低阶煤是指处于低变质阶段的煤,具有低灰、低硫、高挥发分、活性强等特征,主要煤类分为褐煤和低变质烟煤。褐煤是变质程度最低的煤类,低变质烟煤包括长焰煤、不粘煤和弱粘煤。
由于低阶煤全水和内水含量高、氢氧含量高、易自燃、发热量低,如果大规模开发利用必须对其加工提质。通过低阶煤提质,可提高发热量、改善燃烧特性和增强气化技术适应性。2014 年 9 月国家发改委等六部委发布的《商品煤质量管理暂行办法》中明确规定作为商品煤的褐煤灰分不大于 30%,其他煤种不大于 40%;褐煤的硫分不大于 1.5%,其他煤种不大于 3.0%。
各地也纷纷制定了禁止直接出售或燃烧劣质煤的标准。但多年以来煤炭一直是我国能源结构的主要构成部分,在能源结构中短期内无法大规模调整的情况下,推动煤炭的清洁高效利用是当务之急,其中低阶煤的综合利用是其中一个重要方向。
化工用煤大幅度增长,造成块煤资源严重短缺,无烟块煤供不应求,而占存储量最多的低阶煤由于高挥发分、高污染、不利于长途运输和储存等原因,尚未作为大宗能源和化工原料广泛利用。开发低阶煤综合利用新技术,积极推动低阶煤高效转化,既可以节约煤炭资源,又可为劣质煤提高附加经济值,形成高效率、低能耗、低投资、环境友好的新型产业链,是整个煤炭行业清洁高效、可持续发展之路的要求。
褐煤是煤化程度最低的矿产煤,俗称柴煤,处于烟煤和泥炭之间,多呈褐色或褐黑色,相对密度 1.2~1.45g/cm3,含有可溶于碱液内的腐殖酸,含碳量在 60%~77%之间,密度约为 1.1-1.2g/cm3,化学反应性强,水分大(15-60%),空气中易风化碎裂。
褐煤的这些特性导致其储存超过两个月就易发火自燃,堆放高度不应超过两米,决定了褐煤不适宜储存和运输,同时由于其高挥发成分(>40%)和低燃点(270°左右)的特性导致其易于燃烧并冒烟,而且燃烧时对空气污染严重。褐煤的易燃性和对环境的影响导致其市场受到局限。
褐煤的燃烧值低,在3,000 大卡或以下,目前褐煤干燥技术能够将其燃烧值提高到 4,800 甚至 6,000大卡。褐煤干燥技术通过以空气为干燥介质的褐煤干燥机在引风机的作用下与热源形成对流加热,使褐煤与高湿负压进入干燥机内进行传质、传热交换,脱去其大部分游离水分后形成干性褐煤,以提升褐煤的质量。
实验表明,若是将褐煤中 50%的水分除去,则将会把褐煤燃烧后产生的温室气体的排放量降低15%。通过实际测试得知,一种水分 42.52%、发热量 11.93MJ/kg 的褐煤,经提质干燥,水分可降至 14.43%,发热量可增至 18.08MJ/kg,相当于提高了 51.6%的热值。
我国低阶煤占比较高,在我国煤炭储量和产量中,褐煤和长焰煤等低阶煤占 50%以上。低阶煤煤化程度低、挥发分高、水含量高、易燃易碎,能源利用效率和经济性相对比较低。由于煤炭能源的不可再生性,为了促进能源的充分利用,国家政策鼓励进行低阶煤的干燥提质,提高低阶煤的煤炭利用和转化率,既能够最大限度的发挥低阶煤的能源效应,又能够有效的降低其燃烧过程中造成的环境污染,使之成为高阶煤的补充,适应当前“节能环保”绿色矿山政策的时代要求。
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