我國褐煤資源豐富，褐煤和低變質煙煤資源量為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液體燃料、氣體燃料和化學品等。從原理上講，固定床、流化床和氣流床等煤氣化技術均可應用于褐煤氣化，褐煤的煤種特性對不同的煤氣化技術有不同的適用性，不同的煤氣化技術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。褐煤的物理化學性質對氣化爐的設計、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經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處理。因褐煤的揮發(fā)分高，固定床氣化后產生的焦油、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，可能會導致氣化爐內局部超溫，嚴重影響裝置的穩(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重的問題，在選擇固定床氣化技術時必須對此問題有較好的解決方案。國內以褐煤為原料選用的固定床氣化技術包括UCI常壓固定床氣化技術，魯奇加壓氣化技術和BGL氣化技術。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，實現了裝置的穩(wěn)定運行。云南解放軍化肥廠應用BGL氣化技術對原有魯奇爐進行了改造，實現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到設計負荷。呼倫貝爾金新化工項目以當地褐煤為原料，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生產替代天然氣，于2012年實現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粒煤，對煤的熱穩(wěn)定性和粘結性無特殊要求。對于活性高的褐煤，可以得到較高的碳轉化率和氣化效率。對于煤灰熔融性，要求ST≥1250℃，以避免氣化爐內氣化高溫區(qū)結渣，破壞流化床正常操作。從煤的輸送、氣化劑消耗和爐內熱量平衡上考慮，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。國內以褐煤為原料，選用的流化床氣化技術主要是恩德爐，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的基礎上開發(fā)的恩德爐在國內有近20家公司的工業(yè)化應用業(yè)績。美國為解決低階煤氣化而開發(fā)的TRIGTM氣化技術在建有50t/d的中試裝置，進行過褐煤的氣化實驗，取得了商業(yè)化放大設計數據，國內東莞天明電廠投煤量1600t/d項目在建，尚未投產。2009年11月，埃新斯（棗莊）新氣體有限公司對內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，各項指標良好，可以認為U-Gas氣化技術可以作為褐煤利用項目可選的氣化技術之一。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、黏結性、機械強度、水分、灰分、揮發(fā)分等煤的一些關鍵理化特性的要求不是很嚴格，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時，需對褐煤進行預干燥，使煤中水分滿足要求。我國褐煤灰分含量高，在粉煤氣化爐設計時需要對排渣系統進行優(yōu)化設計。另外，褐煤因其容易自燃，在煤粉輸送裝置設計時必須予以足夠重視。對于Shell、Prenflo等廢鍋流程的氣化技術而言，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、廢鍋等因灰而結垢，進而影響氣化裝置的穩(wěn)定運行。GSP氣化技術采用了激冷流程，所有灰分分別通過激冷室、洗滌器進入渣水處理系統，渣水中灰分也會對管道、閥門和設備帶來一定影響。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，氣化爐成功投產。4.水煤漿氣化水煤漿氣化技術因其技術成熟可靠，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，氣化爐內熱量也難于達到平衡。褐煤煤種灰分含量高，會相對增加氣化爐的比煤耗、比氧耗。灰分形成的灰渣都進入渣水處理系統，灰分中硬顆粒會對一些管道、閥門、設備產生過度沖蝕以致泄漏，而灰分中的堿性成分和渣水中細灰又容易在管道、換熱器的一些部位產生沉積、垢堵�；曳指�，渣水中的固含量增加，渣水處理系統的負荷增加，難度增大，能耗也隨之上升。褐煤內孔表面積大，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的關鍵。改進褐煤成漿性的方法很多，有合理配煤、磨煤與級配技術、添加劑配方及生產技術、褐煤提質改性等。經采用配煤、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53%。國家水煤漿工程技術研究中心開發(fā)的分級研磨高濃度制漿技術可以將水煤漿濃度提高3~5%，在內蒙古伊泰煤制油公司獲得了成功應用，將水煤漿濃度從59.5%提高到62.2%。榆林西部煤炭技術研究中心開發(fā)的干法微細粉制備水煤漿技術可以明顯提升褐煤水煤漿濃度，在自制的工業(yè)化中試生產線上，成功生產出63%的水煤漿。通過對寶日希勒褐煤進行提質改性，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地褐煤為原料，選擇了兩段分級給氧氣化技術，經過調試后實現了氣化裝置的基本穩(wěn)定運行。 100%