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兰炭生产与产业状况分析

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兰炭生产与产业状况分析

  • Categories:企业视角
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  • Origin:茂胜集团公司总工办
  • Time of issue:2016-11-18
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兰炭生产与产业状况分析

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  • Categories:企业视角
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  • Time of issue:2016-11-18
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一、兰炭特性及用途:

兰炭,也称半焦,是采用低温干馏技术生产的煤转化产品。兰炭具有高固定炭、高比电阻、高反应性、低灰、低硫、低磷等特点。主要作为还原剂用于铁合金、电石、硅铁等产品生产,可替代焦炭而用于冶炼、化工造气等行业,还可作为清洁燃料用于工业和民用燃料。

我国兰炭产业的生产企业主要分布于陕西、内蒙、宁夏、山西四省区接壤地带以及新疆伊犁与哈密一带,半焦生产原料煤是神府、鄂尔多斯、大同、宁夏灵武、哈密、伊犁地区特有的侏罗纪长焰煤、不粘煤和弱粘煤。榆林神府地区和鄂尔多斯伊旗、准旗地区兰炭企业最多,其中榆林是全国最大的兰炭生产基地,产能达7000多万吨。山西兰炭企业主要分布在大宁煤田气煤产区内的大同和朔州。

兰 炭 质 量

固定碳%

挥发分%

灰分%

硫%

粒度mm

发热量kcal/kg

>82

<4

<6

<0.3

<3,3~8,8~25,>25

7000~7500

 

兰 炭 煤 气 质 量

成分

H2

CH4

CO

CmHn

CO2

N2

O2

Q kcal/nm3

含量V

12.8

17.6

10.2

0.8

7.4

49.4

1.8

1800

 

 

注:煤气成分随原料和生产工艺而变化,煤气热值为1700~2000 kcal/ Nm3 ;中温煤焦油产率:10%左右;吨兰炭耗原料煤:1.65~1.8吨;吨兰炭产生煤气1000~1100 Nm3/t;热值Q=1700~2000 kcal/Nm3

产品用途:

兰炭,大块料主要用于小中型化肥厂固定床造气炉生产合成氨。

中小块料主要用于生产电石、铁合金、硅铁等。

粉焦主要用于铁矿石烧结,也可作为高炉喷煤、民用。

煤气用于发电。

中温煤焦油:主要用于工业燃料(近年来个别企业上了焦油加氢深加工项目)。

二、兰炭产业发展历程及工艺技术水平现况

我国兰炭产业起步于上世纪80年代。以陕西榆林地区为例,开始采用露天土法炼焦,经过卧式炉、SJ复热直立炭化炉,到现有的SJ低温干馏方炉以及30万吨/年、60万吨以上群炉组合。兰炭产业在2006~2008年间,根据国家发改委“关闭落后小半焦”的产业政策要求,全部关停淘汰了环境污染严重、资源浪费严重的土制兰炭生产工艺和设备,转而上马机制兰炭,使兰炭产业由原始粗放型向清洁高效型发展向前迈进了一大步。

兰炭产业在2008年修订的《焦化行业准入条件》时,正式纳入国家产业目录,兰炭才有了合法身份,列入焦化行业管理范畴。但有些规范标准尚未建立、明确和细化。与炼焦行业相比,由于起步晚、技术还不成熟,尤其是环保问题仍然是兰炭行业的一个大门槛。目前,兰炭生产基本采用内热式直立炉,单炉产量大部分在8万吨/年以下,有少部分单炉产量为8~10万吨/年。所谓60万吨、100万吨兰炭企业都是多孔并排组合后形成的生产规模,这种炉型还存在着污染问题,炭化炉大型化还有待开发。到2014年底,整个榆林地区年产能达7000万吨。仅有一家兰炭企业基本达到国家准入要求。

因此,采用先进的、大型化的、节能环保新型兰炭炉是今后需要攻克的一道技术工程难题。目前,鞍山焦耐院,西安冶金设计院等科研院所开展的外热式炭化炉以及内热式改进型炭化炉,尚处于试验阶段,性能有待实践检验。

在废水处理方面,兰炭立式炉生产工艺产生的焦油和水很难分离,废水中COD含量率达16000mg/l,用传统生化污水处理法很难达标排放,有些企业将污水用于熄焦,不外排,但有害物质以汽体形式排放到大气中,造成二次污染,也是新环保法所不容许的。

在兰炭煤气利用方面,由于采用内热式立式炉所产生煤气纯度不高,热值较低,只能简单的燃烧发电,不能向下游延伸,产业链较短,附加值较低。有专家认为,如果进一步处理煤气,成本过高,只能发电,如作为合成气利用其煤气中的有效成分(CO+H2)含量偏低。

在生产用原料煤方面,由于炉型的制约,入炉煤必须是30—80mm的块煤,随着煤矿机械化开采,块煤产率不到30%,而块煤价格比粉煤、面煤高且资源有限,榆林地区按兰炭产能计算将有一半兰炭装置面临无煤可用,为此,开发能炼粉煤、面煤的兰炭炉将成为推动兰炭产业升级的迫切所需。

在中温焦油深加工方面,十二五期间,神木天元化工公司采用自主开发的块煤干馏中温煤焦油加氢技术,建成目前全球最大的50万吨/年的中温煤焦油工业化示范项目,建成投产以来,开开停停,遇到一些技术难题,需要技术攻关解决。

兰炭产业在寻找新的兰炭生产技术、以实现产业的可持续发展。目前现状是,一些新技术在实验状态是良好的,进一步工业化、规模化后就存在很多问题、难以化解。兰炭产业技术进步是趋势,但实施难度不小,任得道远。

三、兰炭市场供需情况

随着经济下行,兰炭产业产能过剩,企业开工率只有30%,产品积压滞销,价格下滑甚至亏损,导致部分企业被迫停产。除了兰炭产品用于电石、铁合金等传统市场外,扩大市场新需求和新用途成为近几年迫在眉睫的重要任务,作为清洁燃料用兰炭替代电站锅炉燃煤,替代民用燃煤以减少传统的工业无烟煤和民用散煤燃烧造成的大气污染,成为促销的新卖点、新目标。但是用兰炭替代无烟煤造气,有专家认为,最大的缺点是兰炭强度低,在气化炉高温区易破碎,灰熔点低,在炉内易结疤,推广应用起来并不容易,有一定的局限性,目前仅限于中小型化肥厂固定床造气。

2015年,陕西省兰炭产量约3000万吨,除去传统市场外,约有1200万吨作为清洁燃料进入冶金、发电、供热及民用领域,并开展兰炭在电厂、钢铁厂等领域的替代研究实验,以替代传统燃煤和冶金焦。

陕西榆林地区7000万吨兰炭产能,仅生产3000万吨兰炭,且销售困难,可见全国范围产能过剩供需矛盾十分突出。

四、兰炭产业的将来,还需迈过几道坎

十二五期间,一些兰炭企业率先技术改造、升级,已经投产、在建、拟建兰炭煤气(尾气)发电项目、中温焦油加氢项目,朝着节能减排清洁生产方向迈进,但兰炭产业将来仍面临发展中的一些问题和困扰:

1、兰炭下游需求有限,铁合金、电石、硅铁、碳化硅等均属于高耗能产业其发展受到国家严格限制,对兰炭需求量难以放大,使兰炭产业健康发展根基不稳。电石行业是兰炭的最大用户,根据规划,到2015年我国电石产能控制在2800万吨左右,按平均开工率75%计算,每年所需兰炭约1640万吨,加上其他消费不过4000—5000万吨,而目前规划和建设中的兰炭产能,合计已达1.7亿吨,产能严重过剩,开工率严重不足,产品价格下挫,将不利于产业的可持续发展。

2、兰炭企业规模小,集中度低,生产工艺技术单一,现有炉型和生产工艺尚不能满足日益严格的节能降耗要求,煤种适应性差,半焦产品质量不稳定,产业装备水平有待提高,特别是对褐煤和粒度小的长焰煤、不粘煤和弱粘煤生产工艺开发和兰炭炉大型化开发。

3、焦油加氢深加工和兰炭尾气综合利用才刚刚起步,且尚有一些技术难点需要攻关解决;兰炭企业大部分因生产规模小,焦油深加工很少,煤气除发电用于其他煤化工生产很少甚至空白,这一部分化产品附加值有待开发。

4、环保方面,面临日益严格的环保要求的考验。高溶度COD废水处理、煤气脱硫、废气排放、粉尘治理等需要上设备,上水平,不仅做到生产煤产品的洁净,也同时需要生产过程的洁净。由于受目前装备水平、生产工艺技术的制约,达到环保高要求还有一大门槛要迈。

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