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。

在中国，估计有90%以上的褐煤被用于电站锅炉和各种工业锅炉的燃料。

与其它煤种相比，褐煤的发热量低、水分高、含氧量高、挥发分高、灰分多，通常被认为是劣质燃料，特别是高灰分高水分将在燃烧过程中带走大量的热量。

燃用褐煤的电站锅炉主要采用悬浮燃烧方式，即煤粉燃烧锅炉（煤粉炉）。

少量采用旋风燃烧锅炉（旋风炉）。

近几年，随着流化床燃烧技术的发展，流化床燃烧锅炉也开始用于褐煤的燃烧发电。

褐煤在用于小容量的工业炉和工业锅炉时，主要采用层状燃烧方式，如链条炉、往复炉以及流化床燃烧炉。

（2）褐煤气化
褐煤的气化是以褐煤为原料，以氧气、水蒸汽或氢气等作气化剂，在高温条件下通过化学反应将褐煤中的有机物转变为可燃性气体燃料的过程。

可燃性气体燃料称为气化煤气，其有效成分包括CO、H2、CH4等。

气化煤气可用于城市煤气、化工合成原料气，为冶金工业提供还原气、工业燃料气、制氢原料气等。

褐煤气化比直接燃烧具有更大的优越性，因为气体燃料燃烧稳定，无环境污染，便于输送和净化，所需的工艺和设备简单。

此外，气态原料特别适合于非均相催化的化工合成过程。

正因为如此，近几年来生产气体原料和燃料的气化工业飞速发展，并日趋完善。

为此，在目前世界能源供求发生变化并期求从廉价的褐煤中取得洁净能源以保护环境的情况下，可以预见，褐煤气化工业将有着广阔的发展
前景。

从原理上讲，现有的固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法都可用于褐煤气化，但由于受产地、地质年代等条件制约，褐煤的性质存在着一定的差异，在选择采用何种气化方法应全面考虑和慎重权衡。

（3）褐煤液化
褐煤液化是通过化学加工方法将固体煤转变成液体产品的技术，主要有直接液化和间接液化两种工艺技术。

由褐煤生产液体燃料是高效和洁净利用褐煤、增加液体燃料油来源、发展煤化工、解决煤炭污染的重要途径。

褐煤直接液化是在适当的温度、压力等反应条件下，借助于催化剂的作用，将其加氢裂解生成液体烃类和少量气体，并脱除氮、氧和硫等杂原子。

这是一个褐煤深度转化的过程，又称加氢液化过程。

其工艺过程包括原料煤干燥、破碎、煤浆制备、加氢液化、固液分离、气体净化处理、液态产物分馏、精制加工以及液化残渣气化制取氢气等过程。

褐煤直接液化的产品是优质汽油、喷气燃料油、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，是一种先进的褐煤洁净利用技术。

若将褐煤转变成液体产物（合成原油），使H/C 原子比增大，需要经历加氢、裂解、脱除杂原子等反应过程。

（4）褐煤低温干馏
也称低温热解，有时也称为温和气化，是一个在隔绝空气条件下的热化学加工过程。

常压生产，不用氧气，也不用加氢，即可得到煤
气、半焦、酚类和焦油。

褐煤是一种年轻煤，挥发分高，氢碳比高，进行低温干馏可多得焦油和煤气产品。

低温干馏是煤的部分气化和液化过程，是把煤中的氢富集到焦油和煤气中，并得到富碳的半焦产品。

由于低温干馏比煤的气化和液化工艺简单，加工条件温和，所以建设投资少，生产成本低，产品可进行综合利用。

经过初步考察认为，目前可以用于褐煤低温干馏的可行的技术包括：德国的鲁奇和艾伟巴炉型、澳大利亚的塔西坷炉型、爱沙尼亚的科威特炉型、国内的三江煤化工公司的SJ型干馏炉、抚顺式干馏炉、回转窑炉、固体热载体干馏技术等。

2.2.4褐煤的非燃料利用
由于褐煤结构和组成复杂，有些褐煤含较高的活性基团、腐植酸和蜡，用不同溶剂萃取或化学处理可以得到各种贵重化工产品和原料，改变褐煤性质，直接或间接用于工农业生产，具有某些特殊综合利用的有效途径。

其利用途径见下：
（1）褐煤蜡
褐煤蜡的特点是熔点高、质硬发脆，耐湿性、化学稳定性和机械强度好，表面光亮似镜，导电性底，且能与其它蜡类及某些合成材料共熔成均匀的蜡膏。

由于褐煤蜡来源于成煤植物的有机化合物，它没有致癌作用，因此在日用品、轻化工、纺织、造纸工业得到广泛应用。

目前，我国有3个褐煤蜡生产厂。

（2）褐煤腐植酸制品
最有希望开发利用的腐植酸资源是泥煤、褐煤和风化煤，腐植酸
含量达10～80%。

褐煤用稀碱溶液萃取出的物质中，扣除沥青和矿物质的那一部分物质称为腐殖酸。

腐植酸的生产和利用是煤化工的一个方面。

我国云南和内蒙古褐煤腐植酸中棕腐酸含量在16%以上，其它褐煤都在10%以下，吉林褐煤腐殖酸中黑腐酸占92.69%、棕腐酸7.31%。

（3）褐煤用作土壤改良剂
含有羧基和酚羟基的褐煤是天然的离子交换剂，褐煤氧化可以提高羧基和酚羟基的含量，所以易自发氧化的褐煤适于制取土壤改良剂。

褐煤还可吸收土壤中有害的盐，且有电子交换能力，影响土壤的氧化还原条件。

（4）木质褐煤制木炭
云南省罗茨、潦浒、曲靖地区褐煤中的木质褐煤灰分低、化学活性高，很适宜制取煤基木炭和活性炭。

煤基木炭可用作民用燃料、稀有金属和优质铸铁的冶炼、处理污水和废气的吸附剂、制备活性炭以及化工产品的原料。

（5）褐煤制炭分子筛
煤基炭分子筛原料来源广，且价格低廉，其性能和生产成本在很大程度取决于原料煤的选择和制备工艺。

（6）褐煤可用于制活性炭
褐煤煤化程度较低，生成的活性炭过渡孔较发达。

煤质活性炭对原料煤基本要求之一是煤灰分小于10%。

灰分对活性炭吸附性能产生不利影响，褐煤酸洗脱灰处理是改善活性炭有效方法之一。