中國(guó)鐵合金網(wǎng):蘭炭,又稱半焦,是利用神府(神木+府谷)煤田盛產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)侏羅精煤塊燒制而成的,作為一種新型的炭素材料,被廣泛運(yùn)用于電石、鐵合金、高爐噴吹、鍋爐燃料、民用燃料、工業(yè)制氣等眾多領(lǐng)域。
蘭炭的生產(chǎn)多以低溫干餾為主,干餾溫度一般控制在600℃-750℃之間。生產(chǎn)蘭炭的過(guò)程中,同時(shí)生成煤氣及煤焦油等副產(chǎn)品。
我國(guó)蘭炭產(chǎn)能主要分布在陜西、新疆、內(nèi)蒙、寧夏及河北地區(qū)。其中,陜西(產(chǎn)能占比約48%)及新疆(產(chǎn)能占比約37.5%)是我國(guó)蘭炭產(chǎn)能占比最大的兩個(gè)區(qū)域。陜西的產(chǎn)能主要集中在榆林的神木(產(chǎn)能占比約27%)及府谷地區(qū)(產(chǎn)能占比約19%)。新疆的產(chǎn)能主要集中在哈密地區(qū)(產(chǎn)能占比約20%)。
電石是蘭炭下游最大的消費(fèi)領(lǐng)域;蘭炭在鐵合金冶煉中主要用于硅鐵的冶煉;蘭炭作為新型高爐噴吹燃料,在高爐噴吹領(lǐng)域?qū)τ趥鹘y(tǒng)噴吹煤的替代,我們認(rèn)為有可能是一塊未來(lái)消費(fèi)增量較為突出的領(lǐng)域。
蘭炭及其產(chǎn)業(yè)鏈介紹
蘭炭,又稱半焦,是利用神府(神木+府谷)煤田盛產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)侏羅精煤塊燒制而成的,作為一種新型的炭素材料,以其固定炭高、比電阻高、化學(xué)活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低的特性,被廣泛運(yùn)用于電石、鐵合金、高爐噴吹、工業(yè)制氣等多領(lǐng)域,成為一種不可替代的炭素材料。
蘭炭結(jié)構(gòu)為塊狀,粒度一般在0-80mm之間,顏色呈淺黑色。根據(jù)粒度的不同,可將蘭炭區(qū)分為大料(>40mm)、中料(18-40mm)、小料(8-18mm)、焦面(<8mm)。
蘭炭生產(chǎn)工藝
蘭炭的生產(chǎn)多以低溫干餾為主(即煤在隔絕空氣條件下,低溫?zé)峤獾倪^(guò)程),干餾溫度一般控制在600℃-750℃之間。生產(chǎn)蘭炭的過(guò)程中,同時(shí)生成煤氣及煤焦油等副產(chǎn)品。生產(chǎn)蘭炭主要使用長(zhǎng)焰煤、不黏煤、弱黏煤等無(wú)黏結(jié)性或弱黏結(jié)性、中高揮發(fā)分的煙煤。
傳統(tǒng)的蘭炭爐包括外熱式和內(nèi)熱式。外熱式采用的是火道加熱的方式干餾,爐型復(fù)雜,熱效率低,投資是內(nèi)熱式的三倍左右。內(nèi)熱式蘭炭爐主要有鞍山熱能院、陜西冶金設(shè)計(jì)院和神木三江開(kāi)發(fā)的直立三段式爐型,其中神木三江的SJ-V型蘭炭爐的單爐產(chǎn)能達(dá)到了20萬(wàn)噸/年,原料煤粒度使用的下限達(dá)到3mm。(中國(guó)鐵合金網(wǎng)《榆林蘭炭產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析及高質(zhì)量發(fā)展》)
目前,市場(chǎng)上主要使用的蘭炭爐為直立三段式爐型(內(nèi)熱式),且以SJ低溫干餾爐為主。蘭炭裝置主要由備煤工段、炭化工段、篩運(yùn)工段、煤氣凈化工段等部分組成。
蘭炭產(chǎn)能情況
截至2021年,我國(guó)蘭炭年產(chǎn)能約為1.31億噸,產(chǎn)能主要分布在陜西、新疆、內(nèi)蒙、寧夏及河北地區(qū)。其中,陜西(產(chǎn)能占比約48%)及新疆(產(chǎn)能占比約37.5%)是我國(guó)蘭炭產(chǎn)能占比最大的兩個(gè)區(qū)域。陜西的產(chǎn)能主要集中在榆林的神木(產(chǎn)能占比約27%)及府谷地區(qū)(產(chǎn)能占比約19%)。新疆的產(chǎn)能主要集中在哈密地區(qū)(產(chǎn)能占比約20%)。
我國(guó)蘭炭的主產(chǎn)區(qū),陜西榆林和新疆哈密,其原料煤均為長(zhǎng)焰煤,但因其特有煤質(zhì)差異、熱解工藝不同,導(dǎo)致蘭炭產(chǎn)品質(zhì)量有較大區(qū)別。
榆林蘭炭產(chǎn)品的主要特點(diǎn)為:1)油、氣綜合收率較高,1t原煤經(jīng)熱解可以生成約0.6t蘭炭,副產(chǎn)0.06t煤焦油、600m3煤氣;2)蘭炭產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異,其塊粒度較好、機(jī)械性能適宜、固定碳含量達(dá)80%以上,還原性能優(yōu)越。榆林蘭炭還具有高化學(xué)活性、特低灰、特低硫等特點(diǎn),適宜鐵合金、電石、化工等領(lǐng)域,可滿足當(dāng)前冶金工業(yè)生產(chǎn)工藝要求,現(xiàn)已出口俄羅斯、日本等國(guó)。(榆鎂觀察《走進(jìn)“鎂”世界 | 蘭炭——助推金屬鎂綠色生產(chǎn)的新型清潔燃料》)
哈密蘭炭產(chǎn)品的主要特點(diǎn)為:1)油、氣收率高,1t煤經(jīng)熱解可以生成約0.5t蘭炭,副產(chǎn)0.1t煤焦油、900m3煤氣;2)蘭炭產(chǎn)品質(zhì)量較差,其灰分較高、粉末率較高,≤6mm焦沫達(dá)70%以上,多作為動(dòng)力煤燃燒,僅少量塊蘭炭與焦炭混配后,才可用于生產(chǎn)電石、鐵合金等。
蘭炭產(chǎn)業(yè)鏈簡(jiǎn)介
原料端,蘭炭主要使用原煤(長(zhǎng)焰煤、不黏煤、弱黏煤等)進(jìn)行生產(chǎn),生產(chǎn)1噸蘭炭平均需要消耗1.6-1.7噸原煤。同時(shí),能夠得到副產(chǎn)品煤焦油及煤氣(0.1-0.16t左右煤焦油,900-1500m3左右煤氣)。
終端消費(fèi)端,蘭炭被廣泛應(yīng)用于電石生產(chǎn)、鐵合金冶煉、高爐噴吹(替代無(wú)煙煤)、鍋爐燃料、民用燃料、工業(yè)制氣等眾多領(lǐng)域。
其中,電石(碳化鈣,是重要的基本化工原料,主要用于產(chǎn)生乙炔氣,也用于有機(jī)合成、氧炔焊接等)是蘭炭下游最大的消費(fèi)領(lǐng)域,平均每噸電石的生產(chǎn)消耗約0.85噸蘭炭。2021年,我國(guó)電石產(chǎn)量合計(jì)約1392.2萬(wàn)噸,折合消費(fèi)蘭炭約1183萬(wàn)噸,占2021年蘭炭總產(chǎn)量的22.3%。據(jù)MYSTEEL數(shù)據(jù),截至2022年,我國(guó)電石產(chǎn)能約4014.5萬(wàn)噸,環(huán)比2021年增加164.5萬(wàn)噸。
此外,蘭炭在鐵合金冶煉中主要用于硅鐵的冶煉(注:中國(guó)冶標(biāo)(YB/T034-92)規(guī)定了鐵合金焦的技術(shù)要求,要求粒度為2-8mm,8-20mm,8-25mm。因此,冶煉硅鐵所使用的蘭炭為蘭炭小料),每噸硅鐵平均消耗蘭炭約1.15-1.2萬(wàn)噸。據(jù)鐵合金在線數(shù)據(jù),2021年我國(guó)硅鐵產(chǎn)量合計(jì)約856萬(wàn)噸,折合消耗蘭炭約674萬(wàn)噸,占2021年蘭炭總產(chǎn)量的12.7%。截至2021年,我國(guó)硅鐵產(chǎn)能約為1020萬(wàn)噸。
最后,蘭炭作為新型高爐噴吹燃料,在高爐噴吹領(lǐng)域?qū)τ趥鹘y(tǒng)噴吹煤的替代,我們認(rèn)為有可能是一塊未來(lái)消費(fèi)增量較為突出的領(lǐng)域。以2021年全國(guó)鐵水產(chǎn)量約8.7億噸,噴煤比145kg/t(全國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)平均水平)估算,每年我國(guó)需使用噴吹煤約1.26億噸,如以蘭炭替代30%噴吹煤估算,則需要蘭炭達(dá)3780萬(wàn)噸,這是一塊廣闊的消費(fèi)領(lǐng)域。現(xiàn)階段,在我國(guó)首鋼集團(tuán)、攀鋼、酒鋼、鞍鋼、寶鋼、新興鑄管等已進(jìn)行過(guò)高爐噴吹蘭炭的研究分析與實(shí)驗(yàn)。
蘭炭生產(chǎn)工藝(低溫干餾)中產(chǎn)生的副產(chǎn)品,煤氣及煤焦油也能夠被充分利用:
1)煤氣可作為制氫原材料用于煤焦油加氫(2020,占比17.7%);作為燃料用于金屬鎂冶煉(2020,占比17.7%)、發(fā)電(2020,64.6%);此外還可以作為化工原材料進(jìn)一步提煉乙二醇、甲醇(2589, -16.00, -0.61%)、LNG等(新發(fā)展方向)。
2)煤焦油主要用于煤焦油加氫,生產(chǎn)傳統(tǒng)的汽、柴油等。同時(shí)也通過(guò)萃取等手段,生產(chǎn)精酚、環(huán)烷基油、芳烴等。
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