧化物排放量，煤中添加石灰可減少二氧化硫排放量，爐渣可以綜合利用，能燒劣質煤，這些都是它的優點；先進燃燒器技術是指改進鍋爐、窯爐結構與燃燒技術，減少二氧化硫和氮氧化物的排放技術。③燃燒后的凈化處理技術，主要是消煙除塵和脫硫脫氮技術。消煙除塵技術很多，靜電除塵器效率最高，可達９９％以上，電廠一般都采用。脫硫有干法和濕法兩種，干法是用漿狀石灰噴霧與煙氣中二氧化硫反應，生成干燥顆粒硫酸鈣，用集塵器收集；濕法是用石灰水淋洗煙塵，生成漿狀亞硫酸排放。它們脫硫效率可達９０％。
（２）煤轉化為潔凈燃料技術。主要有以下四種：①煤的氣化技術，有常壓氣化和加壓氣化兩種，它是在常壓或加壓條件下，保持一定溫度，通過氣化劑（空氣、氧氣和蒸汽）與煤炭反應生成煤氣，煤氣中主要成分是一氧化碳、氫氣、甲烷等可燃氣體。用空氣和蒸汽做氣化劑，煤氣熱值低；用氧氣做氣化劑，煤氣熱值高。煤在氣化中可脫硫除氮，排去灰渣，因此，煤氣就是潔凈燃料了。②煤的液化技術，有間接液化和直接液化兩種。間接液化是先將煤氣化，然后再把煤氣液化，如煤制甲醇，可替代汽油，我國已有應用。直接液化是把煤直接轉化成液體燃料，比如直接加氫將煤轉化成液體燃料，或煤炭與渣油混合成油煤漿反應生成液體燃料，我國已開展研究。③煤氣化聯合循環發電技術，先把煤制成煤氣，再用燃氣輪機發電，排出高溫廢氣燒鍋爐，再用蒸汽輪機發電，整個發電效率可達４５％。我國正在開發研究中。④燃煤磁流體發電技術，當燃煤得到的高溫等離子氣體高速切割強磁場，就直接產生直流電，然后把直流電轉換成交流電。發電效率可過５０％～６０％。我國正在開發研究這種技術。
為了減少直接燒煤產生的環境污染，世界各國都十分重視潔凈煤技術的開發和應用。經過20 多年的發展國外的煤炭氣化、液化以及發電技術已經日趨成熟。通過實施潔凈煤技術,煤礦企業在經濟上增加盈利,環境由此得到改善,使經濟增長和保護環境協調發展。我國是燒煤大國，７０％以上的能源依靠煤炭，大力發展潔凈煤技術有更重要意義。
煤化工煤化工是以煤為原料，經過化學加工使煤轉化為氣體，液體，固體燃料以及化學品的過程，生產出各種化工產品的工業。
煤化工包括煤的一次化學加工、二次化學加工和深度化學加工。煤的焦化、氣化、液化，煤的合成氣化工、焦油化工和電石乙炔化工等，都屬于煤化工的范圍。
煤化工利用生產技術中，煉焦是應用最早的工藝，并且至今仍然是沒化學工業的重要組成部分。煤的氣化在煤化工中占有重要地位，用于生產各種燃料起，是干凈的能源，有利于提高人民生活水平和環境保護;煤氣化生產的合成氣是合成液體燃料等多種產品的原料。
煤直接液化，即煤高壓加氫液化，可以生產人造石油和化學產品。在石油短缺時，煤的液化產品將替代目前的天然石油!以上既是在煤化工轉化的主要方面。
新一代煤化工技術是指以煤氣化為龍頭，以一碳化工技術為基礎，合成、制取各種化工產品和燃料油的煤炭潔凈利用技術，與電熱等聯產可以實現煤炭能源效率最高、有效組分最大程度轉化、投資運行成本最低和全生命周期污染物排放最少的目標
煤礦地質勘查階段劃分地質勘查階段劃分又稱勘探程序，是根據地質工作探索性的特點，以及煤田地質勘探與煤炭工業建設程序相適應的原則而劃分的。通常分為找煤、普查、詳查、精查四個階段。
找煤是在煤田預測或區域地質調查的基礎上進行，主要任務是尋找煤炭資源，并對工作地區有無進一步工作價值作出評價。普查是在找煤的基礎上或在已知有勘探價值的地區進行，主要任務是對工作地區有無開發建設的價值作出評價，為煤炭工業的遠景規劃和下一步的勘探工作提供資料。詳查是在普查基礎上，根據煤炭工業規劃的需要，選擇資源條件較好，開發比較有利的地區進行，主要任務是為礦區總體設計提供地質資料，其成果要保證礦區規模、井田劃分不致因地質情況不準而發生重大變化，并要對影響礦區開發的水文地質條件和其他開采技術條件作出評價。精查一般在礦區開發總體設計的基礎上進行，主要任務是為礦山初步設計提供地質資料，其成果要滿足選擇井筒、水平運輸巷、總回風巷的位置和劃分首采區的需要，保證井田境界和礦井設計能力不致因地質情況不準而發生重大變化，保證不致因煤質資料不準而影響煤的既定工業用途。 煤田地質勘探一般按以上四階段循序進行，同時提交各階段報告。但在下述條件下程序可以簡化：① 找煤區和普查區工作范圍沒有大的變動，并且接續施工時，可以不提交找煤報告，直接進入普查階段；② 普查區和詳查區工作范圍無大變動且接續施工時，可以不提交普查報告，直接進入詳查階段；③ 在煤炭資源條件較好，煤層比較穩定，構造不太復雜的暴露煤田，可以在大比例尺地質填圖的基礎上直接進入普查甚至詳查階段；④ 不需要作礦區總體設計的礦區，及面積不大的孤立井田，可以由普查直接進入精查。若地質條件復雜，雖進行較詳細的地質工作也不能達到精查程度時，則提交詳查最終(詳終)或普查最終(普終)地質報告；⑤ 老礦井深部、生產礦井之間，以及不涉及井田劃分的地區，可一次勘探完畢。
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