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我國褐煤資源豐富，褐煤和低變質(zhì)煙煤資源量為31729.73億噸，占我國煤炭資源的56.97%；褐煤探明保有資源量為1291.32億噸，占全國探明保有資源量的12.69%，主要分布在內(nèi)蒙古東部、黑龍江東部和云南東部。褐煤煤化程度較低，屬于低階煤的一種，發(fā)熱量低、水分高、易風(fēng)化自燃、熱穩(wěn)定性差，不適宜長度運輸，并且具有高灰分、高硫分的特點。我國的褐煤平均灰分為21.90%，揮發(fā)分為45.21%，水分在30%左右，發(fā)熱量在28.71MJ/kg。近年來，褐煤的產(chǎn)量迅猛增加，并且成本低，褐煤的加工和利用越來越為人們所重視。褐煤加工利用的方式有很多種，包括褐煤發(fā)電、褐煤氣化、褐煤液化、褐煤提質(zhì)等，其中褐煤氣化是褐煤清潔化利用重要的途徑之一，褐煤通過氣化得到粗煤氣，粗煤氣進一步加工可以生產(chǎn)液體燃料、氣體燃料和化學(xué)品等。從原理上講，固定床、流化床和氣流床等煤氣化技術(shù)均可應(yīng)用于褐煤氣化，褐煤的煤種特性對不同的煤氣化技術(shù)有不同的適用性，不同的煤氣化技術(shù)對褐煤氣化前的處理有不同的要求。1.褐煤固定床氣化褐煤用于固定床加壓氣化，在我國已有近30年的褐煤氣化歷史，中國先后建成多座褐煤固定床加壓氣化煤氣廠，進行過多個褐煤煤種的加壓固定床氣化試驗研究。褐煤的物理化學(xué)性質(zhì)對氣化爐的設(shè)計、運行以及后續(xù)工藝都有直接的影響，是終決定煤氣化技術(shù)經(jīng)濟效果的一項重要因素。一般而言，褐煤中的水分對氣化是無益的，增加了氣化過程的熱能消耗，若超過一定限度時，需要對煤進行干燥預(yù)處理。因褐煤的揮發(fā)分高，固定床氣化后產(chǎn)生的焦油、酚水量較大，常常給后續(xù)工藝帶來諸多麻煩。固定床氣化對煤的熱穩(wěn)定性有一定要求，塊煤在液態(tài)排渣氣化爐中會部分粉化，可能會導(dǎo)致氣化爐內(nèi)局部超溫，嚴(yán)重影響裝置的穩(wěn)定運行。固定床氣化要求碎煤的直徑介于5~50mm，而褐煤穩(wěn)定性較差，從煤礦采出輸送到煤化工廠后并經(jīng)過篩分后，滿足入爐煤要求的塊煤的比例一般不到50%，將多余的粉煤制成型煤將帶來成本的顯著增加，如何處理大量的粉煤是褐煤固定床氣化面臨的是一個較為嚴(yán)重的問題，在選擇固定床氣化技術(shù)時必須對此問題有較好的解決方案。國內(nèi)以褐煤為原料選用的固定床氣化技術(shù)包括UCI常壓固定床氣化技術(shù)，魯奇加壓氣化技術(shù)和BGL氣化技術(shù)。國電赤峰化工公司30萬噸合成氨化肥項目以元寶山褐煤為原料，選用了碎煤加壓氣化技術(shù)，實現(xiàn)了裝置的穩(wěn)定運行。云南解放軍化肥廠應(yīng)用BGL氣化技術(shù)對原有魯奇爐進行了改造，實現(xiàn)了褐煤固定床氣化液態(tài)排渣，因種種原因，改造后的氣化爐至今未達(dá)到設(shè)計負(fù)荷。呼倫貝爾金新化工項目以當(dāng)?shù)睾置簽樵�料，將褐煤制成型煤，滿足BGL氣化爐要求，但因種種原因至今未實現(xiàn)長周期穩(wěn)定運行。大唐克旗煤制天然氣項目以東勝利煤礦褐煤為原料和燃料，選擇了碎煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)替代天然氣，于2012年實現(xiàn)了氣化裝置的成功開車和穩(wěn)定運行。雖然部分褐煤可以通過動力裝置進行消耗，但仍有部分粉煤無法消化。2.褐煤流化床氣化流化床氣化工藝對煤的適用性要高于固定床，不要求使用粒度均勻性好的塊煤，只要求一定粒度的細(xì)粒煤，對煤的熱穩(wěn)定性和粘結(jié)性無特殊要求。對于活性高的褐煤，可以得到較高的碳轉(zhuǎn)化率和氣化效率。對于煤灰熔融性，要求ST≥1250℃，以避免氣化爐內(nèi)氣化高溫區(qū)結(jié)渣，破壞流化床正常操作。從煤的輸送、氣化劑消耗和爐內(nèi)熱量平衡上考慮，入爐褐煤一般要求低于12%，也有要求低于20%即可，褐煤入爐前需要進行與干燥。國內(nèi)以褐煤為原料，選用的流化床氣化技術(shù)主要是恩德爐，并且U-Gas、TRIGTM氣化爐也有氣化褐煤的業(yè)績。中國撫順恩德機械有限公司在引進國外專利技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)的恩德爐在國內(nèi)有近20家公司的工業(yè)化應(yīng)用業(yè)績。美國為解決低階煤氣化而開發(fā)的TRIGTM氣化技術(shù)在建有50t/d的中試裝置，進行過褐煤的氣化實驗，取得了商業(yè)化放大設(shè)計數(shù)據(jù)，國內(nèi)東莞天明電廠投煤量1600t/d項目在建，尚未投產(chǎn)。2009年11月，埃新斯（棗莊）新氣體有限公司對內(nèi)蒙古白音華煤礦的褐煤進行了為期兩周的氣化實驗，氣化裝置運行穩(wěn)定，各項指標(biāo)良好，可以認(rèn)為U-Gas氣化技術(shù)可以作為褐煤利用項目可選的氣化技術(shù)之一。3.褐煤氣流床氣化粉煤氣化對煤種具有廣泛的適用性，對煤的活性、黏結(jié)性、機械強度、水分、灰分、揮發(fā)分等煤的一些關(guān)鍵理化特性的要求不是很嚴(yán)格，但對于褐煤要求入爐煤水分低于8%。因此選用粉煤氣化技術(shù)時，需對褐煤進行預(yù)干燥，使煤中水分滿足要求。我國褐煤灰分含量高，在粉煤氣化爐設(shè)計時需要對排渣系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計。另外，褐煤因其容易自燃，在煤粉輸送裝置設(shè)計時必須予以足夠重視。對于Shell、Prenflo等廢鍋流程的氣化技術(shù)而言，高灰分褐煤帶來的粗煤氣中飛灰將使陶瓷過濾器、激冷氣壓縮機、廢鍋等因灰而結(jié)垢，進而影響氣化裝置的穩(wěn)定運行。GSP氣化技術(shù)采用了激冷流程，所有灰分分別通過激冷室、洗滌器進入渣水處理系統(tǒng)，渣水中灰分也會對管道、閥門和設(shè)備帶來一定影響。大唐多倫煤制烯烴項目以東勝利褐煤為原料，選用了Shell氣化技術(shù)，氣化爐成功投產(chǎn)。4.水煤漿氣化水煤漿氣化技術(shù)因其技術(shù)成熟可靠，可以省略很多不必要的麻煩，保障后續(xù)工藝的運行。一般在煤化工項目氣化技術(shù)選型時，都會對原料煤進行成漿性實驗評價。煤中水分尤其是內(nèi)水含量越高，成漿性能越差，在煤漿濃度相同的條件下，煤漿的表觀粘度較大，以致流動性較差。若使其達(dá)到較好的流動性，則煤漿濃度一般就會下降。煤中水分含量越大，磨煤操作時越易溢漿，添加劑的選擇余地越小，添加劑消耗越大。加之褐煤固定碳含量和發(fā)熱量低，不僅單位有效氣體的煤耗高，同時由于水分蒸發(fā)消耗了過多的熱量，氣化爐內(nèi)熱量也難于達(dá)到平衡。褐煤煤種灰分含量高，會相對增加氣化爐的比煤耗、比氧耗�；曳中纬傻幕以�都進入渣水處理系統(tǒng)，灰分中硬顆粒會對一些管道、閥門、設(shè)備產(chǎn)生過度沖蝕以致泄漏，而灰分中的堿性成分和渣水中細(xì)灰又容易在管道、換熱器的一些部位產(chǎn)生沉積、垢堵。灰分高，渣水中的固含量增加，渣水處理系統(tǒng)的負(fù)荷增加，難度增大，能耗也隨之上升。褐煤內(nèi)孔表面積大，吸水能力強，成漿性差，一般不易制得高濃度的煤漿，傳統(tǒng)方法制得的煤漿一般低于50%。如何改善褐煤成漿性能，是推進褐煤水煤漿氣化技術(shù)的關(guān)鍵。改進褐煤成漿性的方法很多，有合理配煤、磨煤與級配技術(shù)、添加劑配方及生產(chǎn)技術(shù)、褐煤提質(zhì)改性等。經(jīng)采用配煤、改善級配、選擇合適的添加劑等方法進行制漿性能試驗，云南褐煤與新莊煤（0.65：0.35）兩種高低階煤制漿濃度高達(dá)53%。國家水煤漿工程技術(shù)研究中心開發(fā)的分級研磨高濃度制漿技術(shù)可以將水煤漿濃度提高3~5%，在內(nèi)蒙古伊泰煤制油公司獲得了成功應(yīng)用，將水煤漿濃度從59.5%提高到62.2%。榆林西部煤炭技術(shù)研究中心開發(fā)的干法微細(xì)粉制備水煤漿技術(shù)可以明顯提升褐煤水煤漿濃度，在自制的工業(yè)化中試生產(chǎn)線上，成功生產(chǎn)出63%的水煤漿。通過對寶日希勒褐煤進行提質(zhì)改性，水煤漿濃度從52.8%升至61.0%。通過對褐煤進行水熱處理后也可以提高褐煤水煤漿濃度。大唐呼倫貝爾化肥項目以當(dāng)?shù)睾置簽樵�料，選擇了兩段分級給氧氣化技術(shù)，經(jīng)過調(diào)試后實現(xiàn)了氣化裝置的基本穩(wěn)定運行。 100%