兰炭在冶金、化工和清洁燃料等领域应用分析

兰炭作为一种新型的炭素材料，广泛的用于化工、冶炼、煤气化等行业，在生产金属镁、铁合金、硅铁、硅锰、化肥、电石等产品过程中优于焦炭，特别在提高下游产品的档次、节约能源、降低生产成本、增加产量等方面，有很高的应用价值。

近年，我国很多城市的雾霾天气与燃煤密切相关，兰炭作为一种清洁燃料，各项指标都优于烟煤和无烟煤。现在北京、天津、河北、山东等地为减少燃煤对城市的污染，积极推动兰炭的应用。

兰炭在清洁燃料领域的应用

民用燃料

兰炭只有原煤污染物含量的五分之一，特别是硫仅为原煤的十分之一，是适合的民用清洁燃料，可替代中、小城市及农村民用无烟煤，特别是在兰炭生产企业周边地区有较强的市场竞争力。

锅炉燃料

兰炭挥发分低，一般为5-7%，高达为10%。还具有低硫、低磷、发热量高等特性。有助于燃烧和环保出发，采用锅炉掺烧兰炭是可行的。

目前，国内燃煤电厂以每份燃烧和U型年还流化床燃烧技术为主，因此基于循环流化床燃烧技术和煤粉燃烧技术的煤热解气化燃烧分级转化技术应是以发电为主的煤炭分级转化技术的主要发展方向。这种新的煤炭发电方式投资低、投入产出高，可对现有燃煤电厂进行升级换代，更适用于新建电厂。有望改变煤炭单一用于燃烧发电的产业结构，形成基于煤炭资源化利用发电的新产业链。

为验证原煤和兰炭燃烧特性，将兰炭与褐煤样品进行燃烧实验。得出以下结论：

着火的稳定性：兰炭与褐煤掺烧，实验结果为，虽然兰炭挥发分较低， 但在给定实验条件下，兰炭和兰炭与褐煤掺烧的着火稳定性远远高于贫煤，其着火稳定性较高，与国内典型烟煤相近。

燃尽性能：证明煤的燃尽率主要受氧量及煤粉细度的影响较大，不同煤粉细度及隐形氧量条件下， 试验煤燃尽性能在中等燃尽与极易燃尽之间变化，综合考虑提高兰炭和兰炭与褐煤掺烧煤的燃尽率以实现低NOx燃烧的要求。

燃烧温度与结渣性：兰炭试验着火性能优异，灰熔融性较低，为防止尾部受热面出现严重结渣与积灰，建议炉膛出口烟温不要太高，同时屏式受热面区域应配置数量足够的吹灰器。

掺烧特性：兰炭与褐煤掺烧后锅炉燃烧的稳定性与经济性不会有明显的变化，由于燃烧温度降低，结渣性将会略为降低。褐煤水分高、可磨性差，磨煤机出力及机组带负荷能力将是制约褐煤掺烧比例的主要因素。

化工原料领域

电石还原剂

兰炭得益于低灰分、低铝、低磷、高电阻率的优点，应用于电石行业，可显著降低能耗，降低成本，提高产品质量。

化肥原料

低灰、低硫的兰炭用于化肥原料气制备，可提高产气率，减少灰渣排放量，减少煤气的托流量，而降低能耗、提高煤气品质。兰炭热解煤气与粉煤制备合成气与低阶烟煤直接气化相比，减轻了气体净化单元的负担，物料不易粘结成块，兰炭作为气化原料潜在市场大。特别是粉煤气化工艺的开发成功，为兰炭粉末应用建立了基础。兰炭热解和煤气化联合，将有益于热解煤气和煤气化的综合利用。

化工领域应用

兰炭气化制合成气，是生产合成氨、甲醇、乙二醇、醋酸 、燃料及燃料添加剂等基础原料。兰炭是一种洁净的气化原料，与无烟煤直接气化相比，兰炭气化降低了合成气中焦油含量，提高了有效气含量，减轻了气体净化单元的负担，且物料不易粘结成块。尤其是在合成氨工业中，兰炭取代价格较高的无烟煤作为气化原料城为必然趋势。多年来，对兰炭气化进行了系列研究和生产试验，为兰炭大规模利用开拓了巨大潜力市场。

以兰炭为原料，采用固定床间歇气化技术制取合成氨或合成甲醇原料气在技术上是完全可行。由此可见，只要采用特殊的制气工艺条件，兰炭完全可作为生产合成气的良好原料。随着煤制气工艺技术的发展，兰炭粉末制气工艺也在开发过程中，预计干粉气化或水煤浆制工艺的应用成功，将为兰炭粉末的应用奠定基础。

兰炭属于低灰熔点、高挥发分、机械强度和热稳定性差的焦炭，用于固定床气化难以采用大风量高炉温的制气工艺，为保证制气反应炭层所需的足够蓄热量和稳定的炉况，应采用弱风长吹的工艺条件强化制气过程，即特殊的制气循环时间和百分比分配。对于不同炉径的气化炉，其制气工艺条件还需要进一步探索和优化。

兰炭用于固定床气化制取合成气，解决了当地无烟煤短缺问题，又为廉价兰炭综合利用开拓一条出路，有较高的能源利用效率和显著的经济效益。

冶金领域

多年来，对兰炭在冶金行业中的应用进行研究，尤其是兰炭在硅铁生产的广泛应用，对提高硅铁产品质量、降耗增产提升企业经济效益有重要作用。另外，兰炭铁矿烧结燃料、铁矿含碳球团还原剂、高炉炼铁、高炉喷吹料和直接还原法炼铁等钢铁行业中得到广泛应用。

高炉炼铁燃料

焦炭是高炉炼铁的必备燃料。国内外钢铁企业研究将小块焦与铁矿石混装的方式应用于高炉炼铁。证实是可行的。加入小块焦可提高高炉的透气性和透液性，提高一氧化碳利用率，在铁矿石中适量加入小块焦，可有效保护入炉大块焦，减少大块焦炭过早参与碳溶反应，使其充分发挥骨架作用。同时还可降低焦比、燃料比，减少优质炼焦煤的消耗提高企业经济效益。小块冶金焦是从冶金焦中筛出粒度较小的焦炭，其数量有限，而将兰炭替代小块冶金焦用于高炉炼铁，对降低生产成本，节约我国优质炼焦煤资源产生巨大经济和社会效益。

兰炭制冶金型焦

我国对兰炭粉生产冶金型焦进行研究，以神府矿区兰炭粉为主原料，添加40-50%在高温下产生强粘结性的活性物和粘结性好的粘结剂，采用冷压成型，高温干馏工艺，可研制出强度为二级或三级的冶金型焦。随着我国低阶煤中、低温热解产业的发展，国内开展了一系列半焦生产型焦的研究实验。半焦粉在加入一定的粘结剂等活性物后，可作为型焦的主要原料，并能炼成质量上好的焦炭。