褐煤

褐煤，又名柴煤(英文：Lignite(coal);browncoal;woodcoal)，是煤化程度最低的矿产煤。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，燃烧时对空气污染严重。但是由于优质煤几乎被采空，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，造成燃烧时会有大量的黑灰飘在空中，如果不经过洗煤处理和提炼，大量使用劣势褐煤会导致我国雾霾问题日益严重。

中文名：褐煤

外文名：Lignite(coal)；browncoal；woodcoal

别名：柴煤

外观：棕黑色、无光泽

发热量：23.0-27.2兆焦/公斤

密度：1.1-1.2

1、物理性质

褐煤

由于它富含挥发份，所以易于燃烧并冒烟。剖面上可以清楚地看出原来木质的痕迹(由裸子植物形成)。含有可溶于碱液内的腐殖酸。含碳量60%～77%，密度约为1.1-1.2g/cm3，挥发成分大于40%。无胶质层厚度。恒湿无灰基高位发热量约为23.0-27.2兆焦/公斤(5500-6500千卡/公斤)。多呈褐色或褐黑色，相对密度1.2～1.45g/cm3。

褐煤水分大(15-60%)，挥发成分高(>40%)，含游离腐植酸。空气中易风化碎裂，燃点低(270°左右)。储存超过两个月就易发火自燃，堆放高度不应超过两米，决定了褐煤不适宜运输。因此褐煤的市场也受到局限。

2、各国产量

各国产量(单位：百万吨)

3、工业应用

主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。

通常有两种：

(1)土状褐煤(browncoal)，质地疏松而较软;

(2)暗色褐煤(lignite)，质地致密而较硬。可直接用作家庭燃料、工业热源燃料及发电的燃料，也可用作气化、低温干馏等的原料。

在世界上的某些地方，把褐煤用作热源燃料和化学制品及气体与液体燃料的原料。在美国，最先在大平原北部(北达科他州、蒙大拿州东部、怀俄明州东北部和南达科他州的西北部)和墨西哥湾沿岸地区(亚拉巴马州、阿肯色州、堪萨斯州、路易斯安那州、俄克拉荷马州和得克萨斯州)以及太平洋沿岸诸州(加利福尼亚州、俄勒冈州和华盛顿州)发现了褐煤。

中国褐煤量只有2118亿吨，与世界褐煤资源量(26229亿吨)约占世界煤炭资源总量(107539亿吨)的24.4%相比，比例也很低，约占全国煤炭总资源量的13%，主要分布在内蒙古东部和云南东部，东北和华南也有少量。

褐煤的燃烧值低，在3000大卡或以下。国内外最新的发展技术是褐煤干燥，能够将其燃烧值提高到4800甚至6000大卡。

4、干燥方法

褐煤

以空气为干燥介质的褐煤烘干机在引风机的作用下与热源行成对流加热方式，使褐煤与高湿负压进入烘干机内进行传质、传热交换。湿褐煤以搅动分散粉碎褐煤的运行方式缓缓振动向前移动并排出烘干滚筒，完成干燥褐煤过程。干燥后的褐煤主要用于发电厂的燃料，也可作化工原料、催化剂载体、吸附剂、净化污水和回收金属等。

褐煤脱水工艺通常可以分为蒸发干燥和非蒸发脱水两类。褐煤干燥技术具体分为以下六类：

(1)转筒干燥技术——转筒干燥的核心是一个略带倾斜并能回转的圆筒体，筒体的倾斜度可以调节，范围一般为2o~10o;按照湿物料和热载体的接触方式，工业中开发利用的褐煤转筒干燥装置主要有直接加热转筒干燥器、回转管式干燥器和蒸汽管间接加热转筒干燥器。

(2)带式干燥技术——褐煤由进料端经加料装置被均匀分布到输送带上，输送带通常用穿孔的不锈钢薄板制成，由电机经变速箱带动，可以调速，最常用的干燥介质是热空气或热烟气。

(3)气流干燥技术——气流干燥也称为“瞬间干燥”，是流态化稀相输送在干燥方面的应用;按照干燥介质和操作温度的不同，气流干燥可分为直管式和床混式两种。

(4)流化床干燥技术——工业上开发应用的褐煤流化床干燥设备主要是以过热蒸汽或空气作为流化介质(或干燥介质)，并且流化床内部带有换热器;褐煤流化床干燥技术主要包括过热蒸汽流化床干燥技术和蒸汽-空气联合干燥技术。

(5)振动干燥技术——振动干燥是利用机械振动实现固体颗粒在干燥器中流动，并同时在干燥介质(如热烟气等)的作用下实现干燥过程。褐煤振动干燥设备主要有振动混流干燥器和振动流化床干燥器。转筒干燥技术中的回转管干燥技术是工业中应用最为成熟的褐煤脱水干燥技术。

(6)K-燃料技术——最为一项非蒸发式干燥技术，该项技术利用原煤与蒸汽在提质装置中直接接触，通过调节时间、温度和压力三个要素，将原煤中的水分以液态水的方式脱除，在“挤”出煤中水分的同时，改变煤的孔隙结构及亲水性能，提升低阶煤的品质。在美国怀俄明州建设有年处理75万吨的提质工厂。

5、褐煤的热解

褐煤

煤的热解是指将煤在惰性气氛下持续加热至较高温度时发生的一系列物理变化和化学反应的复杂过程，亦称为热分解或干馏。煤热解是煤加工转化，如燃烧，气化，液化等工艺中极为重要的中间过程。与其他煤转化方法比，煤的热解仅是一个热加工过程，常压操作，不用加氢，不用氧气，即可实现煤的部分气化和液化，制得煤气和焦汕。与气化或液化工艺过程相比，煤热解工艺简单，加工条件温和，投资少，生产成本低。

煤大分子中富碳少氢，热解过程把煤中的氢富集到焦气和煤气中，同时得到富碳的半焦。

宏观变化

煤料在隔绝空气的条件下受热时，随着加热温度的逐渐升高，水分首先从煤中析出;当温度达到350~400℃时，原来分散的煤粒(炼焦煤)开始形成胶质体，数量逐渐增多，后来又随温度的升高逐渐固化成半焦;在半焦阶段仍有大量气体析出，以后半焦逐渐收缩，出现裂纹和碎裂，直到1000℃左右时成为焦炭。在高温热解的过程中，煤由分散的煤粒变成块状的焦炭，其内部结构发生了很大变化，即煤在高温热解时，主要是经过两个过程;一是300~500℃之间的粘结过程;二是500℃以后半焦收缩、出现裂纹和破裂的成焦过程。

产物及用途

褐煤热解后，所得产物为半焦、煤焦油及煤气。其用途如下：

半焦

半焦是褐煤热解提质的主要产品，半焦热值高于原褐煤(一般高50%-80%)。其主要用在：

a.半焦制活性炭

热解半焦挥发分低，杂原子少，微观结构致密，可用作生产低灰高强度活性炭的原料。

以褐煤为原料采用多段回转炉生产的半焦制活性炭。表明褐煤半焦能通过活化制取性能

较好的活性炭。

b.半焦作铁合金还原剂

硅铁、锰铁、铬铁等合金的冶炼需要还原焦。以冶炼硅铁为例，炼制每吨硅铁需0.8～1t还原焦。质量高的还原焦要求有害杂质少、固定碳含量高、反应性大、比电阻大。灰成分中SiO2和Fe2O3是冶炼的有用成分，Al2O3和P(磷)是有害杂质，Al2O3影响铁合金质量、增加电耗。铁合金生产是高能耗产业，由于褐煤半焦比电阻高，反应活性好，在铁合金生产上可以降低电耗，提高产品质量，实际生产数据表明使用半焦作还原剂，生产1t硅铁可降低电500kW·h，硅铁产量提高1.5%，多段回转炉热解半焦具有低灰，低铝、反应性高，比电阻大的特点，是优质的硅铁用焦。

c.半焦作高炉喷吹燃料

高炉喷吹煤粉可代替部分冶金焦，并有利于炼铁操作控制，提高生产效率。目前使用的喷吹料以无烟煤为主，曾有人对半焦作为喷吹料进行研究指出：低变质程度的煤经热解加工后获得的半焦在化学反应、机械破碎、燃烧性能等方面优于无烟煤。无烟煤的挥发分大多在5%～10%，与半焦挥发分(750℃热解)相近，而半焦的着火点(300～400℃)一般低于无烟煤(470～560℃)，且燃烧性能好。以往的研究表明，半焦可磨性系数均大于60，比一般无烟煤(30～50)更易磨碎。半焦在较低温度下很少有挥发物析出，无爆炸性，适宜制粉200目占30%～40%)、储存和运输。

d.半焦作电石用焦

电石生产也是高耗能行业，它要求焦炭反应性好，比电阻高。生产实践表明，半焦比冶金焦碎块更适合作电石用焦，不仅能提高电石产品质量，同时还能降低电耗和降低电极糊耗量。

e.作气化原料半焦的反应性大，呈块状时热稳定性好，制粉时可磨性好，可用作固定床或流化床，气流床气化原料，得到用户所需组成的合成气。

f.作吸油剂

半焦的吸油速度快，吸油量大，可用于处理海洋浮油污染

g.作脱硝剂载体

半焦孔隙发达，作脱硝剂载体时具有较大的反应比表面积，脱硝效果好，并且脱硝后易

于进行燃烧处理。

h.作无烟燃料

焦挥发分低，燃烧性能好，可直接供铁矿粉烧结、锅炉、水泥窑、陶瓷窑等用，也可作民用和成型燃料生产。

i.作炼焦瘦化剂

半焦含碳量高，微观结构强度大，炼焦时呈惰性，作瘦化剂能扩大炼焦煤资源、降低焦炭灰分、提高焦炭块度和强度。

煤焦油及煤气

作为炼焦过程中的一个重要化产回收产品，煤焦油是一个组分上万种的复杂混合物，目前已从中分离并认定的单种化合物约500余种，约占煤焦油总量的55%，其中包括苯、二甲苯、萘等174种中性组分;酚、甲酚等63种酸性组分和113种碱性组分。煤焦油中的很多化合物是塑料、合成纤维、合成橡胶、农药、医药、耐高温材料及国防工业的贵重原料，也有一部分多环芳烃化合物是石油化工所不能生产和替代的。煤焦油主要用来加工生产轻油、酚油、萘油及改质沥青等，再经深加工后制取苯、酚、萘、蒽等多种化工原料，产品数量众多、用途十分广泛。而固体热载体法快速热解煤气为中热值煤气，可用作城市煤气、工业燃料，也可以用作化工原料。