综合利用煤炭　扩大燃料来源 [复制链接]

第7版()
专栏：

综合利用煤炭　扩大燃料来源
煤炭工业部北京科学研究院
煤炭是一种埋藏于地下的固体可燃矿产。远在二千多年前春秋战国时代，我国劳动人民就开始利用煤炭了。世界物质文明发展到今天，是同人类利用煤炭分不开的。第一次产业革命曾经“翻转世界”的蒸汽机，就是利用煤的热能实现的。二十世纪以来，化学合成工业突飞猛进的发展，如合成氨、合成液体燃料、合成染料、合成纤维、合成橡胶、塑料等工业大规模的兴建，又为煤炭更合理利用开辟了无限广阔的远景。煤炭被某些化学家称为未来的“万能原料”，也不算过誉。因此，现阶段对煤炭利用的概念，应该是煤炭不单单是热能的主要来源，而且是极其重要的工业原料。
煤炭在世界天然可燃矿产储量中占绝对多数，若以热量单位计算，各种煤炭占95％以上，其余石油、天然气、油页岩则不及5％。我国煤炭资源储量丰富，分布普遍，品种齐全。这就为广泛发展炼焦、炼油、造气、化学及电力等工业，提供了极其丰富的资源条件。我国煤炭产量在1958年就远超过了英国，1960年跃居世界第二位。虽然如此，煤炭产量增长的速度，仍然赶不上工农业大幅度增长的需求。因此，如何合理利用这一宝贵的自然资源，就成为我国社会主义建设中既有现实意义，又有深远影响的重大课题。
党和政府从来就对煤炭合理利用特别重视。煤炭合理利用对实现国民经济不断持续跃进具有重要意义。对于贯彻国民经济以农业为基础的方针，支援农业技术改造，加速农业机械化、水利化、化学化、电气化的进程，意义就更加显著。目前农业战线上，各种拖拉机和排灌机器所需的液体燃料，增产粮食所需的化肥、农药及其他工业原料，几乎都可以通过煤炭的加工利用来取得。如果每年用一千万吨煤炭，经过完全气化、合成可制成二百至二百五十万吨合成氨，可增产粮食四百亿斤。由此可见，通过煤炭的加工利用，将带来多么巨大的经济效果。目前煤炭大部分用于直接燃烧，其热能利用率不高，同时许多珍贵化学产品不能回收。我们应尽可能减少直接燃烧，采取综合利用的方法，使煤的热能和宝贵的物质得到充分的利用，达到节约煤炭，扩大燃料来源，加速我国社会主义建设速度的目的。
综合利用煤炭
煤炭是由极复杂的有机物和无机矿物质的混合物组成的。综合利用煤炭的基本要求，是煤炭尽先不作为直接燃烧的燃料，而作为工业原料来进行加工，也就是尽可能在一个连续的工艺流程中，既能充分利用煤的能量，又能回收某些贵重的有机物及有价值的无机矿物质。例如，在使用年轻泥煤、褐煤为燃料的发电厂，首先将煤进行低温干馏，除可以把半焦和煤气用于发电外，同时还可以获取一系列的液体燃料和化学原料。这就是综合利用煤炭的一种形式，即动力——工艺（能量——化学）的综合利用。
综合利用煤炭的途径和形式是多种多样的。它主要取决于煤炭加工方法、煤的性质以及加工利用的目的与产品的用途。目前综合利用煤炭的主要途径，可分为煤炭的高温干馏、低温干馏、气化和煤炭的直接化学加工。
煤炭高温干馏是综合利用煤炭最重要的途径之一。它不仅起源最早，而且获得最广泛的发展。高温干馏一般是以生产冶金焦为主，回收煤气及化学产品为副；也有少部分以生产化学原料或供应都市煤气为主。目前世界焦炭总产量已逾二亿吨。焦炭除可作为冶金工业的主要燃料和还原剂外，还可作为造气和制造多种碳化物的原料。从高温焦油（占煤的3％至4％）和焦炉煤气（每吨三百至四百立方米）中可提取氨、苯、甲苯、苯酚、蒽、萘等数百种贵重的化工原料。苯是有机化学工业最重要的原料之一，无论制造农药、染料、合成橡胶、合成纤维、塑料及洗涤剂等都是不可缺少的。苯的来源目前主要依靠煤炭高温干馏取得。焦炉煤气富含有氢（40％—60％）和甲烷（20％—30％），既是高热值的气体燃料，又是廉价的合成原料气。我国钢铁工业的高速度发展，带动了煤炭高温干馏综合利用的大发展，无论焦炭、化学产品的数量和质量，以及综合利用水平方面都有很大的提高。
发展从低温干馏出发的煤炼油工业，是综合利用煤炭的另一重要途径。焦油是低温干馏的主要产品，产率比高温干馏要多二至三倍。焦油主要系烃类、含氧化合物和含氮化合物所组成，其中含有大量的各级酚类。通过简易蒸馏精制可获得汽油、煤油、柴油及润滑油，等等。从发展趋势看来，低温焦油加氢是一个重要发展方向，焦油经加氢转化后，可以大大提高油收率，获得高品质的汽油、航空汽油、煤油、航空煤油等，更重要的是有利于高级酚转化为低级酚。低级酚是制造塑料、染料、合成纤维、玻璃钢、农药、炸药等基本的原料。低温干馏所得的大量半焦（占煤的70％—80％），由于尚含有少量的挥发份，反应性、燃烧性均良好，用途广泛。它不仅是理想的造气原料、动力及民用燃料，还能用于配煤炼焦或直接作为小高炉炼铁燃料。低温干馏煤气亦是良好的气体燃料和合成原料气。世界上凡是石油资源不足的国家，都特别致力于发展煤炼油工业，如德国1944年人造液体燃料产量已达五百五十万吨。我国煤炼油工业在党的领导下，几年来也取得了不少成就。
制取气体燃料和合成原料气，是综合利用煤炭的又一重要途径。它的最大优点是几乎能用各种固体燃料（煤、半焦、焦炭）和在工业上应用受到限制的低级煤、劣质煤作为气化原料。随着气化剂和条件的不同，可将煤全部转化为组成不同、热值不等的煤气。气体燃料具有便于使用，易于控制，热利用率高等优点。所以，各先进工业国的煤气工业都有很大的发展，煤气在整个燃料消费量中所占的比例，也日益增长。但煤气更有价值的用途，是其中所含的一氧化碳和氢，这是合成化学工业最基本的原料和起点。随着催化剂、压力、温度等条件的不同，氢可与空气中氮制取多种含氮化合物（如合成氨、尿素、硝酸等）；而不同体积比的一氧化碳和氢，又可合成各种液体燃料、醇类、酮类、醛类、有机酸及其他脂肪族有机化合物等等。用这些重要化学产品，就可以生产成千上万种美化人民生活的日用品，并满足工农业对原材料日益增长的需要。
随着近代科学技术的日新月异，由煤直接进行化学加工，也是发展综合利用煤炭极有前途的方向。用煤直接进行化学加工，通常采用有机溶剂抽提、氧化、加氢、水解等方法而获取种类繁多、性质各异的化学产品。例如，以吡啶、酚或苯胺作溶剂时，可从煤中抽出20％—30％的有机物质；而采用热溶方法，可使煤的大部分有机物转化为液体产物，它较低温干馏焦油收率还高二至四倍，经过进一步精制或加氢，可取得高级液体燃料和化学产品。
综合利用煤炭，可以大大提高煤炭的经济价值。综合利用煤炭的程度愈高，利用范围愈广，经济效果就愈显著。除了煤中的有机物质有着广阔的用途外，即使无机物（硫化物等）和炉渣，也可利用来做化工原料、耐火材料、建筑材料、肥料等。自然界非常稀有的元素锗（半导体的重要原料），尽管在煤中仅有百万分之几，但由于煤炭消耗量很大，通过综合利用各个过程可以富集回收，仍然是提取锗的主要来源。因此，要充分体现综合利用煤炭的优越性，充分合理利用煤中有机的和无机的物质，既利用其能量又回收化学产品，就自然要求有关利用煤炭的部门，如冶金工业、电力工业、石油工业、化学工业以及一般工业交通燃料、民用燃料等方面组织起来，共同努力，密切配合和协作。因此，只有在社会主义计划经济指导下，才有可能全面地实现综合利用煤炭，最有效地利用煤炭资源。
扩大燃料来源
扩大燃料来源的途径很多，如大力开发石油、天然气及油页岩，积极发展水电事业，千方百计地增产煤炭等等。但是，通过有效地利用来节约煤炭，是扩大燃料来源更重要的一面。我们国家如果每年能节约煤炭5％，即相当于增建一百万吨的新矿井二十对以上。要达到节约煤炭，扩大燃料来源的目的，除逐步实现综合利用外，目前应从以下几个主要方面着手。
1，节约炼焦煤，扩大炼焦煤的来源。钢铁工业对煤炭的质量要求比较严格，用煤量大。实际情况表明，钢铁工业节约煤焦的潜力很大，目前高炉炼一吨生铁所需的焦炭（即焦比），在先进和落后企业间差别很大。我们知道，炼焦用煤的需用量，主要取决于炼铁高炉的焦比、洗煤回收率、成焦率和粉焦率等几个主要指标。因此，提高洗煤回收率及成焦率，降低炼焦精煤灰份、粉焦率及焦比，都是节约钢铁工业用煤的基本环节。只要我们对节约炼焦煤的重要性有了明确的认识，在洗煤、炼焦和高炉冶炼技术及管理制度等方面，作不懈的努力和改进，一定能获得显著的成效。
其次，必须设法扩大炼焦用煤的来源，因地制宜地拟订经济合理的配煤方案。在配煤中要尽可能增加弱粘结煤、不粘结煤、半焦及焦粉的比例。此外，在保证焦炭强度和节约用煤的前提下，推广和试验单煤炼焦和用无烟煤直接炼铁等方面，都是扩大炼焦用煤来源的重要途径。
2，扩大液体燃料的来源。从我国煤炭资源的分布来看，远比天然石油来得广泛。因此，充分利用全国各地的小煤矿所生产的煤炭，发展县级或人民公社级的小型低温干馏工业，制取地方工业和农业所急需的液体燃料、化肥和农药等，不仅是扩大液体燃料来源的积极措施，而且十分有利于发展交通运输事业。另外，尽量提高现有各厂的焦油回收率和质量，采用先进的加工技术，使焦油得到充分的利用，是一项重要的工作。在不增加或少增加煤炭消耗量的条件下，增辟液体燃料的来源，还必须大力回收各种工业（特别是大电站及其他动力工业）、土法炼焦、交通运输及民用煤中的焦油。
3，提高煤的热能利用率，扩大气体燃料的来源。将煤加工制成不同热值的气体燃料，其热能利用率比直接烧煤要高得多。用发生炉煤气做一般工业及民用燃料，比直接烧煤可节约煤炭10％—30％。锅驼机（烧煤）的热效率只有5％，而煤气机的热效率可达25％—30％。一吨煤经低温干馏后，仅所得煤气（半焦和焦油不算）通过煤气机所获得的动力，就比一吨煤全部通过锅驼机所获得的动力要多。一百万吨烟煤经高温干馏后，除获得大量化工产品外，煤气及焦炭（再造气）全部供城市使用，就可相当于一百三十万吨煤直接燃烧的效果。同时，高热值煤气完全可以代替液体燃料，用以开动汽车及拖拉机等。因此，煤气化是一项扩大燃料来源，节约煤炭的有效措施。
4，动力及民用煤的节约。我国动力及民用煤所占比重很大，一般热效率均较低。铁路机车热效率不及10％，一般锅炉为20％，生活炊事为15％。为了提高热效率，除经常维修外，还须改进锅炉、炉灶等设备，提高燃烧技术。此外，制取都市煤气做为动力及民用燃料，利用半焦、无烟煤做成型的无烟燃料等，不仅能节约煤炭，而且有利于改善环境卫生。
5，充分利用一切燃料及热能。随着工农业的发展，烟煤的需要量日益增多，必须尽量利用无烟煤代烟煤，以次煤代好煤，燃烧劣质煤、洗煤厂的中煤等。为了降低煤耗，需加强原煤的筛选，改进设备，提高技术，加强煤炭合理调运及分配制度。并要充分利用废热、废气及一切热源，如小高炉、土焦炉的煤气等。充分利用一切燃料及热能，不单是一项节约用煤的措施，而且是合理利用资源的重要任务。
煤炭科学研究的任务
解放十余年来，我国煤炭合理利用和综合利用的科学技术，有了很大发展。随着煤炭产量的增长及综合利用水平的提高，今后煤炭科学研究任务势必日益增多。
由于煤炭工业的机械化和水力化开采的迅速发展，粉煤产量增高，必须加强粉煤的物理机械性质、热加工方法、成型工艺技术等问题的研究。年青煤的分段炼焦技术，是解决各种不同粘结煤炼焦和粉煤炼油的新途径，试验研究利用气煤、弱粘结煤、不粘煤炼焦方法，可以扩大炼焦煤的资源。此外，改进低温干馏方法，探索新工艺流程，解决大量火电站用煤的动力——工艺综合利用的工业化问题，进一步改善焦油加工方法，煤气及半焦的有效利用方法等等，都是科学研究的重要课题。对于各种高效能的气化方法和粉煤、低级煤和劣质煤的气化新工艺也需要深入研究。煤的地下气化是采煤技术和综合利用煤炭的新方法之一，也有待继续努力研究。
为探索更有效的加工利用新方法，加强对我国煤炭资源的成因、分类、基本性质、组成结构和在热加工与化学加工过程中各种反应和转化机理的基础研究，仍然十分必要。
大跃进以来，我国广大群众创造了许多综合利用煤炭的先进经验和新技术。认真地总结、巩固、推广、提高这些宝贵的经验，促使我国煤炭合理和综合利用水平向更高的阶段迈进，是当前科学研究的重要任务。