20 中国半焦(兰炭)生产技术状况和政策建议.doc

2010中国新型煤化工发展及示范项目进展论坛文集中国半焦(兰炭)生产技术状况和政策建议裴贤丰（煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院煤焦所）摘要: 本文从用煤品质、产品质量、能耗、环保、政策建议等几方面阐述了目前中国半焦(兰炭)生产的基本概况，并根据技术发展现况，为半焦（兰炭）产业的健康发展从政策面提出了中肯建议。关键词：半焦（兰炭）；生产技术；政策建议；Abstract:This article outlines the basic survey of the present China semi-coke (blue coal) produces from several aspects, its including coal quality, product quality, energy consumption, environmental protection, policy suggestion and so on, the product quality, the energy consumption, the environmental protection, the policy suggest and so on several aspects, and according to the present situation of technological development, the article puts forward the critical proposal for the industrial healthy development of semi-coke from the policy aspect.Keywords: semi-coke；production technology；policy suggestion引言半焦(兰炭)生产是以年轻煤为原料，通过低、中温干馏方法生产出半焦(兰炭)、煤焦油、煤气。目前，我国半焦(兰炭)生产企业主要分布在晋陕蒙宁四省区交界地带，以神府煤田特有的长焰煤、不粘煤等非炼焦煤为原料生产的半焦(兰炭)，在铁合金、电石、化肥造气等行业有非常大的优势。近几年由于半焦(兰炭)的巨大市场需求为上述地区大规模发展新型半焦(兰炭)产业创造了机遇，各种规模的多组多形式立式炉迅速在当地发展壮大，现有半焦(兰炭)生产企业规模大多在60万吨/年。目前我国单台半焦炉的产能小，且炉型单一，生产企业多，产业集中度低，因此造成原料煤、水电气等能源消耗高，污染比较严重。国家对半焦(兰炭)产业的发展特别关注，已采取必要措施加强对半焦(兰炭)生产的管理，规范半焦(兰炭)产业，使其健康有序发展。根据06年6月国家发改委要求关闭落后污染严重的小半焦厂的指示和国家大力推进节能降耗减排工作的要求，陕西、内蒙、宁夏等地政府对半焦生产集中区正在有计划的取缔不符合国家产业政策的小型半焦（兰炭）生产装置，在建半焦（兰炭）生产规模都在60万吨/年以上，半焦产业正在向大型化、集中化方向发展。1半焦(兰炭)生产用煤品种质量情况按照我国煤炭分类，半焦（兰炭）生产用煤一般为烟煤中变质程度较低的不粘煤、弱粘煤、长焰煤。一般该种煤的全水、挥发分含量较高，粘结性很差或没有粘结性。低变质烟煤(长焰煤、不粘煤、弱粘煤) 在全国煤炭资源总储量中所占比重较大，共有查明资源储量4843亿吨,占全国煤炭查明资源储量的42.3%，占全国非炼焦用煤的45.01%，资源十分丰富。其中以不粘煤储量最多，达1867亿吨，占非炼焦用煤的22.52%；其次为长焰煤，储量达1696亿吨，占非炼焦用煤的20.45%；弱粘煤只有169.5亿吨，占非炼焦用煤的2.04%1。这三类煤的最大特点是灰分低、硫低、可选性好，各主要矿区的原煤灰分一般均在15%以下，全硫小于1%。其中，不粘结性煤的平均灰分为10.85%，硫分为0.75%；弱粘煤的平均灰分为10.11%，硫分为0.87%。从总体上看，不粘结性煤和弱粘煤的煤质均好于全国其他各煤类，大同弱粘煤和新开发的陕北神府矿区和内蒙古西部东胜煤田中的不粘煤，灰分为5%10%，硫分小于0.7%，被誉为天然精煤，是世界瞩目的优质资源。它不但是优质动力用煤，而且还可作气化原料煤，其中部分弱粘煤还可作炼焦配煤。由于这部分年轻煤灰低、硫低、磷低、发热量高，生产的半焦是铁合金、电石用焦和化工造气的优质原料。表1 半焦（兰炭）生产用煤质量分析煤种工业分析%Stad,%G值,%牌号MadAdVadf神木煤7.555.2438.440.290CY府谷煤3.013.7038.200.202CY东胜煤9.165.2136.480.390BN大同煤9.406.4935.620.50.63BN2半焦(兰炭)的产品品质情况半焦(兰炭)的品质与所用的原料煤有直接关系。半焦(兰炭)产率约为原料煤的5070，其灰分含量取决于原料煤灰分,挥发分含量一般在315。表2不同煤种制取的半焦品质情况半焦工业分析，%St,ad%AI2O3,%Pd,%反应性（1100）值高温比电阻（950）10-6MadAdVdaf神木半焦5.147.884.020.251.160.02398.03440府谷半焦3.195.023.550.170.480.00798.43889东胜半焦5.238.213.620.551.420.002100.04030大同半焦4.027.023.390.601.220.00898.64152从上表半焦(兰炭)的产品品质看，用神府煤田的长焰煤和大同煤生产的半焦（兰炭），具有低灰、低硫、低磷、高化学活性、高比电阻、低三氧化二铝的优良特性，特别是高温比电阻、化学活性远远高于冶金小粒焦。3半焦(兰炭)生产的能耗情况目前半焦(兰炭)企业采用的炭化炉主要炉型是内热式直立炉,这类炉型基本上都是在鲁奇三段炉的基础上,总结内热式和复合式直立炭化炉的技术优点及生产实践经验,汲取国内外有关炉型的长处而研发出来的,普遍增加了炭化炉的有效容积,现有立式炉半焦生产规模大多在60万吨/年。所有新建、在建规模在60万吨/年立式炉都是在原有炉型基础上，进行适当设计改造，然后多孔并排组合后所形成的规模4。和国内外先进炉型相比，直立式干馏炉是采用气体热载体的内热式直立炉，炉体工艺简单，可连续进料和连续出料，属于简易型机械化炼焦炉。用这种内热式直立炉对陕北低变质煤进行干馏，其技术和当地煤种特点相适应。 现有半焦(兰炭)生产工艺主要采用内热式低温干馏炉工艺。其技术路线大多采用先将低变质煤经自然干燥，然后由斗式提升机提升到炉顶储煤仓，并连续加入干馏炉。干馏段干馏温度为 75020，干馏所用热量主要由回炉煤气与空气在火道内混合均匀后，经火口进入干馏段燃烧，干馏段下部成品兰炭落入水封槽冷却熄焦，通过推拉盘往复运动排出。荒煤气在干馏室内沿料层上升，通过煤气收集罩、上升管、桥管后经文氏管塔、旋流板塔洗涤，部分煤气在风机的作用下回炉加热，剩余部分作为燃料供下游企业使用。焦油进入沉淀池脱水，脱水后的焦油即为成品焦油。从半焦(兰炭)能耗情况看，内热式立式炉所投入的一次能源为15120mm块煤，产出的二次能源为半焦(兰炭)、煤气、焦油等，生产过程中消耗的能源及耗能工质有生产用水、电、煤气等。能源和耗能工质的消耗及能源转换过程中的损失构成了半焦(兰炭)生产过程的总能耗。目前投产的企业生产运行时间不长，缺乏对生产运行过程中的能耗、水耗、煤气利用率等数据的积累。原技术落后、规模小的半焦生产装置由于装备水平低，自控不完善，环境污染严重，没有一家企业进行详细能耗评估。现只有从设计单位取得新建、在建生产线能耗设计数据，内热式立式炉半焦生产吨焦耗原煤1.61.88吨，吨焦耗水量0.32.5吨，吨焦耗电量1265KWh。4半焦(兰炭)生产的环保情况目前新建半焦(兰炭)生产厂规模大多在年产60万吨，都是在原有小型立式炉基础上进行设计改造，多孔并排组合后所形成的规模。新建兰炭企业规模扩大后，均实行储焦、储煤场、备煤工段等生产区分割设置,储煤、储焦场采用大棚遮盖或防风降尘网，备煤工段全密闭走廊设备的利用，有效的防止了煤尘、焦尘对大气造成的粉尘污染；熄焦水、氨水封闭管理,没有外排；焦炉煤气一部分做为半焦生产的燃料,剩余煤气用于发电或下游电石、镁冶炼行业的能源，焦炉煤气全部得到了利用，相比以前的小半焦（兰炭）炉环境污染得到了有效控制。兰炭产业正逐步走出高耗能、高污染,低产出的初级阶段,开始进入清洁生产、循环利用的新阶段3。但目前半焦（兰炭）生产仍存在一些潜在的环境污染问题，煤气综合利用配套项目大多处于初级阶段，下游电石或金属镁一旦停产，剩余的焦炉煤气还是要点天灯排放；已投产的半焦(兰炭)生产企业，废水处理一般采用普通生化处理法和污水焚烧法。由于立式炉生产工艺产生的焦油与水很难分离，废水中COD含量高达16000mg/L，所以用传统生化法处理也很难做到达标排放。有的企业污水虽然不外排，用于熄焦，但废水中的有害物质以蒸气形式排放到大气中，造成二次污染。新建半焦(兰炭)生产厂大多没有煤气脱硫设施，造成废气中SO2超标。新投产半焦(兰炭)生产厂未经过长时间运行，缺乏对生产运行过程中污染物浓度及排放情况的记录，目前难以取得污染物排放数据。5半焦(兰炭)生产的政策建议根据目前半焦(兰炭)生产市场需求，国家环保政策、节能降耗需要，针对目前半焦生产状况，提出以下几方面建议：5.1半焦(兰炭)产业科学规划布局，应因地适宜进行发展【2】兰炭工业集中区要走新型工业化道路 ，合理配置资源，统筹安排供水、供电、排污等基础设施，采用先进工艺技术，发展循环经济，实现资源综合利用和废物减量化、再利用、资源化、无害化。鼓励发电、载能和化工企业进入园区，形成循环经济产业链。园区规模视原煤来源、运输条件等统筹考虑、合理规划。尽量就煤近水，减少公路运量，同时应充分考虑和现有火电、电石、铁合金企业的结合，减轻下游耗能企业的节能减排压力。5.2煤炭资源要得到综合利用半焦(兰炭)生产厂正在向大规模方向发展，地方政府应着力解决布局过于分散、产业集中度过低的弊端。新建生产厂要强调园区化发展模式，在一个工业园区内形成几种不同工艺的生产企业组合，实现煤炭资源的分级有效利用；逐步拓展下游产业链，按照国家清洁生产的有关要求，生产企业同科研院所合作开发煤焦油深加工技术、剩余煤气综合利用技术，提高副产品的附加值，发展新的产业模式，保证煤炭资源的综合利用做到物尽其用，提高煤炭资源的综合利用效率和兰炭产业自身的经济效益。5.3必须符合国家节能降耗相关产业政策半焦(兰炭)生产大型化、现代化是发展趋势。建议现正在建设的半焦(兰炭)生产厂投产后，在煤耗、电耗、水耗、产品产率、煤气产量与利用情况、焦油产出率与利用情况、环保状况等，做出全面评估后，组织有关专家对不同设计单位不同炉型、不同工艺、不同规模的性能进行综合评价，优先发展节能降耗、环保、煤种适用性强、半焦产品质量高且质量稳定的炉型，淘汰高能耗高污染设备技术。5.4污染物排放必须符合国家环保要求为有效控制污染源，减少和消除环境危害，煤气必须要脱硫。对生产过程中排放的烟尘、废水、废气、废渣要进行有效的治理和控制，使其达到国家规定的排放标准。5.5产业技术装备水平有待提高目前，规模化半焦(兰炭)生产工艺技术大多采用内热式立式炉，炉型单一，产业整体技术水平没有大的突破，应加紧研发效率高、能耗小、污染少的新型热解工艺技术，特别是对粒度小的长焰煤、不粘及弱粘煤的生产工艺技术开发，如内热式回转窑技术、固体热载体热解技术等的研发工作，真正做到优势互补，资源合理高效综合利用。6总结综上所述，通过对我国半焦（兰炭）生产主产区的实地调查，对我国半焦（兰炭）产业的技术现状、特点、优势与不足等各个方面的情况进行了初步归纳总结。半焦（兰炭）产品具有较大的市场需求，可以在铁合金、电石、造气等行业替代焦炭和优质无烟煤，节省我国紧缺的炼焦煤和无烟煤资源；在资源利用上，有其得天独厚的优势，使煤炭高价值的开发和利用更具科学性、多样性。国家在对半焦（兰炭）产业进行政策引导和扶持下，调动半焦（兰炭）主产区政府部门、核心企业的积极性和主观能动性，通过重组整合等手段，加快半焦（兰炭）产业结构的规模化、现代化，大力推动研究开发先进的新技术和新工艺，提高资源综合利用效率和清洁生产水平，使半焦（兰炭）产业沿着节能环保、清洁有序和适度的轨道健康发展，促