浅析榆林兰炭生产中存在的问题

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收稿日期:2009—09—28

作者简介:刘皓(1972-),男,陕西吴堡人,博士,主要从事碳素材料及煤炭转化的研究。E-m a i l :l i u h 0929@163.c o m

浅析榆林兰炭生产中存在的问题

刘 皓

(榆林学院能源化工研究中心,陕西榆林719000)

摘 要:从榆林兰炭的生产规模、生产工艺两个方面,介绍了兰炭的生产技术现状,详细分析了生产过程中存在的几个主要问题,并提出了解决这些问题的基本思路和途径,展望了兰炭产业的发展前景。关键词:兰炭;低温干馏;低变质煤

中图分类号:T Q 53 文献标识码:A 文章编号:1008-3871(2010)02-0050-03 榆林的煤炭资源探明储量为1660亿吨,占全国探明储量的15%。其中侏罗纪煤是主力煤田,煤质具有低灰、低硫、低磷、中高发热量的特点,挥发分在37%左右,焦油产率在10%左右,是优质低温干馏用煤。

目前,低温干馏是榆林最大的煤转化工业,但是,由于兰炭企业生产技术落后,造成半焦产率低,筛分的煤粉基本被弃掉,煤气基本全部外排,煤焦油回收率低,另外,生产过程中产生的废水、废气、废渣对环境造成很大的污染。本文主要针对兰炭生产中存在的一些问题进行分析探讨,并提出解决这些问题的措施或建议。1 兰炭生产现状

1.1企业生产规模 榆林原有兰炭企业生产装备技术落后,企业生产规模小,布局分散,产品单一,造成资源很大的浪费和严重的环境污染。针对兰炭生产企业技术落后,造成半焦产率低,煤焦油回收率低,煤气基本全部外排的生产情况,为了实现节能减排目标,发展好兰炭产业,省、市两级政府于2007年作出了调整结构“关小上大、等量替代”的决策,要求新建兰炭项目,单套装置规模大于年产60万吨,组合炉型单台规模大于年产5万吨。

目前,榆林兰炭企业通过重组整合,其生产规模主要为六座5万吨群炉的组合。“单炉年产30万吨的洁净兰炭生产成套技术和装备”技术已攻克,其

生产线正在建设中,单套装置年产达到60万吨的洁净兰炭生产技术和装备正在攻关。

1.2兰炭生产工艺 榆林现有的低温干馏工艺技术是:将低变质煤经自然干燥,然后在低温干馏炭化炉内进行炭化,最高炭化温度在700℃左右,物料在隔绝空气的炭化炉中发生脱水、干馏、裂解等一系列反应,产生兰炭、煤焦油和焦炉煤气。

兰炭生产工艺流程主要分为干燥阶段、干馏阶段及半焦冷却阶段等三部分。

干燥阶段:低变质煤干燥阶段温度约为常温至300℃,在此阶段低变质煤中含湿水分蒸发,同时,吸附在煤孔隙中的气体脱出,最终使原料煤得到干燥、预热。

干馏阶段:低变质煤干馏阶段温度约为300~750℃,在此阶段低变质煤完成主要的化学反应过程,产出兰炭、煤焦油和焦炉煤气。

冷却阶段:兰炭在出炉之前,由于其温度较高,为防止出炉后燃烧,首先在炭化炉的最下段进行初步冷却,然后进入炉底水封槽,进行熄焦。2 存在的问题及解决的措施

2.1原料煤利用率低 榆林现有的兰炭生产技术对原料煤的粒度有一定的要求,一般要求原料煤的粒度在30~80m m 之间,又称“三八块煤”,这就需要对原煤进行破碎和筛分。另外,随着煤矿采煤机械化程度的提高,粉煤量随之增大,约占总开采量的

 2010年3月第20卷 第2期榆林学院学报

J O U R N A LO FY U L I NU N I V E R S I T Y M a r .2010

V o l .20N o .2

20%左右,兰炭生产企业只能将粉煤低价出售给电厂或型煤生产企业,导致兰炭生产企业的生产成本升高,企业的利润降低。

因此,应该找出提高粉煤利用的新途径,我们可以从以下两方面考虑,以提高其附加值。其一,加大兰炭生产工艺、生产设备的研发力度,摸索出适合粉煤生产兰炭的新工艺,开发出适合粉煤生产兰炭的新设备。其二,以粉煤为原料开发其它碳素材料,比如,以粉煤为原料生产活性炭,尽管活性炭的生产技术比较成熟,但是由于榆林低变质煤的“三高、四低”的特点,目前还没有成熟的生产技术可以借鉴,所以应该开展这方面的研究,研发出适合于榆林低变质煤生产活性炭的新工艺、新设备,在此基础上,继续加大研发力度,开发出属于高科技产品活性炭(超级活性炭、球形活性炭等)的生产技术。

2.2煤焦油的利用率低 榆林侏罗纪煤含油高达10%左右,预计到2010年底榆林煤焦油总产量将达到500万吨/年,可见,煤焦油在兰炭产业中占据重要地位。但是,榆林兰炭企业基本上将煤焦油直接销售,而且是直接销售往外省企业,造成地方经济的重大损失。到目前为止,尽管有个别小企业对煤焦油进行深加工,但是由于其规模小、生产技术以及生产设备相对落后,不能真正开发煤焦油潜在的价值,另外,榆林仅有的生产规模较大的天元化工50万吨中温煤焦油轻质化项目对煤焦油进行深加工,生产出燃料油、石脑油等高附加值的产品,天元化工已经投入生产运行,但由于生产技术不很成熟,经常停车或检修设备或修正工艺条件。所以说,榆林目前的煤焦油深加工企业远远消化不了兰炭产业中生产的煤焦油。

因此,应该加大煤焦油深加工的开发力度,可以从以下几个方面考虑,其一,加大煤焦油深加工生产燃料油、石脑油等高附加值的产品的研发力度,开发出更先进的生产技术以及生产规模更大的设备装置,或者积极引进先进、成熟的生产技术与装置,扩大生产规模。其二,煤焦油经过蒸馏、高温裂解、溶剂萃取、加氢等加工方法可得到苯类、酚类、萘类、高级酚等芳香族化合物,这些都是宝贵的有机化工原料,所以,可以加大这方面的研发力度,提高煤焦油的附加值。其三,在煤焦油深加工中可得到副产品煤焦油沥青,煤焦油沥青经过调制、改性以后可以得到附加值很高的中间相沥青,中间相沥青可以生产高强高模的中间相沥青炭纤维、中间相沥青炭微球,也可以用于先进炭/炭复合材料的浸渍剂。

2.3焦炉煤气利用率低 兰炭生产中还有一个重要的副产品———焦炉煤气,榆林现有的兰炭生产能力约为2000万吨/年,其副产品焦炉煤气量按等量热值换算相当于陕京一线、二线的年输气量,数量如此之大的焦炉煤气中,仅有很小一部分被兰炭企业作为生产中加热的原料,绝大部分直接排空燃烧,又称“点天灯”,不仅严重污染环境,而且大量浪费资源。

焦炉煤气可用于发电、生产化工产品或民用清洁燃料。目前,采用高热值煤气制甲醇的工艺已经成熟,焦炉煤气发电技术也已成熟,因此,政府应该加强引导作用,引导企业积极向焦炉煤气制备甲醇项目、焦炉煤气发电项目投资,使兰炭产业中的焦炉煤气得到充分利用。

2.4环境污染问题 榆林兰炭生产过程中污染物的排放量大,产生污染物的环节多,污染物主要分为:①粉尘污染物,主要包括煤尘和焦尘;②大气污染物,其主要包括炉体泄漏和熄焦水产生的废气(主要污染物为H2S、C O、苯系烃、氰化物、N O2、S O2等),焦炉煤气排空燃烧产生的废气(主要为二氧化硫和氮氧化物);③水污染物,废水中无机污染物主要有硫化物、氰化物和硫氰化物,有机污染物除大量酚类外,还有单环及多环的芳香族化合物,以及含氮、硫、氧的杂环化合物等。总之,兰炭生产过程中产生的废气、废水、粉尘不仅对环境造成严重污染,同时还严重威胁生产地区的人群健康。

要从根本上解决榆林煤低温干馏环境污染问题,必须从规模经济、资源综合利用及环境保护与可持续发展出发,改进生产工艺及设备,诸如,采用低压水蒸汽代替水进行熄焦,可解决熄焦水的污染问题,备煤、贮焦系统采用封闭设施,并配置除尘装置,可解决粉尘污染问题,废水经过净化处理,不仅可解决其污染问题,还可实现循环使用。总之,必须坚持统一规划、合理布局,并通过重组整合,组建一批工艺技术装备先进,煤焦油、焦炉煤气产品回收与深加工能力强、环境治理达标、具有一定产业规模的生产企业,延伸产业链,发展循环经济,不仅可以从

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