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一、进一步加强宣传动员工作
镇和镇要组织力量广泛开展禁烧烟煤的宣传动员工作，在各社区、厂区、单位、主要街道等人员聚集区张贴禁烧烟煤通告；利用广播、电视等媒体宣传禁烧烟煤的有关政策规定；逐户对辖区内的商户、居民进行耐心的宣传、教育、说服、鼓励，让居民理解并认识到禁烧烟煤工作的重要性、必要性和紧迫性，从内心接受禁烧烟煤工作，从而支持禁烧烟煤工作。
二、加大行政企事业单位和商业网点、餐饮服务业禁烧烟煤工作力度
（一）要督促辖区内行政企事业单位限期改用清洁燃料，要采取有力措施，加强检查指导，对工作不力、措施落实不到位的部门、单位，要严肃追究主要责任人的责任。
（二）工商、卫生监督等部门要将餐饮业禁烧烟煤做为注册和营业的前置条件，要加大对现有商业网点、餐饮服务业的监督检查力度，对未按要求改电、改气或改用清洁燃料的，要依法进行处罚。同时，要充分发挥舆论的导向作用，对态度恶劣、故意扰乱禁烧烟煤工作开展的违规违法行为，要通过电视台媒体舆论监督等途径予以曝光。
三、加强煤炭销售市场监管
关键词： 循环流化床；烟煤；山区电厂
中图分类号：TK227.1 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0210191－02
0 引言
为了落实集团公司关于应对山区电厂困难经营环境的会议精神，研究扩大电厂煤种适应范围的可行性，降低燃料成本，于2011年1月25日集团公司召集下属各电厂在广州召开了山区无烟煤电厂掺烧烟煤工作研讨会议。会议议题主要针对山区电厂掺烧、全烧烟煤的运行方式的可行性进行论证。并由燃料公司提供远期燃料供应状况的调查报告。
1 循环流化床锅炉掺烧烟煤的可行性研讨
根据2010年生产经营情况、电厂减亏措施和掺烧烟煤的可行性，以及燃料公司汇报的燃料供应市场和燃料运输情况，各与会代表就山区电厂经营困难的状况和下一步生产经营工作策略进行了讨论，并提出了意见和建议。归纳总结如下：
1）当前各山区无烟煤电厂经营困难，甚至到了生死存亡的重要关头，各单位已经充分认识目前经营困难的紧迫局面，有强烈危机感，正在想尽办法解决影响生产经营的各项问题，摆脱亏损的困局。
2）由燃料公司根据市场情况，从燃料来源、供应渠道、价格水平和走势预测等方面深入分析无烟煤和烟煤市场，对锅炉无烟煤改烧烟煤的前提条件进行论证。
3）梅县和阳山电厂循环流化床锅炉已成功单烧烟煤，机组运行正常，煤耗下降，经济效益明显，循环流化床锅炉已具备单烧烟煤的条件，各相关单位可根据燃料市场价格水平确定是否单烧烟煤。
4）请集团公司生技安监部和电厂将循环流化床锅炉单烧烟煤过程中存在的问题及时向制造厂反馈，请他们进行技术指导和技术支持，并就单烧烟煤进行技术交流，完善锅炉安全、经济和环保的各项性能。
5）改烧烟煤和掺烧烟煤工作要系统科学开展，充分利用制造厂和外部科研力量，从安全、经济、环保的角度出发，制定可行性的方案和工作计划，稳步推进。
6）煤粉炉改烧烟煤和掺烧烟煤要选择合适的煤种，适当选择挥发份较低的烟煤，尽量避免选择如印尼煤等大跨度参数的煤种。
2 关于CFB锅炉燃烧烟煤的试验摸索与总结
经过前期严密论证及7个月的各种工况调整燃烧方式，本厂在2011年9月8日，#3炉利用烟煤进行冷态启动，启动燃油为5.25吨；9月17日，#4炉利用烟煤进行冷态启动，启动燃油为5.02吨。两次启动过程顺利，各操作节点控制较好，分别创造了#3、4炉烟煤启动用油最低记录，是循环流化床锅炉启动节油工作的重大突破。从这两次启动操作现场跟踪情况看，烟煤启动用油还有小幅下降空间，但安全风险亦随之增大。因此，对循环流化床锅炉启动节油工作作阶段性总结，以巩固、推广现已取得的烟煤启动成功经验为主，进一步规范启动操作，使运行人员普遍熟练掌握操作要点，为下一步启动节油工作打下坚实基础。现分别对两次烟煤启动过程进行详细分析及总结如下：
2.1 #3、#4炉烟煤启动参数表
备注：1）#3炉投煤时煤质情况：挥发份39%，灰份4.85%，发热量17660kj/kg。
2）#4炉投煤时煤质情况：挥发份37.11%，灰份10.88%，发热量16710kj/kg。
2.2 #3、#4炉烟煤启动重要节点参数对比表
2.3 对以上参数及开机工况分析总结
1）从点火到并网，主要节点全部在白班完成，人员精力充沛，启动工作跟踪、联系、协调到位，设备故障消缺快，确保各节点能按计划顺利进行。
2）提前检查锅炉加床料系统正常，在启动过程中边升床温边加床料，床温达到条件即投煤，既节省床料又省油。两次启动床料均在50～60吨之间，第一次加床料（床压加至3.5kPa以上）时间均在100分钟以内，加床料过程比较顺利。
3）将投煤床温下调到400℃以下，#4炉投煤床温约360℃，从就地炉膛燃烧情况看，两次均能着火良好。因此，投煤床温下调，缩短了投煤时间，是启动用油下降的重要因素。
4）在一次风量确保床料能够完全流化，二次风量能提供燃烧所需氧量和密封二次风箱、风管的前提下，在投煤前后总风量均控制较小，对锅炉主、再汽温的控制和减少减温水量非常有利。
5）达到投煤床温时，立即进行投煤操作，并同时投入两侧给煤线，保持连续低煤量运行，确保锅炉床温连续均匀上升。
6）两次启动的给煤量在进行一次风切风操作时均保持在15t/h以下，一次风切为主路运行后，其平均床温均维持在650℃以上，能保证锅炉稳定燃烧，同时使汽机冲转时蒸汽参数不至于过高。
7）锅炉启动节点安排合理，加快启动速度，从点火到投煤时间控制在2小时左右，投煤到退出油枪时间为1.5小时，点火到汽机冲转为4小时。
3 预期进一步启动操作要求
锅炉启动节点控制表：
综合2011年2月至9月份循环流化床锅炉烧烟煤方案的探讨与摸索过程中的经验与教训，运行部二0一一年九月二十四日制定下一步启动的操作要求如下：
1）床料仓第一次上床料量应控制在40吨左右，启动风机后一次性将其加入炉膛内，并控制在90分钟内将床料加完，然后再联系往床料仓上20吨左右床料作备用，在投煤操作期间，根据床压下降情况及时补充床料，补充床料量要小，保证床压缓慢上升即可，尽可能避免出现床温下降，减少对燃烧的影响。
2）为使燃油燃烧产生的热量充分用在加热床料上，要求在启动风机加床料30分钟（或床压达1kPa）后，才进行点火操作。
3）#3炉点火后其一次风量控制在12万Nm3/h，投煤前增加1万Nm3/h风量（即13万Nm3/h）；#4炉点火后其一次风量控制在9万Nm3/h，投煤前增加1万Nm3/h风量（即10万Nm3/h）；#3、4炉二次风量控制在6万Nm3/h运行；机组并网后，在加负荷过程中，根据燃烧情况，才开始对一、二次风量进行调整。
4）明确以后烟煤投煤床温为350℃（下层或中层床温平均值），达到条件立即投煤。若当天（停炉前）煤化情况显示煤质较差难着火，可进行适当调整。
5）投煤时最低总给煤量定为6t/h（每侧给煤量为3t/h），每次增加给煤量为2t/h（每侧给煤量为1t/h），最大总给煤量控制在14t/h，床温达650℃以上时，全退油枪运行，全退油后才将一次风切为主路运行。
6）烟煤启动时，点火到投煤时间控制在2小时左右（燃油量控制在3吨以内），从投煤到退出油枪时间为1.5小时（燃油量控制在2吨左右），锅炉启动总燃用油控制在5吨左右（4.5～5.5吨）。
7）当班班长、主控要增强节点控制意识，清楚各节点用油量分布情况，靠前指挥，组织协调到位，严格执行部门锅炉启动节点控制要求。
4 循环流化床掺烧烟煤及全烧烟煤期间存在的隐患及事故分析：
4.1 高温烟气反窜进入给煤线
由于我厂采用皮带机、刮板给煤机两段式后墙给煤，其中皮带易烧毁。当发生煤仓烧空仓、煤仓打井穿孔等现象时炉膛烟气将反窜之给煤线，烧坏皮带。针对此种安全隐患，制定如下预防措施：
1）煤仓下煤电动插板门调试开关正常并且与DCS一致，以防止在煤仓空仓或煤仓严重贴壁时，给煤线密封风窜入煤仓，造成高温烟气反窜进入给煤线，引起给煤着火。
2）给煤线下煤口4个插板门行程开关重新进行严格标定并标示明显记号，确保其反馈全关状态，就地也在全关位置，以便给煤线故障或煤仓空仓时，关闭插板门以阻挡高温烟气反窜进入给煤线。
3）给煤线下煤插板门处温度测点及一级给煤机尾部温度测点，任一温度测点超过60℃时，立即将炉膛负压调至-500Pa以上，以防止高温烟气反窜进入给煤线。
4）对入厂煤挥发份建议控制25%以下，以确保堆煤、存煤及燃烧安全。我厂锅炉为后墙给煤，高挥发份的烟煤进入回料阀斜腿时，便开始燃烧，导致回料阀斜腿温度上升，高负荷时极可能达到灰的熔点而引起结焦，建议在回料阀斜腿处加装备用冷却风，可从原石灰石加入口处接入冷却风。
4.2 煤仓断煤事故
8月份，二期锅炉各煤仓出现多次断煤现象，具体经过如下：
第一次：8月2日13:46，#3炉满负荷运行，A侧给煤线断煤，就地经敲打均无煤下，打开煤仓下部手孔检查发现煤仓下部锥底部位搭桥导致没有煤下，立即按单侧给煤中断事故处理，间断投入床上油枪助燃；经组织人员就地敲打煤仓下煤斗，至14:17，A侧煤仓仍不能下煤，停止该侧给煤线运行，开煤斗下部手孔进行捅煤；15:55，下煤正常，恢复A侧给煤线运行，机组加至满负荷。本次断煤处理烧油0.1吨。
第二次：8月4日16:53，＃3炉满负荷运行，B侧给煤线断煤，就地敲打均无煤下，立即按单侧给煤中断事故处理，间断投入床上油枪助燃；经组织人员就地敲打煤仓下煤斗，至17:14，B侧煤仓仍不能下煤，停止该侧给煤线运行，打开煤仓下部手孔检查发现煤仓下部锥底部位搭桥导致没有煤下，开煤斗下部手孔进行捅煤；17:40，捅通＃3炉B侧煤斗下部堵煤，启动B侧给煤线下煤正常，加至满负荷运行。本次断煤处理过程中参数均无异常，单侧给煤线运行负荷最低降至90MW，烧油0.08吨。
第三次：8月5日7:45，#3炉A侧一级给煤机断煤，7:50，经就地敲打煤仓后有煤下，约20秒后又断煤，敲打煤仓无效果，按单侧给煤线中断处理，拆开煤仓下部检查孔，捅煤处理，检查煤仓下部煤很湿。至8:50，经处理后#3炉A侧给煤线有煤下，渐加回原负荷。
不合格原因分析：现进入#3、4炉各煤仓均为湿烟煤，湿烟煤的粘附力较强，进入煤仓后湿烟煤便粘附在煤仓四周，煤仓便出现贴壁现象，造成煤仓下煤不畅或断煤现象。
预防措施要点：
1）防止锅炉煤仓下煤不畅中断给煤。巡检人员定时巡视煤仓煤位及下煤情况。
2）防止给煤线给煤中断后处理不当造成事故扩大。
3）煤仓煤位低于2米时及时启动煤仓疏松机进行疏松，并且联系燃料上煤至煤仓。
4）当停机时烧空煤仓，并外请专业人员清理煤仓内死角，防止积煤受潮或者自燃。
4.3 煤粉自燃事故
由于烟煤着火点较低，实践证明其着火点在350℃左右，因此当空气湿度较低时易发生自燃现象。
不合格原因分析：
1）循环流化床机组燃用烟煤期间，上煤系统积煤积粉自燃。
2）烟煤体积密度较无烟煤轻，容易引起煤粉飞扬，造成上煤系统各区域积煤粉。
3）上煤系统除尘设备除尘效率低，设备维护、运行使用不规范，达不到有效除尘效果。
4）对上煤系统煤粉堆积现象没有及时清扫。
5）输煤系统各电缆槽盖破损没有及时维护，容易造成煤粉进入电缆槽内部引起自燃。
预防措施：
1）外请清洁公司每天对输煤系统全面清扫一次卫生，清除各积煤积粉死角。
2）维修部尽快组织将输煤系统特别是二期输煤系统破损的电缆槽盖进行修复。
3）维修部严格按输煤设备除尘器的定期维护制度每周检查清洗两次除尘器过滤设备。
4）燃料运行班组每次启动皮带上煤时必须投入相应皮带的除尘设备运行，停止上煤后保留除尘设备运行10min后才停止，每次停止运行前必须对除尘器进行排污冲洗，就地检查确认排污冲洗正常。
5）燃料运行班组加强对输煤设备的巡查，对输煤系统、干煤棚，要求每2h巡检一次，特别注意检查是否有煤粉堆积自燃的现象，对堆积的煤粉及时组织清除。
5 结语
经过一年的努力，本厂已经在循环流化床机组上成功摸索出燃烧烟煤的运行方式，并在2011年度煤价高涨、燃料供应欠缺的情况下完成了企业在年初制定的维持基本不亏损的目标。这与运行人员的协力攻关是分不开的。
参考文献：
[1]屈卫东、杨建华、杨义波，循环流化床锅炉设备及运行[M].河南科学技术出版社，2002.
[2]杨爱丽、胡学武，循环流化床锅炉岛石灰石制粉系统的设备配置及设计优化[M].2003.
[3]吕俊复、张建胜、岳光溪，循环流化床锅炉运行与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2003.
关键词：优质无烟煤 掺入 灰分 挥发分 比电阻
一、无烟煤性质、分类及碳素材料物化指标
1.无烟煤性质
无烟煤俗称白煤或红煤。是煤化程度最大的煤。无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟，黑色坚硬，有金属光泽。以脂摩擦不致染污，断口成介壳状，燃烧时火焰短且少烟，不结焦。无烟煤固定碳含量在90%以上，挥发物在10%以下，且无胶质层厚度。热值约8000-8500千卡/公斤。
2.无烟煤分类
煤化度是表示煤化作用深浅的等级，泥炭向褐煤、烟煤、无烟煤变质过程中，煤化度逐步提高，中国煤炭分类采用干燥无灰基挥发分作为煤化度指标。中国国家标准GB5751-2009“中国煤炭分类”将煤分为12大类，干燥无灰基挥发分≤10%的煤称为无烟煤，并根据干燥无灰基挥发分含量（Vdaf）和干燥无灰基氢含量（Hdaf）的大小，将无烟煤分成无烟煤1号、2号、3号，分别代表变质程度较深（年老），中等变质程度、较浅变质程度3种无烟煤。分类指标见表1。
3.碳素材料物化指标
经过实验分析检测，焦炭，兰炭及无烟煤的物化指标见表2。
二、电石生产中碳素杂质的影响
1.电石生产的主副反应
2.电石生产中碳素杂质的影响
碳素原料中主要杂质是灰分，全部由氧化物组成，在电炉内生产电石的同时，灰分中氧化物同时被还原，氧化物被还原时既消耗电能又消耗碳素，且还原后的杂质混在电石中，降低电石质量。灰分含量高，会导致电量增大，炉料每增加1%的灰分则多消耗电能约50～60kw/h。焦炭中灰分的主要成分是二氧化硅，而二氧化硅在炉底被碳素材料还原成硅，一部分在炉内生产碳化硅沉积于炉底，使时炉底上抬变高，另一部分与铁反应，产生硅铁，硅铁会破坏炉壁，出料嘴及电石锅等设备。二氧化硅含量对电石发气量也具有影响，其含量越高，电石发气量越低。所以为了降低成本，要求碳素原料灰分控制在（兰炭8%，焦炭12%）以内。
在碳素原料中，挥发分若增加1%，生产1吨电石则需多耗电能2.3～2.5kw/h，而且挥发分靠近反应区，形成半融粘结状，使反应区的物料下落困难，容易引起棚料现象，使热损失增加。碳素原料挥发分中，一般含有20～30%的氧，它在电石炉内要与温度极高的烧结电极反应，使电极消耗增加。同时挥发分超标会造成烘干，输送，料仓储存等过程中着火，对安全生产造成较大危险，还会造成碳素质量下降，导致配比不准，影响炉况稳定和电石品质。
碳素原料中杂质含量过大，如果炉温低，杂质不易随电石排出，造成杂质在炉底沉积影响炉子寿命，其杂质含量宜控制在：二氧化硅≤1.5%，氧化镁和氧化铝≤1.5%。氧化物超标，会造成电石质量下降，炉底升高，而且，出炉时，会烧坏炉舌，严重时造成炉眼位置上移，造成电炉操作条件恶化，故应严格制。
三、电石生产中添加无烟煤的影响因素分析
1.无烟煤杂质含量低
优质无烟煤固定碳含量较高，杂质含量低，固定碳含量一般在 90%以上。
2.无烟煤比电阻高
无烟煤的比电阻一般约在 350～750Ω/mm2，而焦炭和无烟煤的比电阻与其粒度的关系为：
焦炭比电阻与其名义粒度的关系：
ρ=46～59/B0.5
式中：B-名义粒度或平均粒度（毫米）
无烟煤比电阻与其名义粒度的关系：
ρ=62～90/B0.286
式中：B-名义粒度或平均粒度（毫米）
两式进行比较，无烟煤的比电阻比焦炭的比电阻大。
根据电石炉生产中炉内操作电阻的关系式：
R操=（R池×R料）/（R池+R料）
式中：R操 - 电石炉内操作电阻；
R池 - 电石炉内溶池电阻；
R料 - 电石炉内炉料电阻；
从上式可知，提高电石炉内炉料电阻就可以提高操作电阻，而炉料电阻与炉料的比电阻成正比，因此提高炉料比电阻就可以提高操作电阻，使电极更好地插入炉内，做到闭弧操作，提高热效率，提高电石质量。
四、结论
1.生产实践证明，在电石生产中碳素原料掺加一定比例的优质无烟煤是可行的。
2.掺加无烟煤后，要加强炉面操作管理，勤疏通炉料，增加透气性。
3.掺加无烟煤后，炉况得到改善，并使电石成本降低。
参考文献：
[1]熊谟远.《电石生产及其深加工产品》[M].1985.1；
【关键词】石油焦；燃烧；特性；无烟煤
前言
当前，装机容量呈上升趋势，原煤供应变得紧张，很多电站锅炉实际用的燃煤与原本设计的相差甚远，从而导致锅炉排烟温度和飞灰、炉渣含碳量都不断升高，最终破坏了电厂燃烧经济性[1]。除此之外，为了使煤炭资源得到深度利用，使用了大量煤矸石、劣质无烟煤等难燃燃料，这致使锅炉燃烧经济性被进一步降低，出现的燃烧不稳定、全炉膛灭火等已经严重阻碍了锅炉的安全稳定运行。
1实验
1.1煤种
本研究的对象是无烟煤A、B、C、D和1种石油焦，无烟煤A、B是极低挥发分无烟煤。根据表1，无烟煤中，挥发分最低的为A、B两种无烟煤，约4.9G，其次为C种无烟煤，对于D种无烟煤来说，它的发热量虽然相对较低，但灰分最高。与无烟煤相比，石油焦自身的著特点即灰分低，燃尽性差，发热量与固定碳含量相对较高。
1.2仪器与过程
本研究使用的仪器是STA449型同分析仪[2]，使用O2：N2是21：79的气氛，100ml/min的流量对炉内燃烧进行实际模拟，同时要求25℃/min的升温速度，30℃的起始温度，1350℃的终止温度，约10mg的样品量以不得大于100μm的样品细度。
在仪器的坩埚里置于规定量的样品，然后加热氧化、燃烧，但升温的速率一定要恒定。与此同时要把不同温度下样品的具体情况进行详细记录，制成热重曲线，然后使用Thermal Analysis 对数据分析，最后在比较无烟煤与石油焦的综合燃烧特性等。
2结果
2.1TG与DTG曲线分析
从图1、图2中我们知道O2：N2是21：79。将燃烧划分成三个阶段：开始阶段，在温度上升的条件下，水分析出，因而内在水分不断减少；其中阶段，出现了着火，而且失重速率曲线呈现出非常明显的下降趋势，出现最大值；最后阶段，可燃质已经几乎被燃尽，此时失重速率曲线则趋于平缓。
无烟煤与石油焦既具有相似性，又存在一定差异性。根据失重曲线，这5种样品失重呈现出明显的顺序性，第一个是石油焦，居于最后的是A、D两种无烟煤，而挥发分析出的时间较早的样品，它的初期着火燃烧效果也较好，因此，最易于着火燃烧的是石油焦。而失重速率曲线的差异同样较为显著，第一个达到最大失重速率的是石油焦，也就是说石油焦第一个达到快速燃烧区域，失重速率最大的是C种无烟煤，充分说明它在后期燃烧更加剧烈。所以，从失重曲线和失重速率曲线能够对煤种的燃烧难易程度做出定性判断，而定量判断它的可燃特性、综合燃烧特性、燃尽特性是无法做出的。
2.2着火与可燃性
通过热重TG-DTG法对样品的着火温度进行判定。经过失重曲线上的峰值点画一条垂线，然后经这条垂线和失重曲线的交点做失重曲线的切线，我们把这条切线和失重开始平行线相交的点规定为着火温度Ti。从表2中可以看出，根据着火温度由低到高排列分别是：石油焦、C、B、D 、A种无烟煤[3]，其中石油焦的着火性能最好。
通过可燃性指数对煤燃烧初期的反应能力进行研究。其中可燃性指数被标记为（dw/dτ）maxT2i。从表2可以看出，关于燃烧初期反应能力，相较于无烟煤，最强的是石油焦，然后是C种无烟煤，与它的着火温度同样具有一致性，D种无烟煤的着火温度尽管不是最高的，但它的可燃指数小，充分证明火的温度以及煤粉自身的构成都会影响煤粉燃烧初期的反应能力。
2.3燃尽特性
着火温度、可燃性指数只是把燃烧初期的着火和燃烧特性显现出来。然而在锅炉燃煤的具体过程中，不仅要对这两方面进行关注，可燃质的飞灰以及炉渣含碳量同样也是判定这一过程是否具有经济性的重要指标。即使炉型相同，不同可燃质的燃尽特性依然会存在很大差别。根据煤粉燃尽特性指数公式进行计算得出表3。从中我们可以看出，可燃性指数最大是C种无烟煤，它的燃尽性能最好，燃尽指数最小的是D种无烟煤以及石油焦，它们的燃尽性最差，石油焦的固定碳含量很高，空干基达到87.03%，因此它的燃尽时间延长，燃尽性能变差。对此，对煤化程度高且固定碳含量较大的煤时，需要调节配风，使炉膛温度升高并且把燃尽没从底层送入，从而使它的燃尽率提升。
2.4综合燃烧特性
通过综合燃烧特性指数SN对煤的着火与燃烧特性进行表征，并制定出表4。从表4中可以看出，B、C两种无烟煤的综合燃烧特性最好，然后以此槭油焦、D、A无烟煤。
3结论
本研究在对4种无烟煤和1种石油焦试验研究的基础上，分析它们的燃烧特性以及其着火、燃尽特性，所使用的仪器为STA449。同时又以热分析曲线为依据，计算着火与可燃性指数以及燃尽特性指数，同时计算非等温燃烧过程中的综合燃烧特性指数。结果表明，石油焦燃烧特性与无烟煤具有相似性，较低挥发分无烟煤比较容易着火、燃烧，而燃尽性能却相对较差，所以在使用过程应要注意。
参考文献
[1]吕当振. 无烟煤与石油焦燃烧特性的对比试验研究[J]. 湖南电力，2013，S2：38-40.
【关键词】煤岩；煤；地质
0.前言
煤系常按形成时代来命名，卯华北的白灰二叠纪煤系、台湾的古近纪煤系等；也可用煤系发育良好、研究较早的地区命名，如华南的晚二叠世煤系在江苏龙潭、江西乐平等地研究较早，被称为龙潭煤系或乐平煤系。因此，同―地质时代形成的煤系在不同地区常有不同的地区性名称。
1.含煤系及其类型
煤系最大的特点是含有煤层，不同地区煤系中的煤层层数、厚度各不相同。煤系含煤情况用含煤系数表示，可分为总含煤系数和可采含煤系数。总含煤系数，是指煤系中所有煤层厚度之和与煤系总厚度的百分比；可采含煤系数是指煤系中各可采煤层厚度之和与煤系总 厚度的百分比。
煤矿开采的煤层赋存于煤系之中，因此研究、了解煤系是煤矿建设和生产的基础。查明煤层层数、厚度、层间距离、倾角等是合理选择开拓方案和采煤方法的重要依据。煤层顶、底板岩性、厚度和力学性质是合理选择巷道支护和顶、底板管理的依据。了解煤系岩石的岩 性、强度和含水性等，对确定巷道层位和施工方法有重要意义。熟悉煤系的岩层组合特征，特别是掌握标志层特征，是掘进工程中的层位确定、煤层对比以及判断断层性质和断距、寻找断失煤层的基础。因此，对煤系了解越清楚，煤矿建设和生产工作进行得越顺利。
煤系的类型。
在不同的古地理环境中形成的煤系具有不同的特征。根据煤系形成时古地理环境的不同可将煤系分为近海型煤系和内陆型煤系两种类型。
1.1近海型煤系
煤系形成于近海地区，沉积区一般为滨海平原、滨海三角洲平原、渴湖、海湾和浅海等。这些地区范围广阔、地形较为平坦、距离剥蚀区远，受海水进退影响大。随着地壳升降有时被海水淹没成为浅海，时海水退出成为陆地、发育大片沼泽。煤系中既有海相沉积岩层又 有陆相沉积岩层。因此，这种煤系又称海陆交互相煤系。
近海型煤系的主要特点如下：
①煤系由陆相、过渡相和海相岩层组成，岩层中常含有动、植物化石。
②煤系中碎屑岩沉积物的分选性和磨圆度较好，粒度通常较细，成分比较简单。
③煤系分布面积较广、厚度较小，岩性、岩相比较稳定，标志层较多，煤岩层容易对比。
④煤系中煤层层数较少、厚度较小，多为薄煤层或中厚煤层。煤层较稳定，厚度变化不大，煤层结构较简单，所含夹石层数不多。煤中含硫量较高。
⑤煤系旋回结构很明显，岩性自下而上由粗变细，岩相则由陆相到海相。
我国晚古生代煤系一般均为近海型煤系，如华北石炭二叠纪煤系和华南晚二叠世煤系等均为近海型煤系。
1.2内陆型煤系
这种煤系形成于大陆地区，其沉积区一般为内陆盆地、内陆山间盆地等。这些地区面积较小，周围地形起伏较大，距侵蚀区较近。煤系全部由陆相沉积物组成，所以内陆型煤系又称为陆相煤系。
内陆型煤系的特点如下：
①煤系由陆相岩层组成，岩层中常含有植物化石。
②煤系中碎盾岩沉积物的分选性和磨圆度较差，粒度通常较粗，成分比较复杂。
③煤系分布面积较小、厚度较大，岩性、岩相变化较大，煤岩层不易对比。
④煤系中煤层层数较多、厚度较大，多为中厚煤层，有时为厚煤层。煤层不稳定、厚度变化较大，分叉、尖灭现象相当普遍。煤层结构较复杂，夹石层数较多。煤中含硫量较低。
⑤煤系旋回结构不很明显。
我国中生代煤系一般为内陆型煤系，如华北大同、北京和东北北票等地的早中侏罗世煤系等均属于内陆型煤系。
2.煤田和聚煤区
2.1煤田的概念
煤田，是指在同一地质历史发展过程中形成的分布较连续的广大含煤区域。煤田的面积可由数十平方千米至数千平方千米，储量可由数千万吨至数百亿吨。煤田内由于后期构造而分割的一些单独部分或独立存在的面积和储量均很小的煤盆地，称为煤产地。煤产地的面积仅数平方千米至数十平方千米，储量仅十万吨至数亿吨。
为了开采方便，煤田或煤产地一般划分为若干矿区开发，一个矿区再划分为若干井田开采。小型煤产地也可作为一个井田开采。
煤田常以地区名称或煤系名称命名。大多数煤田只含一个聚煤期煤系，这种煤田称为单纪煤田，如山西的沁水煤田（石炭二叠纪煤系）。少数煤田则含有两个聚煤期煤系，这种煤田称为双纪煤田。如山西的大同煤田既有石炭二叠纪煤系又有侏罗纪煤系。
2.2中国煤田简介
中国幅员辽阔，受古大地构造控制，气候和植物分带现象十分明显，这就造成了不同地区成煤条件的差异性，从而出现成煤的分区现象。根据成煤时代、煤系特点和煤田分布，将我国煤田分布划分为6个大区，即华北石炭二叠纪聚煤区，华南二叠纪聚煤区，西北侏罗纪聚煤区，东北侏罗白垩纪聚煤区，滇西中生代和古近纪、新近纪聚煤区，台湾新近纪聚煤区。
华北石炭二叠纪聚煤区。
是我国最大的聚煤区，储量约占全国煤炭总储量的1/2且勘查、开发程度高。其北界为阴山、燕山和长白山东段，南界为秦岭、伏牛山、大别山和张八岭，西界为贺兰山、六盘山，东临黄海、渤海。包括北京、天津、山西、河北、山东、河南全部、内蒙古大部及辽宁和吉林的南部、甘肃和宁夏的东部、陕西和安徽的北部及江苏的西北部等。
华北聚煤区主要是石炭二叠纪煤系，其次为晚三叠世和早、中侏罗世煤系，古近纪和新近纪煤系仅有零星分布。
①石炭二叠纪煤系――华北广大地区从中奥陶世末开始隆起，经历了长期风化剥蚀。至中石炭世初期该区再度沉降、接受新的沉积，沉积了本区最重要的石炭二叠纪煤系，即上石炭统本溪组、太原组、下二叠统山西组和下石盒子组。由于地壳运动、古地理环境等方面的差异，使全区各地的同一含煤地层在厚度、岩性、含煤性等方面发生有规律的变化。在北部（包括内蒙古西南部、山西北部、河北北部、辽宁南部等地）含煤地层主要为上石炭统本溪组、太原组和下二叠统山西组；在中部（包括山西东南部、河北南部、河南北部、山东西南部等地）含煤地层除上述各地层外，下二叠统的下石盒子组也常含薄煤层或煤线；在南部（包括江苏徐州地区、安徽北部、河南中部等地）含煤地层则主要为下二叠统下石盒子组，甚至上二叠统上石盒子组也含有煤层。
华北石炭二叠纪煤系主要含煤层位，在时间上和空间上有明显的迁移现象，即在北部（带）主要煤层位于煤系下部的太原组；在中部（带）主要煤层位于煤系中部的山西组，在南部（带）主要煤层位于煤系上部的下石盒子组。
该区石炭二叠纪煤系以太行山东麓的焦作煤田和沁水煤田的无烟煤和高变质烟煤带为中心，向四周煤的变质程度逐渐降低。东至冀东、鲁西，南至淮南、平顶山，北至晋北、内蒙，均出现低变质烟煤或中、低变质烟煤；晋西到贺兰山则为中高变质烟煤。
【关键词】腐殖煤 地质特征 加工特色
2.2 泥煤
泥煤是所有生成煤炭的第一步环节，也属于腐殖煤的一部分。泥煤呈块状，含水量一般为80%～90%。比重为1.2～1.60，发热量为9.61～16.1兆焦/千克。泥煤质地松软，极容易燃烧。它主要的生成环境一般是在沼泽内，呈现棕色或黑色的颜色，含有多种不同成分的有机质，如腐殖酸，沥青，纤维素等，其中腐殖酸的比例较为高。这是由于泥炭在形成的过程中是依靠有机生物的尸体经过腐化作用，沉积到沼泽底部在常年偏酸性的环境中逐渐形成的。
在一些有机生物体在没有得到完全腐化分解后就会形成构成泥炭层，泥炭层生成的速率的快慢是由环境的潮湿和干燥决定的。因此，气象考古学家依靠这种结构特征分析古代气候的变迁[2]。
2.3 褐煤
褐煤，既是矿产煤又属于腐殖煤。它在泥煤的基础上覆加累积物体进一步对下层施压和菌解，构成一种呈褐色、无光泽的低级煤炭，根据外表的颜色命名的。含碳量达到50%～75%左右，发热量约为22-29兆焦/公斤，富含水分较多由此挥发性能显著。且在空气中容易风化，熔点较低，不适宜长期存储和远距离运输。它与泥煤的主要区别就在于腐殖酸中主要成分具有较大的差异性，如泥煤拥有的芳香合核缩合程度小于褐煤含有量。
根据外表特征，褐煤分为土状褐煤、暗褐煤和亮褐煤三种，土状褐煤、暗褐煤属于低煤化度褐煤，亮褐煤属于煤化度褐煤，此外还有一种特殊形态的煤称为木褐煤。土状褐煤结构较疏松，易碎成粉末，玷污手指。暗褐煤是典型的褐煤，表而呈暗褐，有一定硬度，破碎后成为块状而不成粉末。亮褐煤外观呈深褐色或黑色。木褐煤办称柴煤，是尚未受到充分腐败作用的泥炭所形成的一种特殊形态的褐煤。
2.4 烟煤
烟煤是煤化程度低于无烟煤而于褐煤的煤。它在褐煤的基础上经过温度与压力的双重作用下，形成一种含碳量高达75%-95%左右的煤，但是在燃烧中产生的火焰长且大量的烟雾喷出，因此而得名的。这种煤密度约为1.4左右，但是挥发性小，发热量较高，最高达到39000千焦/千克。外观呈灰黑色，且整体结构有明显的条带状。
根据工艺性质的不同，又可将烟煤细分为长焰煤、瘦煤、肥煤、焦煤、气煤等。其中长烟煤相对于其他煤质来说，是变质程度最低的一种，还有一定量的腐殖酸，但是在储存时和褐煤有同样的缺点（易风化和碎裂），且粉焦率很高。而瘦煤是则是变质程度较高的，结焦出来的焦炭块大，裂纹少，但是耐磨性差。肥煤属于在长焰煤与瘦煤变质程度的中间行，但是结焦中裂纹较大。而气煤在所有煤炭中煤化度最高的，在炼焦炉里不结焦，耐燃烧。
2.5 无烟煤
我国无烟煤资源极为丰富，且分布较为均衡。无烟煤是一种高煤化度、高含碳量的煤，在参与结焦过程中本身是不熔融的，但是在瘦化补强的作用下，即在吸附活性组分解出液相产物，降低自身的体内的液相含量降低，可以使其熔融性提高。配无烟煤炼焦时，无烟煤的热稳定性不好，易出现爆炸情况。而且硬度大，在参与燃烧时，需要在粉碎成粉的工序中下一番功夫。
随着近几年工业长足快速的发展，能源的需求量也在逐年上升，人们把目光转到泥炭的开发上。由于泥炭的发热量高达3000卡/kg，可以作为工业燃料。由此一些以泥炭为核心的产品与燃烧技术应运而生。如在西方国家，大量的泥炭用在烘烤麦子，形成苏格兰威士忌的主要燃料，而且利用泥炭烘烤出来的大麦用于独特烟熏味的，使得威士忌的口味与众不同。
3.2 褐煤气化的运用
褐煤的气化是指在一定温度和压力下，用气化剂对褐煤进行热化学加工，将间体的褐煤转变为煤气的过程。褐煤气化技术是洁净、效利用褐煤的重要技术之一。它是煤炭化工合成、煤炭直接/间接液化、IGCC技术、燃料电池等高新洁净煤利用技术的先导性技术和核心技术。褐煤是化学活性非常好的煤种，与烟煤和无烟煤相比，更容易气化，褐煤气化技术已经非常成熟，其气化工艺主要有同定流化床、流化床气化、气流床气化等工艺。
3.3 烟煤的加工利用现状
由于烟煤的含碳量较其他煤炭高，尤其在制造甲醇等化工原料有得天独厚的优势。同时烟煤不仅继承了泥炭作为燃料的特点，而且在建材和木材中替代品中也有建树，例如目前使用的纤维板，减少了一次能源的耗费，极大的相应节能减排的号召。烟煤还可以直接用作土壤改良剂、过滤剂、吸附剂处理废水等。
4 小结
根据煤化程度的高低，将其划分成泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤。总结了这几种煤所具有的地质特征以及在开采后加工使用领域的范畴，为腐殖煤的研究确定了实质性的方向，并为曾经提出的腐殖煤海相成理论奠定一定的实例化基础。
参考文献
[1] 尚冠雄.华北地台晚古生代煤地质学研究[M].太原：山西科学技术出版社，1997：223-226
[2] 韩德馨.中国煤岩学[M].北京：中国矿业大学出版社，1996：175-191
1 煤样状况及宏观煤岩特征
（1）煤样状况：开田冲煤芯煤样，包括从上至下34层煤层，从我们对来样的观察，上部煤层（1#-8#）以粉粒状为主，少量碎块状，中下部煤层（14#-34#）以块状为主，少量碎块状。
（2）物理性质：黑色，灰黑色，以亮煤为主，暗煤次之，夹少量透镜状镜煤和丝煤。镜亮煤为金属光泽，大多性较脆，仅矿化严重的煤层较坚硬.煤层或煤分层层状构造明显，大多为水平层理，少量为块状构造。结构多为细条带状-线理状，个别煤层可见厚度为3-5mm的镜煤条带.观察手选后的煤样，有的可见到小断层及褶曲小构造，滑面平坦，断口多为参差状，少量为贝壳状。镜煤和亮煤中垂直于层里面的内生裂隙发育，且大多被黄铁矿充填.斜交层面的外生裂隙也较发育。多被薄膜状，网状或细脉状方解石所充填，顺层面可见细条带状和透镜状分布的黄铁矿，偶见结核状黄铁矿。
（3）宏观煤岩类型：从对开田冲煤芯煤样的观察分析来看，本区分为：半亮型和半暗型煤或两类的过渡型，但从中可看出矿物含量较低的煤层多属半亮型，含量较高者多属半暗型，含量介于二者之间者多为过渡型。
2 显微煤岩组分和显微煤岩类型
显微煤岩组分包括有机显微煤岩组分和无机显微煤岩组分两大类。开田冲勘探区，从上至下各煤层无机和有机显微组分含量变化无明显规律，并且变化幅度较大，无机组分总量变化在7.99%-55.00%之间，有机组分总量变化在45.00%-92.01%之间。
（1）有机显微组分
镜质组： 含量变化范围为：66.57%-86.42%，以无结构镜质体为主，少量结构镜质体（2）及碎屑镜质体，个别煤层见有团块镜质体和胶质镜质体。无结构镜质体：多为基质镜质体，次为均质镜质体，偶见团块镜质体，胶质镜质体。基质镜质体：多为均一状，不定形态为其它组分的胶结体，少部分受矿物质浸染不甚均一，每层煤中该组分含量均较高。均质镜质体：均一结构，呈宽窄不一的条带，顺层分布，少量呈透镜状或透镜条带状，有的均质镜质体可见到清晰的垂直内生裂隙。 结构镜质体（2）： 细胞结构保存不算好，细胞腔多呈透镜状。 碎屑镜质体：多呈粒状或不规则粒状分布于基质镜质体中。从上至下各煤层中组分反光色有从深变浅的趋势，组分含量大致表现为上，下部含量偏高（为80%±），中部含量相比要低些（为75%±）。
惰质组： 含量变化范围为13.58%-33.43%之间，各煤层均以以氧化丝质体和半丝质体为主，次为碎屑惰质体，少量微粒体，亦见粗粒体，分泌体，偶见真菌体。氧化丝质体：突起高，细胞结构保存较差，多破碎为骨状或星弧状，部分细胞结构保存较好者，胞腔为圆形及椭圆形。以透镜状或条带状分布，个别煤中见丝炭褶皱现象。半丝质体：中突起，胞腔多强烈膨胀而大小不一，呈不规则状或透镜状分布。碎屑惰质体： 呈不规则形态分布于基质镜质体中。微粒体：粒径小于1?m，呈细小圆形散布于无结构镜质体中。
（2）无机显微组分：以粘土矿物为主，石英和黄铁矿次之，少量或微量方解石。
粘土类： 含量变化为3.36%-30.70%之间，对于含量较低者以微细粒分散状，浸染状分布于煤的基质镜质体中为主，对于无机含量较高者大多以粘土矿物为主，而多以透镜状，条带状或团块状为主要赋存状态。
硫化物类： 含量变化为0.12%-16.00%之间，多数中低硫含量的煤层以微粒状，星点状分布为主，少量微细粒聚集，不规则团块状，莓粒状及裂隙充填状。但对于高硫易选煤层则以结核状，莓粒状集合体为主，球粒状，星散状为次。
氧化物类： 含量变化为0.26%-17.70%之间，以石英为主，反射光下，突起高，表面平滑，轮廓清晰，普遍为微细粒状，细粒状分散分布于煤中。
碳酸盐类： 含量变化为0.06%-17.63%之间，以方解石为主，反射光下，具强非均质性，有的可见双晶纹，多见充填于次生裂隙中，少量充填胞腔。
（3）显微煤岩类型：煤岩显微类型是煤岩显微组分定量的一种补充分析项目，它是煤中各种显微组分的不同组合。显微煤岩类型与煤层的各组分及变质程度结合分析可以鉴别煤的特征，煤的成因，煤的工艺性能及地质问题。该区煤芯煤样显微煤岩类型，绝大多数为亮暗型煤，被矿化或强矿化亮暗型煤占2/3，暗亮型煤占1/3。
3 变质特征
作为反映煤的变质特征的指标较多，但我们采用了反映开田冲煤层变质特征较适宜的镜质体显微硬度（HV）及镜质体反射率（Rmax）这两个指标。
（1）显微硬度（HV）N/mm2。变化范围：34.4-43.4。变化趋势：从上部煤层至下部煤层HV值递增。（2）镜质体反射率（Rmax）。 变化范围：3.07-3.56%。变化趋势： 从上部煤层至下部煤层反射率值递增。（3）变化梯度。垂深变化范围：112.93-458.86米，即345.93米。Rmax值变化范围：3.07-3.56%，即0.49%.345.93米Rmax增加约0.50%，平均0.14/100m。
总之，由以上二指标变化情况来看，均属无烟煤Ⅶ1阶段。且自上而下随煤层埋藏深度的加深，煤的反射率及显微硬度值均递增。
4 煤质特征
（1）灰分：Ad（%）多属中高灰煤。原煤变化范围：10.20-67.01。精煤变化范围：5.36-12.87。（2）硫分：大部分属高硫煤，少许为中硫和低硫煤，多以硫铁矿为主，但有的中低硫煤层的精煤中有机硫高于硫铁矿硫。全硫St，d的原煤变化范围为：1.30-18.59%，精煤的变化范围为：0.34-2.15%.硫铁矿硫Sp，d的原煤变化范围为：微量-17.44%，精煤变化范围为：微量-1.52%。（3）精煤挥发分率（Vdaf）：变化范围：4.04-5.94%，总的变化趋势是：随着深度增加，Vdaf值逐渐降低。中上部煤层偏年青无烟煤，中，下部煤层偏中等变质无烟煤。（4）精煤元素分析（Cdaf，daf%）：Cdaf，变化于92.28-94.09%，Hdaf，变化于2.72-3.64%。总的趋势为随着煤层埋藏深度的增加，大致表现为Cdaf值增加，Hdaf值降低，但规律性不很明显，原因可能与煤层中矿物杂质含量普遍较高有关。
5 小结
开田冲勘探区煤层层数较多，有机显微组分分为镜质组和惰质组两组，其中以镜质组为主，含量>75%的为主，并大致可看出矿物组分含量低的其镜质组含量偏高这一特征。无机显微组分普遍以粘土矿物和黄铁矿为主，少量方解石和石英（仅个别煤层石英， 方解石偏高）。无机总量与原煤灰分含量也有一定的正比关系。从煤岩变质指标来看，开田冲勘探区所有煤层均属无烟煤Ⅶ1阶段。总的趋势为随着煤层埋藏深度的加深变质程度为不断增高。
参考文献：
[1]杨起，韩德馨.中国煤田地质学（上册）.煤炭工业出版社，1979（12）.
关键词：沁水盆地；热模拟实验；山西组煤岩；生烃特征；气态烃；碳同位素
中图分类号：TQ530 文献标志码：A 文章编号：1672-1098（2014）03-0006-06
地质体中烃源岩有机质的生烃是一个复杂、漫长的过程，同时由于自然演化过程在地质条件下是不可能再重现的，所以为了认识烃源岩的生烃过程、生烃机理，阐述生烃模式及评价源岩生烃潜力和获取资源评价参数，只能通过室内热模拟实验的方法来实现。尽管实验室模拟条件与实际的地质过程有较大的差距，但是综合温度、时间、压力、催化剂等对有机质演化和成烃产生影响的诸因素分析，目前普遍认为温度是其最主要的影响因素[1-5]389，并且有机质的热降解总体符合平行一级反应，其热解成油气的速率主要依赖于温度[6]14，以“温-时互补效应为理论基础的烃源岩热模拟实验结果与自然演化剖面有机质成烃结果也具有很高的一致性[6-7]16，因此，热模拟实验技术已成为研究烃源岩有机质成烃演化的主要手段。
沁水盆地煤炭资源丰富，石炭-二叠纪煤系地层煤岩以高变质烟煤和无烟煤为主，为我国煤层气勘探开发的重点地区，并且在该盆地南部发现了我国第一个大型煤层气田[8]。沁水盆地太原组和山西组煤层煤岩有机质成熟度普遍较高，其镜质组反射率Ro值主要分布在1.6%～4.5%之间[9]。通过热模拟实验手段，较为普遍的是研究低成熟度煤系烃源岩的成烃规律及成烃模式，但对高成熟度煤系烃源岩成烃研究较少。目前，利用生烃动力学方法，一些学者研究过不同类型烃源岩的生烃能力[10-12]，表明高演化煤岩也具有良好的生气性能。所以，本文采用封闭体系的热模拟实验技术，对沁水盆地高演化山西组煤岩样品的生烃特征和生气性能进行研究，阐述高成熟度煤岩的生气模式，旨在为沁水盆地煤系地层天然气资源潜力评价与煤层气勘探开发提供理论依据。
1 样品与实验方法
1.1 样品
研究样品为采自沁水盆地霍县的晚二叠世山西组（P1s）煤层煤岩，其基本的地球化学特征如表1所示。山西组煤岩样品的有机碳含量（TOC）为62.61%，有机质类型为Ⅲ型有机质，镜质组反射率Ro为0.86%，其碳、氢、氧元素组成：H/C原子比为0.73，O/C原子比为0.08。该样品显微组分组成中镜质组（V）含量较高，惰质组（I）次之，壳质组+腐泥组（E+S）含量较低，其含量分别为：52%、36%和12%。实验样品被粉碎100目（0.147 mm），以备热模拟实验所用。
1.2 实验方法
本次热模拟实验采用了封闭的高压釜体系，实验仪器主要由反应釜、温控系统和热解气及凝析油（或称轻烃）收集分离系统组成（图1）。其中反应釜类型为大连自控设备厂生产的GCF-0.25L型，设计压力19.6 MPa；温控系统核心为XMT-131数字显示温度调节仪；热解气、凝析油分离收集系统由液氮冷却的液体接受管，冰水冷却的螺旋状冷凝管及带刻度的气体收集计量管组成。
将已粉碎的样品（30～50 mg）放入反应釜，密封后，为了检验密封性，先充入5～6 MPa的N2，待压力恒定，释放氮气并用真空泵抽真空，再充N2（反复抽放3次），最后抽成真空，进行程序加热。由于实验样品成熟度较高，故实验起始温度设置为300 ℃，此后每隔50 ℃设置一个待测温度点，即300 ℃、350 ℃、400 ℃、450 ℃、500 ℃、550 ℃、600 ℃、650 ℃八个温度点，每个温度点恒温24 h。待每个温度点热模拟结束时，冷却至250 ℃（釜内温度）即可放气。热解气依次通过液氮冷却的液体接受管和冰水冷却的螺旋管，用计量管收集计量热解气的体积，热解气分别用HP5890型气相色谱仪和MAT-251型同位素质谱仪进行气体组分分析和气态烃碳同位素分析，最后再用MPV-3型显微镜分光光度计测定冷却的各热模拟温度点残渣煤样的镜质组反射率Ro。1.温度控制器；2.真空表；3高压釜；4.样品腔；5.冷凝管；6.凝析油收集管；7.液氮瓶；8.气体收集瓶；9.水准瓶；10.真空计；11.真空泵；12.液氮；13.饱和盐水；14.冰块
2 实验结果与讨论
2.1 煤岩热解气的组成特征
对沁水盆地山西组煤岩样品的热模拟实验结果（见表2）显示，初期有部分液态烃产出，也有少量的气体产生，以甲烷为主。从400 ℃开始大量产生气，其中含有CH4、H2、CO2和湿气（C2-C5）等。在模拟增温过程中，热解气体的组成不断变化（见图2），氢气（H2）和二氧化碳（CO2）在气体产物中所占比例较为稳定；甲烷（CH4）和湿气（C2-C5）的比例则变化显著。由此，根据热解气组分演化特征把热模拟的过程划分低温、较高温和高温三个阶段。低温阶段为300～400 ℃，起始甲烷含量较高，与吸附甲烷和有机质部分不稳定基团脱落形成甲烷有关，之后随着热模拟温度的增加，气体中甲烷占主导地位被湿气所取代，400 ℃时甲烷体积分数下降到20%左右，湿气高达63%；较高温阶段为400～550 ℃，气体中甲烷所占比例增大，再次达到最大值（72%），湿气则在此过程中不断降低，560 ℃时湿气已经很低了，几乎为零；高温阶段为550～650 ℃，甲烷略有降低，此时氢气所占比重增大，可能与高温下甲烷部分分解和氢气的大量产生有关。由此可见，高演化阶段煤岩样品生烃以产气为主，非烃气产率稳定使其所占比例越来越少，湿气在300～450 ℃含量达到高峰，400 ℃以后，湿气含量降低，逐渐被甲烷取代，全面进入干气阶段。
煤岩中有机质主要是腐殖质，结构十分复杂，一般由多聚合核、侧链官能团（COOH、OCH3、NCH2、OH等）组成，通过杂原子键（羰基、羧基、巯基、缩氨酸建等）或碳键（C-C）连接在一起[13]。烃源岩有机质的生烃反应遵循热动力学规律，温度是维持有机质结构稳定状态的主要因素，温度升高的过程中，有机质原有的平衡状态不断被打破，发生化学键断裂和重排反应，引起有机质的结构和组成不断变化，同时伴随着烃类及非烃物质的产生。图3展示了沁水盆地煤岩热模拟过程中的产物累计产率变化，通过分析得出如下的认识：气态烃和非烃气的产率与模拟温度有关，并伴随着模拟温度的增加呈现出规律性的变化。
1） 甲烷的产率特征：高温阶段更利于甲烷的产生，400 ℃以后气态烃产率显著增大，并一直保持增大趋势，直到650 ℃时产气仍在进行。在较高温阶段，随模拟温度增加甲烷相对含量逐渐增加，甲烷主要来源有以下几个方面：煤岩在高温高压下直接裂解[14]、已经生成的油及重烃气的裂解、煤岩吸附的甲烷和之前已经生成油的裂解。在450～600 ℃甲烷产率增幅减缓，此时甲烷在热解气中的体积分数也基本稳定，表明甲烷在此温度区间较为稳定。在高温阶段（>600 ℃）过成熟的有机质大分子化学键继续断裂脱甲基，故仍会有大量甲烷产生，同时煤的芳构化程度进一步加深；另一方面甲烷也会分解，产生一定量的氢气。
2） 湿气的产率特征：低温阶段主要产生湿气，其产率在370℃时达最大（35.6m3/t），较高温阶段则呈阶梯式降低，与湿气体积分数在增温（演化）过程中具有相同的变化趋势，表明随着温度的增大，气态烃累计产率增大，其中湿气则只在300～450 ℃之间产率较高，550 ℃到高温阶段其产率已经很低了（
3） 非烃气的产率特征：非烃气体主要包括H2和CO2等，由于实验样品相对一般模拟样品成熟度高，另外模拟起始温度（300 ℃）较高，煤结构中的含氧基团等一般在250～350 ℃之间逐渐脱落[16]，所以在低温阶段（300～400 ℃），CO2产率较低，400℃之后逐渐增大，可能与煤岩中碳酸盐的分解有关。H2在热解气中很常见，来源主要有以下认识：一方面，氢气产率大大增加源于“水煤气”反应[4]385（最适宜的温度在500 ℃左右），并指出这种残炭与水的产氢反应，畸形增加产气量，不能把这些热解数据运用到地质上；另一方面，高温（>400 ℃）条件下，聚集可溶有机质和分散可溶有机质可以热解产生H2[16]。当模拟温度继续升高时，尤其在600 ℃以上大量产生的氢气可能来源于甲烷等烃气裂解。
2.3 煤岩热模拟过程中气态烃同位素特征
沁水盆地山西组煤岩热模拟实验中对各温度点气态烃碳同位素进行了系统的测定，如表2和图4所示，随着模拟温度（热演化程度）的升高， 甲烷、乙烷和丙烷碳同位素值呈现规律性变化，总体上有逐渐变重的趋势。在整个热模拟过程中，甲烷、乙烷和丙烷碳同位素变化范围分别为-3.35%～ -2.4%、-2.75%～-1.6%和-2.6%～-2.2%（表2），相同温度（成熟度）下，碳数越大，热模拟气态烃碳同位素越重，即δ13C1
煤岩在自然演化过程中，气态烃碳同位素值的变化规律类似热模拟实验结果。由于有机质结构中13C具有较低的分子零点能，化学性质较12C稳定，所以煤岩在热演化过程中，12C基团率先脱落，早期产生的气态烃碳同位素值偏轻，随着演化成的进一步加深，气体中才逐渐富含13C，结果气态烃碳同位素值随着热演化加深整体逐渐偏重。当模拟温度在550 ℃（Ro=2.75%）左右，甲烷和乙烷碳同位素变化曲线先增大后又减小，之后继续增加，这种碳同位素值在增大过程中的“跳跃”可能是因为CO2的大量产生，高温高压条件下与甲烷进行碳同位素交换而导致碳同位素值暂时的降低。
2.4 煤岩热模拟过程中演化特征及生气模式
1） 煤岩热模拟过程中的成熟度演化：镜质组反射率（Ro）作为成熟度的有效指标，由于其具有不可逆性，故无论在连续升温实验中，还是在实际的自然演化剖面中，只要达到更高的热演化条件，镜质组反射率Ro就会增大[18]。温度对镜质组反射率Ro的增大起着决定性的作用，热模拟实验分析表明，随着模拟温度的升高，残渣煤岩样品的镜质组反射率Ro逐渐增大（见图5）。实验结果显示，镜质组反射率Ro与模拟温度t之间呈现很好的指数关系：Ro=0.1208e0.0052t。高温有利于有机质分子重排，促进有机质芳核稠化和石墨化，煤岩的成熟度增加越来越快。但是，由于相同温度时热模拟实验条件下的Ro增大往往比自然演化剖面的要快[6]24，为了把热模拟实验结果和自然剖面的热演化特征进行对比，故需要把模拟实验中各温度点残渣煤样的实测镜质组反射率Ro进行校正[19]。
t/℃
2） 煤岩在热模拟过程中的生气模式：沁水盆地山西组煤岩产气量大，最大烃气产率为226m3/t，甲烷产率超过130 m3/t。总气烃产率随演化程度升高，表现出“两急两缓”的增加模式（见图6）。Ro在0.65%～0.9%正好处于生油高峰期，湿气产率较高，与重烃的热解有关，总烃气产率显著增高；Ro在0.9%～1.6%，甲烷产率迅速增加，而此时湿气产率则在迅速下降，总烃气继续缓慢增加；Ro在1.6%～2.7%，甲烷产率平稳增大，重烃以及湿气产率较低，此时总气产率增加主要为甲烷贡献，总气烃产率在此阶段也缓慢增加；Ro在2.7%～3.4%，甲烷产率继续增加，此时氢气产率也迅速增大，总烃气（包含氢气）产率迅速增大。由此伴随着甲烷和湿气以及氢气随着演化程度的加深，完整地呈现出“两急两缓”的增加模式。其主生气期为热模拟温度450～600 ℃之间，相应的Ro为1.2%～2.7%。
1） 沁水盆地山西组煤岩（腐殖煤）有机质成熟度较高（Ro为0.86%），封闭高压釜热模拟实验可以产生大量的气态烃（产率高达226 m3/t），高演化阶段以产甲烷为主，仍是良好的生气源岩。
2） 温度影响沁水盆地煤岩有机质热解气组分碳同位素值的变化。 300 ℃以上， 热模拟温度越高， 热解气组分碳同位素值越大。 甲烷、 乙烷和丙烷碳同位素值符合正碳同位素系列规律， 具有δ13C1
3） 沁水盆地山西组煤岩的镜质组反射率Ro与热模拟温度t之间呈现明显的指数关系，其关系式为Ro=0.1208e0.0052t；随着热模拟温度的增加，气态烃产率增大，总气态烃产率表现出“两急两慢”的增加模式，主生气期为热模拟温度450～600 ℃（Ro=1.2%～2.7%）。
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关键词：煤质化验；误差；控制措施
Abstract: With the increasing depletion of coal resources, efficient utilization of coal resources has become the focus of attention. How efficient utilization of coal resources, the most important work is the coal accurate analysis of coal chemical experiments, but in laboratory caused because of technical problems the error seriously affected the utilization of coal resources, in this article on how to measures taken to reduce the error in coal quality testing were discussed.Keywords: coal quality testing; error; control measures.
中图分类号：TD82文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
煤是一种性质十分复杂的固体可燃物，由于形成的原始物质和沉积环境的不同，煤的性质和成分也各不相同。为了深入研究煤的组成结构，以便全面了解煤的本性和煤质变化规律；为了测定煤炭加工产品的成分和性质，适应煤炭生产和加工利用的需要而建立起来的快速和在线分析，达到迅速而准确地控制煤炭加工产品的品质，必须进行煤质分析和煤炭产品的测试，以便合理、高效地利用煤炭。
煤的用途广泛，各种煤炭利用方式、工艺和用煤设备对煤的性质又有专门的技术要求。因此煤的试验方法应具有能正确地反映出试验对象的性质；能将不同性质的样品明显地区分；方法准确度和精密度高、重复性、再现性好；试验方法和设备简单易行，利于标准化。煤炭化验方法除达到以上基本要求外，由于煤的性质复杂、易变，煤质化验方法又有许多特定的要求和特点，如试验方法规范性强、样品不均一性大，样品组成和性质变化范围大，测试项目和试验方法多且不统一。
鉴于煤炭的复杂性、易变性和多种用途的不同要求，为使人们对各种煤质化验的结果和数据有共同认识，而不致产生误解，各国对煤质试验都作了统一规定。我国也制定了煤质试验方法的国家标准。国家标准从煤样测定方法、试剂、试剂溶液配制、分析结果的计算和表达、精密度、符号、分析值及报告值的取位和各种“基”的换算等，都做出了统一的规定。但是因为在很多时候化验造成的误差严重影响了煤质的质量判断标准。
一、煤质化验内容
1、挥发分、黏结指数和胶质层厚度的化
验煤的挥发分、黏结指数和胶质层厚度化验具有很严格的规范，挥发分测定需要按规定选取坩埚、加热温度、加热时间等，化验粘结指数时要注意无烟煤与烟煤的混合程度、焦化温度和时间等，化验胶质层厚度时要注意装样的上下部位。在测试过程中，需要科学安排测试顺序，以提高化验准确度和效率，一般情况下是先测定灰分，确定是否需要减灰，然后测定挥发分，由此初步确定煤质的大概分类，但挥发分小于10%时，就没有必要进行粘结指数和胶质层厚度的化验即可得到煤质的牌号，当挥发分超过37%、结焦特征小于3%时，煤样和无烟煤按3：3配比来化验黏结指数，当黏结指数大于85%时，才需要进行胶质层厚度的化验，因此，只要按照正确的顺序，才准确判断煤质的具体分类，进而满足煤炭生产、销售和运用的需求。
2、煤的灰成分化验
在煤的储量勘探过程中，可以用煤灰分作为煤层对比的一个重要参考依据。目前煤的灰分中主要的化学物质是二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰、氧化磷、三氧化硫等。煤灰成分化验的国家标准是GB/TI574-2007,主要方法是半微量分析法和常量分析法，用硫酸钡质量法、燃烧法等测定SO3，蓝分光光度法化验P2O5用火焰光度法测定钠和钾的氧化物，用原子吸收法测定钾、铁、钙等单质原子。制备半微量分析法的溶液时，首先取样放入银坩埚中，用乙醇湿润，再加入氢氧化钠，然后置于马弗炉中加热至680℃左右，并熔融18min，然后将试样放入烧杯中，加入沸水进行反应，反应结束后向烧杯内加入一定量的盐酸，并同时进行微沸，冷却后即可作为母液。
3、煤质中全水分的化验
在煤样制备过程中，当煤质粒度小于13mm左右时，应该按照GB/474-1996中的方法进行制备，并且必须使用专门的破碎机进行破碎,保证破碎过程中无水分损失，国标中规定使用MP-160型号的密封式气流内循环破碎机。在进行全水分测定之前，需要检查煤样的损失，用工业天平进行测定，保证测定质量与标记质量差在1%以内，减少煤样的运送、保存方面的水分损失。用通氮干燥法化验全水分时，取一定量的煤样，在105℃～110℃的氮气中干燥至质量不再变化，再根据煤样的质量变化计算出水分含量，使用的氮气纯度应为99.99%在操作过程中，首先干杂牌1.5～2h取出后放入常温氮气中冷却30min称重，然后再放入干燥箱中干燥30min去除后冷却再称重，保证两次称重后的质量差不超过0.2%。采用空气干燥法是基本步骤同氮气干燥法。
二、煤质化验中出现的误差
1、由某种固定原因导致煤质化验的结果偏高或偏低的误差,即系统误差
它主要包括:方法误差、试剂误差、仪器误差、操作误差和环境误差等。其中方法误差主要是由于煤质化验的具体方法还不太完善而导致的;试剂误差主要由于化验者在所取的试剂中含有杂质而导致的;操作误差是由于化验者本人在操作中的视觉感官的误差而引起的;而环境误差则是由于环境的变化而对化验结果的精确性产生的不利影响。
2、偶然误差,也叫随机误差
它是与系统误差相对应的一种分类方法,即是由一些随机的,偶然的,不固定的因素而导致的误差。这些因素是可变的,或大或小,时有时无。在煤质化验的整个过程中,由于一些不可控制的或者未控制的细小因素的波动,从而导致化验中误差的产生,这种误差并不是绝对发生的,它可能会出现,也可能不会出现。
虽然偶然误差不像系统误差那样有规律地重复出现，但如果对大量实验进行仔细观察，可以发现偶然误差也是有规律可循的，诸如误差大的是少数，误差小的是多数，正误差和负误差出现的几率几乎相等。造成偶然误差的原因大致有下列两个因素：一是操作人员的疏忽。例如在看滴定管读数时，由于最后一位读数（小于0.1mL）是估计的，多次估计值的不同可造成偶然误差。二是意外的因素。例如环境温度的变化、电流、电压的不稳定等，这些都是操作人员不能控制的条件，它们将引起偶然误差