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兰炭及其产业链介绍

日期: 2022-12-01
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兰炭,又称半焦,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,作为一种新型的炭素材料,被广泛运用于电石、铁合金、高炉喷吹、锅炉燃料、民用燃料、工业制气等众多领域。

兰炭的生产多以低温干馏为主,干馏温度一般控制在600℃-750℃之间。生产兰炭的过程中,同时生成煤气及煤焦油等副产品。


我国兰炭产能主要分布在陕西、新疆、内蒙、宁夏及河北地区。其中,陕西(产能占比约48%)及新疆(产能占比约37.5%)是我国兰炭产能占比最大的两个区域。陕西的产能主要集中在榆林的神木(产能占比约27%)及府谷地区(产能占比约19%)。新疆的产能主要集中在哈密地区(产能占比约20%)。
电石是兰炭下游最大的消费领域;兰炭在铁合金冶炼中主要用于硅铁的冶炼;兰炭作为新型高炉喷吹燃料,在高炉喷吹领域对于传统喷吹煤的替代,我们认为有可能是一块未来消费增量较为突出的领域。
兰炭及其产业链介绍
兰炭,又称半焦,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,作为一种新型的炭素材料,以其固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性,被广泛运用于电石、铁合金、高炉喷吹、工业制气等多领域,成为一种不可替代的炭素材料。
兰炭结构为块状,粒度一般在0-80mm之间,颜色呈浅黑色.根据粒度的不同,可将兰炭区分为大料(>40mm)、中料(18-40mm)、小料(8-18mm)、焦面(<8mm)。




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兰炭生产工艺


兰炭的生产多以低温干馏为主(即煤在隔绝空气条件下,低温热解的过程),干馏温度一般控制在600℃-750℃之间。生产兰炭的过程中,同时生成煤气及煤焦油等副产品。生产兰炭主要使用长焰煤、不黏煤、弱黏煤等无黏结性或弱黏结性、中高挥发分的烟煤。


兰炭及其产业链介绍

传统的兰炭炉包括外热式和内热式。外热式采用的是火道加热的方式干馏,炉型复杂,热效率低,投资是内热式的三倍左右。内热式兰炭炉主要有鞍山热能院、陕西冶金设计院和神木三江开发的直立三段式炉型,其中神木三江的SJ-V型兰炭炉的单炉产能达到了20万吨/年,原料煤粒度使用的下限达到3mm。(中国铁合金网《榆林兰炭产业现状分析及高质量发展》)


目前,市场上主要使用的兰炭炉为直立三段式炉型(内热式),且以SJ低温干馏炉为主。兰炭装置主要由备煤工段、炭化工段、筛运工段、煤气净化工段等部分组成。


兰炭及其产业链介绍


兰炭产能情况


截至2021年,我国兰炭年产能约为1.31亿吨,产能主要分布在陕西、新疆、内蒙、宁夏及河北地区。其中,陕西(产能占比约48%)及新疆(产能占比约37.5%)是我国兰炭产能占比最大的两个区域。陕西的产能主要集中在榆林的神木(产能占比约27%)及府谷地区(产能占比约19%)。新疆的产能主要集中在哈密地区(产能占比约20%)。
我国兰炭的主产区,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。
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。(榆镁观察《走进“镁”世界   | 兰炭——助推金属镁绿色生产的新型清洁燃料》)
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。



兰炭及其产业链介绍



兰炭产业链简介
原料端,兰炭主要使用原煤(长焰煤、不黏煤、弱黏煤等)进行生产,生产1吨兰炭平均需要消耗1.6-1.7吨原煤。同时,能够得到副产品煤焦油及煤气(0.1-0.16t左右煤焦油,900-1500m3左右煤气)。
终端消费端,兰炭被广泛应用于电石生产、铁合金冶炼、高炉喷吹(替代无烟煤)、锅炉燃料、民用燃料、工业制气等众多领域。
其中,电石(碳化钙,是重要的基本化工原料,主要用于产生乙炔气,也用于有机合成、氧炔焊接等)是兰炭下游最大的消费领域,平均每吨电石的生产消耗约0.85吨兰炭。2021年,我国电石产量合计约1392.2万吨,折合消费兰炭约1183万吨,占2021年兰炭总产量的22.3%。据MYSTEEL数据,截至2022年,我国电石产能约4014.5万吨,环比2021年增加164.5万吨。
此外,兰炭在铁合金冶炼中主要用于硅铁的冶炼(注:中国冶标(YB/T034-92)规定了铁合金焦的技术要求,要求粒度为2-8mm,8-20mm,8-25mm。因此,冶炼硅铁所使用的兰炭为兰炭小料),每吨硅铁平均消耗兰炭约1.15-1.2万吨。据铁合金在线数据,2021年我国硅铁产量合计约856万吨,折合消耗兰炭约674万吨,占2021年兰炭总产量的12.7%。截至2021年,我国硅铁产能约为1020万吨。
最后,兰炭作为新型高炉喷吹燃料,在高炉喷吹领域对于传统喷吹煤的替代,我们认为有可能是一块未来消费增量较为突出的领域。以2021年全国铁水产量约8.7亿吨,喷煤比145kg/t(全国重点钢铁企业平均水平)估算,每年我国需使用喷吹煤约1.26亿吨,如以兰炭替代30%喷吹煤估算,则需要兰炭达3780万吨,这是一块广阔的消费领域。现阶段,在我国首钢集团、攀钢、酒钢、鞍钢、宝钢、新兴铸管等已进行过高炉喷吹兰炭的研究分析与实验。
兰炭生产工艺(低温干馏)中产生的副产品,煤气及煤焦油也能够被充分利用:


1)煤气可作为制氢原材料用于煤焦油加氢(2020,占比17.7%);作为燃料用于金属镁冶炼(2020,占比17.7%)、发电(2020,64.6%);此外还可以作为化工原材料进一步提炼乙二醇、甲醇(2589-16.00-0.61%)、LNG等(新发展方向)。
2)煤焦油主要用于煤焦油加氢,生产传统的汽、柴油等。同时也通过萃取等手段,生产精酚、环烷基油、芳烃等。

转自:新浪财经


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