双碳目标下兰炭产业的危与机
理财鱼小提示:双碳目标下兰炭产业的危与机
兰炭生产技术的特点
兰炭,通常是以低阶煤块煤为原料进行中低温干馏热解得到的固体炭质产品,同时副产煤焦油、煤气等,是煤炭分质利用的传统形式。
从化学角度看,低阶煤是由芳环、脂肪链等官能团缩合形成的大分子聚集体。既含有以无定型碳与灰为代表的固体成分60% ~80% (质量分数)、又含有高达10% ~40% (质量分数)的由链烷烃、芳香烃、碳氧支链为代表的煤本身固有油气成分的挥发分[1] 。将煤的油气挥发分先通过干馏(热解)提取出来,不仅可以实现优质组分的高附加值利用,而且热解后的兰炭品质又远优于原煤。
以煤为原料采用气化、液化、热解等不同技术路线,其能源转化效率、单位产品的煤耗、新鲜水耗量、CO 2 排放、投资强度等对比如表1 所示。其中,煤热解制兰炭技术的系统参数最优,显著高于其它煤转化过程。
表1 典型煤转化路线的单位产品系统参数分析
煤转化路线
能源转化效率 [2] /%
单位产品煤耗 ① /(tce/t 产品 )
单位产品新鲜水耗量/(m 3 /t 产品 )
单位产品CO 2 排放量 [3]
/(t co2 /t 产品 )
投资强度/(亿元/万t)
煤制甲醇
50
1.4
15
3.8
0.5
煤制烯烃
42
4.4
16
10.5
3.0
煤制乙二醇
25
2.9
14
5.6
1.4
煤制天然气
51
1.1②
6②
4.7②
5.5③
煤制油直接液化
55
3.2
6.6
5.5
2.3
煤制油间接液化
42
3.4
9
6.8
1.7
煤热解制兰炭
75
1.6
0.8
0.3
0.06~0.1
注:①含原料煤与燃料煤;②t 产品为1000m 3 天然气;③投资强度单位为亿元/ 亿m 3 。
兰炭产品的特点
煤热解技术的特点是可生成固、液和气三种形态产物,而不同煤种和工艺条件又决定了其产物质量及收率。当前,我国已实现工业化生产的煤热解炉型主要为:内热式直立炉(处理30 ~80mm 块煤、单炉兰炭生产能力达30 万t/a )、内热式小粒煤炉(处理6 ~30mm 粒煤、单炉兰炭生产能力达20 万t/a )、外热式回转炉(处理0 ~30mm 混煤、单炉兰炭生产能力60 万t/a )。
我国兰炭的主产区为陕西榆林和新疆哈密,其原料煤均为长焰煤,但因其特有煤质差异、热解工艺不同,导致兰炭产品质量有较大区别,其指标见表2 。
表2 不同兰炭产品的典型指标
指标
榆林兰炭产品指标(直立炉)
榆林兰炭产品指标(回转炉)
哈密兰炭产品指标(直立炉)
全水分M t /%
14.9
10.7
14.4
空气干燥基水分M ad /%
4.50
/
3.31
灰分A d /%
8.18
6.79
13.60
挥发分V daf /%
5.49
9.90
9.09
固定碳FC ad /%
82.88
83.31
78.55
硫分S t,d /%
0.34
0.25
0.31
高位发热量Qgr.ar/ (kcal/Kg )
7085
7026
5791
低位发热量Qnet.ar/ (kcal/Kg )
6086
6627
5649
哈氏可磨性
49
60
45-55
粒度/ 占比
<6mm 、15%
6 ~15mm 、25%
15 ~35mm 、50%
>35mm 、10%
/
<6mm 、70%
6 ~20mm 、20%
>20mm 、10%
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