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兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料

日期: 2022-12-05
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兰炭从本质上来说,是利用神府(神木+府谷)煤田盛产的优质侏罗精煤块烧制而成的,属于煤,且是清洁环保的无烟煤。从生产加工方面来说,兰炭属于一种焦化产品。作为一种新型的炭素材料,经反复试验应用,工业领域可代替焦炭(冶金焦)广泛用于化工、冶炼、造气等行业,在生产金属镁、铁合金、硅铁、硅锰、化肥、电石等产品过程中优于焦炭;民用领域针对北方冬季取暖散煤污染严重的问题,兰炭作为一种环保燃料,各项指标均优于烟煤和无烟煤,近几年津京冀、山东等地为减少燃煤对城市的污染,积极提倡使用兰炭,全国其他城市也在逐步推广中。





兰炭产品的特点










煤热解技术的特点是可生成固、液和气三种形态产物,而不同煤种和工艺条件又决定了其产物质量及收率。当前,我国已实现工业化生产的煤热解炉型主要为:内热式直立炉(处理30~80mm块煤、单炉兰炭生产能力达30万t/a)、内热式小粒煤炉(处理6~30mm粒煤、单炉兰炭生产能力达20万t/a)、外热式回转炉(处理0~30mm混煤、单炉兰炭生产能力60万t/a)。

我国兰炭的主产区为陕西榆林和新疆哈密,其原料煤均为长焰煤,但因其特有煤质差异、热解工艺不同,导致兰炭产品质量有较大区别,具体见下表。
兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料

榆林兰炭产品的主要特点为:①油、气综合收率较高,1t原煤经热解可以生成约0.6t兰炭,副产0.06t煤焦油、600m3煤气;

②兰炭产品质量优异,其块粒度较好、机械性能适宜、固定碳含量达80%以上,还原性能优越。榆林兰炭还具有高化学活性、特低灰、特低硫等特点,适宜铁合金、电石、化工等领域,可满足当前冶金工业生产工艺要求,现已出口俄罗斯、日本等国。

哈密兰炭产品的主要特点为:①油、气收率高,1t煤经热解可以生成约0.5t兰炭,副产0.1t煤焦油、900m3煤气;

②兰炭产品质量较差,其灰分较高、粉末率较高,≤6mm焦沫达70%以上,多作为动力煤燃烧,仅少量块兰炭与焦炭混配后,才可用于生产电石、铁合金等。

兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料



兰炭的应用领域










一、清洁燃料

  • 民用燃料

兰炭只有原煤污染物含量的五分之一,特别是硫仅为原煤的十分之一,是适宜的民用清洁燃料,可替代中小城市及农村的民用无烟煤,现在津京冀河北、山东等地为减少燃煤对城市的污染,极力提倡使用兰炭,全国其他城市也在推广之中。
兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料
  • 锅炉燃料

兰炭挥发分低,一般为5~7%,最高为10%,还具有低硫、低磷、发热量高等特性。从有利于燃烧和环保出发,根据已有试验数据,采用锅炉掺烧兰炭完全可行。
兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料

二、化工

  • 电石还原剂

得益于低灰分、低铝、低磷、高电阻率,兰炭应用于电石行业,可显著降低能耗,降低成本,提高产品质量。

  • 化肥造气原料

低灰、低硫的兰炭用于化肥造气,可提高产气率,减少灰渣排放量,减少煤气的脱硫量,从而降低能耗、提高煤气品质。

  • 气化制合成气

与低阶烟煤直接气化相比,榆林兰炭气化降低了合成气中焦油含量,提高了有效气含量,减轻了气体净化单元的负担,物料不易黏结成块,兰炭作为气化原料潜在市场巨大。

兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料


三、冶金

  • 铁合金还原剂

与冶金焦相比,用兰炭生产铁合金可降低电耗10%,每吨节电300度~500度,节焦70公斤~90公斤,单炉产量可提高10%以上。从上世纪90年代开始,铁合金生产基本采用兰炭和冶金焦混配作为还原剂。

  • 高炉喷吹用料

在包钢、首钢、宝钢、鞍钢等多家钢铁企业进行了兰炭替代无烟煤作高炉喷吹用料的试验。试验表明,兰炭优于现用高炉煤粉,制备兰炭粉在技术上可行,同时兰炭粉以15%~30%比例喷吹也可行。

兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料









兰炭产业的危与机









我国兰炭产业经过近40年的发展,已经形成了相对完善的工业体系,“煤—兰炭—金属镁”一体化产业链助推榆林建成了世界最大的金属镁生产基地,但作为国家指定的新型清洁能源,其仍存在生产工艺低端、三废问题突出等困局。

兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料
长期以来,由于兰炭生产粗放、装备严密性要求低,以大工匠为主的施工队伍即可满足工程建设需求。但随着国家对兰炭生产管理要求的不断提高,经验性施工则存在诸多弊端,比如施工误差大、生产检修率高、跑冒滴漏严重等问题,同时还有生产现场环境差,煤尘、VOCs排放大,环保设施不健全等问题。

兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料

榆林兰炭问题分析
在新形势下,兰炭产业必须按照节能减排、绿色低碳的要求,从产业布局、项目配套、技术水平、安全环保等方面规范兰炭产业发展,对标整改、彻底解决。避免多数兰炭煤气仅用于燃烧发电、煅烧利用,造成优质资源被浪费,应重点发展以热解煤气深加工制氢能、氨燃料、循环利用CO2制绿色低碳甲醇、乙二醇等。以负碳、零碳为目标,提前布局粉焦还原CO2制一氧化碳及下游有机碳等技术示范。
持续深入开展煤热解基础理论、块煤热解技术研究,攻克以内热式直立炉均匀热传导为核心的多尺度热解研究、高兰炭品质为导向的煤热解技术研究等,为现有装置工业操作优化提供建议及理论基础。同时,大型国企应主动作为、发挥引领示范作用,从兰炭生产全系统物质流、能量流统筹考虑,开展短流程全兰炭废水处理技术示范,建设兰炭生产节能减排技术集成应用与示范项目。

来源:元镁体、榆镁观察等

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