孟庆波：兰炭产业应走大型化、清洁化和高效化之路

“兰炭生产应走大型化、清洁化和高效化之路，为生存和构建产业链奠定基础。”5月28日，在第三届煤炭清洁利用暨兰炭产业绿色发展与应用创新大会上，中钢集团鞍山热能研究院有限公司副院长、煤焦技术国家工程研究中心常务副主任孟庆波指出。
　　环保趋严 兰炭产业挑战与机遇并存
　　近年来，环保要求逐渐严格，国家和各地相继出台了相应的产业政策，对兰炭产业提出了新的要求。不久前，国家发改委发布的《产业结构调整指导目录（2019年本，征求意见稿）》指出，淘汰单炉产能7.5万吨/年以下或无煤气、焦油回收利用和污水处理达不到准入条件的半焦（兰炭）生产装置；限制半焦单炉生产能力小于10万吨/年，企业生产能力小于100万吨/年焦化项目；鼓励低阶粉煤干燥成型—干馏一体化等先进技术的研发和应用。
　　榆林市相关文件也要求，在2020年12月底前，当地所有兰炭企业实施全面环保综合治理和升级达标；支持企业用新工艺、新装备联合建设大型煤质综合清洁利用项目，明确兰炭、煤气、煤焦油综合利用、高端精深加工方向，要满足国家最新兰炭行业准入标准。
　　孟庆波指出，当前，兰炭产业存在一些挑战与机遇：
　　一是兰炭装置产能低、企业规模小，且产业集中度低。兰炭单炉生产能力多为10万吨/年，兰炭企业规模多为60万吨/年~150万吨/年。目前，国内仅有新疆广汇产能达到510万吨/年，神府等地兰炭产业园区规模也较小。这与发展以煤热解为先导的现代煤化工产业政策不匹配。
　　二是兰炭产业工艺技术、装备水平低。兰炭生产一般采用内热式直立炉工艺技术，煤气有效成分低。其中，氢气、一氧化碳和甲烷含量合计占比为47%～48%，氮气、二氧化碳含量合计占比为51%～52%。同时，煤气净化装备水平低，使得煤气质量低，焦油、氨等含量高，不适于用作合成气，兰炭产业很难构建基于煤气的现代煤化工产业链。
　　三是兰炭企业难以满足越来越严格的环保要求。兰炭企业密闭储煤设施、抑尘除尘设施装备简陋，除尘效果差；净化工艺不够完善，部分企业未建设脱硫装置，几乎没有企业建设脱氨装置；同时，污水处理效果不理想，水循环利用存在较大问题。“这些环保问题使得兰炭企业不能满足环保准入等政策，兰炭企业准入率低。”孟庆波强调。
　　鉴于此，孟庆波建议，要建设高起点大型清洁高效兰炭装置，实现园区化、规模化，发展循环经济；构建基于兰炭、煤焦油和煤气的新型现代化煤化工产业链，向高端精细化方向发展；满足未来环境保护、安全生产、行业政策的要求，实现绿色、安全、高效生产。
　　转型升级 兰炭产业寻求新市场
　　孟庆波表示，逐渐趋严的产业政策会倒逼兰炭产业加快转型升级步伐，促使兰炭企业寻找新的市场。“一些区域将可能增加兰炭采购替代煤炭，用于高炉喷吹、烧结工序；将兰炭当作无烟燃料，用于中小锅炉或民用。”孟庆波认为。
　　据了解，目前，基于低阶煤热解工艺的产业链有：兰炭—铁合金产业链、兰炭—电石（碳化钙）—PVC 产业链、兰炭—焦油—燃料油产业链和兰炭—硅铁—金属镁产业链 。“这些产业链趋于饱和，对兰炭需求增量不大，必须开发兰炭新市场。”孟庆波认为，下一步，兰炭可以向高炉喷吹、烧结、替代焦丁与铁矿混装入高炉炼铁、无烟燃料等方面发展。
　　“虽然我国在煤源地——神木、府谷、鄂尔多斯、哈密等地形成近8000万吨～10000万吨兰炭产能，但是兰炭生产工艺相对固定，兰炭产品质量指标单一、规模（产量）低，无法满足新市场客户的广泛要求。”孟庆波进一步指出，兰炭产业必须进行转型升级：一是兰炭企业应将单炉生产能力提升至20万吨/年~50万吨/年，企业规模扩大到200万吨/年~500万吨/年，发展基于煤气、焦油的深加工产业链。二是生产兰炭的直立炉用热煤气作载热体，热解块煤，使煤气有效成分提高至85%~90%（与焦炉煤气组分相当），可直接作为合成气，制甲醇、LNG（液化天然气）、乙二醇、合成氨等，构建现代煤化工产业链。三是提高兰炭产业装备水平，配套齐全的环保设施，满足越来越严格的环保要求。四是建设粉煤干燥—成型—干馏一体化工艺技术示范装置，解决制约兰炭行业的块煤原料问题，同时继续开发粉煤热解工艺技术。五是产能为250万吨/吨的企业，基于煤气构建现代煤化工产业链，形成30万吨/年甲醇、联产10万吨/年液氨的规模。
　　不断探索 兰炭应用进入新天地
　　为促使兰炭产业转型升级，中钢鞍山热能院开展了一系列研究，开发了热循环煤气干馏工艺。该工艺的优点是：直立炉以热循环煤气为热源，可大大降低氮气的带入，氢气含量由23%~30%提高到42%以上、甲烷含量由5%~6%提高到18%以上；配套齐全的环保设施，满足越来越严格的环保要求；直立炉大型化，且实现密闭装煤、干法熄焦、热循环煤气载热体干馏和自动化控制；使用清洁高效煤气净化工艺技术，降低煤气温度，实现脱硫脱氨、VOCs治理；配备深度废水处理工艺与装置，使废水处理达标回用。同时，该工艺还可以运用粉煤无黏结剂高压剪切力成型技术，解决制约兰炭行业的块煤原料问题，并通过配煤可调控半焦质量，达到合理利用煤炭资源的目的。
　　孟庆波指出，对兰炭用于铁矿烧结的研究分析表明，用兰炭作烧结燃料时，要降低兰炭挥发分，适当增大兰炭粉配比；就燃烧性而言，要适当增大兰炭粒度、减少细粉含量，使大于5毫米粒级控制在15%左右、小于1毫米粒级不超过17%。
　　孟庆波表示，对兰炭用于高炉喷吹进行研究，发现兰炭的流动性和喷流性指数与无烟煤相当，其优异的燃烧性能和气化性能对高炉喷吹十分有利，但兰炭的可磨性和灰熔融特性不如无烟煤。
　　“因此，兰炭可替代无烟煤用于高炉喷吹，但应通过选择合适的煤种和适当降低干馏温度以提高挥发分，来改善其可磨性。”孟庆波认为。经过大量实验得到，神木兰炭是优质的高炉喷吹燃料，可以用于高炉喷吹。
　　对于兰炭替代焦丁用于高炉炼铁，中钢鞍山热能院用神木兰炭进行了一系列的实验。他们将兰炭和铁矿石混合投入高炉炼铁，发现在投料和炉料下降初期，兰炭产生的小块和粉末会比焦丁多；随着温度升高，碳溶反应加剧，兰炭和冶金焦的强度差逐渐接近，兰炭的使用效果与焦丁相比相差不多。同时，他们发现，将兰炭和冶金焦搭配用于高炉炼铁，可以发挥所长，有效节约优质炼焦煤资源。
　　“神木兰炭替代焦丁用于高炉炼铁，在整个工业试验期间，高炉顺行，铁水质量等没有明显变化，但用神木兰炭替代焦丁用于高炉生产还需要积累经验。”孟庆波补充道。
　　最后，孟庆波这样总结今后兰炭产业的发展方向：兰炭生产应走大型化、清洁化和高效化之路，为生存和构建产业链奠定基础；兰炭产品应定制化，以满足不同用户需要，拓展应用领域；采用外燃内热式新型直立炉技术生产高品质煤气，为兰炭产业与化工产业结合提供合成气；开发兰炭生产原料多样化工艺技术和粉煤干燥—成型—干馏一体化工艺技术，充分利用粉煤资源，实现可持续发展。