国内首创兰炭粉燃烧新技术 无助燃稳定运行填补国内技术空白
8月31日，据中国煤炭科工集团最新消息，其所属科工节能首创兰炭粉燃烧新技术，应用于济南热力集团浆水泉热源厂70兆瓦热水锅炉系统，成功实现了兰炭粉燃料无助燃稳定运行，填补了国内技术空白。
科工节能方面介绍，兰炭也称半焦，是煤炭制取煤气及煤焦油过程中的固体副产物，产率约占原料煤的50%~70%，目前主要以合成剂、还原剂等形式应用于电石、化肥、化工等领域。近年来，随着兰炭产能不断增加，传统行业需求量有限，其利用问题日益突出。
科工节能经充分论证，认为兰炭作为一种高热值、低污染的优质动力燃料，有较高利用价值。尤其是兰炭粉末，燃烧是最佳利用途径，且符合国家能源政策导向和市场需求。但由于兰炭的挥发分较低，一般小于10%，导致着火困难，目前尚无理想解决技术。
科工节能通过煤质分析及热重实验数据了解兰炭煤质特性及燃烧特性，完成68组数值模拟计算，并在7兆瓦台架和14 兆瓦锅炉系统进行了20余小时热态实验，最终成功获得了兰炭粉燃烧系统的优化结构及运行参数；后在济南市热力集团70 兆瓦锅炉系统进行了40小时兰炭粉试烧试验，试验期间锅炉最高负荷出力74 兆瓦（106%），测算系统热效率91.2%，满负荷工况下，氮氧化物初始超低排放值可达到250~350 毫克/标准立方米，成功实现了兰炭粉的高效、清洁、稳定燃烧。
科工节能方面透露，目前双方合作的2×70兆瓦天然气/兰炭粉两用锅炉系统工程正在建设中。
清洁高效的燃料选择
在我国能源消费结构中，煤炭占到70%以上。有关资料表明：我国每年的煤炭消费量为世界的四分之一，是一个典型的煤烟型大气污染的国家。如果不改变现有的能源消费结构，而要减轻大气污染，兰炭无疑是一个最佳的选择。
据中国煤炭科工集团西安研究院张庆玲研究员介绍：兰炭只有原煤污染物含量的五分之一到十分之一，特别是硫仅为原煤的十分之一。兰炭的化学特性使其有可能成为理想的环保洁净燃料。兰炭除了有良好的环保属性，其生产在能源效率和成本方面也有很大优势。
经过20多年的发展，兰炭产业已成为承接原煤生产和煤化工以及载能工业、市场遍布全国的特色产业。
据不完全统计，目前我国兰炭生产规模已超过亿吨，生产主要集中在陕北、内蒙古、宁夏和新疆等区域，应用需求市场主要集中在甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、四川等中西部地区，已经初步形成了一个产业集群和相对稳定的市场体系。
其中，榆林市是我国兰炭产业的发源地和最大的生产基地。兰炭成为榆林市依托当地煤炭资源发展起来的特色优势产业。截至2011年底，榆林市兰炭生产企业为176户，建成兰炭产能达到4464万吨。2011年，兰炭实际产量1470.7万吨，转化原煤2500万吨，占当年全市原煤转化总量的51.5%；已初步形成了兰炭—电石—聚氯乙烯产业链；兰炭—煤气制碳铵、煤气燃料用于金属镁、煤气发电产业链。已成为目前榆林转化原煤最多、从业人数最多、产值规模最大的煤化工产业。
兰炭是实现煤炭高效转化的途径之一
据与会专家介绍，以特有的侏罗纪煤为原料，采用中低温干馏（热解）工艺生产的一种高固定碳含量的固体物质，根据其挥发分高低，可以作为还原剂、化工气话用料和高炉喷吹料，生产兰炭的同时副产煤焦油和焦炉煤气。
面对兰炭企业取得的如此成绩，也有业界表示了担忧。
张相平认为，目前榆林兰炭产业发展面临着严峻挑战。主要存在以下几方面问题：一是兰炭生产技术落后、新的中低温热解技术尚在工业化示范中，而榆林目前主要干馏炉型为内热式自立炉，要求块煤（粒径30mm—80mm）作为入炉原料，而且，煤焦油产率较低、煤气热值不高。随着大型综采技术的应用，块煤来源趋于紧张，原料价格居高不下。二是兰炭工业上主要用于电石、铁合金、硅铁、硅锰、碳化硅、化肥造气、锅炉喷吹等高耗能、低附加值生产领域，舒畅领域受限、兰炭产能严重过剩。三是现有兰炭装置缺少有效的环保设施，清洁生产水平低，是国家重点整治的行业。四是产业政策的不确定性给兰炭产业的发展带来巨大的政策风险。
“如何解决这些问题，实现新一轮的兰炭产业升级、走出榆林兰炭产业发展的正确方向，是目前榆林市政府和兰炭企业解决的当务之急。”张相平表示。
陕北地区侏罗纪煤富含油（平均10%以上）。如果在最为动力用煤和化工原料用煤之前，先通过中低温热解工艺在获得兰炭（清洁煤）的同时，可获得近10%的优质焦油和煤气，对实现煤炭资源的就地高效转化，部分代替石油和天然气具有重要的现实意义。
张相平以榆林举例说，该地区每年转化2亿吨原煤，以采用快速热解技术为计算基础，可获得近2000万吨煤焦油，能效高于80%、经济价值可观。因此，科学、健康发展兰炭产业是实现煤炭分质高效转化综合利用的有效途径之一。
“兰炭产品不仅是良好的还原剂，也是优质的洁净煤在化工原料，城市居民洁净燃料和电力行业具有广阔的市场，也可作为无烟煤、贫煤、贫瘦煤以及新型碳素材料的代用品。因此，将兰炭纳入洁净煤的范畴，可大大解决兰炭产品的市场销路。”张相平认为。
全面升级方能摆脱困境
据了解，目前，大家公认兰炭具有三高四低的特点，即：固定碳高、化学活性高、比电阻高。灰分低、铝低、硫低、磷低等特性。兰炭清洁无烟，性能好，效率高。随着高耗能产业的清理整顿和国家宏观调控，国内市场在短期内很难扭转供大于求的局面。而作为洁净煤的市场远没有得到开发。
对煤焦油和煤气的利用应改变传统观念，目前仅作为初级燃料，显然利用价值较低，应进行分质利用，向精细化产品发展。煤气可生产精细化产品，煤焦油可充分发挥其特点，加工更加具经济价值的特种溶剂油和燃料油。产业链的延伸可大大提升这一产业的市场竞争力。
张相平认为，我国兰炭产业，特别是榆林兰炭产业的发展应在认识上有所提升，行为上有所作为，方能走出困境。他建议，
对现有装置进行系统优化，提升整体技术水平，最大限度提高产品质量，降低成本。同时有必要加大企业的整合与重组，取长补短，形成集团式发展，提升产业的市场竞争力。比如：对原料分级利用，推广采用小粒煤技术，扩大原来来源范围；有效控制热解温度，努力提高煤焦油收率；努力提高煤气质量；采取预热利用，减低能耗。实现清洁生产。
“总体上，新建装置应在技术和产品结构上升级，应密切关注正在开发以及示范中的国内几种低温热解技术，在选择中，应根据技术的成熟可靠度、目标产品市场、多联产方案的因素。”
对此，张相平建议，我国的兰炭生产技术是在自主研发的基础上发展起来的，要通过大项目、大企业、大投入引导，依托国家煤炭分质利用重点实验室，在加强研发的基础上进一步整合与集成，兰炭企业及各研究机构应加大合作，解决目前存在的共性技术难题，尽快实现技术升级，为兰炭产业的高水平、精细化和可持续发展提供技术支撑。
此外，政府部门应积极组织行业研究，协调兰炭产业与电力、电石、聚氯乙烯等产业之间的合作关系，加大洁净煤产品宣传推广力度，探索产业的整合、重组机制和政策方针，引导兰炭产业的差异化发展方向，制定榆林兰炭产业升级的路线图和时间表，促进兰炭产业的和谐、健康发展。
文章来源： 科技日报，中国能源报