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煤及煤化工进展 煤 ? 各种煤的基本结构单元 煤分子结构的基本概念 煤是高分子化合物的复杂的混合物，每个高分子化合物的缩合程度各不相同，构成煤的高分子化合物的基本结构单元彼此也不同，这不仅明显地表现在不同成煤阶段的煤中以及同一成煤阶段不同显微组分上，即使是同一成煤阶段的煤或同一显微组分的分子间，其缩合程度和基本结构单元也不可能相同。 煤分子中的基本结构单元是由芳香族结构、脂芳族结构以及脂环族结构组成的。此 外，还有醚型的氧在基本结构单元之间以氧桥的形式存在。也可以说，煤分子的基本结构单元由两部分组成，规则部分的缩合环结构称为核，在核的周围有各种侧链和官能团为不规则部分。 基本结构单元中的芳香环结构有单环的苯环、双环的萘环、三环的菲环和蒽环，还有四环和五环以上的缩合环的形式；脂环结构既有与芳香环一起缩合的结构存在，又有单独存在的；而脂肪族结构是指结合在芳香环或脂环上的那些以侧链存在的烷基。 煤炭的生成 植物经数千年到数万年复杂的生物化学变化过程形成泥炭（一种松软有机质的堆积物）； 泥炭在不太深的地下经数百万年因压力和温度等作用发生一系列物理化学变化（成岩作用）转变成褐煤或烟煤； 褐煤或烟煤在地下深处再经数千万年以上因压力、温度和时间的化学物理作用（变质作用）形成烟煤或无烟煤。 煤炭的种类 按大类分： 腐植煤类：由高等植物形成。 腐泥煤类：由低等植物形成。 腐植腐泥煤类：兼有两类植物的环境形成。 按煤中含碳量或挥发分分： 泥炭、褐煤（低煤阶褐煤和高煤阶褐煤）、烟煤（长焰煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气 煤、肥煤、焦煤、瘦煤、贫煤）、无烟煤（低阶无烟煤、中阶无烟煤、高阶无烟煤）、残植煤等。 煤的分析 工业分析（水分、灰分、挥发分、固定碳） 元素分析（C、H、N、O、S） 发热量（弹筒、高位、低位） 矿物质、灰成分和灰熔点 …… 分析基准： 收到基（ar）、空气干燥基（ad）、干燥基（d）、干燥无灰基（daf）、干燥无矿物基（dmmf） 煤的历史-Ancient World 中国是最先大规模使用煤的国家，公元300年（西晋）煤用于冶金(铸造) 和家庭取暖。 公元1000年（北宋），煤已成为中国主要燃料和能源。 Marco Polo把中国人使用煤的方法传到西方，他在中国渡过了24年，在1295年（元朝）回到意大利Venice，“可以挖一种能燃烧的黑石头作燃料” 。 煤的历史-Middle Ages 公元900年代，德国进行煤开采； 13世纪，商业化的煤开采遍布英国及欧洲大陆，煤开始用于过程加热(如烧石灰CaCO3→CaO＋CO2)，1226年，伦敦出现“ Lime Burners Lane or Sea coal Lane”街； 14世纪，煤炭贸易开始（1328年从法国用船运送小麦到英国，英国煤运回法国）。但这以前煤的主要用途是家庭取暖或偶尔代替木炭用于金属加工；煤的用途变得愈来愈广泛，英国的煤矿也从南向北发展。 环境问题 挖坑取煤留下的洞成为危险的陷井，导致不少人淹死（其中在1243年Ralph Ulger成为第一个记载的在煤坑中淹死的人）； 煤的燃烧产生烟，使煤有了“dirty fuel”的名声（第一个受到燃煤污染影响的重要人物是Eleanor，英国Edward I 的妻子，据说在1257年，由于在城堡中烧煤产生的烟使她放弃诺丁汉城堡）； 伦敦成为严重空气污染最早的城市。由于烧石灰使用大量煤造成空气质量的恶化，在1285和1288年先后有人提出诉讼。迫使皇家发布了禁止用煤的告示。 Royal Proclamation Forbidding the use of sea coal because an “intolerable smell diffuses throughout the neighboring palaces and the air is greatly affected to the annoyance of the magnates, citizens, and others there dwelling and to the injury of their bodily health”. 煤的历史-Renaissance 禁令无法阻止煤的使用； 16世纪中，在英国开始大规模的采煤，但木材或木炭仍然是优选燃料； 到17世纪初，英国和欧洲大陆出现木材严重短缺，所以很多国家采用增加煤炭生产来弥补木材的减少，工厂也把煤作为主要能源。 煤的历史-Industrial Revolution 从木材向煤作为主要能源转移的一百年中，产生了二个重大的发现: 由于煤的开采向地球深层进发需要有动力来驱动水泵以保持矿井的干燥，这种需要导致蒸汽机的