煤粉与煤岩成分对比分析

对比表4-12和表4-14中煤岩和煤粉的显微组分含量发现,煤粉中以无机矿物为主,主要是黏土矿物;而煤岩中以有机质为主,主要是镜质组,无机矿物含量较少,黏土矿物含量占10%左右。相对于煤岩的显微组分特征,煤粉中含有大量的黏土矿物。这是由于黏土矿物对骨架颗粒附着力差,矿物晶体之间结合力弱,具有吸水膨胀分散性。在煤层气排采高速流体的剪切应力作用下,黏土矿物集合体容易从骨架颗粒上脱落为碎片,易形成煤粉。

选取韩3-013井、韩3-032井和韩南-平03井3口井,对比煤粉中无机矿物含量与煤岩的灰分(图4-16)。由于无法得到3口井的开发煤层的无机矿物含量,所以,用3口井的煤岩灰分含量近似代替煤岩中的无机矿物含量。煤粉中以无机矿物为主,主要是黏土矿物,韩3-013井、韩3-032井和韩南-平03井产出煤粉的无机矿物含量分别为7500%、6032%和5983%;而煤岩中主要以有机质为主,无机矿物含量较少,韩3-013井、韩3-032井和韩南-平03井对应的煤岩灰分分别为1700%、1981%和1476%。煤粉中无机矿物含量明显大于煤岩(层)灰分含量。说明无机矿物,特别是黏土矿物更易产出。黏土矿物碎片在储层裂隙内随流体移动,易堵塞裂隙喉道,降低煤储层的渗透性;黏土矿物的黏结性和结块性还是导致卡泵等事故的主要因素(Yingchun Wei et al,2013),因此,煤中黏土矿物会对煤层气的排采造成很大危害。

图4-16 开采层段的煤岩灰分与煤粉中无机矿物含量对比图

构成煤炭有机质的元素主要有碳、氢、氧、氮和硫等，此外，还有极少量的磷、氟、氯和砷等元素。碳、氢、氧是煤炭有机质的主体，占95％以上；煤化程度越深，碳的含量越高，氢和氧的含量越低。碳和氢是煤炭燃烧过程中产生热量的元素，氧是助燃元素。煤炭燃烧时，氮不产生热量，在高温下转变成氮氧化合物和氨，以游离状态析出。硫、磷、氟、氯和砷等是煤炭中的有害成分，其中以硫最为重要。煤碳燃烧时绝大部分的硫被氧化成二氧化硫（SO2），随烟气排放，污染大气，危害动、植物生长及人类健康，腐蚀金属设备；当含硫多的煤用于冶金炼焦时，还影响焦炭和钢铁的质量。所以，“硫分”含量是评价煤质的重要指标之一。

煤中的有机质在一定温度和条件下，受热分解后产生的可燃性气体，被称为“挥发分”，它是由各种碳氢化合物、氢气、一氧化碳等化合物组成的混合气体。挥发分也是主要的煤质指标，在确定煤炭的加工利用途径和工艺条件时，挥发分有重要的参考作用。煤化程度低的煤，挥发分较多。如果燃烧条件不适当，挥发分高的煤燃烧时易产生未燃尽的碳粒，俗称“黑烟”；并产生更多的一氧化碳、多环芳烃类、醛类等污染物，热效率降低。因此，要根据煤的挥发分选择适当的燃烧条件和设备。

煤中的无机物质含量很少，主要有水分和矿物质，它们的存在降低了煤的质量和利用价值。矿物质是煤炭的主要杂质，如硫化物、硫酸盐、碳酸盐等，其中大部分属于有害成分。

“水分”对煤炭的加工利用有很大影响。水分在燃烧时变成蒸汽要吸热，因而降低了煤的发热量。煤炭中的水分可分为外在水分和内在水分，一般以内在水分作为评定煤质的指标。煤化程度越低，煤的内部表面积越大,水分含量越高。

“灰分”是煤碳完全燃烧后剩下的固体残渣，是重要的煤质指标。灰分主要来自煤炭中不可燃烧的矿物质。矿物质燃烧灰化时要吸收热量，大量排渣要带走热量，因而灰分越高，煤炭燃烧的热效率越低；灰分越多，煤炭燃烧产生的灰渣越多，排放的飞灰也越多。一般，优质煤和洗精煤的灰分含量相对较低。

煤、石油中主要含碳元素、氢元素两种元素，还含有硫、氮等元素，煤、石油等化石燃料及其炼制品在燃烧过程中会产生SO2、CO、NO2等有害气体和粉尘，污染空气．

故答案为：煤、石油等化石燃料及其炼制品在燃烧过程中会产生SO2、CO、NO2等有害气体和粉尘，污染空气．