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孟慶波:蘭炭產業應走大型化、清潔化和高效化之路

2019-06-17 15:41:00     作者:郭達清 張垚 李倩

  “蘭炭生產應走大型化、清潔化和高效化之路,為生存和構建產業鏈奠定基礎。”5月28日,在第三屆煤炭清潔利用暨蘭炭產業綠色發展與應用創新大會上,中鋼集團鞍山熱能研究院有限公司副院長、煤焦技術國家工程研究中心常務副主任孟慶波指出。
  環保趨嚴 蘭炭產業挑戰與機遇并存
  近年來,環保要求逐漸嚴格,國家和各地相繼出臺了相應的產業政策,對蘭炭產業提出了新的要求。不久前,國家發改委發布的《產業結構調整指導目錄(2019年本,征求意見稿)》指出,淘汰單爐產能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入條件的半焦(蘭炭)生產裝置;限制半焦單爐生產能力小于10萬噸/年,企業生產能力小于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的研發和應用。
  榆林市相關文件也要求,在2020年12月底前,當地所有蘭炭企業實施全面環保綜合治理和升級達標;支持企業用新工藝、新裝備聯合建設大型煤質綜合清潔利用項目,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準入標準。
  孟慶波指出,當前,蘭炭產業存在一些挑戰與機遇:
  一是蘭炭裝置產能低、企業規模小,且產業集中度低。蘭炭單爐生產能力多為10萬噸/年,蘭炭企業規模多為60萬噸/年~150萬噸/年。目前,國內僅有新疆廣匯產能達到510萬噸/年,神府等地蘭炭產業園區規模也較小。這與發展以煤熱解為先導的現代煤化工產業政策不匹配。
  二是蘭炭產業工藝技術、裝備水平低。蘭炭生產一般采用內熱式直立爐工藝技術,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,使得煤氣質量低,焦油、氨等含量高,不適于用作合成氣,蘭炭產業很難構建基于煤氣的現代煤化工產業鏈。
  三是蘭炭企業難以滿足越來越嚴格的環保要求。蘭炭企業密閉儲煤設施、抑塵除塵設施裝備簡陋,除塵效果差;凈化工藝不夠完善,部分企業未建設脫硫裝置,幾乎沒有企業建設脫氨裝置;同時,污水處理效果不理想,水循環利用存在較大問題。“這些環保問題使得蘭炭企業不能滿足環保準入等政策,蘭炭企業準入率低。”孟慶波強調。
  鑒于此,孟慶波建議,要建設高起點大型清潔高效蘭炭裝置,實現園區化、規模化,發展循環經濟;構建基于蘭炭、煤焦油和煤氣的新型現代化煤化工產業鏈,向高端精細化方向發展;滿足未來環境保護、安全生產、行業政策的要求,實現綠色、安全、高效生產。
  轉型升級 蘭炭產業尋求新市場
  孟慶波表示,逐漸趨嚴的產業政策會倒逼蘭炭產業加快轉型升級步伐,促使蘭炭企業尋找新的市場。“一些區域將可能增加蘭炭采購替代煤炭,用于高爐噴吹、燒結工序;將蘭炭當作無煙燃料,用于中小鍋爐或民用。”孟慶波認為。
  據了解,目前,基于低階煤熱解工藝的產業鏈有:蘭炭—鐵合金產業鏈、蘭炭—電石(碳化鈣)—PVC 產業鏈、蘭炭—焦油—燃料油產業鏈和蘭炭—硅鐵—金屬鎂產業鏈 。“這些產業鏈趨于飽和,對蘭炭需求增量不大,必須開發蘭炭新市場。”孟慶波認為,下一步,蘭炭可以向高爐噴吹、燒結、替代焦丁與鐵礦混裝入高爐煉鐵、無煙燃料等方面發展。
  “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~10000萬噸蘭炭產能,但是蘭炭生產工藝相對固定,蘭炭產品質量指標單一、規模(產量)低,無法滿足新市場客戶的廣泛要求。”孟慶波進一步指出,蘭炭產業必須進行轉型升級:一是蘭炭企業應將單爐生產能力提升至20萬噸/年~50萬噸/年,企業規模擴大到200萬噸/年~500萬噸/年,發展基于煤氣、焦油的深加工產業鏈。二是生產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%(與焦爐煤氣組分相當),可直接作為合成氣,制甲醇、LNG(液化天然氣)、乙二醇、合成氨等,構建現代煤化工產業鏈。三是提高蘭炭產業裝備水平,配套齊全的環保設施,滿足越來越嚴格的環保要求。四是建設粉煤干燥—成型—干餾一體化工藝技術示范裝置,解決制約蘭炭行業的塊煤原料問題,同時繼續開發粉煤熱解工藝技術。五是產能為250萬噸/噸的企業,基于煤氣構建現代煤化工產業鏈,形成30萬噸/年甲醇、聯產10萬噸/年液氨的規模。
  不斷探索 蘭炭應用進入新天地
  為促使蘭炭產業轉型升級,中鋼鞍山熱能院開展了一系列研究,開發了熱循環煤氣干餾工藝。該工藝的優點是:直立爐以熱循環煤氣為熱源,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;配套齊全的環保設施,滿足越來越嚴格的環保要求;直立爐大型化,且實現密閉裝煤、干法熄焦、熱循環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,降低煤氣溫度,實現脫硫脫氨、VOCs治理;配備深度廢水處理工藝與裝置,使廢水處理達標回用。同時,該工藝還可以運用粉煤無黏結劑高壓剪切力成型技術,解決制約蘭炭行業的塊煤原料問題,并通過配煤可調控半焦質量,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的研究分析表明,用蘭炭作燒結燃料時,要降低蘭炭揮發分,適當增大蘭炭粉配比;就燃燒性而言,要適當增大蘭炭粒度、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,發現蘭炭的流動性和噴流性指數與無煙煤相當,其優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,但應通過選擇合適的煤種和適當降低干餾溫度以提高揮發分,來改善其可磨性。”孟慶波認為。經過大量實驗得到,神木蘭炭是優質的高爐噴吹燃料,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,發現在投料和爐料下降初期,蘭炭產生的小塊和粉末會比焦丁多;隨著溫度升高,碳溶反應加劇,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,他們發現,將蘭炭和冶金焦搭配用于高爐煉鐵,可以發揮所長,有效節約優質煉焦煤資源。
  “神木蘭炭替代焦丁用于高爐煉鐵,在整個工業試驗期間,高爐順行,鐵水質量等沒有明顯變化,但用神木蘭炭替代焦丁用于高爐生產還需要積累經驗。”孟慶波補充道。
  最后,孟慶波這樣總結今后蘭炭產業的發展方向:蘭炭生產應走大型化、清潔化和高效化之路,為生存和構建產業鏈奠定基礎;蘭炭產品應定制化,以滿足不同用戶需要,拓展應用領域;采用外燃內熱式新型直立爐技術生產高品質煤氣,為蘭炭產業與化工產業結合提供合成氣;開發蘭炭生產原料多樣化工藝技術和粉煤干燥—成型—干餾一體化工藝技術,充分利用粉煤資源,實現可持續發展。
  《中國冶金報》(2019年06月12日 05版五版)

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:周利勇

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