兰炭:迈向煤炭利用清洁产业之路 本刊记者陈向国 中国煤炭资源相对丰富,曾被誉为黑金,为我国经济腾飞、人民生活品质提升发挥了不可替代、不可磨灭的贡献。然而,因为长时间粗放使用这些黑金,使之变成了空气污染的罪魁祸首。随着科技的进步,新型能源得到了更多的开发和利用,但我国地域广阔,人口众多,新能源短时间内还不能起到能源供给中流砥柱的作用,因此煤炭还必须用,但要清洁利用。 兰炭应运而生 兰炭是煤在中低温条件下干馏热解,与煤气、煤焦油共同生成的产品。兰炭产业实现了煤炭资源向固态、液态、气态三种能源的高效转化,是国家鼓励的煤炭分质分级、绿色高效利用的模式之一。推动兰炭产业发展也是新时期煤炭供给侧结构性改革的积极实践。2008年,兰炭被正式纳入国家产业目录鼓励发展;2010年,《兰炭用煤技术条件》、《兰炭产品技术条件》、《兰炭产品品种及等级划分》出台。兰炭产业在山西神木县得到长足发展。2012年,“神木兰炭”地理标志证明商标获准注册; 2015年,神木县兰炭企业陆续获准国家焦化行业准入公告;2016年,《兰炭陕西地方标准》颁布。目前神木县建成兰炭生产企业四十多户,产能3150多万吨,2015年产量1831万吨,占全国兰炭总产量的50%以上。 兰炭燃烧清洁特征显著 根据中科院环境地球研究所测试数据,兰炭燃烧排放的PM2.5、致癌物有机碳(OC)、致霾物元素碳(EC)三项指标较烟煤均下降90%以上,与无烟煤接近;兰炭燃烧排放的SO2较烟煤降低57%,优于无烟煤。在燃烧特性上,兰炭低温粉末、中温粉末、中温小料与神华煤、河南贫煤、阳泉无烟煤在着火性、燃尽性、结渣性对比得出的结论是兰炭着火性为中等—难,接近贫煤,但优于无烟煤;燃尽性为易,优于典型贫煤和无烟煤,不及烟煤;在结渣性方面,兰炭具有一定结渣性能,与烟煤类似。在兰炭燃烧性能不差的前提下,污染物排放显著减少使其成为被推崇的清洁燃料。兰炭在普通民用炉具上燃烧,具有易点燃、上火快、升温快、无异味、 无烟尘、燃烧后灰渣少等优良特征,其缺点是燃烧时间短。但这个问题可以解决:适当减少进风量就能明显延长燃烧时间。研究和实践证明,使用兰炭专用炉具和锅炉可以使兰炭燃烧效率进一步提高。而兰炭燃烧缺陷问题的解决,更能进一步达到环保节能的目的。兰炭在工业锅炉上的燃用性能也很不错。根据西安热工研究所数据,链条炉、循环流化床锅炉、固定气化炉均能安全稳定燃用一定比例的兰炭;掺烧兰炭较烧原煤产生的氮氧化物、二氧化硫和粉尘等污染物排放明显减少。令人期待的是,兰炭等离子气化技术蓄势待发,使兰炭成为真正意义上的“固体天然气”不再是想象。 兰炭推广得到政府大力支持 兰炭作为治霾利器逐渐得到各地政府领导、专家以及广大居民的一致认可。在这方面,北京起到率先示范作用。北京市已将兰炭列入民用清洁燃料财政补贴目录。去年7月,神木兰炭在昌平区清洁燃料兰炭招标采购中成功中标3.8万吨。今年,北京市出台文件(京政办发[2016]20号)继续补贴兰炭和炉具使用。截止目前,北京市密云、昌平、丰台、延庆、房山等8个区已经开始公开招标采购兰炭。国家层面上, 兰炭被纳入国家强制性标准《商品煤质量—民用散煤、民用型煤》,鼓励推广应用。 环保部下发的《农村散煤燃烧污染综合治理技术指南(征求意见稿)》也将兰炭纳入鼓励使用范围。 山东、河北、陕西等省逐步认识到兰炭在大气污染防治中的重要性,分别以政府名义出台文件大力推广使用兰炭,并给予政策支持。山东省淄博市人民政府文件规定:2016年,全市范围禁止原煤散烧,全面推广使用洁净型煤、兰炭。淄博今年招标采购兰炭及洁净型煤共计60万吨,已到位35万吨;河北省节能减排工作领导小组早在去年《2015年控煤歼灭战行动方案》中就鼓励使用兰炭,文中说“工业企业使用兰炭不作燃煤统计”,今年又出台了两个文件,文件中明确 “工业企业锅炉使用兰炭和洁净煤作为燃料”,“洁净燃料(包括洁净型煤、无烟煤、兰炭和生物质成型燃料 )替代散煤1500万吨左右”。据了解,河北省涿州市已率先开始招标采购兰炭33万吨。陕西在相关文件中,强调加快兰炭等高效清洁燃料在关中地区的推广使用,今年已连续召开6场兰炭专题推介会——支持之规模、力度前所未见。 兰炭是散煤替代的最佳选择 根据汪舰《兰炭专用锅炉—大气污染防治新思路》中的数据,型煤、原煤、天然气、生物质、生物质醇基原料、柴油、电与兰炭运营费用对比依次是1.89倍、0.99倍、3.59倍、1.86倍、3.64倍、4.02倍、6.56倍。通过天然气、兰炭、燃煤锅炉设备增加或改造投资额比较,天然气、兰炭、燃煤锅炉燃料费用比较,天然气、兰炭、燃煤锅炉脱硫脱硝除尘费用比较,得出的结论是天然气锅炉燃料运行费用高;燃煤锅炉进行提标改造、尾部除尘投资大,运行费用高;而燃煤锅炉改造成兰炭锅炉投资小,运行费用低。 那么,在实际应用中,应如何推广使用兰炭呢?陕西神木县兰炭产业服务中心给出如下三点建议。一是针对各地中小锅炉全部限煤改煤实施难度大和雾霾治理任务严峻的实际,建议中小锅炉掺烧或全烧兰炭,以实现减霾效果;二是针对煤改油、气、电等运行成本高的实际,建议大力推广兰炭专用锅炉,以实现治霾和民生取暖双赢;三是在使用型煤时,建议型煤+兰炭混合燃烧,以此实现老百姓使用便捷、经济实惠,政府补贴节约,治霾显著的效果。 环保燃烧炭:兰炭产业的新领域 烧烤是人们喜欢的烹饪美食的方法,然而污染大、室内难进行使之受到诟病。环保燃烧炭的出现解决了这个问题。环保燃烧炭是以兰炭为主要原料,经过筛选、洗选、脱硫、降灰、焦化、混合、高压成型、烘干、检测、包装等工序,具有一定形状和物理化学性能的煤炭产品。其特点一是无烟环保、飞灰极少、火焰及热量散发稳定、易点燃、燃烧时间长;二是使用方便、起火速度快、热值高火力大、高温持久,是传统烤炭的2倍以上,有效时间3.5小时;三是使用安全。烧煮后食品味道及室内空气无异味,无副作用,无残留物;四是使用和搬运不宜碎,冷热强度高,避免浪费。在价格方面,低端木炭到高端果木炭每吨价格在3000~6000元不等,而环保烧烤炭大约是2500~3000元。 小贴士:兰炭 兰炭也称半焦、焦炭,结构为块状,粒度一般在3毫米以上,颜色呈浅黑色。作为一种新型的炭素材料,以其固定炭高、比电阻高、化学活性高、含灰份低、铝低、硫低、磷低的特性。兰炭可代替焦炭(冶金焦)而广泛用于化工、冶炼、造气等行业。