基本介紹
褐煤，一種介于泥炭與瀝青煤之間的棕黑色的低級煤，質量指标随井下采面條件而變化，存在一定的不确定性。褐煤:為半暗半亮型，易點燃，燃燒徹底，灰呈粉狀，易排出，屬優質褐煤。具有低硫、低磷、高揮發分、高灰熔點的“兩高兩低”顯著特點。是火力發電廠、沸騰爐理想的燃料。
褐煤有着清潔、低揮發和低硫的優點，但同時又存在着濕度大、燃點低和二氧化碳排放量大的缺點，是導緻全球溫室效應的重要因素之一。但是，在目前全球能源日趨緊張的形勢下，褐煤的經濟價值及其相關加工生産技術又重新被世界能源界所重視。
由于它富含揮發份，所以易于燃燒并冒煙。剖面上可以清楚地看出原來木質的痕迹(由裸子植物形成）。含有可溶于堿液内的腐殖酸。含碳量60%～77%，密度約為1.1-1.2，揮發成分大于40%。無膠質層厚度。恒濕無灰基高位發熱量約為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1.2～1.45。
褐煤水分大，揮發成分高(>40%)，含遊離腐植酸。空氣中易風化碎裂，燃點低（270°左右）。儲存超過兩個月就易發火自燃，堆放高度不應超過兩米。
産量
中國褐煤量隻有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%，主要分布在内蒙古東部、雲南東部、東北和華南也有少量。
主要用于發電廠的燃料，也可作化工原料、催化劑載體、吸附劑、淨化污水和回收金屬等。通常有兩種：（1）土狀褐煤（brown coal），質地疏松而較軟；（2）暗色褐煤（lignite），質地緻密而較硬。可直接用作家庭燃料、工業熱源燃料及發電的燃料，也可用作氣化、低溫幹餾等的原料。
焦化後的褐煤可制作為煤磚用于炊事和加熱；它也作為活性炭的來源，用于水的處理、複原黃金和提取碘。
在世界上的某些地方，把褐煤用作熱源燃料和化學制品及氣體與液體燃料的原料。在美國，最先在大平原北部（北達科他州、蒙大拿州東部、懷俄明州東北部和南達科他州的西北部）和墨西哥灣沿岸地區（亞拉巴馬州、阿肯色州、堪薩斯州、路易斯安那州、俄克拉荷馬州和得克薩斯州）以及太平洋沿岸諸州（加利福尼亞州、俄勒岡州和華盛頓州）發現了褐煤。
褐煤的燃燒值低，在3000大卡或以下。目前，國内外最新的發展技術是褐煤幹燥，能夠将其燃燒值提高到4800甚至6000大卡。
褐煤幹燥方法及價值
由于褐煤是一種煤化程度最低的礦産煤。褐煤水分大，揮發成分高(>40%)，含遊離腐植酸，空氣中易風化碎裂，燃點低（270°左右）。儲存超過兩個月就易發火自燃，堆放高度不應超過兩米，決定了褐煤不适宜運輸。因此褐煤的市場也受到局限，以空氣為幹燥介質的褐煤烘幹機在引風機的作用下與熱源行成對流加熱方式，使褐煤與高濕負壓進入烘幹機内進行傳質、傳熱交換。
濕褐煤以攪動分散粉碎褐煤的運行方式緩緩振動向前移動并排出烘幹滾筒，完成幹燥褐煤過程。幹燥後的褐煤主要用于發電廠的燃料，也可作化工原料、催化劑載體、吸附劑、淨化污水和回收金屬等。焦化後的褐煤可制作為煤磚用于炊事和加熱；它也作為活性炭的來源，用于水的處理、複原黃金和提取碘。
褐煤脫水工藝通常可以分為蒸發幹燥和非蒸發脫水兩類。褐煤幹燥技術具體分為以下六類：
（1）轉筒幹燥技術——轉筒幹燥的核心是一個略帶傾斜并能回轉的圓筒體，筒體的傾斜度可以調節，範圍一般為2o~10o；按照濕物料和熱載體的接觸方式，目前工業中開發利用的褐煤轉筒幹燥裝置主要有直接加熱轉筒幹燥器、回轉管式幹燥器和蒸汽管間接加熱轉筒幹燥器。
（2）帶式幹燥技術——褐煤由進料端經加料裝置被均勻分布到輸送帶上，輸送帶通常用穿孔的不鏽鋼薄闆制成，由電機經變速箱帶動，可以調速，最常用的幹燥介質是熱空氣或熱煙氣。
（3）氣流幹燥技術——氣流幹燥也稱為“瞬間幹燥”，是流态化稀相輸送在幹燥方面的應用；按照幹燥介質和操作溫度的不同，氣流幹燥可分為直管式和床混式兩種。
（4）流化床幹燥技術——工業上開發應用的褐煤流化床幹燥設備主要是以過熱蒸汽或空氣作為流化介質(或幹燥介質)，并且流化床内部帶有換熱器；褐煤流化床幹燥技術主要包括過熱蒸汽流化床幹燥技術和蒸汽-空氣聯合幹燥技術。
（5）振動幹燥技術——振動幹燥是利用機械振動實現固體顆粒在幹燥器中流動，并同時在幹燥介質（如熱煙氣等）的作用下實現幹燥過程。目前褐煤振動幹燥設備主要有振動混流幹燥器和振動流化床幹燥器。轉筒幹燥技術中的回轉管幹燥技術是目前工業中應用最為成熟的褐煤脫水幹燥技術。
（6）K-燃料技術——最為一項非蒸發式幹燥技術，該項技術利用原煤與蒸汽在提質裝置中直接接觸，通過調節時間、溫度和壓力三個要素，将原煤中的水分以液态水的方式脫除，在“擠”出煤中水分的同時，改變煤的孔隙結構及親水性能，提升低階煤的品質。目前在美國懷俄明州建設有年處理75萬噸的提質工廠。
科學進展
簡介
2009年7月出版，Elsevier引進版權
本書系統介紹了褐煤開發和利用的研究進展，由澳大利亞和日本長期從事低階煤研究的專家合作編寫。内容包括褐煤的性質與應用、脫水幹燥技術、褐煤的熱解、氣化和燃燒及過程中氮和硫的轉化、褐煤發電技術、直接液化技術等。可供從事煤炭和生物質研發與清潔利用研究的專業人員參考。
目錄
第一章緒論1
1.1維多利亞褐煤作為能源的重要性
1.2維多利亞褐煤的典型性能
1.3維多利亞褐煤的主要應用
參考文獻
第二章維多利亞褐煤的結構和性質
2.1引言
2.2維多利亞褐煤的岩相學
2.3維多利亞褐煤的物理結構和特征性能
2.4維多利亞褐煤的化學結構和特征性能
參考文獻
第三章褐煤中的水分和褐煤的脫水
3.1引言
3.2褐煤中水分的物理、化學和分析特性
3.3低階煤幹燥
3.4褐煤的水分與無黏結劑成型
3.5結論
參考文獻
第四章維多利亞褐煤的熱解
4.1簡介
4.2實驗參數對維多利亞褐煤熱解的影響
4.3通過褐煤的閃熱解制備化學藥品
4.4AAEM物質的揮發
4.5煤熱解反應的模型
4.6結語
參考文獻
第五章褐煤的氣化和燃燒
5.1褐煤氣化
5.2燃燒
參考文獻
第六章褐煤熱解、氣化和燃燒過程中氮和硫的轉化
6.1維多利亞褐煤中的氮
6.2含氮模型化合物的熱解
6.3維多利亞褐煤中氮的反應機理
6.4氣化和燃燒過程中NOx的NOx前驅體生成機理
6.5維多利亞褐煤中的硫以及熱解、氣化和燃燒過程中硫的轉化
參考文獻
第七章利用褐煤的先進發電技術
7.1簡介
7.2褐煤對先進發電技術的關鍵流程的影響
7.3先進發電技術
7.4不同工藝效率的對比
7.5熱-化學回熱與氣化-燃料電池聯合系統
7.6需要進一步研發的方面
參考文獻
第八章維多利亞褐煤的液化技術
8.1前言
8.2褐煤液化過程中的基本反應
8.3預處理對煤液化的影響
8.4新型煤液化溶劑和催化劑的設計開發
8.5褐煤液化工藝的設計與開發
8.6産物的評價及提質
8.7維多利亞褐煤液化大型中試裝置的開發與運行
8.8煤液化的現狀和發展趨勢
