煤炭为什么会燃烧发热?
煤的工艺性质
①粘结性。指烟煤在受热时本体粘结或与外加惰性物质粘结的能力，它是评价工业用煤特别是炼焦煤的主要指标。实验室测定方法有粘结指数、坩埚膨胀序数、罗加指数等。②结焦性。指在模拟工业焦炉条件下，或在半工业性试验焦炉内，煤结成焦炭时的性能，实验室测定方法有奥亚膨胀度、胶质层指数、葛金焦型等。③发热量。指单位质量的煤在完全燃烧时放出的热量。它是评价燃料煤的主要指标。根据计算时燃烧产物中水的状态不同，有高位发热量与低位发热量之分，包含燃烧生成的水蒸气冷凝潜热的，称为高位发热量，不包括水蒸气冷凝潜热的，称为低位发热量。④反应性。又称活性，是指在一定温度下，煤与不同气体介质如二氧化碳、水蒸气、氧气、氢气作用的气化反应能力。⑤热稳定性。指气化、燃烧用煤在加热时块度变化的性质。⑥焦油产率。是评价煤和油页岩炼油适宜性的指标，通常采用铝甑低温干馏法测定。⑦可选性。是反映煤在洗选过程中，除去其中矿物质的难易程度。它是将各级粒度的煤在不同密度的液体中经浮沉试验而确定的。⑧灰熔点和熔融灰的粘度。将煤灰制成三角锥体，放在高温炉中，在一定气氛下加热，观察灰锥形状的变化,从而测定变形温度T1、软化温度T2和流动温度T3,其中T2表示煤灰熔点。熔融灰的粘度用高温粘度计测量。
一.煤的成因古代生长在沼泽中的植物死亡后,因细菌的生物作用及地下的高温、高压作用,经过长期的变化而成。煤的成份绝大部份为碳,另外有少许的氢、氧、硫等,埋在地底下的时间越久,含水及其他挥发成份越低,煤质越佳。含碳量90%以上的叫无烟煤,一般作为家庭燃料用,含碳量70-90%的叫烟煤,一般作为工业燃料用,含碳量50-70%的叫褐煤,含碳量50%以下的叫泥煤。
二.煤的使用依其化学成分及水分而定。大致上可分为下列几种：燃料用途因为碳在燃烧时会放出大量之热,但由于它所含的其他物质限制了它的用途,如氮、硫等燃烧时,也会生成氧化物产生热能,但是所生成之一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫和三氧化硫,若在没有安全防护体系的燃烧之下,会造成严重之空气污染；当燃烧粉状之煤所产生之灰,亦会造成空气污染。 发电现今煤的燃烧主要用于发电方面,多数之发电装置是使用蒸汽涡轮机,利用高压蒸汽产生电力,蒸汽推动涡轮之轮子,转动发电机而产生电力。煤当原料使用煤在1200℃的密闭炉(称为炼焦炉)中干馏,可得固定碳很高含量之煤焦,俗称焦炭。因为缺氧,所以不会烧掉,某些固体因为热量成为气体,而所剩之硬且成泡沫状之纯碳物体就是焦炭了。用来制成焦炭之煤称之为"焦炭煤",其应具有低硫量及特定之灰分之特性；制焦炭之过程称为"干馏",其中产生之气体部份冷却之后就成为液态氨和煤焦油。气体部份包含氢、一氧化碳、氨、硫化氢、甲烷及其他碳氢化合物,如甲苯、苯、二甲苯等,在通过硫酸槽之后氨形成硫酸铵,再通过脱硫塔洗去硫化氢,再加以冷凝。而沸点较高之苯、甲苯及二甲苯等则形成轻油混和物；剩下来之氢、一氧化碳、甲烷等,有可燃性,则为煤气。其燃烧价值较低且会产生大量之煤烟,含有一氧化碳会溶于血液中使血液失去携带氧之功能,所以必须小心使用。 而焦炭主要之功用是用来冶铁炼钢,将焦炭、铁矿及石灰石混和于鼓风炉之中燃烧,经不完全氧化,生成一氧化碳,再将氧化铁还原成铁,就可制成炼钢所需要之纯铁了。其反应可由下列之反应式表示：c＋o2→co fe2o3＋3co→2fe＋3co2 亦可直接将氧化铁还原：fe2o3＋3c→2fe＋3co氧化钙(石灰)与焦炭在约2000℃之高温下,反应而生成电石cao＋3c→cac2＋co电石与水可生成乙炔,俗称电石气。乙炔与氧混合燃烧可生成高温火焰,称为氧炔焰。是焊接之主要热能来源；但现在一些较先进之工业以开始使用高温电弧等焊接法。
煤的开采
三.煤的开采 开采煤有两种方法:一种是露天开采一种是矿井开采.那些埋藏很浅的煤层可进行露天开采.利用大型的挖掘机和装岩机开凿搬走覆盖着的泥土,岩石,然后将露出来的煤层开采出来.至于那些埋藏很深的煤层,就的进行矿井开采.煤主要是靠矿井开采的方法获得的.从地面开掘井筒,深入到有煤层的地方,矿工通过井筒来到地下工作.还有的矿工利用一种叫做"水枪"的机械,用近百个大气压的高压水柱直接喷射煤层,把煤层冲击得踏裂开来.煤就是这样,被矿工开采出来后运到祖国的四面八方的.
入风气温过高 是小型浅井和大型深井建井时期夏季高温的主要原因。中国南方大片地区七月平均最高气温超过33℃，有时高达40℃以上。 是机械化矿井的一个重要热源。机电设备的全部无用功均转化为热，部分有用功除在破碎岩体和提升矿石中转化为势能外，其余部分也转化为热。在下行运输时,所耗电能和势能变化量全部转化为热上行运输时，所耗电能一部分转化为势能，余均转化为热。截煤机械所耗功率约有80%转化为热。综合机械化采煤工作面的机电设备功率很大，有的超过1000kW，可使工作面气温上升很多。
煤炭或硫化矿石氧化放热 也是采掘工作面高温的一个原因。有时这种放热量可占工作面风流带出热量的20%以上。巷道壁面每小时每平方米氧化放热量称为单位氧化放热量。苏联顿巴斯矿区,采准巷道的平均单位氧化放热量为3～4kcal/(m·h)。中国向山硫铁矿,分层崩落法采矿的工作面，单位氧化放热量约 16kcal/(m·h)个别高温工作面达53.7kcal/(m·h)。 改善矿井通风 采用合理的矿井通风系统,尽可能缩短通风线路，增加风量,提高风速。中国在《煤矿安全规程》的允许条件下，回采工作面采用下行通风或上下平巷进风、中间巷道回风的 W型通风系统，可显著降低工作面气温。发热量大的机电硐室要实行独立通风，避免把热量带到采掘工作面。在采掘工作面人员相对集中的高温地点，使用各式引射器或小型局扇吹风,增加局部地区的风速,改善人体散热条件。
减少矿内热源的放热量 如覆盖淋水巷壁及水沟，减少热水的传热量和蒸发量；防止压气管路对入风加温；把热水经回风井巷引到地面；热水型高温矿井还可采用超前疏干排水措施用隔热材料覆盖或喷涂巷壁,减少岩壁放热量等。 冷却降温 是防治矿井高温的有效措施。因其费用昂贵，通常只在通风措施降温无效或不经济时采用。矿井用制冷装置降温已有五、六十年历史。南非是矿山使用空气冷却设备最多的国家之一。罗宾孙金矿开采深度2700m,岩石温度41.1℃，使用的空气冷却设备制冷能力为6.1×10kcal/h，制冷压缩机功率为1610kW。空气冷却设备由制冷系统和冷却系统组成：前者供给冷水；后者利用冷水冷却空气。
制冷系统和冷却系统组成
①固定式空气冷却设备 有三种布置方式:(a)制冷和冷却系统均设在地面，冷却总进风流。其施工、维修和冷却水（用来冷却冷凝器中的致冷剂）处理都比较方便，但冷空气往井下输送途中吸收热量，降低冷却效果。(b)制冷系统设在地面,冷却系统设在井下。其投资较大，但冷却水易于处理，冷却效果好,可用优质绝热材料,防止冷水在输送过程中吸收热量,目前广泛采用。(c)制冷和冷却系统均设在井下，这种方式要求妥善解决冷却水的循环处理问题。
②移动式空气冷却设备 常用于采掘工作面等局部地点的降温，中国武汉冷冻机厂制造的矿用移动式空气冷却设备,制冷量为60Mcal/h，功率为22kW，与局扇配套使用，将空气冷却后送到工作面，其制冷系统和冷却系统组装成一体，可随采掘工作面推进移动。另一种移动式空气冷却设备，其制冷系统固定，冷却系统则随工作面移动。
作业地点分散而人员少的高温矿井中，可采用个体防护措施。一些国家正在研制各式冷却头盔或冷却工作服，以冷却吸入的空气、降低头部或体表温度。
