“蘭炭生產(chǎn)應(yīng)走大型化、清潔化和高效化之路，為生存和構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈奠定基礎(chǔ)。”5月28日，在第三屆煤炭清潔利用暨蘭炭產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展與應(yīng)用創(chuàng)新大會上，中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司副院長、煤焦技術(shù)國家工程研究中心常務(wù)副主任孟慶波指出。
環(huán)保趨嚴 蘭炭產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)與機遇并存
近年來，環(huán)保要求逐漸嚴格，國家和各地相繼出臺了相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)政策，對蘭炭產(chǎn)業(yè)提出了新的要求。不久前，國家發(fā)改委發(fā)布的《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本，征求意見稿）》指出，淘汰單爐產(chǎn)能7.5萬噸/年以下或無煤氣、焦油回收利用和污水處理達不到準(zhǔn)入條件的半焦（蘭炭）生產(chǎn)裝置；限制半焦單爐生產(chǎn)能力小于10萬噸/年，企業(yè)生產(chǎn)能力小于100萬噸/年焦化項目；鼓勵低階粉煤干燥成型—干餾一體化等先進技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用。
榆林市相關(guān)文件也要求，在2020年12月底前，當(dāng)?shù)厮刑m炭企業(yè)實施全面環(huán)保綜合治理和升級達標(biāo)；支持企業(yè)用新工藝、新裝備聯(lián)合建設(shè)大型煤質(zhì)綜合清潔利用項目，明確蘭炭、煤氣、煤焦油綜合利用、高端精深加工方向，要滿足國家最新蘭炭行業(yè)準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。
孟慶波指出，當(dāng)前，蘭炭產(chǎn)業(yè)存在一些挑戰(zhàn)與機遇：
一是蘭炭裝置產(chǎn)能低、企業(yè)規(guī)模小，且產(chǎn)業(yè)集中度低。蘭炭單爐生產(chǎn)能力多為10萬噸/年，蘭炭企業(yè)規(guī)模多為60萬噸/年~150萬噸/年。目前，國內(nèi)僅有新疆廣匯產(chǎn)能達到510萬噸/年，神府等地蘭炭產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)模也較小。這與發(fā)展以煤熱解為先導(dǎo)的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)政策不匹配。
二是蘭炭產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)、裝備水平低。蘭炭生產(chǎn)一般采用內(nèi)熱式直立爐工藝技術(shù)，煤氣有效成分低。其中，氫氣、一氧化碳和甲烷含量合計占比為47%～48%，氮氣、二氧化碳含量合計占比為51%～52%。同時，煤氣凈化裝備水平低，使得煤氣質(zhì)量低，焦油、氨等含量高，不適于用作合成氣，蘭炭產(chǎn)業(yè)很難構(gòu)建基于煤氣的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈。
三是蘭炭企業(yè)難以滿足越來越嚴格的環(huán)保要求。蘭炭企業(yè)密閉儲煤設(shè)施、抑塵除塵設(shè)施裝備簡陋，除塵效果差；凈化工藝不夠完善，部分企業(yè)未建設(shè)脫硫裝置，幾乎沒有企業(yè)建設(shè)脫氨裝置；同時，污水處理效果不理想，水循環(huán)利用存在較大問題。“這些環(huán)保問題使得蘭炭企業(yè)不能滿足環(huán)保準(zhǔn)入等政策，蘭炭企業(yè)準(zhǔn)入率低。”孟慶波強調(diào)。
鑒于此，孟慶波建議，要建設(shè)高起點大型清潔高效蘭炭裝置，實現(xiàn)園區(qū)化、規(guī)模化，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟；構(gòu)建基于蘭炭、煤焦油和煤氣的新型現(xiàn)代化煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，向高端精細化方向發(fā)展；滿足未來環(huán)境保護、安全生產(chǎn)、行業(yè)政策的要求，實現(xiàn)綠色、安全、高效生產(chǎn)。
轉(zhuǎn)型升級 蘭炭產(chǎn)業(yè)尋求新市場
孟慶波表示，逐漸趨嚴的產(chǎn)業(yè)政策會倒逼蘭炭產(chǎn)業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級步伐，促使蘭炭企業(yè)尋找新的市場。“一些區(qū)域?qū)⒖赡茉黾犹m炭采購替代煤炭，用于高爐噴吹、燒結(jié)工序；將蘭炭當(dāng)作無煙燃料，用于中小鍋爐或民用。”孟慶波認為。
據(jù)了解，目前，基于低階煤熱解工藝的產(chǎn)業(yè)鏈有：蘭炭—鐵合金產(chǎn)業(yè)鏈、蘭炭—電石（碳化鈣）—PVC 產(chǎn)業(yè)鏈、蘭炭—焦油—燃料油產(chǎn)業(yè)鏈和蘭炭—硅鐵—金屬鎂產(chǎn)業(yè)鏈 。“這些產(chǎn)業(yè)鏈趨于飽和，對蘭炭需求增量不大，必須開發(fā)蘭炭新市場。”孟慶波認為，下一步，蘭炭可以向高爐噴吹、燒結(jié)、替代焦丁與鐵礦混裝入高爐煉鐵、無煙燃料等方面發(fā)展。
“雖然我國在煤源地——神木、府谷、鄂爾多斯、哈密等地形成近8000萬噸～10000萬噸蘭炭產(chǎn)能，但是蘭炭生產(chǎn)工藝相對固定，蘭炭產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)單一、規(guī)模（產(chǎn)量）低，無法滿足新市場客戶的廣泛要求。”孟慶波進一步指出，蘭炭產(chǎn)業(yè)必須進行轉(zhuǎn)型升級：一是蘭炭企業(yè)應(yīng)將單爐生產(chǎn)能力提升至20萬噸/年~50萬噸/年，企業(yè)規(guī)模擴大到200萬噸/年~500萬噸/年，發(fā)展基于煤氣、焦油的深加工產(chǎn)業(yè)鏈。二是生產(chǎn)蘭炭的直立爐用熱煤氣作載熱體，熱解塊煤，使煤氣有效成分提高至85%~90%（與焦?fàn)t煤氣組分相當(dāng)），可直接作為合成氣，制甲醇、LNG（液化天然氣）、乙二醇、合成氨等，構(gòu)建現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈。三是提高蘭炭產(chǎn)業(yè)裝備水平，配套齊全的環(huán)保設(shè)施，滿足越來越嚴格的環(huán)保要求。四是建設(shè)粉煤干燥—成型—干餾一體化工藝技術(shù)示范裝置，解決制約蘭炭行業(yè)的塊煤原料問題，同時繼續(xù)開發(fā)粉煤熱解工藝技術(shù)。五是產(chǎn)能為250萬噸/噸的企業(yè)，基于煤氣構(gòu)建現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)鏈，形成30萬噸/年甲醇、聯(lián)產(chǎn)10萬噸/年液氨的規(guī)模。
不斷探索 蘭炭應(yīng)用進入新天地
為促使蘭炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，中鋼鞍山熱能院開展了一系列研究，開發(fā)了熱循環(huán)煤氣干餾工藝。該工藝的優(yōu)點是：直立爐以熱循環(huán)煤氣為熱源，可大大降低氮氣的帶入，氫氣含量由23%~30%提高到42%以上、甲烷含量由5%~6%提高到18%以上；配套齊全的環(huán)保設(shè)施，滿足越來越嚴格的環(huán)保要求；直立爐大型化，且實現(xiàn)密閉裝煤、干法熄焦、熱循環(huán)煤氣載熱體干餾和自動化控制；使用清潔高效煤氣凈化工藝技術(shù)，降低煤氣溫度，實現(xiàn)脫硫脫氨、VOCs治理；配備深度廢水處理工藝與裝置，使廢水處理達標(biāo)回用。同時，該工藝還可以運用粉煤無黏結(jié)劑高壓剪切力成型技術(shù)，解決制約蘭炭行業(yè)的塊煤原料問題，并通過配煤可調(diào)控半焦質(zhì)量，達到合理利用煤炭資源的目的。
孟慶波指出，對蘭炭用于鐵礦燒結(jié)的研究分析表明，用蘭炭作燒結(jié)燃料時，要降低蘭炭揮發(fā)分，適當(dāng)增大蘭炭粉配比；就燃燒性而言，要適當(dāng)增大蘭炭粒度、減少細粉含量，使大于5毫米粒級控制在15%左右、小于1毫米粒級不超過17%。
孟慶波表示，對蘭炭用于高爐噴吹進行研究，發(fā)現(xiàn)蘭炭的流動性和噴流性指數(shù)與無煙煤相當(dāng)，其優(yōu)異的燃燒性能和氣化性能對高爐噴吹十分有利，但蘭炭的可磨性和灰熔融特性不如無煙煤。
“因此，蘭炭可替代無煙煤用于高爐噴吹，但應(yīng)通過選擇合適的煤種和適當(dāng)降低干餾溫度以提高揮發(fā)分，來改善其可磨性。”孟慶波認為。經(jīng)過大量實驗得到，神木蘭炭是優(yōu)質(zhì)的高爐噴吹燃料，可以用于高爐噴吹。
對于蘭炭替代焦丁用于高爐煉鐵，中鋼鞍山熱能院用神木蘭炭進行了一系列的實驗。他們將蘭炭和鐵礦石混合投入高爐煉鐵，發(fā)現(xiàn)在投料和爐料下降初期，蘭炭產(chǎn)生的小塊和粉末會比焦丁多；隨著溫度升高，碳溶反應(yīng)加劇，蘭炭和冶金焦的強度差逐漸接近，蘭炭的使用效果與焦丁相比相差不多。同時，他們發(fā)現(xiàn)，將蘭炭和冶金焦搭配用于高爐煉鐵，可以發(fā)揮所長，有效節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源。
“神木蘭炭替代焦丁用于高爐煉鐵，在整個工業(yè)試驗期間，高爐順行，鐵水質(zhì)量等沒有明顯變化，但用神木蘭炭替代焦丁用于高爐生產(chǎn)還需要積累經(jīng)驗。”孟慶波補充道。
最后，孟慶波這樣總結(jié)今后蘭炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向：蘭炭生產(chǎn)應(yīng)走大型化、清潔化和高效化之路，為生存和構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈奠定基礎(chǔ)；蘭炭產(chǎn)品應(yīng)定制化，以滿足不同用戶需要，拓展應(yīng)用領(lǐng)域；采用外燃內(nèi)熱式新型直立爐技術(shù)生產(chǎn)高品質(zhì)煤氣，為蘭炭產(chǎn)業(yè)與化工產(chǎn)業(yè)結(jié)合提供合成氣；開發(fā)蘭炭生產(chǎn)原料多樣化工藝技術(shù)和粉煤干燥—成型—干餾一體化工藝技術(shù)，充分利用粉煤資源，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
《中國冶金報》（2019年06月12日 05版五版）
