低階煤約占我國(guó)煤炭總儲(chǔ)量的55%，通過中低溫?zé)峤庵迫〗褂汀⒚簹狻⑻m炭(半焦)，是低階煤清潔化利用的主要路徑。隨著“十三五”期間數(shù)個(gè)百萬(wàn)噸級(jí)熱解項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)，蘭炭產(chǎn)量將大幅增加。如何拓展蘭炭的應(yīng)用領(lǐng)域已成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸。在中國(guó)煤炭加工利用協(xié)會(huì)上周于西安舉行的煤炭深加工發(fā)展及清潔能源高端論壇上，與會(huì)專家提出，蘭炭除應(yīng)用于傳統(tǒng)領(lǐng)域外，還可“另起爐灶”，在電站鍋爐摻燒、高爐噴吹煉鐵、氣化等方面開辟新出路，將蘭炭吃干榨凈。

電站鍋爐摻燒技術(shù)可行

巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒劑,食品級(jí)氫氧化鈣

西安熱工研究院有限公司燃料與燃燒實(shí)驗(yàn)室副主任姚偉介紹說(shuō)，蘭炭具有高固定碳、高化學(xué)活性、高比電阻及低灰、低硫、低磷、低鋁的“三高四低”特性，是潔凈環(huán)保新型燃料。

“我們經(jīng)過蘭炭燃燒性能與電站煤粉鍋爐匹配性研究，認(rèn)為電站煤粉鍋爐燃用蘭炭在技術(shù)上是可行的?！币ジ嬖V中國(guó)化工報(bào)記者，該團(tuán)隊(duì)提出了“利用制粉系統(tǒng)研磨處理余量摻燒蘭炭”的預(yù)混摻燒方式，先后在135MW、300MW煙煤鍋爐等摻燒蘭炭。試驗(yàn)結(jié)果表明電站煤粉鍋爐摻燒蘭炭效果良好，鍋爐結(jié)渣情況可控，燃燒困難和磨損嚴(yán)重等技術(shù)難題得以解決。當(dāng)摻燒比例為30%左右時(shí)，鍋爐效率基本無(wú)影響，SO2、粉塵濃度大幅下降，環(huán)保效益明顯。

姚偉坦言，大比例摻燒蘭炭時(shí)鍋爐效率會(huì)略有下降，針對(duì)這一問題，他們正與陜煤集團(tuán)合作在長(zhǎng)安石門電廠300MW機(jī)組進(jìn)行大比例摻燒工程試驗(yàn)，開展穩(wěn)燃、燃盡、低NOx協(xié)同控制優(yōu)選工程驗(yàn)證攻關(guān)。

但煤粉鍋爐摻燒蘭炭實(shí)際應(yīng)用還很少?！爸饕虿皇羌夹g(shù)問題，而是經(jīng)濟(jì)性?！币フf(shuō)，目前大多熱解工藝采用塊煤為原料，塊煤本身的價(jià)格較電廠的混煤高。如果采用低價(jià)的沫煤熱解，降低蘭炭生產(chǎn)成本，電廠應(yīng)用就比較容易。

純?nèi)碱A(yù)熱燃燒值得期待

巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒劑,食品級(jí)氫氧化鈣

除混燃和摻燒外，純?nèi)及虢剐滦图夹g(shù)也正在攻關(guān)。中科院工程熱物理研究所副所長(zhǎng)李詩(shī)媛認(rèn)為，熱解產(chǎn)生的半焦及氣化殘?zhí)繜嶂递^高，揮發(fā)分含量極小，這種超低揮發(fā)分碳基燃料可實(shí)現(xiàn)清潔燃燒。

由該所牽頭的超低揮發(fā)分碳基燃料清潔燃燒關(guān)鍵技術(shù)，包括純?nèi)及虢诡A(yù)熱燃燒和電站煤粉鍋爐大比例摻燒。他們通過開發(fā)200kW、2~14MW預(yù)熱式燃燒器，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)燃、燃盡、低NOx協(xié)同控制，掌握了各類半焦及氣化殘?zhí)康娜紵匦院臀廴疚锱欧趴刂萍夹g(shù)。中試結(jié)果表明，純?nèi)及虢谷紵蔬_(dá)98.7%，純?nèi)細(xì)執(zhí)咳紵蔬_(dá)87.6%。2017年，該所在廣西河池建成20噸/時(shí)純?nèi)碱A(yù)熱燃燒鍋爐示范裝置進(jìn)行純?nèi)細(xì)饣瘹執(zhí)浚壳耙淹瓿?2小時(shí)考核，并投入商業(yè)運(yùn)行。此外，35噸/時(shí)純?nèi)及虢瑰仩t也正與陜煤合作進(jìn)行改造。

李詩(shī)媛認(rèn)為，半焦預(yù)熱燃燒技術(shù)值得期待，利用半焦燃燒發(fā)電鍋爐與煤熱解裝置配套應(yīng)用是發(fā)展趨勢(shì)，小容量純?nèi)己碗娬久悍坼仩t大比例摻燒是最佳方式。

高爐噴吹煉鐵降低成本

“神木蘭炭是優(yōu)質(zhì)的高爐噴吹燃料，可完全替代無(wú)煙煤用于高爐噴吹，降低煉鐵成本?！敝袖摷瘓F(tuán)鞍山熱能研究院總經(jīng)理孟慶波表示，神木蘭炭的灰、硫等指標(biāo)達(dá)到了高爐噴吹用煤要求的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)水平，而且蘭炭粉比無(wú)煙煤和焦炭的燃燒性能好，噴入高爐后燃燒利用率高，對(duì)高爐噴吹有利。同時(shí)蘭炭粉比無(wú)煙煤和焦炭的氣化性能好，未燃蘭炭粉能更快在低溫下與CO2反應(yīng)生產(chǎn)還原劑CO來(lái)保護(hù)冶金焦。而且蘭炭低灰、低硫、低鋁的特性，以及灰成分中有用成分含量高，優(yōu)于目前常用的高爐噴吹煤。

鐵礦石與焦丁混裝用于高爐煉鐵可以降低成本。孟慶波表示，下一步粉狀蘭炭可代替焦丁，與鐵礦石混裝用于高爐煉鐵，兼具焦丁和高反應(yīng)性焦炭的作用，能夠改善高爐還原和熱交換過程，降低煉鐵成本。目前，該技術(shù)已在某鋼鐵企業(yè)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，高爐焦比下降8~11千克/噸，若該公司年使用蘭炭6.5萬(wàn)噸，可節(jié)約成本2400萬(wàn)元。

熱解氣化耦合潛力巨大

巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒劑,食品級(jí)氫氧化鈣

蘭炭能否作為化工原料?汪壽建認(rèn)為，蘭炭與煤的主要成分大致相當(dāng)，甚至含碳量等一些組分指標(biāo)還要好一些，可用于制備水煤漿或干法氣化。

航天長(zhǎng)征化學(xué)工程股份有限公司高級(jí)商務(wù)經(jīng)理韓勇等專家認(rèn)為，蘭炭完全可以氣化作為化工原料，但問題在于成本明顯高于原煤，經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)。同時(shí)，蘭炭作為干法氣化原料時(shí)需要磨粉，因硬度高，能耗和磨損較大，水煤漿能否成漿也有待技術(shù)研究和試驗(yàn)。雖然目前蘭炭氣化工業(yè)化應(yīng)用的業(yè)績(jī)還很少，但熱解與煤氣化耦合將是發(fā)展趨勢(shì)。

記者了解到，延長(zhǎng)石油碳?xì)溲芯恐行淖灾餮邪l(fā)的粉煤熱解氣化一體化(CCSI)技術(shù)，可將煤直接轉(zhuǎn)化為煤焦油和粗合成氣，使熱解產(chǎn)生的蘭炭在反應(yīng)器內(nèi)一次全部轉(zhuǎn)化，將煤炭分質(zhì)分級(jí)利用提升到更高水平，為蘭炭規(guī)?；瘧?yīng)用找到有效途徑，示范意義和潛力巨大。該技術(shù)已經(jīng)取得了大量的基礎(chǔ)研究和工程技術(shù)開發(fā)數(shù)據(jù)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目也已列入國(guó)家《煤炭深加工產(chǎn)業(yè)示范“十三五”規(guī)劃》等，目前延長(zhǎng)石油正在加快CCSI百萬(wàn)噸產(chǎn)業(yè)化示范項(xiàng)目的建設(shè)。

來(lái)源：中國(guó)化工報(bào)