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清水熄焦 兰炭产业的现实选择

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时间:2017/2/17 0:00:00

    作为一种550摄氏度至900摄氏度干馏得到的炭素材料,兰炭的性质与冶金焦相似,具有热值高、硫及挥发分含量低、清洁耐用等特点。历史上,兰炭被广泛用于电石、铁合金、小化肥企业生产的原料。目前,全国兰炭产能约8000万吨/年。其中,仅陕西榆林地区就有50家兰炭企业,合计产能超过3000万吨。

    受国家政策调控和市场需求疲软双重打压,近两年,铁合金和小化肥企业惨遭大面积淘汰,导致兰炭消费量急剧萎缩,产能过剩明显。2015年,全国兰炭消费量约3000万吨,装置平均开工率不足40%,连续第三年出现行业性亏损。考虑到“十三五”期间,国家将继续加大铁合金及小化肥企业淘汰力度,并严格控制电石产能扩张,以及部分企业受煤焦油加氢获利丰厚仍将不断扩大兰炭产能等诸多因素影响,兰炭产过剩矛盾将进一步加剧,相关企业的日子将更加艰难。

    在这种情况下,兰炭行业摆脱困境有效途径,就是尽快开辟新的消费市场。综合各种因素分析后,笔者以为,进军散烧煤领域是兰炭企业最现实的选择。

    所谓散烧煤,是工业锅炉用煤和居民生活散烧用煤的统称。由于国家正在推动工业锅炉节能升级改造,今后工业锅炉的污染强度将逐渐减弱,因此,对兰炭企业而言,应重点关注并开发居民炊饮、采暖、农民蔬菜苗圃大棚保温等散烧煤市场。这些领域所用散烧煤量大、面广、分散消费、低空直排,对环境造成的影响十分严重,是北方地区雾霾形成的主要原因之一,已经引起全社会关注。

    2013年,国家环保部华北督查中心曾对京津冀地区进行专项督查,发现3地农民生活和农业生产用煤量约4224万吨,仅占3地煤炭总消耗的11%。但其烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放量却分别占3地同期烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放总量的23.2%、15.2%和4.4%。有关机构的研究亦表明,由于没有系统的脱硫、脱硝、除尘设施,农村生活用煤的污染物排放强度通常是火电厂的20-50倍……今年“两会”其间,更有十几位代表委员,提出严控农村散烧煤、改善大气环境的议案。北京、天津、河北、甘肃等不少地区,近几年每到冬季,都要给使用无烟块煤、固硫型煤等清洁燃料的居民400-650元/吨不等的补贴,鼓励居民使用清洁燃,减少污染重、排放多的原煤的使用。另据笔者了解,包括山东、陕西、山西等诸多省区,拟参照京津冀地区做法,出台补贴政策,鼓励居民使用清洁燃料。

    这无疑为脱除了硫、氮、磷、挥发分的兰炭和型焦提供了历史性机遇!因为根据有关部门的统计,全国每年仅民用领域的散烧煤用量就达2亿多吨,目前普遍使用的无烟块煤因供不应求价格居高不下,无法满足居民要求。后期,一旦热值与无烟块煤相同、部分排放指标优于无烟块煤而价格只有无烟块煤一半的兰炭进军散烧煤市场,将凭借其显著的性价比优势,分享散烧煤这块大蛋糕。

    事实上,作为全国兰炭主产地的陕西榆林地区部分企业,已经从散烧煤中尝到了“甜头”。比如,位于神木锦界工业园区的陕煤化集团神木富油能源科技有限公司,于2013年11月,采用自有技术建成一条清洁型焦生产线。该生产线以清水熄焦所产的洁净焦粉为原料,经科学配方和高温热蒸、冷却成型获得热值高、不含硫,耐烧的高品质型焦,投入京津冀市场后,立即受到当地居民欢迎,产品持续供不应求,企业不得不连续扩能。目前,富瑞公司清洁型焦产能已扩至30万吨/年,取得了良好经济效益。

    但并非所有兰炭企业都能从散烧煤市场受益,事实上,由于产品本身的不洁净,目前绝大多数兰炭企业只能眼睁睁看着散烧煤这块“大蛋糕”望洋兴叹。因为这些企业仍沿用了传统的氨水熄焦工艺。这种工艺先用水洗涤焦炉煤气,使煤气中的煤焦油及煤尘溶入水中,而后分离获得中低温煤焦油。再将分离了煤焦油之后含有大量氨氮、酚、苯、硫化物的污水用来熄焦。表面看这种工艺能够实现水的密闭循环和废水零排放,但由于这些水反复循环后,其中的氨氮含量通常超过5000克/立方米、总酚超过12000克/立方米、总硫约200克/立方米,当温度高达数百摄氏度、活性大、多孔的兰炭浸泡其中(冷却降温)后,会吸附携带20%左右的污水,当用用户使用时,所携的氨、硫、酚、苯等有毒有害物质便会释放出来,造成异地污染,并对消费者造成伤害。

    那么,能否像冶金焦那样采用干法熄焦以获得清洁兰炭呢?条案是否定的。一方面,由于兰炭活性高,无水条件下,运输储存过程极易发生自燃,引发安全事故;另一方面,若像冶金焦那样用氮气换热,则需在其后续工段再用800摄氏度的蒸汽对兰炭进行钝化,导致工艺复杂、成本骤增,企业难以承受。

    最现实可行的办法,就是清水熄焦。该工艺有四大特点:一是将煤气洗涤水与熄焦水分开,各自独立使用,且熄焦水全部采用干净清水,使兰炭不再携带有毒有害物质;二是只将约1/2的热兰炭浸入清水中冷却降温,并通过其产生的蒸汽对另一半热兰炭实施蒸汽换热,最大限度地节约新鲜水用量,并使洁净兰炭中水分含量由传统工艺的20%左右降至13%以下,在确保安全的前提下,提升兰炭品质;三是对熄焦水全程跟踪监测,一旦发现氨氮、酚、硫化物任何一项指标超标,便将其立即切换用作煤气洗涤水,实现水的梯级循环使用;四是对于经反复使用、有机物不断富集、总酚达12000克/立方米(其中挥发酚达7000克/立方米)、总氨达6000克/立方米、总硫达300克/立方米的高浓度煤气洗涤废水,通过蒸氨脱酸,萃取提酚工艺回收氨、硫、酚后,再送入生化单元及超滤系统进行深度处理,处理后的合格水全部回用,最终实现废水零排放。

    目前,榆林少数兰炭企业已经采用新方法对原兰炭装置进行改造,结果显示:一个60万吨/年兰炭装置,采用清水熄焦后,年废水产生量约8万立方米,高浓度废水处理费用约60元/立方米,年废水处理费用480万元。但由于新工艺可回收800吨粗酚、400吨液氨,另外还有少量硫制品,又可获得300余万元收益,抵扣后,年废水处理费用实际只有180万元。而清水熄焦得到的兰炭品质高、洁净无污染,不仅能够成功进军散烧煤市场,分享民用燃料领域这块大蛋糕,而且每吨价格较传统工艺兰炭提高50~80元,年增营业收入3000万~4800万元,新增净利润2700万元以上。

    可见,清水熄焦不仅具有显著的节能环保效果,也能带来可观的经济效益。后期,一旦该工艺推广应用并将所产的洁净兰炭大规模进军散烧煤市场,不仅能够大幅降低北方居民使用清洁燃料的成本、改善当地大气环境质量,还能极大地缓解甚至逆转兰炭产能过剩的矛盾,助推兰炭行业健康可持续发展,实为兰炭行业脱困突围的现实可行途径。

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