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褐煤利用的影响因素及解决方法
杨兆海
（中国矿业大学化工学院,化工10-4班,学号：********）
摘要：褐煤是煤化程度最低的煤种，它是泥炭沉积后经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，因外表呈褐或暗褐而得名。我国的褐煤资源丰富，已探明的保有储量达1303 t，约占全国煤炭储量的17%，在我国煤炭资源中占有重要地位。我国的褐煤平均水分在30%左右综述褐煤的利用现状、影响因素及有效解决办法，比如褐煤热解、褐煤液化、褐煤气化、褐煤生产腐植酸、褐煤的三高一低、褐煤的干燥等。 关键词：褐煤；利用
Abstract: Lignite is the lowest degree of coalification coal, it is after peat deposits by dehydr
ation, compacted into organic biological rock the early stages of the product, because of surface brown or dark brown. Our country is rich in coal resources, has proven reserves of 1303 t, about 17% of the national coal reserves, occupies an important place in the coal resources in our country. Average moisture lignite in China at 30% utilization of lignite is summarized in this paper, influence factors and effective solutions, such as coal pyrolysis, coal liquefaction, lignite gasification, lignite humic acid production, 3 tall one low, lignite drying lignite.
Key words: lignite; utilization
1褐煤的综合利用
1.1褐煤液化
煤的液化主要分为直接液化和间接液化，用以把固体燃料煤炭通过一定的化学加工工艺加工成汽油柴油等液态优质燃料。煤的直接液化是将煤与油混合加工成煤油浆，而后通过直接催化加氢使煤转化生成液态油[1]。煤的间接液化是指首先将煤气化制得合成气，而后在
催化剂的作用下，将合成气加工合成为油和化学品的过程[2]。褐煤具有较高的氧含量，多以酚羟基、羰基、羧基和甲氧基为主，具有较高的液化活性。褐煤的液化包括直接液化和间接液化。
褐煤直接液化是在适当温度、压力等反应条件下，褐煤催化加氢。先将煤和油混合制成油煤浆，通过加氢是的褐煤转化为液态油。褐煤直接液化产品是优质汽油、气燃料油、柴油以及芳烃和碳素化工原料，并副产燃料气、液化石油气、硫磺和氨等。褐煤直接液化工艺过程的热效率高达70% 以上，并且相对与间接液化而言，反应工艺步骤更少[3]。直接液化技术在德国、日本、美国等都有研究工作，但还没有大规模的生产装置。我国在煤科总院液化研究所的长期研究工作的基础上，神华煤制油公司在吸收各方的技术优点并创新建立了完全自主知识产权的“神华煤直接液化技术”。该技术的上海PDU 装置经过三年的调试运行，现已解决了设备和运行的问题，可保持长周期的连续，一些如: 沉积、温控等问题都为目前已建成的鄂尔多斯( 一期工程年产液化油105 万t) 大厂的投料试车打好了坚实的基础[4]。 褐煤的间接液化是指先将煤气化产生合成气，再以合成气为原料合成液体燃料或化学品的
过程。在液化的合成过程中，根据所选用的催化剂以及反应条件的不同，最终的产品可以是石蜡、烯烃类化合物或醇类( 特别是甲醇) 。南非萨索厂在原德国费托合成技术的基础上大规模生产了几十年。催化剂也几经改良成了改良费托合成[5]。
1.2褐煤热解
煤在隔绝空气的条件下，受热分解生成煤气、焦油、半焦的过程，称为煤炭热解。其产品有半焦、干馏煤气和低温煤焦油。褐煤新法干馏是用625℃的半焦作热载体，焦煤比为3∶8，原煤粒度在0.6~2.5 mm，经过干燥、脱水，并预热到120℃~150℃，干馏温度为500℃~590℃，产物为焦油、半焦和煤气[6]。
煤炭水分1.3褐煤生产腐植酸
腐植酸是一种宝贵的有机原料，广泛应用于农、林、牧、石油、化工、建材、医药、卫生、环保等各个领域，可以制作肥料、污水处理剂、钻井泥浆调整剂、土壤改良剂等。褐煤是一种年轻煤种，腐植酸含量高( 可达30%) ，是一种理想的腐植酸生产原料[7]。
1.4褐煤气化
煤炭气化是一种清洁高效加工利用煤炭的技术，它是包括煤炭化工合成、IGCC、煤炭间接液化、燃料电池等等产业的先导环节。褐煤的化学活性非常好，较易气化。但是我们也需要清醒地认识到，褐煤的气化存在一些小问题: 一是褐煤的含水量太大( 30% ～ 50%) ，干粉气化需要两重干燥。二是对于采用褐煤先制水煤浆后气化的工艺，褐煤制浆得到浆体的浓度难以提上去。褐煤气化有以下优势：
褐煤气化的优势:
( 1) 挥发分。挥发分高的煤，煤气产率也高，煤气中的甲烷含量也高，热值也高。褐煤的挥发分约为40% ～ 60%，远高于其它煤种[8]。
( 2) 粘结性。煤被加热到一定温度时，煤质受热分解而成塑性状态，碳粒之间受膨胀压力的作用相互粘结在一起[8]。对于移动床气化，若煤在气化炉上部粘结成大块，将破坏料层中气流的分布，粘结严重时，会导致整个气化过程无法进行。流化床气化也会因料煤的粘结而破坏正常的流化状态。虽然气流床对煤的粘结屋要求，但为保证吸入的气化剂在炉内均匀流通，要求气化原料煤为不粘结煤或弱粘结煤。从褐煤的基本特性可知，褐煤为无胶质层煤，无粘结性，所以它适合所有的气化方式。
( 3) 反应活性。气化炉要求煤的反应活性越高越好。煤的反应活性通常随煤化程度的加深而减弱，褐煤气孔多，表面积大其他含氧官能团、侧链、桥键、氢键较多，结构比较松散，加热时反应活性大。
1.5褐煤燃烧发电
燃烧发电是现在褐煤的主要利用手段，由于褐煤通常含有较高的水分，不便于远距离运输，褐煤主要用于坑口电站发电。但褐煤燃烧不但浪费了大量能源、资金及设备，还严重污染了环境[9]。同时褐煤的高水分使得燃烧前的脱水环节十分必要，增加了发电成本。
1.6从褐煤中提取煤蜡
褐煤蜡是指褐煤经有机溶剂萃取所得的粗蜡煤油，广泛应用于电气、机械、纺织、造纸、制革、橡胶、包装、日用化妆品工业等等[5]
2制约褐煤利用的因素
2.1褐煤的高水分
由于褐煤的煤化程度低，内孔丰富，表面积大，导致水分含量高，我国褐煤的平均含水量在30%以上，使得运力增加，运输成本大大提高，而且很多运用途径都要求低水分才能很
好的利用，干燥褐煤的成本很高，并且工艺复杂，很难控制，这样就严重影响了褐煤的应用。
2.2褐煤的高灰分
褐煤的变质程度低，矿物质含量高，使得褐煤的灰分比烟煤的要高很多，影响褐煤的高效洁净利用。
2.3褐煤的高挥发分
褐煤的没化程度低，煤大分子中含氧官能团多，支链丰富，在褐煤气化和液化时会产生大量的小分子化合物，导致褐煤气化和液化的化工产品增多[10]。
2.4褐煤的低发热量
褐煤由于热值低，严重影响了褐煤的综合利用。
3褐煤的干燥
褐煤过热蒸汽干燥技术是以过热蒸汽内加热流化床干燥技术( SFCU 技术) 为主的洁净煤新技术[11]。SFCU 技术是利用褐煤内水分蒸发所形成的过热蒸汽作为与褐煤接触的流化工质，通过再热器或流化床内置换热器间接提供干燥所需要的能量。系统闭路循环，全部为惰性无氧气氛。褐煤内水分蒸发所形成的过热蒸汽被排出系统后，可回收全部干燥所供给的热量，蒸汽消耗只有常规间接蒸汽回转干燥机的20%，热效率大大提高。
3.2过热蒸汽内加热流化床褐煤干燥技术
高床层内加热流化床过热蒸汽褐煤预干燥洁净煤成套工艺技术和装置是由山东省科学院工业节能中心和山东天力干燥股份有限公司( 天力公司) 首创，具有自主知识产权的新技术，是中国洁净煤技术的新突破[10]。该技术利用过热水蒸汽作为干燥介质，结合尾气余热回收，具有环保、安全、节能、节水的优点，干燥强度高于目前国际最先进的过热蒸汽流化床技术。褐煤过热蒸汽高床层内加热流化床干煤系统以饱和蒸汽作为热源，用来干燥平均
粒径小于3mm的褐煤，用户为燃烧褐煤的电厂和具有蒸汽热源条件的煤矿。热源饱和蒸汽由电厂汽轮机的抽气系统得到。饱和蒸汽送入干燥床中特殊设计的内加热管，实现与高水分褐煤的热交换后，形成冷凝水，由疏水阀排出干燥系统，引回锅炉系统。
参考文献
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