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褐煤的加工与利用技术
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。
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。
我国褐煤资源分布的特点是:埋藏浅、煤层厚、储量大, 多适合于露天开采, 如小龙潭矿的煤层厚达20~100 m, 最厚处可达200m, 胜利煤田的探明储量达150亿t。
褐煤的特征组分及性质
褐煤大多数无光泽, ~/ 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。
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:
原生腐植酸: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:煤经氧化(包括风化) 形成的腐植酸为次生腐植酸。
煤分析各种基准之间的换算公式
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) % , 其中以早、中侏罗世褐煤的灰分最低, % , 而早第三纪褐煤的平均Ad则高达23126 % , 两者相差1 倍以上。
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 ) % , 其中以成煤时代越迟的晚第三纪褐煤的挥发分最高, % , 成煤时代越早的早、中侏罗世褐煤的挥发分最低, %。
褐煤的纯煤发热量( Qgr ,daf) 也与成煤时代有关, 如全国褐煤的平均Qgr , MJ / kg ,其中以早、中侏罗世褐煤的发热量最高, 晚第三纪褐煤的发热量最低, MJ / kg / kg。
褐煤的水分( M) 也与成煤时代密切相关, 即以晚第三纪褐煤的水分最高, 侏罗纪褐煤的水分最低, 如云南可保的晚第三纪褐煤的全水分( Mt) 平均高达4616 % , 昭通褐煤的水分可达50 %以上, 而内蒙古霍林河矿区的晚侏罗世褐煤的Mt为32. 2 %。
我国褐煤腐植酸以晚第三纪的最高, % , 早、中侏罗世的最低, %。
煤的发热量有高位发热量(high heat value,HHV)和低位发热量(low heat value,LHV)之分。
高位发热量是指每公斤煤完全燃烧后所产生的热量,它包括了煤燃烧时,煤中水分所生成的水蒸气全部凝结成水所放出的热量。实际上,在燃烧设备中,煤燃烧后的排烟还具有一定的温度,煤中水分所生成的水蒸气并不能凝结下来,此部分汽化潜热并不能包括在煤的发热量中。
从煤的高位发热量中扣除了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。