煤氣化(煤氣化的基本原理)
1.煤氣化的基本原理
煤氣化原理氣化過(guò)程是煤炭的一個(gè)熱化學(xué)加工過(guò)程。它是以煤或煤焦為原料，以氧氣T （空氣、富氧或工業(yè)純氧）、水蒸氣作為氣化劑，在高溫高壓下通過(guò)化學(xué)反應將煤或媒焦中的可燃部分轉化為可燃性氣體的工藝過(guò)程。氣化時(shí)所得的可燃氣體成為煤氣，對于做化工原料用的煤氣般稱(chēng)為合成氣（合成氣除了以煤炭為原料外，還可以采用天然氣、重質(zhì)石油組分等力原料），進(jìn)行氣化的設備稱(chēng)為煤氣發(fā)生爐或氣化爐。 煤發(fā)氣化包含一系列物理、化學(xué)變化。一般 包括熱解和氣化和燃燒四個(gè)階段。干燥屬于物理變化，隨著(zhù)溫度的升高，煤中的水分受熱蒸發(fā)。其他屬于化學(xué)變化，燃燒也可以認為是氣化的一部分。煤在氣化爐中干燥以后，隨著(zhù)溫度的進(jìn)一步升高，煤分子發(fā)生熱分解反應，生成大量揮發(fā)性物質(zhì)（包括干餾煤氣、焦油和熱解水等），同時(shí)煤粘結成半焦。煤熱解后形成的半焦在更高的溫度下與通入氣化爐的氣化劑發(fā)生化學(xué)反應，生成以一氧化碳、氫氣、甲烷及二氧化碳、氮氣、硫化氫、水等為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)物，即粗煤氣。氣化反應包括很多的化學(xué)反應，主要是碳、水、氧、氫、氧化碳、二 氧化碳相互間的反應，其中碳 與氧的反應又稱(chēng)燃燒反應，提供氣化過(guò)程的熱量。
主要反應，王水蒸氣轉化反應C+H20-CO+H2131KJ/mol
2、水煤氣變換反應CO+H2O-CO2+H2+42KJ/mol
3、部分氧化反應C+0.5 02=C0+111KJ/mol4、完全氧化（燃燒）反應C+O2=CO2+394KJ/mol
5、甲烷化反應CO+2H2=CH4+74KJ/mol 6、Boudouard反應C+CO2=2CO-172K/mol
2.煤炭氣化技術(shù)的煤氣化工藝
煤炭氣化技術(shù)雖有很多種不同的分類(lèi)方法，但一般常用按生產(chǎn)裝置化學(xué)工程特征分類(lèi)方法進(jìn)行分類(lèi)，或稱(chēng)為按照反應器形式分類(lèi)。
氣化工藝在很大程度上影響煤化工產(chǎn)品的成本和效率，采用高效、低耗、無(wú)污染的煤氣化工藝（技術(shù)）是發(fā)展煤化工的重要前提，其中反應器便是工藝的核心，可以說(shuō)氣化工藝的發(fā)展是隨著(zhù)反應器的發(fā)展而發(fā)展的，為了提高煤氣化的氣化率和氣化爐氣化強度，改善環(huán)境，新一代煤氣化技術(shù)的開(kāi)發(fā)總的方向，氣化壓力由常壓向中高壓（8.5 MPa）發(fā)展；氣化溫度向高溫（1500~1600℃）發(fā)展；氣化原料向多樣化發(fā)展；固態(tài)排渣向液態(tài)排渣發(fā)展。 固定床氣化也稱(chēng)移動(dòng)床氣化。
固定床一般以塊煤或焦煤為原料。煤由氣化爐頂加入，氣化劑由爐底加入。
流動(dòng)氣體的上升力不致使固體顆粒的相對位置發(fā)生變化，即固體顆粒處于相對固定狀態(tài)，床層高度亦基本保持不變，因而稱(chēng)為固定床氣化。另外，從宏觀(guān)角度看，由于煤從爐頂加入，含有殘炭的爐渣自爐底排出，氣化過(guò)程中，煤粒在氣化爐內逐漸并緩慢往下移動(dòng)，因而又稱(chēng)為移動(dòng)床氣化。
固定床氣化的特性是簡(jiǎn)單、可靠。同時(shí)由于氣化劑于煤逆流接觸，氣化過(guò)程進(jìn)行得比較完全，且使熱量得到合理利用，因而具有較高的熱效率。
固定床氣化爐常見(jiàn)有間歇式氣化（UGI）和連續式氣化（魯奇Lurgi）2種。前者用于生產(chǎn)合成氣時(shí)一定要采用白煤（無(wú)煙煤）或焦碳為原料，以降低合成氣中CH4含量，國內有數千臺這類(lèi)氣化爐，弊端頗多；后者國內有20多臺爐子，多用于生產(chǎn)城市煤氣；該技術(shù)所含煤氣初步凈化系統極為復雜，不是公認的首選技術(shù)。
（1）、固定床間歇式氣化爐（UGI） 以塊狀無(wú)煙煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑，在常壓下生產(chǎn)合成原料氣或燃料氣。該技術(shù)是30年代開(kāi)發(fā)成功的，投資少，容易操作，目前已屬落后的技術(shù)，其氣化率低、原料單一、能耗高，間歇制氣過(guò)程中，大量吹風(fēng)氣排空，每噸合成氨吹風(fēng)氣放空多達5 000 m3，放空氣體中含CO、CO2、H2、H2S、SO2、NOx及粉灰；煤氣冷卻洗滌塔排出的污水含有焦油、酚類(lèi)及氰化物，造成環(huán)境污染。
我國中小化肥廠(chǎng)有900余家，多數廠(chǎng)仍采用該技術(shù)生產(chǎn)合成原料氣。隨著(zhù)能源政策和環(huán)境的要來(lái)越來(lái)越高，不久的將來(lái)，會(huì )逐步為新的煤氣化技術(shù)所取代。
（2）、魯奇氣化爐30年代德國魯奇（Lurgi）公司開(kāi)發(fā)成功固定床連續塊煤氣化技術(shù)，由于其原料適應性較好，單爐生產(chǎn)能力較大，在國內外得到廣泛應用。氣化爐壓力（2.5~4.0）MPa，氣化反應溫度（800~900）℃，固態(tài)排渣，氣化爐已定型（MK~1~MK-5），其中MK-5型爐，內徑4.8m，投煤量（75~84）噸/h，粉煤氣產(chǎn)量（10~14）萬(wàn)m3/h。
煤氣中除含CO和H2外，含CH4高達10%~12%，可作為城市煤氣、人工天然氣、合成氣使用。缺點(diǎn)是氣化爐結構復雜、爐內設有破粘和煤分布器、爐篦等轉動(dòng)設備，制造和維修費用大；入爐煤必須是塊煤；原料來(lái)源受一定限制；出爐煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化工藝復雜、流程長(cháng)、設備多、爐渣含碳5%左右。
針對上述問(wèn)題，1984年魯奇公司和英國煤氣公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了液體排渣氣化爐（BGL），特點(diǎn)是氣化溫度高，灰渣成熔融態(tài)排出，炭轉化率高，合成氣質(zhì)量較好，煤氣化產(chǎn)生廢水量小并且處理難度小，單爐生產(chǎn)能力同比提高3~5倍，是一種有發(fā)展前途的氣化爐。 流化床氣化又稱(chēng)為沸騰床氣化。
其以小顆粒煤為氣化原料，這些細顆粒在自下而上的氣化劑的作用下，保持著(zhù)連續不斷和無(wú)秩序的沸騰和懸浮狀態(tài)運動(dòng)，迅速地進(jìn)行著(zhù)混合和熱交換，其結果導致整個(gè)床層溫度和組成的均一。流化床氣化能得以迅速發(fā)展的主要原因在于：（1）生產(chǎn)強度較固定床大。
（2）直接使用小顆粒碎煤為原料，適應采煤技術(shù)發(fā)展，避開(kāi)了塊煤供求矛盾。（3）對煤種煤質(zhì)的適應性強，可利用如褐煤等高灰劣質(zhì)煤作原料。
流化床氣化爐常見(jiàn)有溫克勒（Winkler）、灰熔聚（U-Gas）、循環(huán)流化床（CFB）、加壓流化床（PFB是PFBC的氣化部分）等。（1）、循環(huán)流化床氣化爐CFB 魯奇公司開(kāi)發(fā)的循環(huán)流化床氣化爐（CFB）可氣化各種煤，也可以用碎木、樹(shù)皮、城市可燃垃圾作為氣化原料，水蒸氣和氧氣作氣化劑，氣化比較完全，氣化強度大，是移動(dòng)床的2倍，碳轉化率高（97%），爐底排灰中含碳2%~3%，氣化原料循環(huán)過(guò)程中返回氣化爐內的循環(huán)物料是新加入原料的40倍，爐內氣流速度在（5~7）m/s之間，有很高的傳熱傳質(zhì)速度。
氣化壓力0.15MPa。氣化溫度視原料情況進(jìn)行控制，一般控制循環(huán)旋風(fēng)除塵器的溫度在（800~1050）℃之間。
魯奇公司的CFB氣化技術(shù)，在全世界已有60多個(gè)工廠(chǎng)采用，正在設計和建設的還有30多個(gè)工廠(chǎng)，在世界市場(chǎng)處于領(lǐng)先地位。CFB氣化爐基本是常壓操作，若以煤為原料生產(chǎn)合成氣，每公斤煤消耗氣化劑水蒸氣1.2kg，氧氣0.4kg，可生產(chǎn)煤氣 （l.9~2.0）m3。
煤氣成份CO+H2>75%,CH4含量2.5%左右， CO215%，低于德士古爐和魯奇MK型爐煤氣中CO2含量，有利于合成氨的生產(chǎn)。（2）、灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù) 灰熔聚煤氣化技術(shù)以小于6mm粒徑的干粉煤為原料，用空氣或富氧、水蒸氣作氣化劑，粉煤和氣化劑從氣化爐底部。
3.煤氣化的基本原理
煤氣化原理氣化過(guò)程是煤炭的一個(gè)熱化學(xué)加工過(guò)程。
它是以煤或煤焦為原料，以氧氣T （空氣、富氧或工業(yè)純氧）、水蒸氣作為氣化劑，在高溫高壓下通過(guò)化學(xué)反應將煤或媒焦中的可燃部分轉化為可燃性氣體的工藝過(guò)程。氣化時(shí)所得的可燃氣體成為煤氣，對于做化工原料用的煤氣般稱(chēng)為合成氣（合成氣除了以煤炭為原料外，還可以采用天然氣、重質(zhì)石油組分等力原料），進(jìn)行氣化的設備稱(chēng)為煤氣發(fā)生爐或氣化爐。
煤發(fā)氣化包含一系列物理、化學(xué)變化。一般 包括熱解和氣化和燃燒四個(gè)階段。
干燥屬于物理變化，隨著(zhù)溫度的升高，煤中的水分受熱蒸發(fā)。其他屬于化學(xué)變化，燃燒也可以認為是氣化的一部分。
煤在氣化爐中干燥以后，隨著(zhù)溫度的進(jìn)一步升高，煤分子發(fā)生熱分解反應，生成大量揮發(fā)性物質(zhì)（包括干餾煤氣、焦油和熱解水等），同時(shí)煤粘結成半焦。煤熱解后形成的半焦在更高的溫度下與通入氣化爐的氣化劑發(fā)生化學(xué)反應，生成以一氧化碳、氫氣、甲烷及二氧化碳、氮氣、硫化氫、水等為主要成分的氣態(tài)產(chǎn)物，即粗煤氣。
氣化反應包括很多的化學(xué)反應，主要是碳、水、氧、氫、氧化碳、二 氧化碳相互間的反應，其中碳 與氧的反應又稱(chēng)燃燒反應，提供氣化過(guò)程的熱量。主要反應，王水蒸氣轉化反應C+H20-CO+H2131KJ/mol2、水煤氣變換反應CO+H2O-CO2+H2+42KJ/mol3、部分氧化反應C+0.5 02=C0+111KJ/mol4、完全氧化（燃燒）反應C+O2=CO2+394KJ/mol5、甲烷化反應CO+2H2=CH4+74KJ/mol 6、Boudouard反應C+CO2=2CO-172K/mol。
4.煤化工 基本常識
煤化工coal,chemical processing of以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過(guò)程。
主要包括煤的氣化 、液化 、干餾，以及焦油加工和電石乙炔化工等。煤化工開(kāi)始于18世紀后半葉，19世紀形成了完整的煤化工體系。
進(jìn)入20世紀，許多以農林產(chǎn)品為原料的有機化學(xué)品多改為以煤為原料生產(chǎn)，煤化工成為化學(xué)工業(yè)的重要組成部分。第二次世界大戰以后，石油化工發(fā)展迅速，很多化學(xué)品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉移到以石油、天然氣為原料，從而削弱了煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位。
煤中有機質(zhì)的化學(xué)結構，是以芳香族為主的稠環(huán)為單元核心，由橋鍵互相連接，并帶有各種官能團的大分子結構，通過(guò)熱加工和催化加工，可以使煤轉化為各種燃料和化工產(chǎn)品。焦化是應用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭 ，同時(shí)副產(chǎn)煤氣和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。
煤氣化在煤化工中也占有重要的地位，用于生產(chǎn)城市煤氣及各種燃料氣 ，也用于生產(chǎn)合成氣 ；煤低溫干餾、煤直接液化及煤間接液化等過(guò)程主要生產(chǎn)液體燃料。
5.煤氣化制取合成氨原料氣的方法有哪幾種,各有什么特點(diǎn)
氣化工藝各有千秋 1.常壓固定床間歇式無(wú)煙煤（或焦炭）氣化技術(shù) 目前我國氮肥產(chǎn)業(yè)主要采用的煤氣化技術(shù)之一，其特點(diǎn)是采用常壓固定床空氣、蒸汽間歇制氣，要求原料為？準 25~75mm的塊狀無(wú)煙煤或焦炭，進(jìn)廠(chǎng)原料利用率低，單耗高、操作繁雜、單爐發(fā)氣量低、吹風(fēng)放空氣對大氣污染嚴重，屬于將逐步淘汰的工藝。
2.常壓固定床無(wú)煙煤（或焦炭）富氧連續氣化技術(shù) 其特點(diǎn)是采用富氧為氣化劑、連續氣化、原料可采用？準 8~10mm粒度的無(wú)煙煤或焦炭，提高了進(jìn)廠(chǎng)原料利用率，對大氣無(wú)污染、設備維修工作量小、維修費用低，適合用于有無(wú)煙煤的地方，對已有常壓固定層間歇式氣化技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。 3.魯奇固定床煤加壓氣化技術(shù) 主要用于氣化褐煤、不粘結性或弱粘結性的煤，要求原料煤熱穩定性高、化學(xué)活性好、灰熔點(diǎn)高、機械強度高、不粘結性或弱粘結性，適用于生產(chǎn)城市煤氣和燃料氣。
其產(chǎn)生的煤氣中焦油、碳氫化合物含量約1%左右，甲烷含量約10%左右。焦油分離、含酚污水處理復雜，不推薦用以生產(chǎn)合成氣。
4.灰熔聚煤氣化技術(shù) 中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所技術(shù)。其特點(diǎn)是煤種適應性寬，屬流化床氣化爐，煤灰不發(fā)生熔融，而只是使灰渣熔聚成球狀或塊狀灰渣排出。
可以氣化褐煤、低化學(xué)活性的煙煤和無(wú)煙煤、石油焦，投資比較少，生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn)是操作壓力偏低，對環(huán)境污染及飛灰堆存和綜合利用問(wèn)題有待進(jìn)一步解決。
此技術(shù)適合于中小型氮肥廠(chǎng)利用就地或就近的煤炭資源改變原料路線(xiàn)。 5.恩德粉煤氣化技術(shù) 屬于改進(jìn)后的溫克勒沸騰床煤氣化爐，適用于氣化褐煤和長(cháng)焰煤，要求原料煤不粘結或弱粘結性，灰分 6.GE水煤漿加壓氣化技術(shù) 屬氣流床加壓氣化技術(shù)，原料煤運輸、制漿、泵送入爐系統比干粉煤加壓氣化簡(jiǎn)單，安全可靠、投資省。
單爐生產(chǎn)能力大，目前國際上最大的氣化爐投煤量為2000t/d，國內已投產(chǎn)的氣化爐能力最大為1000t/d。設計中的氣化爐能力最大為1600t/d。
對原料煤適應性較廣，氣煤、煙煤、次煙煤、無(wú)煙煤、高硫煤及低灰熔點(diǎn)的劣質(zhì)煤、石油焦等均能用作氣化原料。但要求原料煤含灰量較低、還原性氣氛下的灰熔點(diǎn)低于1300℃，灰渣粘溫特性好。
氣化系統不需要外供過(guò)熱蒸汽及輸送氣化用原料煤的N2或CO2。氣化系統總熱效率高達94%~96%，高于Shell干粉煤氣化熱效率（91%~93%）和GSP干粉煤氣化熱效率（88%~92%）。
氣化爐結構簡(jiǎn)單，為耐火磚襯里，制造方便、造價(jià)低。煤氣除塵簡(jiǎn)單，無(wú)需價(jià)格昂貴的高溫高壓飛灰過(guò)濾器，投資省。
國外已建成投產(chǎn)6套裝置15臺氣化爐；國內已建成投產(chǎn)7套裝置21臺氣化爐，正在建設、設計的還有4套裝置13臺氣化爐。已建成投產(chǎn)的裝置最終產(chǎn)品有合成氨、甲醇、醋酸、醋酐、氫氣、CO、燃料氣、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，各裝置建成投產(chǎn)后，一直連續穩定長(cháng)周期運行。
裝備國產(chǎn)化率已達90%以上，由于國產(chǎn)化率高、裝置投資較其他加壓氣化裝置都低，有備用氣化爐的水煤漿加壓氣化與不設備用氣化爐的干煤粉加壓氣化裝置建設費用的比例大致為Shell法 ： GSP法 ： 多噴嘴水煤漿加壓氣化法 ： GE水煤漿法=（2.0~2.5）:(1.4~1.6):1.2:1.0。缺點(diǎn)是氣化用原料煤受氣化爐耐火磚襯里的限制，適宜于氣化低灰熔點(diǎn)的煤；碳轉化率較低；比氧耗和比煤耗較高；氣化爐耐火磚使用壽命較短，一般為1~2年；氣化爐燒嘴使用壽命較短。
7.多元料漿加壓氣化技術(shù) 西北化工研究院開(kāi)發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權的煤氣化技術(shù)，屬氣流床單燒嘴下行制氣。典型的多元料漿組成為含煤60%~65%，油料10%~15%，水20%~30%。
筆者認為在制備多元料漿時(shí)摻入油類(lèi)的辦法不符合當前我國氮肥工業(yè)以煤代油改變原料路線(xiàn)的方針，有待改進(jìn)。 8.多噴嘴（四燒嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù) 由華東理工大學(xué)、兗礦魯南化肥廠(chǎng)、中國天辰化學(xué)工程公司共同開(kāi)發(fā)。
屬氣流床多燒嘴下行制氣，氣化爐內用耐火磚襯里。在山東德州華魯恒生化工股份有限公司建設1套氣化壓力為6.5MPa、處理煤750t/d的氣化爐系統，于2005年6月正式投入運行，至今運轉良好。
在山東滕州兗礦國泰化工有限公司建設2套氣化壓力為4.0MPa、處理煤1150t/d的氣化爐系統，于2005年7月21日一次投料成功，運行至今。 9.Shell干煤粉加壓氣化技術(shù) 屬于氣流床加壓氣化技術(shù)。
可氣化褐煤、煙煤、無(wú)煙煤、石油焦及高灰熔點(diǎn)的煤。入爐原料煤為經(jīng)過(guò)干燥、磨細后的干煤粉。
干煤粉由氣化爐下部進(jìn)入，屬多燒嘴上行制氣。目前國外最大的氣化爐處理量為2000t/d煤，氣化壓力為3.0MPa。
這種氣化爐采用水冷壁，無(wú)耐火磚襯里。可以氣化高灰熔點(diǎn)的煤，但仍需在原料煤中添加石灰石做助熔劑。
國內2000年以來(lái)已引進(jìn)19臺，其目標產(chǎn)品有合成氨、甲醇，氣化壓力3.0~4.0MPa。我國引進(jìn)的Shell煤氣化裝置只設1臺氣化爐單系列生產(chǎn)，沒(méi)有備用爐，在煤化工生產(chǎn)中能否常年連續穩定運行尚待檢驗。
1套不設備用爐的裝置投資相當于設備用爐的GE氣化裝置或多噴嘴水煤漿氣化裝置的投資的2~2.5倍，排出氣化爐的高溫煤氣用龐大的、投資高的廢熱回收鍋爐回收顯熱副產(chǎn)蒸汽后，如用于煤化工，尚需將蒸汽返回后續CO變換系統，如用于制合成氨和氫氣，副產(chǎn)的蒸汽量。
6.煤氣化技術(shù)的廣泛地應用領(lǐng)域
煤炭氣化技術(shù)廣泛應用于下列領(lǐng)域： 早在第二次世界大戰時(shí)，德國等就采用費托工藝（Fischer-Tropsch）合成航空燃料油。隨著(zhù)合成氣化工和碳-化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以煤氣化制取合成氣，進(jìn)而直接合成各種化學(xué)品的路線(xiàn)已經(jīng)成為現代煤化工的基礎，主要包括合成氨、合成甲烷、合成甲醇、醋酐、二甲醚以及合成液體燃料等。
化工合成氣對熱值要求不高，主要對煤氣中的CO、H2等成分有要求，一般德士古氣化爐、Shell氣化爐較為合適。目前我國合成氨的甲醇產(chǎn)量的50%以上來(lái)自煤炭氣化合成工藝。 不論煤炭直接液化和間接氧化，都離不開(kāi)煤炭氣化。煤炭液化需要煤炭氣化制氫，而可選的煤炭氣化工藝同樣包括固定床加壓Lurgi氣化、加壓流化床氣化和加壓氣流床氣化工藝。
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7.誰(shuí)能告訴我煤炭相關(guān)基礎知識
一、礦物原料特點(diǎn) （一） 煤的物理性質(zhì) 煤的物理性質(zhì)是煤的一定化學(xué)組成和分子結構的外部表現。
它是由成煤的原始物質(zhì)及其聚積條件、轉化過(guò)程、煤化程度和風(fēng)、氧化程度等因素所決定。包括顏色、光澤、粉色、比重和容重、硬度、脆度、斷口及導電性等。
其中，除了比重和導電性需要在實(shí)驗室測定外，其他根據肉眼觀(guān)察就可以確定。煤的物理性質(zhì)可以作為初步評價(jià)煤質(zhì)的依據，并用以研究煤的成因、變質(zhì)機理和解決煤層對比等地質(zhì)問(wèn)題。
1.顏色 是指新鮮煤表面的自然色彩，是煤對不同波長(cháng)的光波吸收的結果。呈褐色—黑色，一般隨煤化程度的提高而逐漸加深。
2.光澤 是指煤的表面在普通光下的反光能力。一般呈瀝青、玻璃和金剛光澤。
煤化程度越高，光澤越強；礦物質(zhì)含量越多，光澤越暗；風(fēng)、氧化程度越深，光澤越暗，直到完全消失。 3.粉色 指將煤研成粉末的顏色或煤在抹上釉的瓷板上刻劃時(shí)留下的痕跡，所以又稱(chēng)為條痕色。
呈淺棕色—黑色。一般是煤化程度越高，粉色越深。
4.比重和容重 煤的比重又稱(chēng)煤的密度，它是不包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。煤的容重又稱(chēng)煤的體重或假比重，它是包括孔隙在內的一定體積的煤的重量與同溫度、同體積的水的重量之比。
煤的容重是計算煤層儲量的重要指標。褐煤的容重一般為1.05~1.2，煙煤為1.2~1.4，無(wú)煙煤變化范圍較大，可由1.35~1.8。
煤巖組成、煤化程度、煤中礦物質(zhì)的成分和含量是影響比重和容重的主要因素。在礦物質(zhì)含量相同的情況下，煤的比重隨煤化程度的加深而增大。
5.硬度 是指煤抵抗外來(lái)機械作用的能力。根據外來(lái)機械力作用方式的不同，可進(jìn)一步將煤的硬度分為刻劃硬度、壓痕硬度和抗磨硬度三類(lèi)。
煤的硬度與煤化程度有關(guān)，褐煤和焦煤的硬度最小，約2~2.5；無(wú)煙煤的硬度最大，接近4。 6.脆度 是煤受外力作用而破碎的程度。
成煤的原始物質(zhì)、煤巖成分、煤化程度等都對煤的脆度有影響。在不同變質(zhì)程度的煤中，長(cháng)焰煤和氣煤的脆度較小，肥煤、焦煤和瘦煤的脆度最大，無(wú)煙煤的脆度最小。
7.斷口 是指煤受外力打擊后形成的斷面的形狀。在煤中常見(jiàn)的斷口有貝殼狀斷口、參差狀斷口等。
煤的原始物質(zhì)組成和煤化程度不同，斷口形狀各異。 8.導電性 是指煤傳導電流的能力，通常用電阻率來(lái)表示。
褐煤電阻率低。褐煤向煙煤過(guò)渡時(shí)，電阻率劇增。
煙煤是不良導體，隨著(zhù)煤化程度增高，電阻率減小，至無(wú)煙煤時(shí)急劇下降，而具良好的導電性。 （二） 煤的化學(xué)組成 煤的化學(xué)組成很復雜，但歸納起來(lái)可分為有機質(zhì)和無(wú)機質(zhì)兩大類(lèi)，以有機質(zhì)為主體。
煤中的有機質(zhì)主要由碳、氫、氧、氮和有機硫等五種元素組成。其中，碳、氫、氧占有機質(zhì)的95%以上。
此外，還有極少量的磷和其他元素。煤中有機質(zhì)的元素組成，隨煤化程度的變化而有規律地變化。
一般來(lái)講，煤化程度越深，碳的含量越高，氫和氧的含量越低，氮的含量也稍有降低。唯硫的含量則與煤的成因類(lèi)型有關(guān)。
碳和氫是煤炭燃燒過(guò)程中產(chǎn)生熱量的重要元素，氧是助燃元素，三者構成了有機質(zhì)的主體。煤炭燃燒時(shí)，氮不產(chǎn)生熱量，常以游離狀態(tài)析出，但在高溫條件下，一部分氮轉變成氨及其他含氮化合物，可以回收制造硫酸氨、尿素及氮肥。
硫、磷、氟、氯、砷等是煤中的有害元素。含硫多的煤在燃燒時(shí)生成硫化物氣體，不僅腐蝕金屬設備，與空氣中的水反應形成酸雨，污染環(huán)境，危害植物生產(chǎn)，而且將含有硫和磷的煤用作冶金煉焦時(shí)，煤中的硫和磷大部分轉入焦炭中，冶煉時(shí)又轉入鋼鐵中，嚴重影響焦炭和鋼鐵質(zhì)量，不利于鋼鐵的鑄造和機械加工。
用含有氟和氯的煤燃燒或煉焦時(shí)，各種管道和爐壁會(huì )遭到強烈腐蝕。將含有砷的煤用于釀造和食品工業(yè)作燃料，砷含量過(guò)高，會(huì )增加產(chǎn)品毒性，危及人民身體健康。
煤中的無(wú)機質(zhì)主要是水分和礦物質(zhì)，它們的存在降低了煤的質(zhì)量和利用價(jià)值，其中絕大多數是煤中的有害成分。 另外，還有一些稀有、分散和放射性元素，例如，鍺、鎵、銦、釷、釩、鈦、鈾……等，它們分別以有機或無(wú)機化合物的形態(tài)存在于煤中。
其中某些元素的含量，一旦達到工業(yè)品位或可綜合利用時(shí)，就是重要的礦產(chǎn)資源。 通過(guò)元素分析可以了解煤的化學(xué)組成及其含量，通過(guò)工業(yè)分析可以初步了解煤的性質(zhì)，大致判斷煤的種類(lèi)和用途。
煤的工業(yè)分析包括對水分、灰分、揮發(fā)分的測定和固定碳的計算四項內容。 1.水分 指單位重量的煤中水的含量。
煤中的水分有外在水分、內在水分和結晶水三種存在狀態(tài)。一般以煤的內在水分作為評定煤質(zhì)的指標。
煤化程度越低，煤的內部表面積越大，水分含量越高。水分對煤的加工利用是有害物質(zhì)。
在煤的貯存過(guò)程中，它能加速風(fēng)化、破裂，甚至自燃；在運輸時(shí)，會(huì )增加運量，浪費運力，增加運費；煉焦時(shí)，消耗熱量，降低爐溫，延長(cháng)煉焦時(shí)間，降低生產(chǎn)效率；燃燒時(shí)，降低有效發(fā)熱量；在高寒地區的冬季，還會(huì )使煤凍結，造成裝卸困難。只有在壓制煤磚和煤球時(shí)，需要適量的水分才能成型。
2.灰分 是指煤在規定條件下完全燃燒后剩下的固體殘渣。它是煤中的礦物質(zhì)經(jīng)過(guò)氧化、分解而來(lái)。
灰分對煤的加工利用極為不利。灰分越高，熱效率越低；。
