Основными элементами, входящими в состав любого вида угля, являются углерод С, водород Н, кислород О, азот N и сера S, которые составляют органическую массу угля. Кроме этих основных элементов в состав угля входят минеральные примеси Мин, (которые при сгорании образуют золу А), и влага W. Таким образом, состав угля может быть представлен следующей формулой:
С + Н + О + N + S + Мин +W = 100%
В процессе сгорания уголь выделяет тепловую энергию, которая может быть использована для различных целей в промышленности и в быту. Поэтому для оценки угля как топлива его условно делят на две составные части — горючую массу, которая представляет собой безводную и беззольную часть угля, выделяющую при сгорании тепло, и не горючую часть являющуюся балластом топлива.
Горючая часть или горючая масса углей состоит из С, О, Н, N и Sв различном их состоянии. Минеральные примеси при сгорании угля подвергаются различным химическим превращениям (теряют химически связанную воду, выделяют углекислый газ и так далее). Поэтому масса золы меньше, как правило массы минеральных примесей.
Углерод является основной, наиболее важной составной частью угля. При полном сгорании углерод выделяет 8140 ккал/кг тепла, поэтому чем больше в угле содержится углерода, тем больше из этого угля можно получить тепла. С увеличением степени углефикации содержание углерода повышается, а остальных соответственно уменьшается.
Водород находящийся в угле в свободном состоянии или в соединении с углеродом, при сгорании выделяют 34200 ккал/кг тепла. Водород, химически соединенный с кислородом в виде воды, называется связанным и тепла не выделяет, наоборот, для испарения воды, образующийся при сгорании угля, требуются затраты тепла.
Кислород в угле обычно находится в виде прочных химических соединений с водородом Н2О и углеродом СО2 и в процессе сгорания не участвует.
Азот присутствует в угле в виде весьма ценных органических азотистых соединений. Эти соединения используются при химической переработке угля. При сгорании угля азот легко теряет соединения с этими элементами и переходит в свободное состояние.
Влага. Содержащаяся в углях влага снижает теплоту сгорания топлива и экономическую эффективность его использования. По классификации академика П. А. Ребиндера, в углях различают следующие виды влаги: химически связанную,
которая не удаляется даже при термической сушке; гигроскопическую, удерживаемую силами адсорбции — может быть удалена при термической сушке; капиллярную и свободную (внешнюю), удаляемые методами механического и термического обезвоживания. Наиболее нежелательной в угле считается внешняя влага которая механически удерживается на поверхности его частиц. Содержание влаги возрастает пропорционально суммарной открытой поверхности всех частиц угля, находящихся в единице объема или массы. Чем меньше размер всех частиц угля, тем больше их открытая поверхность на единицу массы или объема, следовательно, тем больше воды им удерживается. Внешняя влага оказывает отрицательное влияние на сыпучесть и смерзаемость топлива при низких температурах. При повышении содержания внешней влаги ухудшаются условия и результаты рассортировки углей по крупности, снижается тепловой эффект их сжигания. Количество влаги в углях удорожает стоимость транспортировки, осложняет технологию подготовки к использованию и процессы переработки.
Содержание влаги в углях определяют согласно ГОСТу 27314-91.
