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      新技術為蘭炭應用找出路

      2018-11-29   次閱讀

      低階煤約占我國煤炭總儲量的55%,通過中低溫熱解制取焦油、煤氣、蘭炭(半焦),是低階煤清潔化利用的主要路徑。隨著“十三五”期間數個百萬噸級熱解項目陸續啟動,蘭炭產量將大幅增加。如何拓展蘭炭的應用領域已成為制約行業發展的瓶頸。在中國煤炭加工利用協會上周于西安舉行的煤炭深加工發展及清潔能源高端論壇上,與會專家提出,蘭炭除應用于傳統領域外,還可“另起爐灶”,在電站鍋爐摻燒、高爐噴吹煉鐵、氣化等方面開辟新出路,將蘭炭吃干榨凈。

      電站鍋爐摻燒技術可行

      鄭州拓之翔巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒液,食品級氫氧化鈣

      巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒液,食品級氫氧化鈣

      西安熱工研究院有限公司燃料與燃燒實驗室副主任姚偉介紹說,蘭炭具有高固定碳、高化學活性、高比電阻及低灰、低硫、低磷、低鋁的“三高四低”特性,是潔凈環保新型燃料。

      “我們經過蘭炭燃燒性能與電站煤粉鍋爐匹配性研究,認為電站煤粉鍋爐燃用蘭炭在技術上是可行的。”姚偉告訴中國化工報記者,該團隊提出了“利用制粉系統研磨處理余量摻燒蘭炭”的預混摻燒方式,先后在135MW、300MW煙煤鍋爐等摻燒蘭炭。試驗結果表明電站煤粉鍋爐摻燒蘭炭效果良好,鍋爐結渣情況可控,燃燒困難和磨損嚴重等技術難題得以解決。當摻燒比例為30%左右時,鍋爐效率基本無影響,SO2、粉塵濃度大幅下降,環保效益明顯。

      姚偉坦言,大比例摻燒蘭炭時鍋爐效率會略有下降,針對這一問題,他們正與陜煤集團合作在長安石門電廠300MW機組進行大比例摻燒工程試驗,開展穩燃、燃盡、低NOx協同控制優選工程驗證攻關。

      但煤粉鍋爐摻燒蘭炭實際應用還很少。“主要原因不是技術問題,而是經濟性。”姚偉說,目前大多熱解工藝采用塊煤為原料,塊煤本身的價格較電廠的混煤高。如果采用低價的沫煤熱解,降低蘭炭生產成本,電廠應用就比較容易。

      純燃預熱燃燒值得期待

      鄭州拓之翔巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒液,食品級氫氧化鈣

      巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒液,食品級氫氧化鈣

      除混燃和摻燒外,純燃半焦新型技術也正在攻關。中科院工程熱物理研究所副所長李詩媛認為,熱解產生的半焦及氣化殘炭熱值較高,揮發分含量極小,這種超低揮發分碳基燃料可實現清潔燃燒。

      由該所牽頭的超低揮發分碳基燃料清潔燃燒關鍵技術,包括純燃半焦預熱燃燒和電站煤粉鍋爐大比例摻燒。他們通過開發200kW、2~14MW預熱式燃燒器,實現穩燃、燃盡、低NOx協同控制,掌握了各類半焦及氣化殘炭的燃燒特性和污染物排放控制技術。中試結果表明,純燃半焦燃燒效率達98.7%,純燃殘炭燃燒效率達87.6%。2017年,該所在廣西河池建成20噸/時純燃預熱燃燒鍋爐示范裝置進行純燃氣化殘炭,目前已完成72小時考核,并投入商業運行。此外,35噸/時純燃半焦鍋爐也正與陜煤合作進行改造。

      李詩媛認為,半焦預熱燃燒技術值得期待,利用半焦燃燒發電鍋爐與煤熱解裝置配套應用是發展趨勢,小容量純燃和電站煤粉鍋爐大比例摻燒是最佳方式。

      高爐噴吹煉鐵降低成本

      “神木蘭炭是優質的高爐噴吹燃料,可完全替代無煙煤用于高爐噴吹,降低煉鐵成本。”中鋼集團鞍山熱能研究院總經理孟慶波表示,神木蘭炭的灰、硫等指標達到了高爐噴吹用煤要求的二級標準水平,而且蘭炭粉比無煙煤和焦炭的燃燒性能好,噴入高爐后燃燒利用率高,對高爐噴吹有利。同時蘭炭粉比無煙煤和焦炭的氣化性能好,未燃蘭炭粉能更快在低溫下與CO2反應生產還原劑CO來保護冶金焦。而且蘭炭低灰、低硫、低鋁的特性,以及灰成分中有用成分含量高,優于目前常用的高爐噴吹煤。

      鐵礦石與焦丁混裝用于高爐煉鐵可以降低成本。孟慶波表示,下一步粉狀蘭炭可代替焦丁,與鐵礦石混裝用于高爐煉鐵,兼具焦丁和高反應性焦炭的作用,能夠改善高爐還原和熱交換過程,降低煉鐵成本。目前,該技術已在某鋼鐵企業進行工業試驗,高爐焦比下降8~11千克/噸,若該公司年使用蘭炭6.5萬噸,可節約成本2400萬元。

      熱解氣化耦合潛力巨大

      鄭州拓之翔巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒液,食品級氫氧化鈣

      巴豆酸,石墨粉,硫酸氫鈉,二氧化氯消毒液,食品級氫氧化鈣

      蘭炭能否作為化工原料?汪壽建認為,蘭炭與煤的主要成分大致相當,甚至含碳量等一些組分指標還要好一些,可用于制備水煤漿或干法氣化。

      航天長征化學工程股份有限公司高級商務經理韓勇等專家認為,蘭炭完全可以氣化作為化工原料,但問題在于成本明顯高于原煤,經濟性不強。同時,蘭炭作為干法氣化原料時需要磨粉,因硬度高,能耗和磨損較大,水煤漿能否成漿也有待技術研究和試驗。雖然目前蘭炭氣化工業化應用的業績還很少,但熱解與煤氣化耦合將是發展趨勢。

      記者了解到,延長石油碳氫研究中心自主研發的粉煤熱解氣化一體化(CCSI)技術,可將煤直接轉化為煤焦油和粗合成氣,使熱解產生的蘭炭在反應器內一次全部轉化,將煤炭分質分級利用提升到更高水平,為蘭炭規模化應用找到有效途徑,示范意義和潛力巨大。該技術已經取得了大量的基礎研究和工程技術開發數據,相關產業化示范項目也已列入國家《煤炭深加工產業示范“十三五”規劃》等,目前延長石油正在加快CCSI百萬噸產業化示范項目的建設。

      來源:中國化工報

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