兰炭之都塞上明珠榆林

中国冶金报/2010年/5月/8日/第A08版

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兰炭之都塞上明珠榆林

兰炭简介

兰炭(又称半焦、焦炭)，结构为块状，粒度一般在3mm以上，颜色呈浅黑色，因其在燃烧时产生蓝色的火焰而得名。兰炭主要是以陕西榆林神府地区特有的含油率较高(6%以上)的优质侏罗纪长焰煤为原料，通过中、低温干馏生产半焦、煤焦油和煤气，可以使煤炭加工增值3倍以上。作为一种新型的炭素材料，兰炭以其固定碳高、比电阻高、化学活性高、含灰分低、铝低、硫低、磷低的特性，已逐步取代冶金焦而广泛应用于电石、铁合金、硅铁碳化硅等产品的生产，成为一种不可替代的炭素材料。目前普遍认为用作高炉喷吹原料是兰炭最有发展前途的用途之一，科学地开发高炉喷吹用兰炭市场对兰炭产业的技术进步和可持续发展具有重要的意义。从性价比来看，兰炭的质量和性能优于无烟煤和贫煤、贫瘦煤；从资源上看，用于生产兰炭的优质不黏结性或弱黏结性高挥发分烟煤资源，远远多于可用于高炉喷吹的优质无烟煤和贫煤、贫瘦煤资源。现阶段，我国的兰炭企业主要分布在陕、蒙、晋、宁四省区接壤地带和新疆部分地区，其中，陕西省榆林市神府地区和内蒙古鄂尔多斯市的伊旗、准旗最多。

榆林兰炭实现凤凰涅槃

榆林是全国兰炭生产区，经过多年的调整发展，特别是近年来通过大规模转型升级，已发展成为全国二分天下有其一的兰炭生产基地。

然而，榆林兰炭产业是在“资源转化”与“环境保护”的夹缝中艰难地成长壮大的。上世纪80年代中后期，正处于全国性煤炭滞销时期，榆林众多的煤炭企业为了摆脱煤价低迷、外运困难的局面，首先尝试土法炼焦。当时生产工艺简陋，原煤就地燃烧，然后用水浇灭，就“生产”出兰炭，俗称“土炼焦”。“土炼焦”工艺简单、投资少、见效快，很快遍地开花，一时间神府一带“村村点火，户户冒烟”，资源浪费和环境污染现象严重，“土炼焦”很快被当地政府明令禁止。

1996年，榆林开始大规模进行土焦改造，在强行关闭“土炼焦”的同时，榆林积极探索与科研院所合作开发适合当地煤种的焦化技术。当时，由鞍山热能院设计的一座年产3万吨的焦化厂在神木县建成后得到迅速推广。与“土炼焦”相比，该技术产品质量稳定，转化率高，污染相对较小，而且能回收“副产品”——焦油。与此同时，榆林市又按照市政府规划，在兰炭产业上通过示范引导、联合重组等形式，关小上大，扶优汰劣，新建改建的53户兰炭企业单套生产线装置规模均达到60万吨/年以上，且符合节能、环保、安全法规的要求。这批企业主要集中在神木、府谷、榆阳、横山等县、区，且形成了22个资源节约型、环境友好型兰炭产业集中区(点)。一方面，调整产业结构、淘汰落后产能，这既是全面落实科学发展观，促进产业结构优化升级的必然要求，也是榆林实施“科教引领、创新转型”战略，发展循环经济，做大做强能源经济的必由之路；另一方面，兰炭产业也要积极努力地进行科技改造，提高科技含量，提升产业规模，加快产业升级。到2010年底所有新建兰炭企业投产为止，榆林全市兰炭产业设计总产能将达到3600万吨/年以上。在生产技术与工艺方面，历经土法式、平厢式和直立式的生产过程后，榆林兰炭产业已逐步成为承接原煤生产和载能工业的特色产业，是上接原煤开采，下连载能、化工、电力等产业的循环经济链条中的重要环节，并带动了交通运输业、服务业等第三产业的发展。另外，由于具有资源、技术和工艺上的优势，榆林兰炭具备了固定炭高、化学活性高、比电阻高、灰分低、铝低、硫低、磷低的“三高四低”独特优势，优越的技术指标特性和显著的节能效果及良好的经济效益，使得榆林兰炭成为紧俏的商品。兰炭产业给榆林带来了良好的经济效益和社会效益，已成为神木、府谷等地县域经济的重要支柱。

机制兰炭尽管在深度转化、环境污染方面取得了巨大的进步，但随着人们环保意识的增强、

国家对环境保护的重视，榆林兰炭也面临着巨大的生存危机。当时从全国范围内来看，陕西榆林、内蒙古鄂尔多斯、宁夏等地已经培育出兰炭产业群，但是国家产业目录中尚未有“兰炭”二字，更无生产标准及明确的产业政策，尽管产业集群相对成型，但在国家“焦化行业”仍属“黑户口”，而当时内蒙古鄂尔多斯等地，干脆一刀切，彻底关掉兰炭企业。

2007年，面对国家要求淘汰机制兰炭，焦炉炭化室高度必须达到4.3m、产能达到60万吨以上的要求，榆林市加大淘汰力度，明确发文要求关闭所有产能不符合要求的企业，两年来强行关闭296户，拆除落后炼焦炉582台，淘汰落后产能1998万吨。有人推算，仅此一项榆林财政收入一年直接损失20亿元。

与其他地方不同的是，榆林并未将兰炭产业发展的大门关上，一方面成立了兰炭产业发展政策研究课题小组，邀请各大院校专家为现有产业寻求科学的发展规划，力促形成新的行业国际标准，将兰炭纳入国家新产业规划；另一方面争取与科研院所联袂探索校地合作、产学结合，依靠科技创新实现榆林乃至全国兰炭的升级换代。

2008年底，工业和信息化部新修订的《焦化行业准入条件》中，兰炭首次被列入其中，这意味着在榆林当地孕育发展了20多年的“黑孩子”——兰炭产业，终于拿到了国家颁发的“身份证”。与此同时，在政府的强力推动下，神木三江等公司与科研院所合作创新，获得了多项煤炭“低温干馏”知识产权，成熟的生产工艺很快得到推广，技术设备甚至远销哈萨克斯坦等国际市场。榆林已经成为国内外煤炭低温干馏的实验基地和技术设备输出基地。

目前，榆林的兰炭产业正在走“规模经营、集中发展”的路子，全市“十一五”期间集中规划22个兰炭工业集中区，规划占地660公顷。集中连片经营也为焦炭深转化、焦油煤气综合利用创造了很好的条件。新技术既可生产兰炭，过去的“副产品”经过加氢又能制取清洁燃料，而焦炉煤气又可制取甲醇、合成氨等产品，经济、环保效益相得益彰。在兰炭产业上，榆林已探索出用煤焦油加氨制取柴油等燃料，焦炉煤气制取甲醇、合成氨等，氨水提取高附加值产品的新产业模式。榆林兰炭产业不仅在实践中实现了产业升级自救，而且创造出了巨大的经济效益，在实现了工业产业与环境问题自然和谐、减少污染的同时，已经培育出榆林以民营企业为主的当地最大的资源转化产业。更让人无比自豪的是，曾经被国家明令禁止的“土炼焦”已经升级成为国内外新型产业，而且成功孵化出“榆林版”煤制田。

神木锦界天元化工50万吨中温煤焦油轻质化项目，是榆林最为典型的“煤制油”项目。该项目以中温煤焦油为原料，采用煤干馏和“两次加氢、尾油裂化”技术，通过煤干馏产出兰炭和焦油煤气，对煤气加工转化提取高纯度氢气，再将氢气与煤焦油在催化作用下进行加氢反应，生产出燃料油、石脑油和液化气。假如2010年榆林地方9000万吨原煤全部用于干馏，所产生的540万吨的煤焦油经此项技术处理，榆林一年可产石脑油72万吨、柴油248万吨、燃料油78万吨、渣油沥青115万吨，仅此一项就相当于榆林2005年全年475吨原油的加工量。有专家据此推算，如果榆林地方已经批复可采的336亿吨煤炭按70%回采率计算，按此加工工艺，就意味着榆林地方煤炭资源中蕴藏着12亿吨的可采原油，这个数字，竟然是榆林目前原油探明储量的4倍，等于为榆林找到了与现有规模相当的4个“大油田”。

将“富资源”转变为“富经济”，如今的榆林是全国煤炭资源丰富地区经济崛起的典型:国家能源化工基地、国家21世纪能源接续地、国家循环经济试点城市、国家可持续发展实验区……曾经在梁峁沟岔间赶牲灵的榆林人，依然生活在九曲黄河与万里长城相交融的这片高天厚土上，只是，他们已经乘坐上能源经济时代的列车，继续唱着淳朴高亢的信天游，追赶着八千里路云和月……

榆林兰炭靠高科技实现产业化升级产学研用紧密结合高科技大显身手

近年来，榆林与全国20多所院校建立了合作关系，先后有400多名国内外专家到榆林合作交流，共实施校地科技合作项目150多项，其中宏观战略研究约20余项，合作开发新产品30多项，难题攻关50多项，面上项目50多项；高校科研院所为企业提供技术服务、技术诊断160多

次，解决了200多个技术难题，取得了150多项科技成果；与西安建筑科技大学、陕西省冶金工程技术中心等共建了兰炭、金属镁、化工等6个工程技术研究中心。榆林兰炭焦实现了产业化升级，规模化发展，资源循环再利用。

榆林市焦化等产业兴起于上世纪80年代后期，集中在府谷、神木、榆阳、横山等县区。这些县区煤炭资源十分丰富，兰炭年生产能力1817万吨(规模以上兰炭年产量35.77万吨)，但这些企业规模普遍偏小，数量多，分布极为分散。那里一度有焦炉633座，小煤窑周围呈现出“山山有炉，沟沟冒烟”的景象。焦化炉能力小，实际生产的焦化炉600座，而能力在5万吨的只有55座，其余的能力均在0.6万吨～3万吨。这些企业生产的产品档次低，技术水平落后。焦化炉多数为技术含量极低的小焦炉，载能产业多使用比国内外先进水平生产同类产品耗电量大得多的陈旧技术，致使环境污染严重，资源大量浪费。由于项目多为土法上马，造成资源大量浪费，生产过程中产生的“三废”严重超标，加上环保设施不配套，严重危害所在地人民群众的身体健康。

2006年，榆林市在科学发展观的指导下，决定依靠科技提高产业化升级，于是与省、市科技部门合作，启动了由榆林市委、市政府主要领导牵头的“榆林市跨越式发展研究”和“榆林能源化工重大技术应用研究”这两大专项、十大课题。支持高校与地方企业共同申报国家和省级重大科技支撑计划项目，不断拓宽科技合作项目的领域；支持由单纯农业到宏观战略、能源化工和社会事业，由单个项目合作延伸到共建研发中心、产业基地等创新体系；由单一品种试验示范到大面积推广，由初级产品开发延伸到深加工和“深度转化”等。

能源化工“十大课题”在陕西省、榆林市科技联动的资助下，全部通过校地合作实施。通过资源整合，校地、校企联手，省、市、县多级联动，围绕榆林四大资源、能源化工支柱产业开展战略合作研究。在校地科技合作的推动下，榆林重大关键性科技成果层出不穷，科技资源整合与科技成果积累、科技成果推广与科技创业、人才培养与全民科学素质、科技创新平台与信息化体系建设等，都取得了令人欣喜的成就，充分发挥了科技创新对经济社会发展的支撑作用。在利用高校、科研院所优势科技资源引领产业升级的过程中，榆林紧紧以项目为载体，以重大关键“瓶颈”难题为突破口，展开校地对接与合作。榆林市政府主动与相关高校签订战略合作协议，建立长效机制。榆林市先后与西安交通大学、西北大学、西安建筑科技大学、陕西科技大学、中国矿业大学等院校进行科教合作，建立了利益共享、优势互补的校地合作对接机制。同时，为鼓励和支持企业更加积极主动地寻求高校、科研院所的技术、智力支持，建立稳固的技术供给渠道，依托高校、科研院所的技术和人才优势，构建产学研紧密结合的技术创新体系，降低创新成本和风险，提高创新效益，榆林市先后制定出台了一系列相关优惠政策。

高校与企业联手，产学研紧密结合，由西安建筑科技大学、陕西省冶金工程中心牵头，陕西省神木县三江煤化工有限责任公司和西安交通大学共同承担了陕西省重大科技专项项目——洁净兰炭生产与资源综合利用成套技术及装备。经过多年攻关，终于获得重大突破。按照新的技术工艺，企业建成单炉年处理煤炭量50万吨、兰炭30万吨、煤焦油3万吨、煤气3亿标立方米的大型兰炭炉，形成具有自主知识产权的成套兰炭生产装备，并完成了年产兰炭60万吨煤干馏综合利用生产线建设设计方案，为进一步建设煤灰、兰炭、焦油、煤气制甲醇/发电等清洁兰炭生产与资源综合利用循环经济示范区奠定了技术基础，大幅度地提高了资源综合利用和环保水平，推进了陕北兰炭行业的清洁生产和产业升级换代，符合了绿色和生态经济发展的要求，具有良好的经济效益和社会效益。同步开发出的兰炭生产配套自动监控系统和废水处理技术，有效地实现了兰炭生产过程的信息化、焦油炉气综合利用和废水净化循环利用，确保了生产过程中工艺参数的精确控制和生产稳定。这项技术创新的研究和应用，大幅度地提高了资源的综合利用、节能减排和环保水平，带动了榆林市乃至全国的兰炭产业升级换代。兰炭生产成套技术和装备生产线的开发，是榆林市校地科技合作富有成效的一个生动例证。

榆林兰炭在钢铁和相关产业中的应用

榆林兰炭是以侏罗纪不黏煤和弱黏煤为原料，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。兰炭产品凭借其高比电阻、高固定碳、高活性、多比表面积以及低硫、低灰、低磷等优良特性，广泛地应用于电石、铁合金等载能行业，目前国内电石、铁合金行业的兰炭使用量已超过4000万吨。兰炭在钢铁行业高炉喷吹领域应用的技术已试验成功，仅高炉喷吹的兰炭用量预测将在5000万吨以上。兰炭-活性炭生产技术也已取得突破性进展，近期有望替代活性炭。兰炭产品广阔的市场前景，已引起了国内、国际煤化工研究机构和企业的高度关注。国内一些原本用冶金焦生产化肥的厂家开始选择兰炭作为化肥生产的首选原料；兰炭作为民用清洁燃料，正逐步在中小城市推广应用，具有很强的市场竞争力。据预测，2010年兰炭市场需求量将超过5000万吨，到2015年，国内兰炭需求量预计将突破8000万吨。

榆林兰炭热值达到6400 kcal/kg，替代冶金焦生产铁合金电耗降低10%，生产硅铁每吨节电500kWh、节焦90公斤，提高单炉产量10%，节能效果显著，技术指标市场需求旺盛。在电石铁合金领域，电石生产过程中86%可用兰炭；铁合金生产过程中58%可用兰炭。2010年电石、铁合金生产回升，将加大对兰炭产能的需求。

国内无烟煤产量有限，首钢用榆林兰炭代替山西煤喷粉试验取得成功，包钢也已将兰炭喷粉用于高炉生产；2009年5月，神木县政府与中钢集团鞍山热能院和鞍钢股份炼铁总厂合作，在中钢集团鞍山热能院和鞍钢股份炼铁总厂3200m3高炉进行喷吹神木兰炭应用试验，根据实验室和工业试验的相关数据分析和研究，兰炭应用于高炉喷吹具有可行性。这次试验的成功，为兰炭大规模地进入高炉喷吹领域提供了现实条件，为神木兰炭寻找到了一个新的市场。

南京钢铁联合股份有限公司年产钢铁500多万吨，是一家中型钢铁企业，该公司看到《中国冶金报》刊登的兰炭产品宣传后，到神木兰炭行业协会进行实地考察，并取样进行了化验，多项指标符合钢铁厂的冶炼要求，南京钢铁联合股份有限公司并与神木兰炭行业协会部分会员企业签订了试用兰炭的合同以及今后进一步合作的框架协议。协议确定，首批兰炭炼铁试验用量5000吨，由神木县兰炭生产企业同得利、五洲、联众、来喜4家企业提供，试验成功后，正式签订兰炭供货协议。南钢年炼铁用焦200万吨，兰炭将作为用焦配料填加20%，大约年需兰炭40万吨。

就全国钢铁行业来讲，兰炭按照20%的比例配料，吨钢需焦炭400公斤，年共需近3亿吨焦炭，钢铁生产领域兰炭的潜在需求量约5000万吨，这是一个巨大的市场空间。南钢与神木县的合作，在行业领域示范带动作用的意义巨大，使兰炭产品进入钢铁行业领域迈出了关键的一步，为兰炭产品开辟了一个新的、广阔的应用市场。?近年来，府谷县恒源煤化工公司通过与科研部门、钢铁企业联合攻关，研发兰炭型焦，以代替部分冶金焦，试验获得重大突破。该项目的成功，不但每年为5000多万吨兰炭找到了市场，而且将大幅度地降低钢铁企业的消耗。

除钢铁行业潜在的巨大市场外，我国化肥造气领域也将消费大量的兰炭。据预测，2010年全国化肥需求量为5000万吨，可消耗兰炭1500万吨左右。在城市现代化建设方面，将逐步严格限制烟煤进入生产。这样，城市供暖也将为兰炭消费腾出一席之地。现在，西安等城市已经开始实施。

为开拓兰炭应用市场，神木县的兰炭企业邀请中钢集团鞍山热能院的兰炭研究专家和兰炭用户内蒙古鄂尔多斯集团电化公司、山西太化股份公司的有关负责人赴东南、西南区域深入开展兰炭市场拓展活动。榆林市承办了全国兰炭产业发展和技术研讨会，参加了宁夏国际煤炭与能源产业博览会、西安国际炼焦行业大会、四川钢铁资源论坛、昆明煤炭加工利用研究大会等活动。他们还通过电视、网络、报纸等新闻媒体深入宣传，扩大产品的知名度和影响力。神木县为创知名品牌，注册了“神木兰炭”商标。

榆林市就开发兰炭产品市场，决定下一步重点从六个方面抓起:

一是扩大产品宣传；二是实现产销对接；三是突破运输“瓶颈”；四是扩大兰炭产品应用范围工艺技术研发；五是开展兰炭间熄焦工艺研究，提升兰炭强度，实现全面替代块焦；六是延长兰炭产业链，提升产业价值，发展兰炭产业循环经济。总的目标是精心打造榆林兰炭知名品牌，让市场进一步接受榆林兰炭，让榆林兰炭迅速走向全国、走向世界。