褐煤加工与利用技术
褐煤提质技术发展现状与分析
褐煤提质技术发展现状与分析褐煤提质技术发展现状与分析褐煤是一种低质、低热值、高水分、高挥发分的煤种，通常不被视为传统化石燃料。
然而，随着全球能源需求的不断增长和化石燃料资源的日益枯竭，褐煤作为一种相对丰富的煤炭资源，逐渐引起了人们的关注。
通过提质技术，可以显著提高褐煤的热值、密度和稳定性，使其成为更高效的能源来源。
本文将介绍褐煤提质技术的发展现状，并对其进行分析。
一、褐煤提质技术发展现状1.干燥技术褐煤水分含量较高，导致其热值和燃烧效率较低。
干燥技术是褐煤提质的首要步骤，通过降低褐煤中的水分含量，提高其热值和燃烧性能。
目前，常用的干燥技术包括自然晾晒、热风干燥、微波干燥等。
其中，热风干燥和微波干燥具有处理速度快、节能环保等优点，受到广泛关注。
2.热解技术热解技术是通过高温加热褐煤，使其发生热分解，生成固体炭、液体产品和气体产物。
该技术可以有效提高褐煤的碳转化率和热值，同时还可以去除部分水分和挥发分。
常见的热解技术包括高温热解、中温热解和低温热解等，其中高温热解具有处理效果好、产品收率高等优点，但设备投资和运行成本较高。
3.气化技术气化技术是通过化学反应将褐煤转化为气体燃料，主要包括水蒸气气化和氧气气化等。
水蒸气气化是将褐煤与水蒸气在高温下反应，生成氢气、一氧化碳等可燃气体；氧气气化是将褐煤与氧气在高温下反应，生成二氧化碳、一氧化碳等可燃气体。
气化技术可以有效提高褐煤的能源利用效率和减少环境污染。
二、褐煤提质技术发展分析1.技术挑战褐煤提质技术发展面临的主要挑战包括：设备投资和运行成本较高、能效低、副产品处理困难等。
此外，由于褐煤的燃烧过程中会产生大量的二氧化碳等温室气体，如何减少温室气体排放也是褐煤提质技术发展面临的重要问题。
2.节能环保要求随着全球能源结构的转变和环保意识的提高，节能环保已经成为褐煤提质技术发展的重要趋势。
通过提高能效、减少废弃物排放和采用清洁生产工艺等措施，实现褐煤提质过程的节能环保。
褐煤资源的利用现
八、褐煤提质干燥装置
• （1）多层
多个类似高温水蒸汽干燥设备原型的干燥装置垂直方向上的叠加组合成为一套复 合干燥装置。多层，实现了一定空间内干燥换热面积的最大化；多层，解决了大 型设备制造难度大的问题；多层，装置更加紧凑，降低了投资成本。 (2)多级
每一层干燥单元，是一个的干燥环境，能够单独的进行调整操控。满足不同物料 不同时段的不同干燥条件。实现物料干燥工艺需要的逐级干燥。 （3）多效 物料在褐煤干燥提质一体化的装置中自上而下逐级有效干燥，采用了高位双料流 混料技术和强制溢流技术。使得物料与干燥设备避免缠粘相对位移顺畅，热传导 效率高；采用了多效蒸发干燥技术，将多级干燥湿物料蒸发的蒸汽，经过压缩机 压缩排掉凝结水形成饱和蒸气，作为二次热源供下一级干燥单元使用，节约了新 蒸汽能源。褐煤提质干燥装置最终将蒸发气体绝大部分变为凝结水排除。大大减 少了尾气的成分，避免了废气的二次污染。
九、装置特点
• （1）设备结构紧凑，装置占地面积小，小巧灵活，是同类机的 （2）热效率高，是普通设备的2倍以上，可达80%-90%，运行 费用低。 （3）辅机配套量小，减少投资。 （4）物料适应性广，拓展性强。 • （5）干燥能力强、处理物料量大 （6）干燥设备内部表面有相互自清洁功能。 （7）噪音低，无粉尘飞扬，无二次污染。 （8）较同类产品节省蒸汽40%，节电30%. （9）操作方法多样，可间歇操作，可连续操作，可常压操作， 可真空操作。 （10）实用以大型化制造，运输、安装、维修方便。
五、褐煤提质干燥的重要意义
• 褐煤的提质是指褐煤在高温下经受脱水和热 分解作用后转化成具有烟煤性质的提质煤。 褐煤脱水过程除脱去部分水分外,也伴随着一 些煤的组成和结构的变化,它主要是由脱水作 用和过程引起的。所以,褐煤的提质过程主要 是褐煤的脱水过程。 水分 发热量 氧化速 燃后温
褐煤利用的新技术
孟凡英 孟欣 辽宁工程技 术大学机械 工程 学院 １３ ０ ００ ２
用 褐 煤 生 产 的 合 成 原 料 气 ，是 重要 的 有机 化 工 原料 ， 以 制 取 氮 肥 、 气 、 可 氢 塑料 等 化 上 产 品…。 我 国 的 褐 煤 主 要 产 在 新 生 代 第 三纪距今 ６ ０ 万年至 １０ ７０ ５ 万年 ，主要产地 在辽宁、 云南及台湾等省。 褐煤的用途十分 广泛 ， 工业利用的途径主要有： 燃烧、 热解、 炼焦 、液化 、气化 、提 取褐煤蜡等 。 】
会 形 势 下 ， 要 做 到 褐 煤 资 源 的合 理 利 用 ， 叉 既
其 具 有 耗 能 低 、 转 化 效率 高 、污 染 小 、转 化 产物 的 经 科 学 界 的 重视 和 关 注 。特 别是 在当前倡导 节能减排 的社会形势下 ，这项 技 术 的研 究 无疑 开 辟 了一 条能 源 转 化 利 用
２
、
我 国 有 一 定 储 量 的褐 煤 ， 中 大 部 分是 低 灰 、 其 低 硫 煤 ， 其 用 途 是 很 广 泛 的 ， 若 采 用 现 代 合 理 加 工 ， 所得 到 的 经 济 效 果也 是 非 常 可 观 的 。 褐 煤 属 低 热 值 煤 ，现 多 以直 接 燃 烧 方 式 ，褐 煤 的加 工 利 用 还 具 有 一 定 的 局 限 性 ， 还 没 有 完 全开 发 利 用 ，在 当今 倡 导 节 驻 减 排 的 大 的 社
褐 煤 加 工利 用 的新 进 展
要 尽 量 减 少对 环 境 的 污 染排 放 。 因 此 应 在 传
统 的 利 用 技 本 基 础 上 积 极 进 行 新 技 术 的 开 发
与应 用 。 本 文 介 绍 了褐 煤 的 几 种 新 的 利 用 途
褐煤脱水改性技术了解
褐煤脱水改性技术了解1、概述随着能源的不断消耗，工业以及电力行业主要依赖的烟煤、无烟煤等硬煤资源已开采过度，在全球能源日趋紧张的形势下，褐煤、亚烟煤等低阶煤的经济价值及相关加工生产技术被世界各国所重视。
中国拥有丰富的褐煤资源，但是由于褐煤氧含量和内在水分含量高，热值低，使其长途运输成本较高，同时使得其直接燃烧效率低下。
褐煤在入炉燃烧之前，需要进过干燥、磨粉等过程，因此需要磨煤制粉系统，投资增加、耗能增加。
褐煤电厂通常采用风扇磨制粉系统，干燥介质是高温烟气、热风和冷烟气等，由于褐煤挥发分含量高，反应活性高，还要考虑较高的炉烟温度以及干燥介质氧含量引发褐煤发生化学反应的可能性以及发生爆炸的潜在危险。
另外，将褐煤等低阶煤制备成浆体，可作为石油的替代燃料进行燃烧和气化，从而拓宽其利用途径，同时提高其技术含量和经济价值。
但是由于低阶煤具有较高氧含量和内在水分，很难制备高浓度的浆体燃料，低阶煤原煤一般最大成浆浓度仅为45%左右。
因此，需要对褐煤等低阶煤的脱干燥技术进行研究，采用合适脱水改性工艺，以保证干燥过程的安全和高效，同时研究低阶煤脱水提质对提高水煤浆成浆浓度的机理。
目前研究的低阶煤脱水改性方法包括：微波改性，热改质，太阳能脱水技术，水热改性（HTD），机械热压改性(MTE)等。
2、褐煤脱水改性技术（1）微波改性技术：微波加热的原理是：当有极分子电介质和无极分子电介质置于微波电磁场中时，介质材料中会形成偶极子或已有的偶极子重新排列，并随着高频交变电磁场以每秒高达数亿次的速度摆动，分子要随着不断变化的高频电场的方向重新排列，就必须克服分子原有的热运动和分子相互间作用的干扰和阻碍，产生类似于摩擦的作用，实现分子水平的“搅拌”，从而产生大量的热。
可见微波加热与常规加热是两种迥然不同的加热方法。
微波加热是一种“冷热源”，它在产生和接触到物体时，不是一股热气，而是电磁能。
它加热具有即时性、整体性、选择性和能量利用高效性。
褐煤干燥氧化技术
褐煤干燥氧化技术
褐煤干燥氧化技术是一种将褐煤转化为高效能源的先进技术。
褐煤是一种含水率较高的煤种，其水分含量通常在20%至60%之间。
在传统燃烧过程中，褐煤的高水分含量会导致能源浪费和环境污染。
因此，干燥氧化技术应运而生。
干燥氧化技术通过对褐煤进行干燥处理，将其水分含量降低到可接受范围内。
这一过程的基本原理是利用热能将褐煤中的水分蒸发出来，使其变为干燥的固体燃料。
通过这种方式，褐煤的能量密度得以提高，燃烧效率也会显著提升。
干燥氧化技术的一个重要步骤是煤炭的干燥过程。
在干燥过程中，褐煤被加热至高温，使其内部的水分蒸发。
为了保证干燥过程的高效进行，通常会采用间接加热方式，即通过热介质将热能传递给褐煤。
这样不仅可以避免直接燃烧褐煤产生的污染物，还可以提高热能利用率。
干燥过程完成后，褐煤会变得干燥且易燃。
此时的褐煤已经具备了更高的能量密度，可以更有效地用于发电、供热等用途。
此外，干燥氧化技术还可以减少褐煤燃烧过程中产生的氮氧化物和二氧化硫等有害气体的排放，从而降低环境污染的程度。
通过褐煤干燥氧化技术，可以实现对褐煤资源的高效利用，提高能源利用效率，减少环境污染。
这对于提高能源供应的可持续性，保
护环境以及减少碳排放具有重要意义。
褐煤干燥氧化技术已经在许多地方得到了广泛应用。
不仅在能源领域，也在工业生产中得到了应用。
随着技术的不断进步和改进，相信褐煤干燥氧化技术将会在未来发挥更大的作用，并为能源转型和环境保护做出更大的贡献。
褐煤的利用
褐煤的利用1.1世界褐煤资源煤炭分为硬质煤和软质煤，硬质煤包括烟煤和无烟煤，约占世界煤炭总储量的60%，软质煤即为褐煤，约占世界煤炭总储量的40%。
褐煤资源又分为硬褐煤和软褐煤（俗称土状褐煤）两大类。
其中硬褐煤主要分布在欧洲地区，其次为亚洲和北美洲。
美国、俄罗斯和中国三国硬褐煤储量最多，俄罗斯的软褐煤储量最多，约占世界软褐煤储量的30%左右；其次为德国，约占20%以上；澳大利亚和美国的软褐煤约占世界的10%左右；前南斯拉夫和波兰各占5%左右。
中国的软褐煤主要分布赋存在云南省的晚第三纪地层中，其中昭通煤田的储量最大，达80亿吨以上。
世界褐煤的可采储量约为3283亿吨，约占世界煤炭可采储量10390万亿吨的31.6%。
在世界6大洲中，褐煤资源主要分布在欧洲。
1.2我国的褐煤资源我国已探明的褐煤保有储量达1300亿吨，占全国煤炭总储量的13%。
我国的褐煤资源主要分布在内蒙古自治区和云南省。
和内蒙古的褐煤相比，云南褐煤的煤化程度低，以晚第三纪为主，煤层埋藏浅，适合于露天开采，同时矿点分散较多，主要分布在昭通煤田、小龙潭煤田、先锋煤田和蒙自煤田，其中昭通煤田储量较大。
昭通煤田位于云南省东北部的昭通市境内，市区正位于煤田中部。
昭通煤田为不规则的椭圆形含煤盆地，是我国南方已发现并探明的最大褐煤盆地，南北长约15公里，东西宽13公里，含煤面积142平方公里，煤层厚度一般为30～40米，最厚为193米。
目前已探明储量为80亿吨以上，占云南省探明储量的60%，大部分储量可供露天开采。
1.3褐煤的综合利用几种利用褐煤的方法见图1，主要包括直接燃烧、低温干馏、炼焦、气化、加氢液化等。
褐煤的利用途径（1）直接燃烧褐煤最常见的直接利用方法就是燃烧。
由于褐煤含有较多的水分，不便于远距离运输，所以目前国内外产出的褐煤主要是在坑口电站用于燃烧发电，只有少量被部分干燥或制成型煤后运往别处供各种工业锅炉或民用。
如德国的褐煤占电力生产原料的四分之一。
褐煤干燥脱水提质技术现状及发展方向_尚庆雨
第20卷第6期洁净煤技术Vol.20No.6 2014年11月Clean Coal Technology Nov．2014低阶煤提质利用技术专题［编者按］2013年中国原煤产量36．8亿t，低阶煤（包括褐煤、长焰煤、弱黏煤和不黏煤）在中国煤炭储量及产量中均占50%以上，已成为中国能源生产和供应的重要组成部分。
低阶煤具有水分高、灰分高、发热量低、氢氧含量高、易燃易碎等特点，不适宜直接燃烧和运输，利用能效低，污染严重，因此必须对低阶煤进行提质利用，降低其灰分和水分，提高发热量，或者生产高附加值产品。
近年来，低阶煤提质利用技术已有所突破并开始工业化应用，但总体来看，仍处于起步期，大规模低阶煤提质利用技术尚未完全成熟，诸多问题亟待解决。
煤炭工业发展“十二五”规划提出“加强低阶煤提质技术的研发和示范”，国家能源科技“十二五”规划也将低阶煤提质改性技术列入重大技术研究领域。
鉴于此，本刊组织了“低阶煤提质利用技术”专题，系统报道了低阶煤提质利用技术的研究现状及发展方向，重点介绍了低阶煤流化床提质、热解提质、超临界乙醇脱氧、干法分选及低阶煤制备水煤浆、活性焦、气化催化剂、提取腐植酸等技术，以期为提高低阶煤利用效率，实现低阶煤规模化应用提供技术参考。
褐煤干燥脱水提质技术现状及发展方向尚庆雨1，2，3（1．煤炭科学技术研究院有限公司节能工程技术研究分院，北京100013；2．煤炭资源开采与环境保护国家重点实验室，北京100013；3．国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室，北京100013）摘要：为实现褐煤合理、高效利用，减轻褐煤利用中的环境污染，阐述了国内外褐煤干燥脱水提质技术现状，论述了国内褐煤干燥脱水提质技术工业化示范项目的进展情况，说明褐煤经干燥脱水提质处理后，可脱除褐煤中大部分水分，发热量显著提高，提质后的褐煤具有较高的附加值，便于运输、贮存及综合利用。
针对褐煤干燥脱水提质过程中存在的烟尘排放量大、能耗高、余热难以回收利用、干燥褐煤成型率低、型煤易爆裂产生碎块等问题，从加强褐煤性质和干燥脱水基础理论研究、加强干燥工艺及其配套干燥设备的研发、加强褐煤干燥后产品利用技术研究3方面提出了褐煤干燥脱水提质技术的发展方向。
褐煤气化技术
褐煤气化技术研究一、引言大力发展煤化工是我国未来能源发展的主要趋势，煤化工涉及煤的焦化、气化、液化以及煤化工制品等多个领域，随着科技进步和技术的不断成熟，煤的洁净化、高效燃烧、联合循环发电、干熄焦、炼焦过程自动化、煤炭气化以及环保洁净能源为主的煤化工能源技术越来越得到广泛的重视和应用。
与其它国家相比，我国的烟煤、无烟煤等优质煤炭资源储量比较丰富，但作为不可再生能源，已被充分利用，走向枯竭是必然趋势。
而褐煤是一种煤化程度仅高于泥炭的煤炭资源，据不完全统计，中国褐煤储量达2118亿t，探明储藏量达1280亿t。
对烟煤、无烟煤进行保护性开采利用，发展褐煤气化技术、拓展褐煤开发利用空间是当前我国节能技术政策优先发展的方向之一。
在我国，褐煤主要集中在内蒙古东部、黑龙江、吉林、辽宁和云贵高原等地区，其中内蒙古褐煤储量近2000亿t，云南昭通褐煤储量约81.58亿t。
褐煤占中国煤炭储量的1/8，在中国煤炭资源中占有重要地位。
国内外对褐煤利用技术的研究比较广泛和深入，涉及到褐煤初加工、褐煤燃烧、褐煤液化、褐煤热解与炼焦、褐煤非燃料利用、褐煤共伴生资源及其加工利用等方面的内容。
随着各国政府对能源和生态环境的日益重视，合理、有效、洁净地利用褐煤是褐煤利用技术的发展方向。
目前世界能源供求发生变化，人们希望从廉价的褐煤中取得洁净能源以保护环境。
在这种情况下，褐煤气化有着较广阔的发展前景。
针对水资源相对短缺的地区，如内蒙古自治区的锡林郭勒，不能满足大规模建设煤化工项目的用水。
而褐煤气化是一种最洁净的煤炭利用技术，能够避免煤直接燃烧的污染。
因此，引进褐煤地上地下气化新技术（示范项目），待试验成功后大规模推广可大大提升煤炭的清洁高效综合利用，实现“高碳能源、低碳发展”的目标，对于充分利用褐煤资源有着重要而深远的意义。
目前应用的煤气化技术有三种，即美国比克比地上闪蒸气化技术和英伦金桥、中节能地下气化技术。
试验项目有四项，分别是苏尼特碱业褐煤半焦油清洁利用（采用比克比技术）中试项目、锡市广厦比克比地上气化项目、英伦金桥地下气化项目和中节能地下气化项目。
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2.2 褐煤的特征组分及性质
• 腐植酸：煤中能溶于稀苛性碱和焦磷酸钠溶液的多种缩
合酸性基的大分子化合物即为腐植酸。
• 褐煤大多数无光泽, 真密度在1.10～1.40g/ cm3 之间,水分高 达30 %～60 % , 挥发分高, 燃点低, 不粘结, 易风化变质, 含原 生腐植酸, 含氧高, 化学反应性强, 热稳定性差。
• 结合腐植酸(combined humic acid)和游离腐植酸 (free humic acid)等 。
• 测定腐植酸分子量分布最常用的方法：
– 超滤-膜法测定非连续分布； – 色谱法测定其连续分布。
煤分析各种基准之间的换算公式
已知基
空气干燥基 ad
空气干燥基 ad
收到基 ar
100 M ar 100 M ad
• 褐煤的水它包分括( M了煤) 也燃与烧时成，煤煤时中代水密分所切生相成关的,水即蒸以气晚全部第 三纪褐煤凝结的成水水分所最放高出的, 侏热量罗。纪实褐际煤上的，在水燃分烧最设低备,中如， 云南可保煤燃的烧晚后第的三排纪烟还褐具煤有的一全定的水温分度( ，M煤t)中平水均分高所达生 4霍6林16河%矿成, 昭的区通水的蒸褐晚气煤侏并的罗不水能世凝分褐结可煤下达的来5，M0此t%为部以3分上2.汽,2化而%潜内。热蒙并古不
• 我国褐煤能包腐括植在酸煤以的发晚热第量三中。纪的最高, 平均38.67 % , 早、中侏• 从罗煤世的高的位最发低热,量平中均扣5除.2了9这%部。分水蒸气的汽化潜
热之后，所得到的煤的发热量称为煤的低位发热量。
2.3 褐煤的综合利用
• 用乙醇和苯混合物萃取褐煤可得沥青（蜡和焦 油）；
• 萃取残渣用碱处理可得腐植酸； • 褐煤的利用
• 不同时代的褐煤挥发分相差更大, 如全国褐 煤的平均挥发分( Vdaf ) 为45.21 % , 其中 以成煤时代越迟的晚第三纪褐煤的挥发分最 高, 平均为55.92 % , 成煤时代越早的早、 中侏罗世褐煤的挥发分最低, 平均38.60 %。
• 褐煤的纯煤发热量( Qgr ,daf) 也与成煤时代有关, 如全•国煤褐的煤发热的量平有均高Q位g发r 热,d量af（为h2ig8h.7h1eMat Jv/alkuge，,其HH中V）以 早、和中低侏位罗发热世量褐（煤lo的w h发ea热t v量alu最e，高LH, 晚V）第之三分。纪褐煤的 发热量最• 高低位, 发分热别量为是2指8每.5公4 斤M煤J /完k全g燃和烧2后7.所24产M生J的/ 热kg量。，
干基 d
100 M ad 100
100 M ar 100
干燥无灰基 100 (M ad Aad ) 100 (M ar Aar )
daf
100
100
100 Ad 100
100 100 Ad
干燥无矿物 100 (M ad MM ad ) 100 (M ar MM ar ) 100 MMd 100 MM d
➢ 褐煤是化学反应性最好的低煤阶, 其最高内在水分(MHC) 、腐植 酸、铝甑低温干馏焦油产率和苯萃取物(俗称褐煤蜡) 产率等技 术指标的高低,是决定褐煤合理利用和综合利用的重要参数。
• 我国的褐煤资源丰富, 到2002年底已探明的 保有储量大约为1 300亿t, 其预测资源量亦 近2 000亿t。其中有3 /4的褐煤分布在内蒙 东部地区, 其中著名的有胜利、霍林河、伊 敏、大雁、宝日希勒、扎赉诺尔和平庄等 矿区。
• 原生腐植酸（primary humic acid）：成煤过程中形成的腐 植酸为原生腐植酸；原生腐植酸是褐煤区别于其它煤种的 主要特征组分。
• 次生腐植酸（secondary humic acid）：煤经氧化(包括风化) 形成的腐植酸为次生腐植酸。
腐植酸分类
• ①溶于丙酮或乙醇的部分称为棕腐酸； • ②不溶于丙酮部分称为黑腐酸； • ③溶于水或稀酸的部分称为黄腐酸（又称
– 气化 – 液化 – 干馏
• 按加热的温度主要可分为低温(550～600 ℃) 干馏和中 温(700～800 ℃) 干馏。褐煤干馏产出的煤气产品可以 作为燃料气和化工合成气, 焦油或酚类可作化工原料, 半
需要换算的基
干基 d
干f
100
100
100
100 M ad 100 (M ad Aad ) 100 (M ad MM ad )
收到基 ar
100 M ad 100 M ar
100
100
100
100 M ar 100 (M ar Aar ) 100 (M ar MM ar )
2.1 前 言
➢ 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, 因外表呈褐色或暗褐色而得名。
➢ 我国褐煤资源主要形成于晚侏罗纪、早第三纪和晚第三纪。 • 晚第三纪褐煤多为土状褐煤, 煤田零星分布在辽宁、山东、 广西、广东、云南等省区; • 晚侏罗纪褐煤则多为硬褐煤, 或称老年褐煤, 主要分布在我国 内蒙古自治区东部海拉尔含煤区霍林河盆地以及黑龙江三 江—穆林河含煤区,这一地区是我国褐煤资源集中地区, 基本 特点为埋藏浅,煤层厚度大。
质基 dmmf
100
100
100
100 Ad
100 100 MM d
100 Ad 100 MM d
• 褐煤的煤质特征与其成煤时代密切相关：
– 经统计, 全国生产矿区褐煤的煤层平均灰分 ( Ad)为21.90 % , 其中以早、中侏罗世褐煤的 灰分最低, 平均仅10.55 % , 而早第三纪褐煤 的平均Ad则高达23126 % , 两者相差1 倍以上。
富里酸）。
腐植酸的结构
• 大分子的基本结构是芳环和脂环，环上连有羧基 、羟基、羰基、醌基、甲氧基等官能团。
• 从黄腐酸（fulvic acid）、棕腐酸（hymatomalenic acid）到黑腐酸（pyrotomalenic acid），分子量 逐渐增大，从102~103、103~104到104~106。