第6讲能源化学 355 2.化石熾料( fossil fuel) 2.1煤炭coal (1)煤炭的组成与结构 煤炭是储量最丰富的化石燃料。世界煤炭可采储量约102t,中国约占 11%,仅次于俄罗斯和美国,处于第三位。煤炭既是重要的能源,也是重要的 化工原料。 煤炭是一类具有高碳氢比的有机交联聚合物与无机矿物所构成的复杂混 合物。煤炭有机大分子由许多结构相似但又不相同的结构单元组成。结构单 元的核心是缩合程度不同的稠环芳香烃,及一些脂环烃和杂环化合物。结构 单元之间由氧桥及亚甲基桥联接,它们还带有侧链烃基、甲氧基等基团。大 分子在三维空间交联成网络状结构,一些小分子以氢键或范德华力与其相连。 无机矿物被有机大分子所填充和包埋,形成复杂的天然“杂化”材料。 组成煤的主要元素有碳、氢、氧、氮和硫,它们占煤炭有机组成的99%以 上。按其变质程度由低到高可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。不同 变质程度煤的元素组成和发热量范围如表2所示。 表2煤的元囊组成和发热量 发热量 煤种 H/% MJkg") 约5053-6527-341-35 8~10 50~70 16~27 微量 7085 2~15 0.7~2.2 21~29 无烟煤 1~31-40.31.5 21~25 煤的无机组成主要包括水分和矿物质(粘土、石英、硫化物、碳酸盐等)。 它们在燃烧过程中,转化为灰分和粉尘引起环境恶化,并因分解吸热而降低 煤炭发热量。 煤在我国能源消费结构中位居榜首(约占70%),煤的年消费量在10亿第 6 讲 能源化学 ·355· 2. 化石燃料(fossil fuel) 2.1 煤炭 coal （1）煤炭的组成与结构 煤炭是储量最丰富的化石燃料。世界煤炭可采储量约 1012 t，中国约占 11%，仅次于俄罗斯和美国，处于第三位。煤炭既是重要的能源，也是重要的 化工原料。 煤炭是一类具有高碳氢比的有机交联聚合物与无机矿物所构成的复杂混 合物。煤炭有机大分子由许多结构相似但又不相同的结构单元组成。结构单 元的核心是缩合程度不同的稠环芳香烃，及一些脂环烃和杂环化合物。结构 单元之间由氧桥及亚甲基桥联接，它们还带有侧链烃基、甲氧基等基团。大 分子在三维空间交联成网络状结构，一些小分子以氢键或范德华力与其相连。 无机矿物被有机大分子所填充和包埋，形成复杂的天然“杂化”材料。 组成煤的主要元素有碳、氢、氧、氮和硫, 它们占煤炭有机组成的 99%以 上。按其变质程度由低到高可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四大类。不同 变质程度煤的元素组成和发热量范围如表 2 所示。 表 2 煤的元素组成和发热量 煤种 C /% H /% O /% N /% S /% (总硫) 发热量 / （MJ•kg-1） 泥炭 约 50 5.3∼6.5 27∼34 1∼3.5 8∼10 褐煤 50∼70 5∼6 16∼27 1∼2.5 10∼17 烟煤 70∼85 4∼5 2∼15 0.7∼2.2 21∼29 无烟煤 85∼95 1∼3 1∼4 0.3∼1.5 微量 ∼10% 21∼25 煤的无机组成主要包括水分和矿物质(粘土、石英、硫化物、碳酸盐等)。 它们在燃烧过程中，转化为灰分和粉尘引起环境恶化，并因分解吸热而降低 煤炭发热量。 煤在我国能源消费结构中位居榜首（约占 70%），煤的年消费量在 10 亿