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褐煤液化新技术燃料可替代石油(图)

http://www.sina.com.cn 2007年07月25日 17:04  北京日报
科技时代_褐煤液化新技术燃料可替代石油(图)
硬煤——烟煤和无烟煤已开采过量

科技时代_褐煤液化新技术燃料可替代石油(图)
褐煤加工技术被世界能源界所重视

  新闻中的科学探索 近日,中国地质科学家在内蒙古发现一处大型褐煤田,储量预计205亿吨

  近日,中国地质科学家在内蒙古呼伦贝尔大草原诺门罕盆地发现一处大型褐煤田,最大可采煤层厚度达25.54米,储量预计为205亿吨,适合机械化开采。这个消息被世界各大通讯社转发。记者日前为此采访了中国矿业大学教授、博士生导师代世峰。

  代世峰教授告诉记者,煤的种类有烟煤、无烟煤和褐煤。比起目前广泛使用的硬煤(即烟煤和无烟煤),褐煤的碳含量低,放热量较低,燃烧时烟雾大,过去对褐煤的勘探、开采不够充分。但硬煤开采量已过度,在目前全球能源日趋紧张的形势下,褐煤的经济价值及其相关加工生产技术,又被世界能源界所重视。

  据统计,全世界褐煤储量约26229亿吨,约占世界煤炭总储量的24.4%,足够供2100座发电能力为1000MW的电站使用30年。世界煤炭总储量107539亿吨,其中硬煤81300亿吨。拥有煤炭资源的国家大约70个,其中储量较多的国家有中国、俄罗斯、美国、德国、英国、澳大利亚、加拿大、印度、波兰和南非地区,它们的储量总和占世界的88%。世界现已探明的煤炭储量,是石油的6.3倍。

  褐煤的煤化程度低氢含量高

  可用于发电、化工、气化、液化

  代世峰教授介绍说,褐煤的颜色大多呈褐色,光泽暗淡或呈沥青光泽,因此称为褐煤。它是一种只经过成岩作用而变质作用不充分的煤,是煤化作用程度最低的一类煤。有时褐煤仍保持植物的原貌,其木质、年轮尚还清晰可辨,是煤由植物转化而来的最好见证。褐煤易点燃,燃烧彻底,灰呈粉状,易排出,并具有低硫、低磷、高挥发分、高灰熔点的特点,主要用于火力发电厂、化工、气化、液化,有时也民用。

  代世峰教授说,任何一种煤都有它的优点和缺点,褐煤碳含量低,氢含量就相对高,比其它煤类更容易液化,如果采用先进的技术,就可以生产出较优质的替代石油的燃料。人类进行褐煤的利用革命,使它部分替代天然油和天然气,就相当于发现一种新能源。

  褐煤可提取化工原料焦油轻油

  高温化学反应转化成民用煤气

  有时会富集罕见有益金属元素

  从褐煤中可提取有机化工原料焦油和轻油,优质动力燃料和气化原料半焦,以及焦炉煤气等产品。褐煤中的焦油产量不仅比烟煤高,而且不具粘结性,最适用于低温干馏。

  在高温下,褐煤与气体具有较强的化学反应性能,可以使煤中的有机质转变成可燃气体民用煤气。煤气的发热量完全合乎要求。

  用褐煤能生产重要的有机化工原料,可以制取氮肥、氢气、塑料等化工产品。

  另外,褐煤还可以作为吸附及离子交换剂、制水煤浆、水煤浆添加剂、复合型保水剂等的原料。

  褐煤中有时会富集一些罕见的有益金属元素,为煤炭的循环利用提供了可能。中国云南临沧煤型锗矿床、内蒙古乌兰图嘎煤型锗矿床等,是典型实例。

  褐煤蜡能制造涂料、油漆、润滑油

  提取腐植酸肥料可改良土壤

  褐煤的用途十分广泛。褐煤含有丰富的褐煤蜡和腐植酸,褐煤蜡是制造涂料、油漆、橡胶添加剂、润滑油和高级蜡纸的原料,深加工潜力很大。褐煤提取的腐植酸肥料,可改良土壤,促进农作物的生长。在各种深井钻探中,褐煤的腐植酸可作为泥浆的调整剂,调节和维护泥浆的工艺性能,提高钻探质量。

  德美俄澳将褐煤作为未来战略资源

  中国褐煤约占煤炭保有储量的12.7%

  拥有褐煤资源的国家正积极研究褐煤的使用,其中德国、美国和俄罗斯作为储量大国,均将褐煤作为未来重要战略资源开发和利用。在美国的太平洋原北部和墨西哥湾沿岸地区,以及太平洋沿岸诸州,都分布有褐煤。褐煤是澳大利亚维多利亚州的主要发电能源,在拉筹伯山谷蕴藏量有1600亿吨,占全球储量的20%,居世界储量的第二位。德国的褐煤储量世界第一,占全球储量的23%。

  我国已经发现的褐煤资源量为1291.32亿吨,约占我国煤炭保有资源量的12.7%,主要分布在我国的东北和西南。内蒙古东部地区的褐煤占全国的77.55%,云南的褐煤占全国的11.88%。在黑龙江的东部、吉林和辽宁以及广西也有分布,在河北、山东、广东、海南和四川等省,也有零散分布。

  新发现的褐煤田在呼伦贝尔大草原新巴尔虎左旗境内,是至今发现的较大褐煤田。受地理条件等因素决定,呼伦贝尔大草原煤炭资源丰富,已初步探明新巴尔虎左旗呼和诺尔煤田,陈巴尔虎旗巴彦哈达矿区、鄂温克旗红花尔基煤田等煤炭资源。 本报记者李冬梅

  世界煤的储量是石油的6.3倍,可以开采百年以上。中国是储煤大国,科学利用褐煤,使它部分替代石油和天然气,就相当于发现了一种新能源。

  我国探明煤炭资源量11563亿吨

  我国煤炭资源分布广泛,总量丰富,含煤面积达55万平方公里,占国土面积的6%。煤炭资源地质总储量50592亿吨,其中深埋在千米以下的煤炭地质储量26000亿吨。我国已探明煤炭资源量11563亿吨,资源探明率22.85%;保有储量约为1万亿吨;目前已经开发利用的基础储量4509亿吨、尚未利用的5447亿吨,尚未利用的精查储量为475亿吨。

  化石能源在世界不可再生能源中的消费结构%

           石油 天然气 煤炭 总计

  美国     40.0 25.2 24.6 89.8

  中国     26.6  2.6 67.9 97.1

  俄罗斯   20.8 53.8 18.0 92.6

  英国     35.4 37.1 16.1 88.5

  法国     40.0 21.8 24.4 86.2

  印度     34.3  7.7 54.3 96.3

  南非     20.2  0   75.9 96.1

  澳大利亚 37.0 17.3 44.3 98.6

  世界总计 40.6 24.2 25.0 89.8

褐煤液化新技术燃料可替代石油(图)
国家重点项目煤炭地下气体实验现场

褐煤液化新技术燃料可替代石油(图)
呼伦贝尔这块大草原下蕴藏着大褐煤田

  中国矿业大学教授、博士生导师代世峰说,煤表面是黑油油的,显微镜下的煤是五彩斑斓的,煤丰富的内涵至今尚未完全解开。如果用这些图案做衣裙,一定是非常自然美丽的。这四幅图片展现的是煤炭中的角质体和孢子体。

  图片提供/中国矿业大学(北京)

  科普知识窗

  煤形成于远古

  煤是最主要的固体燃料,由一定地质年代生长的繁茂植物,在适当的地质环境中,逐渐堆积成厚层,并埋没在水底或泥沙中,经过漫长地质年代的天然煤化作用而成。在世界上各地质时期中,以石炭纪,二叠纪,侏罗纪和第三纪产煤最多,是重要的成煤时代。

  我国煤炭资源有两个特点:一是煤炭形成的地质年代长,其中石炭二迭纪、早中侏罗纪及晚侏罗纪和第三纪,是我国三大聚煤期。二是煤层储存条件多样,厚煤层和缓倾斜煤层所占比重大。

  煤中主要元素

  煤中最主要的元素是碳、氢、氧、氮和硫。

  碳是组成煤的最主要元素。整个成煤过程,就是增碳过程。北京、四望峰等地的无烟煤,碳含量高达95%至98%。碳含量高的煤放热量高。

  氢是煤中第二个重要的组成元素,氢含量随碳含量的增加而降低。氢含量高的煤容易液化成油。

  氧在煤中以有机和无机两种状态存在。

  煤中的氮含量比较少,约为0.5%至3.0%。

  煤中的硫是有害杂质,它能使钢铁热脆、设备腐蚀、燃烧时生成的二氧化硫(SO2)污染大气,危害动、植物生长及人类健康。所以,硫含量是评价煤质的重要指标之一。

  门捷列夫提出煤的气化方法

  1888年,俄国化学家门捷列夫首次提出了煤的地下气化的方法,即在煤层内开设几条水平坑道,在其两端钻孔将坑道连通,从一端点火鼓风,从另一端抽出煤气。气化炉中,煤经干燥、热解、氧化、还原,生成含有甲烷、氢和一氧化碳等可燃气体的煤气。这种煤气一般是低热值的,净化后可作火力发电的燃料,或用来生产合成氨、甲醇等化工产品。

  上世纪30年代初,煤的气化已广泛应用,美国有11000台煤炭气化装置进行生产。1964年,苏联在6个地下气化场,生产了18.4亿立方米的低热值煤气。

  煤的液化取代石油二战时德日已采用

  第二次世界大战期间,德国和日本都从煤中生产液体燃料,以弥补战时石油来源的不足。1973年,石油禁运并大幅度提价,美国初步建成日处理煤6000吨、日产液体燃料2万桶的示范厂。1995年,美国已每天可生产95万桶煤液化燃料。美国对煤炭液化进行研究,煤炭可用各种方法液化。煤液化之后除去灰分,即可得到几乎不含灰和硫的洁净燃料,可供给发电锅炉使用,可代替石油和天然气;合成的燃料油再经加工,可以得到汽油、柴油以及其他化工原料。

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