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| 褐煤 |
褐煤是变质程度最低的煤种，它是泥炭经脱水、压实转变为有机生物岩的初期产物，一般指镜质组最大反射率介于0.2%~0.5%的低变质程度煤。是煤化程度最低的矿产煤。褐煤属于低阶煤，具有水分、挥发分较高，热值低等特点，严重影响褐煤资源的直接利用。
目录
基本介绍
褐煤资源分布
物理性质及化学成分
褐煤物理性质
褐煤的元素分析
褐煤在现代煤化工中的应用
褐煤气化技术及发展
褐煤热解新技术
褐煤制油
褐煤的溶剂抽提
褐煤利用技术展望
基本介绍
褐煤，是一种介于泥炭与沥青煤之间的棕黑色、无光泽的低级煤。化学反应性强，在空气中容易风化，不易储存和运输的矿产煤，煤化程度最低[1]。褐煤燃烧时会对空气造成严重的污染。随着优质煤的采掘，褐煤已成为我国主要使用的煤，但由于褐煤的煤化程度太低，很大程度上限制了褐煤的运用，其化学组成如下所示。
2 褐煤资源分布
我国褐煤资源丰富，埋深2000m以浅资源总量3194.38亿t，占我国煤炭资源总量的5.74%；探明储量1291.32亿t，占全国探明储量的12.69%；预测褐煤资源量1903.06亿t，占预测煤炭资源总量的4.18%。埋深1000m以浅的褐煤资源量为2465.44亿t，占褐煤总资源量的77.2%，主要分布在内蒙古、吉林、辽宁、山东、云南、广西等地。埋深1000～1500m的褐煤资源量为138.20亿t，占褐煤总资源量的4.3%，主要分布在内蒙古、辽宁、广西等地；埋深1500～2000m的褐煤资源量为590.74亿t，占褐煤总资源量的18.5%，主要分布在内蒙古自治区和辽宁等地。
根据GB/T5751—2009《中国煤炭分类》，褐煤分为年轻褐煤(HM1)和年老褐煤(HM2)。东北地区多属年老褐煤，以形成于早白垩世(K1)、古近纪(E)为主，云南多为新近纪年轻褐煤[3]。我国年轻褐煤的资源量为689.73亿t，年老褐煤的资源量为2504.65亿t。我国褐煤资源地域分布不均，主要分布在我国的东北和西南地区，大型褐煤盆地群有海拉尔盆地群、二连盆地群和昭通盆地群。内蒙古东部褐煤占全国褐煤总资源量的77.55%，云南褐煤占全国褐煤总量的11.88%。褐煤在黑龙江、吉林、辽宁以及广西也有分布，在河北、山东、广东、海南和四川等省的局部地区也有零散分布。内蒙古保有褐煤储量占内蒙古保有煤炭储量的45.0%，云南占3.7%，广西占4.7%，黑龙江5.4%，海南则几乎全部是褐煤。
3 物理性质及化学成分
3.1 褐煤物理性质
褐煤水分大、挥发分高、密度小,发热量低,含有可溶于碱液内的腐殖酸，氧含量常达15~30%。褐煤全水分一般可达20%~50%，分析基水分为10%~30%，挥发分15%~30%，相对密度1.2~1.45，含碳量60%~75%，低位发热量一般只有11.71~16.73MJ/kg，易风化碎裂、易氧化自燃。由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。这在一定程度上限制了褐煤在市场上的运用[4]。
褐煤俗称柴煤，燃烧后产生的大量粉末进入大气，人们在呼吸了粉煤烟尘后易患呼吸道疾病，甚至会引起矽肺病。
3.2 褐煤的元素分析
褐煤中的氧以多种官能团的形式存在，高含氧量是褐煤中高含水量的主要原因，同时也是褐煤表面的酸性较高的原因。褐煤中的含氧官能团主要包括羧基、羟基、甲氧基和羰基。针对褐煤的特点，对褐煤进行了化学成分进行了分析，分析结果如下：
①有机质碳含量：60%~75%；
②氧含量：无一定的规律但极易氧化；
③氢含量：5%~6%之间；
④氮含量：1.3%~2.5%之间；
⑤硫含量：根据测定的结果，基本上不超过1%。
4 褐煤在现代煤化工中的应用
4.1 褐煤气化技术及发展
煤气化技术按炉型分为固定床气化、流化床气化、气流床气化三种。固定床气化炉出口粗煤气组成中含有较高的甲烷，适于褐煤制天然气，代表工艺有BGL和Lurgi；流化床适于处理高活性褐煤，代表工艺有Winker、灰熔聚；气流床气化分为水煤浆和干粉2种进料形式，由于褐煤水分高，表面积大，吸水能力强，难以制得高浓度的煤浆，所以褐煤气化一般采用干粉形态进料，主要工艺包括Shell、GSP和我国的HT－L。
煤气化是未来主要的清洁能源，而蒸汽气化相比其他气化剂气化，产率比较高，但蒸汽气化过程缓慢，温度很高，共气化技术具有反应条件相对温和，气化效率高，污染小等优点，具有良好前景，Ganesh等开发的蒸汽－联合气化技术，可以大幅降低气化能耗、提高速率；MirelaMure-san等将麦秸配比褐煤进行气化，其产生的大大降低；Woei等以褐煤和松木屑进行共气化，随着木质配备逐渐增多，产量随着增高[6]。碱金属催化剂可在相对低的温度下提高气化效率，但在气化过程中会出现大量催化剂分解失活的问题，通过对比氧化铝和钙钛矿氧化物2种载体，发现以钙钛矿氧化物作载体进行蒸汽气化，具有良好的催化性能并且催化剂损失小，对降低操作条件，提高催化剂寿命具有重要意义。
4.2 褐煤热解新技术
褐煤热解属于传统的煤化工技术，生产方式粗放，焦油和焦炉气利用率较差，对环境污染严重，开发褐煤的热、电、气、油多联产系统是清洁高效利用褐煤的新思路，如德国Lurqi－ruhurgas工艺、澳大利亚快速流化床工艺、美国Toscoal工艺，我国近几年热解技术发展迅速，如大连理工大学的固体热载体干馏技术、中国科学院的“煤拔头技术”，科研人员发现在褐煤热解过程中加入少量废气塑料，气、油、焦的产率都有不同程度的提高，Guo等模拟的热电联产工艺，生产甲醇、焦油，且系统效率相较原热解技术高8%，具有明显的经济价值。我国褐煤热解多联产的代表项目有内蒙古准格尔旗的1600万t煤热解项目，联产烯烃;华电褐煤多联产项目，年热解褐煤1200万t，联产型煤、柴油、石脑油、液化天然气。
4.3 褐煤制油
褐煤合成油。合成油即褐煤间接液化技术，分为气化、费托(F－T)合成、油品精制3部分。中国科学院山西煤炭化学研究所自主研发催化剂，在传统的F－T合成基础上改进为SMFT合成工艺。目前我国合成油主要生产柴油产品，由于合成油工艺得到的液化油是通过精制合成气制得的，其有害原子N、S都已经在油品合成前处理干净，所以得到的柴油质量比较好。
除了间接液化之外，褐煤还可以直接液化，褐煤直接液化。褐煤结构单元中有较多的羧基、羰基和亚甲基，具有较高的液化活性，是较理想的直接液化煤种，褐煤直接液化相比其他制油技术能耗最低，但生产的油质量较差，硫、芳烃含量都较高。
4.4 褐煤的溶剂抽提[1]
除了在能源方面转化利用，褐煤的溶剂抽提技术也快速发展，褐煤煤化程度低，酸含量较高。其中腐植酸广泛应用于农牧业生产，可以增进肥效、改良土壤、改善品质、调节作物生长和增强作物的抗逆性等。褐煤腐植酸还可以生产钻井液添加剂、陶瓷用腐植酸钠、混凝土减水剂、蓄电池阴极膨胀剂、锅炉防垢剂等。
褐煤利用技术展望
我国褐煤储量相对丰富，气化液化活性高，发展现代煤化工项目具有天然优势。特别是褐煤制天然气、褐煤制油等项目，对改善我国能源供应紧张的局面有很大帮助，但要注意的是现代煤化工项目都是高耗电耗水，大排污排气的大型化项目。未来煤化工应向着低能耗、清洁化的方向发展。褐煤煤化程度低，酸和蜡的含量都比较高，同时本身多孔隙、多活性基团，在非燃料利用方面具有重要作用，开发高效的溶剂萃取技术、吸附剂制备技术对实现褐煤的高附加值利用具有重要意义。
参考文献
^虞继舜.煤化学.北京:冶金工业出版社,2005,
^李先春. 褐煤提质及其燃烧行为特性的研究.大连理工大学,2011..
^GB /T 5751—2009，中国煤炭分类
^陈 鹏.中国煤炭性质分类和利用 .北京:化学工业出版社,2001,
^Guo Zhihang，Wang Qinhui，Fang Mengxiang，et al..Thermodynam- ic and economic analysis of polygeneration system integrating at- mospheric pressure coal pyrolysis technology with circulating flu- idized bed power plant.Applied Energy,2014-06,1301-1314.
^Qian Chunmei，Zhou Min，Wei Jianghong..Pyrolysis and co－pyrol- ysis of lignite and plastic.International Journal of Mining Sci- ence and Technology,2014-01,137－141.
^黄建湘，李 明，袁翠翠，等 .褐煤煤化工利用现状及前景.广州化工,2011-05,34-36.