褐煤，又稱柴煤，是一種煤化程度最低的礦產(chǎn)煤，介于泥炭和瀝青煤之間，含碳量達(dá)60%~77%，此外還含有較多的雜質(zhì)和揮發(fā)物質(zhì)，含水量較高，易碎，遇空氣易風(fēng)化碎裂，燃燒時(shí)會對空氣產(chǎn)生污染。褐煤主要用作發(fā)電廠的燃料，也可作化工原料、吸附劑、催化劑載體凈化污水和回收金屬等。
褐煤主要在第三紀(jì)和中生代巖層中形成，偶爾也見于淺層泥炭中。褐煤的世界主要產(chǎn)地有墨西哥灣沿岸、太平洋沿岸的美國華盛頓州、俄勒岡州和加利福尼亞州等；褐煤的中國主要產(chǎn)地為內(nèi)蒙古東部和云南東部，也有少量產(chǎn)自東北和華南地區(qū)。
物理性質(zhì)
由于它富含揮發(fā)份，所以易于燃燒并冒煙。剖面上可以清楚地看出原來木質(zhì)的痕跡(由裸子植物形成）。含有可溶于堿液內(nèi)的腐植酸。含碳量60%～77%，密度約為1.1-1.2g/cm3，揮發(fā)成分大于40%。無膠質(zhì)層厚度。恒濕無灰基高位發(fā)熱量約為23.0-27.2兆焦/公斤（5500-6500千卡/公斤）。多呈褐色或褐黑色，相對密度1.2～1.45g/cm3。
褐煤水分大（15-60%），揮發(fā)成分高（>40%），含游離腐植酸。空氣中易風(fēng)化碎裂，燃點(diǎn)低（270°左右）。儲存超過兩個(gè)月就易發(fā)火自燃，堆放高度不應(yīng)超過兩米，決定了褐煤不適宜運(yùn)輸。因此褐煤的市場也受到局限。
各國產(chǎn)量
各國產(chǎn)量(單位：百萬噸）
主要用于發(fā)電廠的燃料，也可作化工原料、催化劑載體、吸附劑、凈化污水和回收金屬等。
通常有兩種：
（1）土狀褐煤（brown coal），質(zhì)地疏松而較軟；
（2）暗色褐煤（lignite），質(zhì)地致密而較硬。可直接用作家庭燃料、工業(yè)熱源燃料及發(fā)電的燃料，也可用作氣化、低溫干餾等的原料。
在世界上的某些地方，把褐煤用作熱源燃料和化學(xué)制品及氣體與液體燃料的原料。在美國，最先在大平原北部（北達(dá)科他州、蒙大拿州東部、懷俄明州東北部和南達(dá)科他州的西北部）和墨西哥灣沿岸地區(qū)（亞拉巴馬州、阿肯色州、堪薩斯州、路易斯安那州、俄克拉何馬州和得克薩斯州）以及太平洋沿岸諸州（加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州）發(fā)現(xiàn)了褐煤。
中國褐煤量只有2118億噸，與世界褐煤資源量（26229億噸）約占世界煤炭資源總量（107539億噸）的24.4%相比，比例也很低，約占全國煤炭總資源量的13%，主要分布在內(nèi)蒙古自治區(qū)東部和云南省東部，東北地區(qū)和華南也有少量。
褐煤的燃燒值低，在3000大卡或以下。國內(nèi)外最新的發(fā)展技術(shù)是褐煤干燥，能夠?qū)⑵淙紵堤岣叩?800 甚至6000大卡。
干燥方法
以空氣為干燥介質(zhì)的褐煤烘干機(jī)在引風(fēng)機(jī)的作用下與熱源行成對流加熱方式，使褐煤與高濕負(fù)壓進(jìn)入烘干機(jī)內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱交換。濕褐煤以攪動分散粉碎褐煤的運(yùn)行方式緩緩振動向前移動并排出烘干滾筒，完成干燥褐煤過程。干燥后的褐煤主要用于發(fā)電廠的燃料，也可作化工原料、催化劑載體、吸附劑、凈化污水和回收金屬等。
褐煤脫水工藝通常可以分為蒸發(fā)干燥和非蒸發(fā)脫水兩類。褐煤干燥技術(shù)具體分為以下六類：
（1）轉(zhuǎn)筒干燥技術(shù)——轉(zhuǎn)筒干燥的核心是一個(gè)略帶傾斜并能回轉(zhuǎn)的圓筒體，筒體的傾斜度可以調(diào)節(jié)，范圍一般為2o~10o；按照濕物料和熱載體的接觸方式，工業(yè)中開發(fā)利用的褐煤轉(zhuǎn)筒干燥裝置主要有直接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器、回轉(zhuǎn)管式干燥器和蒸汽管間接加熱轉(zhuǎn)筒干燥器。
（2）帶式干燥技術(shù)——褐煤由進(jìn)料端經(jīng)加料裝置被均勻分布到輸送帶上，輸送帶通常用穿孔的不銹鋼薄板制成，由電機(jī)經(jīng)變速箱帶動，可以調(diào)速，最常用的干燥介質(zhì)是熱空氣或熱煙氣。
（3）氣流干燥技術(shù)——?dú)饬鞲稍镆卜Q為“瞬間干燥”，是流態(tài)化稀相輸送在干燥方面的應(yīng)用；按照干燥介質(zhì)和操作溫度的不同，氣流干燥可分為直管式和床混式兩種。
（4）流化床干燥技術(shù)——工業(yè)上開發(fā)應(yīng)用的褐煤流化床干燥設(shè)備主要是以過熱蒸汽或空氣作為流化介質(zhì)(或干燥介質(zhì))，并且流化床內(nèi)部帶有換熱器；褐煤流化床干燥技術(shù)主要包括過熱蒸汽流化床干燥技術(shù)和蒸汽-空氣聯(lián)合干燥技術(shù)。
（5）振動干燥技術(shù)——振動干燥是利用機(jī)械振動實(shí)現(xiàn)固體顆粒在干燥器中流動，并同時(shí)在干燥介質(zhì)（如熱煙氣等）的作用下實(shí)現(xiàn)干燥過程。褐煤振動干燥設(shè)備主要有振動混流干燥器和振動流化床干燥器。轉(zhuǎn)筒干燥技術(shù)中的回轉(zhuǎn)管干燥技術(shù)是工業(yè)中應(yīng)用最為成熟的褐煤脫水干燥技術(shù)。
（6）K-燃料技術(shù)——最為一項(xiàng)非蒸發(fā)式干燥技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)利用原煤與蒸汽在提質(zhì)裝置中直接接觸，通過調(diào)節(jié)時(shí)間、溫度和壓力三個(gè)要素，將原煤中的水分以液態(tài)水的方式脫除，在“擠”出煤中水分的同時(shí)，改變煤的孔隙結(jié)構(gòu)及親水性能，提升低階煤的品質(zhì)。在美國懷俄明州建設(shè)有年處理75萬噸的提質(zhì)工廠。
熱解
煤的熱解是指將煤在惰性氣氛下持續(xù)加熱至較高溫度時(shí)發(fā)生的一系列物理變化和化學(xué)反應(yīng)的復(fù)雜過程，亦稱為熱分解或干餾。煤熱解是煤加工轉(zhuǎn)化，如燃燒，氣化，液化等工藝中極為重要的中間過程。與其他煤轉(zhuǎn)化方法比，煤的熱解僅是一個(gè)熱加工過程，常壓操作，不用加氫，不用氧氣，即可實(shí)現(xiàn)煤的部分氣化和液化，制得煤氣和焦油。與氣化或液化工藝過程相比，煤熱解工藝簡單，加工條件溫和，投資少，生產(chǎn)成本低。
煤大分子中富碳少氫，熱解過程把煤中的氫富集到焦氣和煤氣中，同時(shí)得到富碳的半焦。
宏觀變化
煤料在隔絕空氣的條件下受熱時(shí)，隨著加熱溫度的逐漸升高，水分首先從煤中析出；當(dāng)溫度達(dá)到350~400℃時(shí)，原來分散的煤粒（煉焦煤）開始形成膠質(zhì)體，數(shù)量逐漸增多，后來又隨溫度的升高逐漸固化成半焦；在半焦階段仍有大量氣體析出，以后半焦逐漸收縮，出現(xiàn)裂紋和碎裂，直到1000℃左右時(shí)成為焦炭。在高溫?zé)峤獾倪^程中，煤由分散的煤粒變成塊狀的焦炭，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，即煤在高溫?zé)峤鈺r(shí)，主要是經(jīng)過兩個(gè)過程；一是300~500℃之間的粘結(jié)過程；二是500℃以后半焦收縮、出現(xiàn)裂紋和破裂的成焦過程。
產(chǎn)物及用途
褐煤熱解后，所得產(chǎn)物為半焦、煤焦油及煤氣。其用途如下：
半焦
半焦是褐煤熱解提質(zhì)的主要產(chǎn)品，半焦熱值高于原褐煤（一般高50%-80%）。其主要用在：
a.半焦制活性炭
熱解半焦揮發(fā)分低，雜原子少，微觀結(jié)構(gòu)致密，可用作生產(chǎn)低灰高強(qiáng)度活性炭的原料。
以褐煤為原料采用多段回轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的半焦制活性炭。表明褐煤半焦能通過活化制取性能較好的活性炭。
b.半焦作鐵合金還原劑
硅鐵、錳鐵、鉻鐵等合金的冶煉需要還原焦。以冶煉硅鐵為例，煉制每噸硅鐵需0.8～1t還原焦。質(zhì)量高的還原焦要求有害雜質(zhì)少、固定碳含量高、反應(yīng)性大、比電阻大。灰成分中SiO2和氧化鐵是冶煉的有用成分，Al2O3和P（磷）是有害雜質(zhì)，Al?O?影響鐵合金質(zhì)量、增加電耗。鐵合金生產(chǎn)是高能耗產(chǎn)業(yè)，由于褐煤半焦比電阻高，反應(yīng)活性好，在鐵合金生產(chǎn)上可以降低電耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)表明使用半焦作還原劑，生產(chǎn)1t硅鐵可降低電500kW·h，硅鐵產(chǎn)量提高1.5%，多段回轉(zhuǎn)爐熱解半焦具有低灰，低鋁、反應(yīng)性高，比電阻大的特點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的硅鐵用焦。
c.半焦作高爐噴吹燃料
高爐噴吹煤粉可代替部分冶金焦，并有利于煉鐵操作控制，提高生產(chǎn)效率。目前使用的噴吹料以無煙煤為主，曾有人對半焦作為噴吹料進(jìn)行研究指出：低變質(zhì)程度的煤經(jīng)熱解加工后獲得的半焦在化學(xué)反應(yīng)、機(jī)械破碎、燃燒性能等方面優(yōu)于無煙煤。無煙煤的揮發(fā)分大多在5%～10%，與半焦揮發(fā)分（750℃熱解）相近，而半焦的著火點(diǎn)（300～400℃）一般低于無煙煤（470～560℃），且燃燒性能好。以往的研究表明，半焦可磨性系數(shù)均大于60，比一般無煙煤（30～50）更易磨碎。半焦在較低溫度下很少有揮發(fā)物析出，無爆炸性，適宜制粉200目占30%～40%）、儲存和運(yùn)輸。
d.半焦作碳化鈣用焦
電石生產(chǎn)也是高耗能行業(yè)，它要求焦炭反應(yīng)性好，比電阻高。生產(chǎn)實(shí)踐表明，半焦比冶金焦碎塊更適合作電石用焦，不僅能提高電石產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)還能降低電耗和降低電極糊耗量。
e.作氣化原料半焦的反應(yīng)性大，呈塊狀時(shí)熱穩(wěn)定性好，制粉時(shí)可磨性好，可用作固定床或流化床，氣流床氣化原料，得到用戶所需組成的合成氣。
f.作吸油劑
半焦的吸油速度快，吸油量大，可用于處理海洋浮油污染
g.作脫硝劑載體
半焦孔隙發(fā)達(dá)，作脫硝劑載體時(shí)具有較大的反應(yīng)比表面積，脫硝效果好，并且脫硝后易于進(jìn)行燃燒處理。
h.作無煙燃料
焦揮發(fā)分低，燃燒性能好，可直接供鐵礦粉燒結(jié)、鍋爐、水泥窯、陶瓷窯等用，也可作民用和成型燃料生產(chǎn)。
i.作煉焦瘦化劑
半焦含碳量高，微觀結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，煉焦時(shí)呈惰性，作瘦化劑能擴(kuò)大煉焦煤資源、降低焦炭灰分、提高焦炭塊度和強(qiáng)度。
煤焦油及煤氣
作為煉焦過程中的一個(gè)重要化產(chǎn)回收產(chǎn)品，煤焦油是一個(gè)組分上萬種的復(fù)雜混合物，目前已從中分離并認(rèn)定的單種化合物約500余種，約占煤焦油總量的55%，其中包括苯、二甲苯、萘[nài]等174種中性組分；酚、甲酚等63種酸性組分和113種堿性組分。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成纖維、合成橡膠、農(nóng)藥、醫(yī)藥、耐高溫材料及國防工業(yè)的貴重原料，也有一部分多環(huán)芳烴化合物是石油化工所不能生產(chǎn)和替代的。煤焦油主要用來加工生產(chǎn)石腦油、酚油、萘油及改質(zhì)瀝青等，再經(jīng)深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多種化工原料，產(chǎn)品數(shù)量眾多、用途十分廣泛。而固體熱載體法快速熱解煤氣為中熱值煤氣，可用作城市煤氣、工業(yè)燃料，也可以用作化工原料。
參考資料 >