越州作为曲靖市的卫星城镇之一, 毗邻云贵煤系, 有着得天独厚的地理位置, 然更大的优势在于越州的褐煤 (当地人称土煤) , 它不同于烟草的优势, 它是一种非再生资源, 因此开发利用好当地的资源并把资源优势转化为经济优势。
首先曲靖越州坝子的褐煤褐煤保有储量1亿吨, 平均灰分11%, 属于省内外少有的低灰—特低灰煤, 含油之高为全国之最12.55%~16.58%, 越州坝区含煤五层, 以上两层煤为主采对象, 厚1m~16.54m, 平均厚在4.4m, 含煤面积较大, 约占坝区总面积的50%, 属新第三纪褐煤, 由于成煤时间短, 凝胶化作用较弱, 部分煤层中常保存有清楚的年轮结构, 甚至完整树根、杆体, 是典型的木质褐煤, 成煤的原始植物以陆生木本植物为主, 伴生少量基本植物, 古植被是针阔叶混交林, 属腐植煤类。它的化学性质 (曲靖工商学校焦化实验室数据) :总的特点是水分含量高、挥发份多、氧含量高、发热量低。具体数据为: (1) 水分分析基为10%, 全水分50%~60%, 最高内在水分20%~50%不等, 一般为30%左右, 反映褐煤多孔结构及较强的亲水性; (2) 干基灰分为1%~20%, 稳定性差, 变化大, 本区为低灰煤, 平均灰分在11%左右, 变化规律是上下两边灰分较高, 中间较低, 并且灰分极易分离; (3) 分析基挥发份为60%; (4) 分析基发热量均小于24MJ/kg, 在18.55~23.43MJ/kg之间; (5) 干基硫在0.1%~0.3%之间, 平均在0.2%以下, 属特低硫煤; (6) 元素组成中氧含量最高24.6%, 氢含量5.87%; (7) 褐煤蜡为8.76%。从木质褐煤的成煤过程看, 木质在长期的地层地壳的变化时也发生了系列的物理、生物、化学变化。如木质纤维是组成树的主要成分, 它的变化是一个复杂而多变的氧化、还原、裂解、聚合等等成煤过程。据有关资料数据说明, 我市潦浒、向桂乡等处属低灰和特低灰煤, 产油率大大超过寻甸先锋褐煤, 该种较年轻的褐煤, 活性极好, 干馏加工过程用时短, 我们现建的小型设备已经充分得到了这些数据。
曲靖潦浒褐煤各方面的分析数据为:一号样:水分27.20%, 灰分1.63%, 挥发份37.97%, 固定碳33.20%, 化学活性96.50%, 全硫0.2%, 焦渣特征1。二号样:水分55%~58.70%, 灰分1.63%, 挥发份17.79%, 固定碳21.80%, 化学活性——全硫0.2%, 焦渣特征1。三号样:水分9.95%, 灰分11.06%, 挥发份62.14%, 固定碳22.86%, 化学活性——发热量22.86MJ/kg, 灰熔点12600C。产油率12.55%~16.08%。
对于煤炭资源的加工转化基本途径有以下几种方式:煤的洗选提纯降灰, 煤的焦化, 煤的气化, 煤的液化。结合我区的实际情况, 因地制宜, 切实有效的开发褐煤资源, 越州褐煤走低温干馏的路子切实可行, 此方案投资小工艺技术不复杂, 操作简单, 加工条件温和, 生产成本低, 最适合木质褐煤的初级加工转化, 产品半焦可补充电力、冶金、燃料的不足。煤焦油作为补充石油原料的不足, 越来越发挥煤焦油作为新化工原料不可替代的作用。越州的曲靖众一精细化工有限公司就利用煤焦油生产后续产品, 原料煤焦油的日趋紧缺, 已迫使该公司新投资低温干馏褐煤生产煤焦油了, 来满足自身的需要。
具体的工艺流程为:备煤—入干馏炉—有机物质及煤气—冷凝净化—煤焦油、煤气产品;干馏炉出来的半焦—预处理—风选—水选—电磁选—高碳产品;褐煤给馏过程仅是一个热加工过程, 常压生产, 不用加氢, 不用纯氧, 即可制得煤气、煤焦油、半焦, 实现了褐煤的部分气化、液化和固态产品。以褐煤为原料进行低温干馏, 可把原褐煤碳组份集中于半焦, 但是半焦重量还不到原煤的一半。褐煤半焦反应性能好, 适于做还原反应的原料, 半焦含硫比原煤低, 低硫半焦作燃料有利于环境保护。通过低温干馏使煤中富氢部分产物以优质液态和气态的能源或化工原料产品, 因而低温干馏能有效的利用资源, 蒸汽锅炉不需要有外界供给热量, 提供热能的燃料可以是煤气、燃料油或半焦, 所以用半焦代替煤燃烧加热锅炉, 从供热角度看应不成问题, 从同一煤和它的半焦相比, 半焦所含污染物少于原料煤, 故燃烧半焦对环保有利, 社会效益较好, 如从提供单位热量的燃料进行比较, 煤焦油和煤气比半焦往往具有更高的经济价值, 所以通过低温干馏加工把煤转化成气、液、固三态产品, 在经济上是有效益的。
我国电力生产耗煤约1.1亿吨, 用煤每年增长率远比煤气化、焦化所需煤 (主要是焦煤) 的增长率快, 利用低温干馏工艺从电力用煤获得煤焦油、煤气, 半焦用于燃烧发电是经济、有效合理地利用煤炭的方法。
木质褐煤经低温干馏, 半焦 (俗称木炭) 属易洗易选碳, 用常规的洗选方法, 很容易保证灰分在3%以下, 如果灰分要求控制在1%以下的炭粉, 现国内就有该种设备, 木质褐煤生产的半焦精加工比贫煤、无烟煤的容易得多, 在这其中生产活性炭的原料可以得到, 生产硫炭、炭黑及碳素制品的原料同样可以得到, 关键的是本着及节能原料的使用。如目前市场上使用的燃煤助燃剂、企业添加剂、水煤浆、煤代油品均是采用低灰炭为主要原料, 因此低灰炭的需求市场极大。工业、民用型煤的第一要求指标是严格的灰分, 半焦作为工业原料的还原剂正逐步被人们所认识。冶金厂、化工厂、电石厂的还原用煤, 采用半焦是最具理想的产品, 现寻甸先锋焦化厂的产品供不应求。
该项目的开发实施是我市综合开发利用资源及能源的重大举措, 同时也是结合我国节约能源法的具体表现。在开发利用能源的同时不产生任何环境问题, 全套工艺采用循环封闭路线, 在严格的工艺技术及操作上的控制, 质量检验上的把关, 生产出合格或符合国标的产品。
各种产品达到的指标如下。
(1) 再加工半焦:水分:3%;灰分:3%;固定碳:90%;挥发分:4%;全硫:0.1%; (2) 煤气:低温干馏煤气; (3) 煤焦油:低温干馏煤焦油。
摘要：越州的发展, 要把褐煤资源优势转化为经济优势, 木质褐煤储量大, 质量好, 加工投资小, 能大量的生产高纯特低灰炭粉, 低温干馏的煤焦油、煤气都是很好的化工原料, 综合开发、发展经济, 封闭循环、保护环境, 有益社会。
关键词：曲靖,褐煤,干馏,低灰炭,开发
参考文献
[1] 朱银惠.煤化工[M].北京:化学工业出版社, 2004.
[2] Perry Nowacki.煤炭气化工艺[M].太原:山西科学教育出版社, 1987.
[3] 中国煤炭综合利用开发公司.煤炭加工利用论文集[M].煤炭工业出版社, 1990.