蘭炭生產工藝及發展歷程
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      蘭炭生產工藝及發展歷程

      • 2020年05月12日 13:15
      • 來源:中國鐵合金網

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      • 關鍵字:鎢鐵 鎢精礦 仲鎢酸銨 鋼鐵 鐵合金 焦炭 鋼材 鐵礦石
      [導讀]中國鐵合金網訊:蘭炭(俗稱:半焦或焦粉)因其燃燒時有很短的藍色火焰而得名。按粒度不同,規格名稱為:大料、中料、小料、焦面。

      中國鐵合金網訊:蘭炭(俗稱:半焦或焦粉)因其燃燒時有很短的藍色火焰而得名。按粒度不同,規格名稱為:大料、中料、小料、焦面。

      蘭炭是利用神府煤田盛產的優質侏羅紀弱粘煤經過低溫干餾而成的,結構為塊狀,顏色呈淺黑色。作為一種新型的炭素材料,其以“三高四低”的特點,即固定炭高、比電阻高、化學活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低的特性,于上世紀90年代逐步取代冶金焦、無煙煤和木炭,廣泛運用于電石、金屬硅、硅鐵、鉻鐵、硅錳、碳化硅化肥等產品的生產,成為一種不可替代的炭素材料。此外,在高爐噴吹、生產炭化材料、活性炭等領域也可替代相當一部分無煙煤和焦炭。用蘭炭在生產高耗能產品的過程中具有以下特點:

      1. 比焦炭或木炭價格低,降低成本;
      2. 由于活性高,還原性能優于焦炭;
      3. 由于比電阻高,比焦炭降電耗10%。

      近幾年,由于蘭炭的低揮發份、低硫特性,作為潔凈燃料被廣泛用于華北地區民用領域,取代燃煤,被稱為治理霧霾的利器!

      蘭炭生產工藝流程簡述

      洗煤單元:原煤由受煤斗給入,進入原煤皮帶,原煤皮帶把原煤運到洗選車間進入跳汰機分選。分選出的精煤產品經直線振動篩脫水,脫水后進入精煤皮帶,并送入下序的備煤系統。篩下水進入高頻篩脫水,脫水后產品用沫煤輸送帶傳送到沫煤場地,高頻篩篩下水用泵打入高效深錐濃縮池。深錐濃縮機底流出的煤泥用壓濾機壓濾脫水。濃縮池溢流和壓濾機濾液混合入循環水池,循環使用。跳汰矸石,經斗子脫水提升后去矸石溜槽。跳汰中煤,經斗子脫水提升后去中煤溜槽后,再次進入洗選循環。

      備煤單元:生產蘭炭時進入蘭炭爐的為8~30mm的籽煤或30~120mm的塊煤,俗稱“入爐炭”。入爐炭總含水率(包括內在和外在水分)不大于13%,且粒度小于6mm的粉煤不能超過10%。入爐炭用提升皮帶輸送至儲煤倉。

      干燥單元:由備煤工序送來的入爐炭,經提升皮帶機輸送至蘭炭爐爐頂儲煤倉,在儲煤倉內設置有往復移動的散煤平料機,使皮帶機輸送至儲煤倉內的混煤能均勻地平鋪在儲煤倉內部。

      送入儲煤倉內的入爐炭呈平行垂直向下移動,先進入蘭炭爐干餾層的干燥段。在干燥段內以煤氣作燃料,用燃燒器內燃燒產生的高溫煙氣與循環除塵煙氣混合至350℃,作為入爐炭干燥熱源。干燥過程中產生的煙氣溫度為120℃,由于氣流夾帶作用,其煙氣中含有小于0.2mm的煤塵。然后將含塵煙氣送至除塵器,脫除含塵后的煙氣一部分經循環煙氣風機增壓后循環使用,一部分送至界外進行脫硫處理后排放。

      干餾單元:從干燥段出來的入爐炭溫度升至150℃,其游離水已被脫除,脫水后的入爐炭平行垂直向下移動進入蘭炭爐干餾段。在蘭炭爐干餾段上部設置有回收熱解油氣的集氣罩,中部設置有增加入爐炭透氣性的分料器,下部設置有炭化室,在炭化室設置兩級燃燒器,對經過炭化室的入爐炭進行貧氧燃燒加熱。貧氧燃燒產生的熱載氣透過煤層空隙,對垂直向下移動的入爐炭進行接觸換熱,受熱后的入爐炭發生熱分解反應,熱解油氣與熱載氣上行,經集氣罩進入油氣旋風除塵器,除塵后的熱解油氣送至油氣回收裝置。

      蘭炭爐干餾段的混煤,自上而下移動,與由燃燒室送入的高溫氣體逆向接觸,入爐炭在此段被加熱到600~700℃后炭化為蘭炭,蘭炭由炭化室進入冷卻段。

      冷卻單元:由炭化室排出的高溫蘭炭,進入蘭炭余熱回收換熱器,在換熱器中水被汽化為水蒸氣,然后水蒸氣進入汽液分離器,在汽液分離器內分離出0.7MPa(G)飽和蒸汽,除部分進行預熱外,其余送出裝置。

      熄焦單元:高溫蘭炭經蘭炭余熱回收換熱器后,可使蘭炭溫度由650℃將為200℃左右。在蘭炭爐冷卻段底部,設有水霧噴淋熄焦裝置。當噴淋水霧接觸到熱蘭炭時,水變為蒸汽時的快速膨脹力使蒸汽流動通過蘭炭層。利用蒸汽對料倉內蘭炭進行熄焦,減少了水與蘭炭的接觸時間和用水量。蘭炭最后由推焦機往復推出,落至底部刮焦機,由刮焦機刮出爐底,經稱重皮帶計量后用皮帶輸送機送至蘭炭產品庫。

      煤氣凈化單元:從炭化爐頂出來的粗煤氣經過集氣槽,經電捕焦器、水處理,分離出焦油。

      蘭炭的主要質量指標

       

      固定碳

      揮發份

      灰分

      全水分

      粒度

      ≥84%

      ≤8%

      ≤8%

      16%

      >40mm

      ≥84%

      ≤8%

      ≤8%

      16%

      18~40mm

      ≥83%

      ≤8%

      ≤9%

      16%

      8 ~18mm

      ≥80%

      ≤10%

      ≤10%

      16%

      <8mm

      蘭炭的出焦率和出油率

      蘭炭生產過程中原料、產品的投入產出比:按現階段生產工藝,每噸入爐炭可產出600~650公斤蘭炭,即出焦率55%~65%之間;每噸入爐炭可產出50~60公斤煤焦油(包含重油和輕油),即出油率5%~6%之間。

      說明:入爐炭,是指原料煤經過篩選,大于8mm以上,成粒度的籽煤塊煤,可以進入蘭炭爐使用的煤炭。一般情況下,露天煤礦通過大型機械開采的原料煤,含塊率約70%左右;煤礦通過炮采生產出來的原料煤,含塊率約55%左右;而通過大型綜采設備生產出來的原料煤,含塊率不到20%。而蘭炭生產目前的工藝,僅能使用有粒度的籽煤塊煤。但近年,已經有科研院所和一些蘭炭企業開始研究“粉煤干餾”技術。

      蘭炭的特點及發展歷程

      蘭炭,俗稱焦粉,是利用神府煤田盛產的優質侏羅紀弱粘煤經過低溫干餾而成的一種新型的炭素材料,于上世紀八十年代中期始于府谷縣三道溝鄉。出現之后,由其三高四低的特點,即:固定炭高、比電阻高、化學活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低的特性,而逐步取代冶金焦,作為新興的碳素還原劑而廣泛運用于電石、硅鐵、硅錳、鎳鐵等化工和鐵合金等行業生產,因天然煤質優良,其產品還是為廣大用戶所認可。1990年府谷永安公司恒昌焦化廠生產的鐵合金還原劑(蘭炭)榮獲全國冶金產品博覽會金杯獎。

      蘭炭最早的使用是從民間開始。在一些民用煤比較缺乏的地方,住戶們把爐子里燃剩的煤塊剔出來,用以爐膛壓火或燒風箱爐用。由于煙少,溫度高,耐燃等優點受到農村家庭主婦的青睞。其實蘭炭的稱呼也始于民間,以其在燃燒時產生藍色火焰而得名?,F在的蘭炭又被稱為“焦粉”,是生產鐵合金、電石企業對冶金焦粉末“焦粉”名稱的延續。

      使用蘭炭替代冶金焦生產鐵合金、電石時最大的優勢是節能降耗,單位電耗降低10%,生產硅鐵每噸節電500度以上、配焦節約90公斤以上,提高單爐產量10%,同時,用蘭炭生產硅鐵、硅合金時可以使產品的鋁含量降低,增加優質品的產出率。

      蘭炭產品最早被工業利用始于八十年代的“包頭二化”和“府谷縣電石廠”,從90年代末期開始,包二化和府谷電石廠的電爐操作師傅因能熟練使用蘭炭操作電爐而紅遍大江南北、全國各地。也由此而誘發了府谷地區大規模利用優質侏羅紀弱粘煤生產蘭炭的興起。

      上世紀八十年代,由于當時的交通、運輸、資金、技術等制約因素,各煤礦只能土法冶煉蘭炭,稱為“土煉蘭炭”,即將難以銷售的塊煤在平地堆積,用明火點燃,等燒透后用水熄滅而制成蘭炭。盡管生產工藝簡單、落后,但因為天然煤質優良,其產品還是得到廣大用戶的認可。剛開始,蘭炭只是在山西、內蒙、以及府谷周邊的電石和鐵合金行業被廣泛使用。而蘭炭的優越性逐漸在國內得以廣泛傳播,但受當時鐵路運輸條件的制約,再加當時的民營企業產量小、資金缺,沒有專業的營銷團隊等影響,為四川、貴州、湖南、湖北、浙江、上海、福建等地的電石和鐵合金企業供應蘭炭困難重重。

      為打開蘭炭的跨省銷售瓶頸,府谷縣政府于1990年12月組建的國營專業蘭炭運銷企業“府谷縣煤產品經營公司”應用而生。該公司開創了通過鐵路運輸銷售蘭炭的先河,客戶遍布國內各電石和鐵合金主產區,當時國內80%以上使用蘭炭的電石和鐵合金企業都是府谷縣煤產品經營公司的客戶,該公司為蘭炭應用的推廣起到至關重要的作用。

      到了九十年代末,治理環境、減少污染、節能降耗已經成為人們的共識,國家在這方面專門出臺了一系列法律、法規,因此采用機械化爐窯工藝生產蘭炭被當地政府提到議事日程上來,且逐漸為大多數生產者接受,并逐漸形成規模。由于用機械操作替代了人工操作,這樣的蘭炭稱之為“機制蘭炭”。機制蘭炭采用了先進的干餾煅燒工藝,固定炭比土煉蘭炭提高了5~10個百分點,灰分和揮發份降低了3~5個百分點。因爐內裝有可控的測溫設備,不容易過燒,所以灰分比土煉蘭炭穩定。由于揮發份相對穩定,機械強度也較土煉蘭炭有了明顯的提高。

      進入機制蘭炭時代,由于煤礦企業眾多、運輸條件制約,當時陜北煤炭嚴重滯銷,而蘭炭產業則得以蓬勃向上的勢態下,神木縣政府和企業家發展蘭炭產業的激情被激發并后來居上,于2008年以后蘭炭產量超越府谷,成為全國最大的蘭炭主產區。目前,除神木、府谷以外,榆林的榆陽區、橫山區也有部分企業在生產蘭炭。作為一種區域性特征很強的工業產品,榆林市的蘭炭產量約占國內總產量90%,而僅府谷和神木兩縣蘭炭產量就占國內總產量近80%。

      霧霾是當下中國面臨的最突出的環境問題,關系到千家萬戶的每一個人。霧霾不僅是空氣質量下降,影響環境,給人體健康帶來較大危害。還會對公路、鐵路、航空、航運、供電系統、農作物生長等產生重要影響。據2013年環保組織發布的報告顯示,煤炭燃燒排放出的大氣污染物是整個京津冀地區霧霾的最大根源,占一次PM2.5顆粒物排放的25%,對二氧化硫和碳氧化物的貢獻分別達到了82%和47%。在燃煤排放的污染物中,工業燃煤和城市取暖鍋爐均采取了環保措施,而分布在城市周邊廣大農村地區的餐飲和取暖燃料多為煙煤,燃燒后的污染物多為不可控的無組織排放。有專家認為民用散燒煤無組織的巨大排放,是霧霾形成的主要誘因,也是霧霾治理的難點。因此,尋求環保清潔的散燒燃料,從源頭上控制污染物的排放,是治理霧霾的最為理想的途徑。霧霾來襲,我們拿什么來替代民用煤。

      蘭炭是利用神府煤田優質的低硫侏羅紀弱粘煤通過低溫干餾的方式將其中的有機硫、氮氧化物、焦油類等可揮發的物質提取后形成的固體碳質產品,具有“三高四低”的特性,是一種高效清潔的民用和工業燃料。蘭炭作為一種環保清潔能源,各項指標均優于煙煤和無煙煤。蘭炭在中低溫干餾過程中產生的廢渣、廢氣、廢水在當地企業已經得到循環利用,蘭炭再次燃燒時有害氣體、灰分等排放很低,比目前市場上正在使用的原煤灰分降低80%以上,全硫降低70%以上。因此,用蘭炭代替民用煤,無疑是解決燃煤污染的捷徑。

      • [責任編輯:tianyawei]

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