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兰炭的前世今生

日期： 2019-11-19 浏览次数: 262

兰炭名称的由来

历史上，陕北神府及周边地区的老百姓把煤燃烧冒黑烟过后后剩下的“残炭”叫做兰炭。后来，因兰炭的颜色呈现蓝幽幽的特点，并为体现当地半焦的特性而正式命名为兰炭。从历史和民俗流传中，民间手工艺人铁匠、铜匠等利用兰炭热值高特性锻造金属，也有民用炭盆取暖、烤制烧饼等。

兰炭产业发展历程

我国对煤的低温热解研究始于1927年，工业化始于抗战时期，日本在抚顺建立了11台门德式煤低温干馏炉，1944年又在在辽宁锦西修建了2台的鲁奇炉。到日本投降时，这些设施基本破坏无遗。建国后，原燃料工业部及石油管理总局恢复了锦西低温干馏炉，并带动了国内煤低温干馏发展，抚顺石油四厂筹建了一套试验设施，1955年11月两台炉投产，1957年6月三、四台炉投产并最终达到450吨/天的当时世界先进水平。1958-1959年间，在石油工业部统一安排下，全国各地建立了一大批热解工厂。

50年代末—60年代后，大庆油田的发现，使我国的煤低温干馏也逐渐停下来，国内石油炼制工业和石油化工的迅速发展，以煤为基础的乙炔化学工业地位大大降低，促使煤低温热解大型工业生产暂时中断，国内各省煤低温热解项目也纷纷下马，但美国、前苏联、日本、波兰等国对煤热解的化学反应、热力学和动力学、热解机理、模型以及炉型和加氢热解、催化热解、超临界热解、微波热解等继续进行了研究，取得了一系列重要成果。国内大连理工大学、天津大学、煤炭科学研究院、中科院山西煤炭化学研究所、华东理工大学等单位就低温热解也开展了相关研究，开发了煤固体热载体快速热解、FHP气流床等装置。

80年代初，国内铁合金生产所需无烟煤奇缺，焦粉等品质又难以满足铁合金需求。鞍山热能院于1982—1983年在冶金部立项开展“铁合金专用焦的研制”。 1983年10月用大同烟煤块在大连煤气公司伍德炉进行制取半焦工业性试验，并用大同半焦在首钢铁合金厂1800KVA工业电炉内冶炼75％硅铁，取得生产每吨硅铁节电369kwh，节焦98kg的效果。

1985年“大同二号弱粘结性中小块（13~60mm）煤在直立炉炼焦制气的研究”获冶金部科技成果二等奖；1986年以大同烟煤块制取半焦的“铁合金专用焦”获冶金部科技成果三等奖。由此，鞍山热能院开发了以长焰煤、不粘煤或弱粘煤块煤为原料的内热式直立炉干馏工艺技术及装备。1988年在大同左云县建设国内第一座内热式直立炉1.5万吨，即用烟煤块制取半焦的工业性示范生产装置，用于生产铁合金专用焦。该装置于1991年4月一次投料成功，生产出优质的铁合金专用焦及低温煤焦油。

90年代以来，随着油价攀升，各国纷纷加大对煤低温热解技术的研发。但目前国外仍处于研究阶段，未见大规模工业化生产装置建设的报道。唯有我国在进行工业化试验和生产，内热式直立炉、外热式直立炉、外燃内热式、回转炉、ZDL、BT、DG、LFC、带式炉、无热载体等一大批新工艺、新炉型纷纷出现，全国建设了产能近亿吨的中低温热解装置，煤的中低温热解逐步成为气化、液化、焦化外的煤炭第四条转化路径。

90年代初，陕西省神木县引入半焦工业技术，以利用当地优质的煤炭资源，凭借神木煤得天独厚的优势，在当地科研工作者的不懈努力的下，兰炭在神木迅速发展壮大，蔚为壮观，最终进入国家产业目录。

兰炭产业发展现状：

一是产能增长快速化。据不完全统计，截至2018年底，全国兰炭产能达到1亿吨左右，其中陕西（榆林市）6100万吨左右、新疆（昌吉州奇台县、哈密市、吐鲁番市托克逊县）3000万吨左右、内蒙古（鄂尔多斯市）500万吨左右、宁夏（银川市、石嘴山市平罗县）400万吨左右。2018年全国兰炭总产量约为6300万吨，占总产能的63%。榆林地区目前建成产能达到6127万吨，较2008年增长了200%；批复产能更达到7413万吨，是2008年产业调整前的3.69倍。

二是产业分布多元化。国内工业化的兰炭装置发端于榆林神府地区，最初企业全部集中在榆林北部，而后逐步向陕蒙晋宁四省区接壤地带扩展，近年来新疆哈密等地区依托质优价廉的煤炭资源大力发展兰炭产业，已经成为仅次于榆林地区的第二大兰炭产能集聚区。到2018年，榆林兰炭产量占到全国的50%左右，新疆占25%左右，内蒙古占10%左右，宁夏占10%左右，其他地区占5%左右。此外，近年来内蒙古锡林郭勒盟褐煤提质发展很快，集聚了一批煤炭热解新炉型，全盟批复产能已达到年加工褐煤7304万吨，预计该区域兰炭行业产能将超过1000万吨。

三是工业装置单一化。由于新炉型、新工艺绝大多数仍然处于研发和试验阶段，目前国内实现工业化生产的兰炭炉型主要是在鲁奇三段内热式直立炉基础上改造的，特别是神木三江SJ系列炉目前仍然是榆林、新疆哈密地区的主流炉型。

四是产业发展热点化。根据煤在不同转化阶段反应性的不同特点，分级转化、分质利用，已成为现代煤化工发展的基本共识。煤通过以热解为龙头的多联产装置，具有投资小、耗水少、能效高等突出优势，是实现煤炭分级、分质高效利用的有效途径。基于这一理论和实践共识，煤炭中低温热解已成为近年来煤化工研究的新热点，一批新炉型、新工艺正在加快研发，一批大型企业集团纷纷进入煤炭热解行业，一批大型兰炭产业项目纳入地方发展规划。2013年12月，神木天元化工公司、中信国安集团、新疆融鑫投资公司在新疆哈密淖毛湖工业区合作建设的目前全国最大的煤炭分质利用项目正式签约，总投资达110亿元，将建成1000万吨煤炭分质利用、160万吨煤焦油加氢的产能。不完全统计，仅新疆、内蒙古、宁夏、榆林等地“十二五”期间规划的兰炭及配套项目总投资已经超过2000亿元，热解规模超过1.5亿吨。

回顾兰炭产业发展历程，技术由国外到国内，由半焦到兰炭，市场从民用到工业应用，到炼铁原燃料、清洁燃料等。主要体现了以下几个特点：

一、技术创新是产业发展生命线。兰炭工艺技术从最初的煤制取半焦到制油、到煤分质分级利用，从国外到国外，发展200多年，汇集了许许多多技术创新，在创新中发展规模越来大，发展道路越来越宽广。

二、市场需求是产业发展原动力。市场决定资源配置，在兰炭发展中得到了最生动的体现，每一次市场调整，对产业都有生死存亡的决定性意义。但是我们也要注意到人的主观作用的决定性作用，特别是后期，兰炭市场的主动转型就是最好的范例。

三、草根、基础实践可以上升到国家产业。“兰炭”以方言土语进入国家产业目录，代表了市场力量。神木领导干部和企业，敢于担当、主动作为，以区区县之力引领产业发展，成为国家战略产业，在新时代，仍具有强烈现实意义。

兰炭产业发展趋势

装置大型化

从上世纪80年代土制兰炭开始，到后来改革提升，引入专门的干馏热解竖炉，然后炉型不断改进，1万、3万、5万吨。从14年开始，通过技术研发，已推出10、12.5、15、20万吨（处理兰炭），并且运行稳定，产品质量、装置环保水平都显著提升，以神木三江公司为代表的单炉30、50万吨（处理兰炭）的炉子已启动，正在试验装置。

近几年，随着新技术的快速推进，涌现出一批回转窑炉型，以西安三瑞、河南龙城、天元为代表的20、30、60、100万吨（处理原煤）等装置都已推出，目前均处于试验阶段。

智能化控制

使用智能装备和工业软件，着力推进行业龙头企业智能化技术改造，发挥产业基金对智能制造的引导与培育。比如兰炭原煤入炉、出焦处理采用人工智能机器人，实现无人操作，确保生产安全；兰炭生产配风、压力控制实现了智能化，产品稳定性大幅度提升。下一步，加快推进传统能化产业设施的信息化改造，推动产业两化融合，实现全流程全系统自动化、智能化。

环保水平综合提升

通过新型、节能、环保装置，提高绿色、清洁生产水平，进一步加强配套装备的建设，装备水平应可靠、稳定、严密；对原料、产品全部仓储或者棚储，严格控制粉尘污染；配套水处理系统、VOC治理系统，全面提升环保水平。推行环保标准化管理，加强生产全过程管理，做好污染排放控制。

产业链延伸

围绕炭、油、气三类产品，千方百计进一步延长产业链，提升附加值，拓宽产品应用领域，把所有的有效成分都做成产品，实现全产业链。

原创：贾建军