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1、编者按:现代煤炭热解产业的前身是陕西省榆林市所称的兰炭产业。兰炭原产榆林,目前已发展成为榆林支柱产业,代表了我国煤炭传统热解产业的发展现状。兰炭产业引入现代先进热解技术,由获取半焦为主改造成为获取煤焦油和煤炉气为主,可望升级为现代煤炭热解产业。为此,本刊特约榆林市发展和改革委员会对榆林兰炭产业发展状况进行了全面回顾和展望,以帮助读者深入了解我国煤炭热解产业现状。榆林市兰炭产业发展调研报告榆林市兰炭产业发展调研组兰炭是以侏罗纪不粘煤和弱粘煤为原料,采用中低温干馏工艺生产的一种高固定碳含量的固体物质,生产兰炭的同时副产煤焦油和焦炉煤气。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及载能工
2、业、市场遍布全国、生产集中在陕蒙晋宁接壤区的特色产业。榆林是我国兰炭产业的发源地和目前最大的生产基地,本文在对榆林兰炭产业调研分析的基础上,提出了做大做强兰炭产业的若干建议,以期推动兰炭产业科学发展。一、榆林兰炭产业进入新的发展阶段榆林兰炭生产始于上世纪80年代中后期,煤炭企业为了摆脱当时市场低迷、外运困难的局面,首先尝试土法炼焦。“九五”以来,随着兰炭市场的快速拓展和中低温干馏炉的改进推广,兰炭产业也得到迅猛发展,到2006年,全市兰炭生产企业达到294家,生产规模达到2004万吨,从业人员超过1.2万人。但是,由于生产规模较小、生产工艺落后和产业布局分散,当时的兰炭生产具有高能耗、高污染的
3、特征,被列为“五小企业”,面临全行业被淘汰的困境。在省、市、县共同努力下,从2007年开始,榆林市按照“上大关小、等量置换”的思路,制定了榆林市兰炭产业结构调整意见及发展规划,颁布了榆林市兰炭产业准入技术条件(暂行,积极推动兰炭产业整合提升。经过两年多的努力,目前已全部关闭了分散建设、总规模达不到60万吨/年的271户小兰炭企业,规划建设了17个兰炭工业集中区和5个兰炭集中生产点,实现了规模化生产、资源综合利用和达标排放。经过不懈努力,2009年工信部正式将兰炭(半焦列入产业目录,标志着兰炭产业第一次获得了国家层面认可;同时,大连理工大学固体热载体等一批新工艺、新技术得到应用,陕西煤业等一批国
4、有大型企业集团纷纷涉足兰炭产业,省市县各级以及国内众多专家学者对做大做强兰炭产业也形成了广泛共识,兰炭产业在完成淘汰、整合后,进入了一个全新的发展阶段。(一兰炭产业已成为榆林最大的煤化工产业经过淘汰整合,截至2009年底,榆林市兰炭生产企业由最多时300余户整合为45户,分布在神木、府谷、榆阳、横山等县区,兰炭产能从2004万吨提升到3147万吨。2009年,兰炭实际产量848.3万吨,占全市当年二次能源总产量的60.97%(折标煤,煤焦油产量84.8万吨,占7.17%(折标煤,两项合计占到68.14%;实际转化原煤1441万吨,占当年全市原煤转化总量的45.6%;兰炭产业已成为目前榆林转化原
5、煤最多、从业人数最多、产值规模最大的煤化工产业。规划到“十二五”末,全市要建成5000万吨兰炭、660万吨煤焦油的产能,兰炭产业实际转化原煤超过5000万吨。(二兰炭产业已成为地方经济的重要支柱2009年,兰炭及下游电石、铁合金、金属镁产业共有从业人员25682人,实现产值119.89亿元,占到所在县区工业总产值的12.44%,上缴各项税费10.4503亿元,占到所在县区当年地方财政收入的27.42%,兰炭及下游产业已成为产煤县区地方经济的重要支柱。特别是神木、府谷两县,兰炭及下游产业已成为县域经济的主要支撑。2009年,兰炭及下游产业实现产值分别占到两县工业总产值的15.3%和15.5%,仅
6、兰炭及下游产业创造的税费就占到地方税费收入的32.37%。(三兰炭产业已形成相对完整的循环产业链兰炭具有比电阻高、反应活性大、灰分低、含铝低等特点,是目前性能最好、市场上最受欢迎的电石和铁合金还原剂;同时,利用焦炉煤气作为热源生产金属镁可降低成本25%左右,节能效果和经济效益显著。利用兰炭的独特优势,目前榆林已形成电石、铁合金、化肥、清洁燃料油、金属镁等兰炭下游产业集群,原煤兰炭电石、原煤兰炭铁合金、原煤兰炭煤焦油清洁燃料油、原煤兰炭焦炉煤气金属镁等循环链条初具规模。特别是随着神木锦界天元化工50万吨煤焦油加氢项目建成投产,利用兰炭副产的煤焦油制取燃料油的工业化生产取得成功,使得兰炭产业在原煤
7、深度转化上迈上一个新台阶。可以说,兰炭产业带动了煤炭、电石、铁合金、金属镁、型焦、煤焦油加工、 聚氯乙烯、电力等行业的快速发展,缓减了原煤外运的交通压力,成为上接煤炭开采,下连载能、化工、冶金,拉动物流、加工制造,广泛影响建材、服务等行业的支柱产业和关键环节。(四兰炭产业已进入清洁生产的新阶段目前榆林新建兰炭企业均实行了储焦、储煤场、备煤等生产区分割设置,清水或煤气熄焦,水封闭循环,焦炉煤气全部综合利用,告别了氨水外排、煤气点灯的状况,环境污染得到了有效控制。神木三江自主知识产权SJ-型低温干馏方炉较市内原有炉型生产每吨兰炭平均减排SO 21kg 、NOX0.05kg 、烟尘0.345kg,府
8、谷恒源公司引进专利技术在氨水中成功提取了液氨、活性酚,国内外大量治污新技术和清洁生产新工艺在兰炭生产中不断得到应用和创新,榆林兰炭产业已经走出高能耗、高污染、低产出的初级阶段,开始进入清洁生产、循环利用的新阶段。二、榆林兰炭产业面临新的挑战榆林兰炭产业具有独特的优势和坚实的基础,发展前景广阔,但还存在着一系列来自内外部的新的挑战。(一工艺技术亟需进一步升级目前,榆林兰炭产业普遍采用三江SJ-型干馏炉,由于炉型自身技术特点,原料必须是大于20mm 的块煤。机械化开采的煤矿,块煤产率不到30%,随着兰炭项目逐步达产,目前市内块煤供应持续紧张,价格较面煤高出10%左右,兰炭企业盈利水平大幅下降。由于
9、神华集团原煤基本外运,按照2010年地方原煤产量1亿吨计算,其中用于销售的块煤产量只有3000万吨左右,仅可生产1750万吨兰炭,有近一半的兰炭装置将面临无煤可用的地步。因此,不能利用面煤生产已经成为制约榆林兰炭产业做大做强的一个重要因素。同时,三江炉型采用内热式气体热载体技术,不仅所产煤气纯度不高、温度较低,目前只能用作燃料,附加值低,而且焦油回收率也不超过8%,难以形成综合竞争优势,亟需改进。因此,加快技术升级步伐,尽快解决面煤生产以及提高煤焦油收率和焦炉煤气质量,成为当前榆林兰炭产业面临的迫切任务。(二产业化水平亟需进一步提升经过上一轮结构调整,榆林兰炭产业实现了园区化布局、集群化生产和
10、循环利用,但目前的产业布局更多的还停留在企业空间上的聚集,即“企业集群”而非“产业集群”,尚未在园区内形成相对完整的循环产业链;焦炉煤气利用还停留在简单的燃料利用上,未能向下游延伸,产业链较短,附加值较低,企业仍以兰炭产品为主,综合效益不高,尚未步入“以焦立足、以化发展”的良性发展轨道,由此导致兰炭能耗水平和污染物排放居高不下,面临着节能减排的巨大压力。此外,目前兰炭装置的研发、生产尚无专业的装备制造厂家介入,各类装置包括核心设备干馏炉均未定型,主要依靠企业现场组装,导致技术装备研发滞后,也难以保证达到设计水平。因此,加大焦炉煤气利用力度,积极延伸产业链,提高兰炭产业综合效益,加快技术装备定型
11、,着力提升产业化水平,成为促进兰炭产业可持续发展的关键任务。(三市场空间亟需进一步拓展兰炭因其特有的技术性能指标,注:三江和鞍山院炉型的主要技术数据为企业根据实际运行估测后提供;大连理工大、恒源、省冶金院和化二院宁波分院的四种炉型正在建设,目前主要代替冶金焦做为生产铁合金、电石的优质还原剂,同时,也作为化肥生产的优质原料和民用清洁燃料,目前国内市场需求量在3000万吨左右,预计“十二五”期间国内市场容量大致在5000万吨左右(见表1。目前内蒙、山西、宁夏、云南、贵州等省(区兰炭产业发展很快,产能接近2000万吨,国内兰炭总产能已经超过了5000万吨。受销售半径所限,如果现有企业全部达产,局部区
12、域特别是晋陕蒙接壤区兰炭将出现产能过剩、市场供过于求的现象。因此,着力拓展兰炭市场空间,特别是在兰炭发电、焦炉煤气深加工等方面开拓新的市场需求空间,成为做大做强兰炭产业的重要任务。三、促进榆林兰炭产业科学发展的几点建议(一引进先进炉型,推动技术进步目前榆林兰炭企业采用的干馏炉主要有三江SJ-型、鞍山热能院、大连理工大等6类(见表2,基本上是在鲁奇三段炉的基础上,总结内热式和外热式直立炭化炉的技术优点及生产实践经验,吸取国内外有关炉型的长处,根据榆林煤质特点而研制开发的。其中,神木富油能源科技公司与大连理工大学合作建设的煤固体热载体干馏炉,单炉规模大(达到20万吨、焦油收率高(以原煤计10%、煤
13、气热值高(4286.4kcal/m3、煤气纯度高、原料要求低(全部使用6毫米以下的面煤。同时,浙江大学流化床煤干馏与锅炉结合,煤气生产甲醇,回收焦油,兰炭作为锅炉燃料发电,已取得中间试验成果。将循环流化床热载体炭化技术、固体热载体法快速热解技术以及外热式直立炭化技术结合,即可有效解决目前内热式方形炭化炉存在的块煤来源紧张、炉气热值低等问题,大幅提高焦油产率和高热值炉气的应用领域。建议加大上述热解技术及炉型的研究和引进工作,积极开展试验示范,取得成功后在全市范围内推广使用。(二加快分级利用,实现产业升级煤热解(干馏可形成兰炭、煤焦油和焦炉煤气。如何采用煤热解和分级利用及多联产技术,完成固态能源(
14、原煤向固态(兰炭、液态(煤焦油燃料油、气态(焦炉煤气化工产品三种能源的高效转化,实现煤炭的分级利用,是促进兰炭产业升级的关键。目前,中低温煤焦油加氢生产轻油、柴油技术已在榆林实现工业化,神木锦界天元化工50万吨中温煤焦油轻质化项目采用煤热解和“两次加氢,尾油裂化”技术,对煤焦油进行加氢处理生产出合格燃料油、石脑油,2010年3月通过中国石油和化学工业联合会组织的72小时现场考核和技术鉴定,焦化液体产品收率76.8%,加氢装置液体产品收率达到96.3%;与目前神华、兖矿采用的间接法煤液化相比,该工艺具有投资少、耗能低、成本低、效益好、热能利用高等明显优势(见表3。同时,外热式热解技术产生的焦炉煤
15、气气质条件好,热值高(一般达到33003700kcal/Nm3,氢气组分高达4452%,是高附加值的化工原料,可生产甲醇、乙二醇、碳铵等化工产品,相关技术成熟。如果煤焦油和焦炉煤气全部转化利用,原煤将由现在增值1.5倍左右提高到3倍以上,兰炭的单位能耗将至少下降5倍,兰炭产业的综合效益将大大提高。因此,建议在引图1兰炭三级产业体系示意图注:煤焦油加氢以40万吨装置测算;原煤按250元/吨计。进先进炉型和工艺的基础上,切实加大煤焦油和焦炉煤气的深加工,将过去单纯以兰炭生产为主向兰炭、煤焦油和焦炉煤气并重转变,逐步拓展下游产业链,对热解气体组分、液体组分和固体产品进行分级深度综合利用,对副产物和废弃物进行再融合利用,加快拓展产品领域,构建初级加工、中级加工和精加工三级产业体系(见图1,促进全市兰炭产业优化升级。(三挖掘热解潜力,提升产业地位我国是煤炭大国,但80%的煤只是用于一次性燃烧,煤炭本身所含有的多种化学成分被排放或丢弃。在未来30年乃至40年,传统能源仍然是我国能源的主力,煤炭仍然是我国的基础能源,因此,如何开创煤炭高效综合利用的新局面,是我国能源战略的重
