半焦的性质及市场
煤部分气化后生成半焦的特性
煤部分气化后生成半焦的特性Ξ盛宏至,刘典福,魏小林,黄 南(中国科学院力学研究所,北京100080)摘 要:对日照烟煤和京西无烟煤在不同温度下制得半焦进行了工业分析和硫的元素分析,研究了不同煤种制得半焦中挥发分、灰分、固定碳以及硫元素含量随制备温度不同的变化趋势,并在管式沉降炉中进行了半焦的燃烧实验,分别计算了不同半焦的燃烧动力学参数.关键词:部分气化;半焦;燃烧;动力学参数中图分类号:TK 16 文献标志码:A 文章编号:100628740(2004)022*******Characteristics of Semi 2Cokes —the Solid R esidues from Coal P artial G asificationSHE NG H ong 2zhi ,LI U Dian 2fu ,WEI X iao 2lin ,H UANG Nan(Institute of Mechanics ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080,China )Abstract :The preliminary analysis and ultimate analysis of sulfur were done of different semi 2cokes produced from Rizhao bitumi 2nous coal and Beijing anthracite at different temperatures.The tendency of the contents of v olatile ,ash ,fixed carbon and sulfur of different semi 2cokes which can change with different preparation temperatures was als o studied.Then the combustion experiments with semi 2cokes in the drop 2tube furnace system was carried out ,and the kinetic parameters of different semi 2cokes were calculat 2ed.K eyw ords :partial gasification ;semi 2coke ;combustion ;kinetic parameters 中国是世界上最大的煤炭生产和消费国之一,能源结构以煤炭为主的局面在今后几十年内不会有根本改变.目前中国的煤炭利用主要形式是直接燃烧,以化学能方式转化成其它形式能量,造成中国的煤炭利用效率低下,环境污染严重.为此,中国从20世纪90年代开始大力推广洁净煤技术,其中煤气化技术是重要的核心技术.煤气的热能利用效率高,污染少,便于运输和利用,得到广泛应用.但现有的煤气化工艺技术的共同缺点是:为了将煤中的固定碳比较彻底地转化为煤气,需要高温、高压等物理条件,使煤气化工艺设备比较复杂,投资较高,同时,将固定碳转化为煤气的效率相对较低,成本高. 基于煤气化技术的缺点,提出了煤部分气化技术,根据煤中挥发分和固定碳反应活性不同的特点,对煤炭分级利用(拔头),即在较低温度下采用外热源加热方式,比如循环热灰和熔融灰渣等,分离出煤中的挥发分,生产的干馏煤气用做燃料或化工原料;气化后产生的固体残留物(即所谓的半焦),主要用来燃烧,产生蒸汽发电供热,形成“气热电多联供”.这样,可以得到较高的煤炭综合效率.同时,还可以对硫、氯、磷、汞等有害成分定向脱除,使有害成分进入煤气,易于在后续的工艺流程中低成本的脱除. 半焦作为煤部分气化过程中产生的固体残留物,除了作为燃料利用外,很难有其它工业用途.同时,由于半焦具有高灰分、高固定碳含量、低挥发分、低热值等不利于燃烧的特点,给半焦的燃烧带来困难,需要研究合适的燃烧技术来对半焦加以合理利用.只有这样,才能够真正实现煤的分级利用.目前针对干馏半焦特Ξ收稿日期:2003207228. 基金项目:国家重点基础研究发展规划资助项目(1999022102). 作者简介:盛宏至(1951— ),男,工学博士,研究员,hz 2sheng @. 第10卷第2期2004年4月燃 烧 科 学 与 技 术Journal of Combustion Science and T echnology V ol.10N o.2Apr.2004性的研究文献数量还不多[1～7]. 煤的部分气化技术研究已经在我国得到重视.本文选用典型的烟煤和无烟煤(即日照烟煤和京西无烟煤)作为煤样,分别在不同温度下制得半焦,对其进行工业分析和硫的元素分析,随后在管式沉降炉中做了半焦的燃烧实验,并分别计算出其燃烧反应动力学参数.1 燃料特性与试验装置1.1 燃料特性与半焦制备 选用日照烟煤和京西无烟煤制备半焦,煤样的工业分析和元素分析如表1所示. 燃烧实验所用半焦是分别将粒径小于0.2mm 的煤样在隔绝空气的条件下制得.制备时,将颗粒状煤样在马弗炉内分别快速加热到550℃、600℃、650℃、700℃,并保持30min.1.2 燃烧实验装置和实验流程 在管式沉降炉中进行燃烧实验,实验的纯碳进料量为1.875g/min ,空气的配气流量为2m 3/h ,反应器内的温度分别选择为650℃、700℃、750℃、800℃. 实验装置见图1.1—氧气瓶;2—减压表;3—流量计;4—调压仪;5—气体混合腔;6—加热元件;7—布风板;8—反应器;9—进料器;10—烟道;11—热电偶;12—烟气分析仪;13—测温计算机;14—保温材料;15—氨气瓶图1 实验装置示意表1 煤样的工业分析和元素分析 %煤样工业分析元素分析w (A ar )w (M ar )w (V ar )w (C ar )w (H ar )w (O ar )w (N ar )w (S ar )日照烟煤20.300.4218.1962.01 2.86 5.280.94 1.79京西无烟煤22.640.796.7171.990.733.050.080.23 实验流程如下:气瓶中的高压氧气和氮气经减压器减至低压,通过阀门和流量计,按照一定比例在混合腔内对冲混合.混合均匀后的气体从下而上进入加热区,在这里被电热元件加热到设计的温度,然后通过布风板均匀地进入反应器.反应器内,经过精确称量的半焦从进料系统加入,与少量床料充分混合,并与热气体发生反应.反应后的烟气一部分抽至烟气分析仪进行烟气成分分析,其余部分流入烟道,经过冷却后通过烟囱排入大气.2 实验结果和讨论2.1 半焦工业分析 在不同温度下制得半焦,其工业分析数据见表2. 图2～图4分别给出不同半焦的挥发分w V 、灰分w A 、固定碳w C 质量分数及其绝对质量分数w Va 、w Aa 和w Ca 随着制备温度t 的变化趋势.表2 不同半焦的工业分析种 类w Cw Ww Aw V日照烟煤1号68.130.3621.579.942号68.320.2422.019.433号68.860.1922.038.724号69.160.1222.508.21京西无烟煤5号70.270.2224.59 4.926号70.410.0924.90 4.617号70.850.0625.11 3.988号71.360.0225.583.03 图2～图4中,a 图中各组分含量由半焦中各组分的质量除以半焦质量得到,b 图中各组分绝对含量由半焦中各组分的质量除以制备半焦的煤样质量得到.由于灰分是煤炭完全燃烧后,煤中矿物质在一系列复杂反应后剩余的残渣.对于确定量的煤样,半焦制备前后,灰分的绝对质量应当是定值.图3b 中灰分绝对含量基本不变,说明实验测量的准确度较高.・881・燃 烧 科 学 与 技 术 第10卷第2期(a )不同半焦挥发分含量(b )不同半焦挥发分绝对含量图2 不同半焦挥发分含量随制备温度的变化曲线(a )不同半焦灰分含量(b )不同半焦灰分绝对含量图3 不同半焦灰分含量随制备温度的变化曲线(a )不同半焦固定碳含量(b )不同半焦固定碳绝对含量图4 不同半焦固定碳含量随制备温度的变化曲线 从图2a 、图3a 和图4a 中可以看出,不同煤种制得的半焦,随着制备温度的升高,半焦中的挥发分含量呈下降趋势,尤其是烟煤的挥发分含量下降迅速,从原煤样的18.19%下降到700℃时的8.21%,挥发分大部分已经逸出,而灰分和固定碳含量则呈上升趋势. 从图2b 、图3b 和图4b 可以看出,随着制备温度的升高,半焦中的挥发分绝对含量也呈迅速下降趋势,灰分绝对含量基本不变,固定碳的绝对含量呈略微下降的趋势,可能是在制备半焦过程中氧气隔绝不严格,少量固定碳被氧化的缘故.2.2 半焦的硫元素分析 不同半焦的硫元素含量随制备温度变化趋势如图5所示. 从图5中可见,随制备温度的升高,不同煤种制得的半焦中全硫含量均呈下降趋势.但是,日照烟煤的全硫含量从原煤的1.79%下降到700℃时的1.00%,大部分硫分仍然存在于半焦中,而京西无烟煤的全硫含量从原煤的0.22%下降到700℃时的0.05%,大部分的硫分挥发到煤气中,已经达到了在煤部分气化过程中定向脱除有害成分的目的.・981・2004年4月 盛宏至等:煤部分气化后生成半焦的特性(a )日照烟煤(b )京西无烟煤图5 不同半焦中硫元素含量变化2.3 半焦燃烧实验 本文对半焦燃烧动力学参数的计算主要依据参考文献[8]以及阿累尼乌斯(Arrhennius )定律,即 K s =K 0exp (-E RT p) 对实验数据进行线性回归,求得不同半焦的活化能E 和频率因子K 0(见图6、图7). 图6为在不同温度下制得的半焦的活化能与制备温度的关系曲线.可以看出,由同一煤种制得的半焦的活化能差别很小,也就是说,由同一煤种制得的半焦在燃烧反应中使普通分子转化为可以参加反应的活化分子所需要的能量大致保持不变,而从不同煤种制得的半焦的活化能有非常明显的差异.这说明半焦的活化能与煤种的性质有重要关系.这与傅维标等在文献[9]中提出的煤焦的活化能与煤种无关,只与化学因素有关是不相同的.这个现象表明,作为部分气化的残余物的半焦,与一般的煤焦的物理化学性质可能是不同的,为了利用半焦,需要研究半焦的化学动力学数据. 图7为不同温度下制得半焦的频率因子与制备温度的变化关系曲线,由图7可以看出,不同煤种制得的半焦的频率因子有很大差距.随制备温度的变化,同一图6 不同半焦的活化能(a )日照烟煤半焦的频率因子(b )京西无烟煤半焦的频率因子图7 频率因子随制备温度的变化曲线煤种制得的半焦的频率因子也有很大变化.同一煤种制得的半焦的频率因子的变化趋势是随着制备温度的升高逐渐下降.其原因为频率因子不仅仅与煤种有关,而且与半焦的燃烧状态、燃烧工况等因素有关. 图8为不同半焦燃烧反应的活化能和频率因子之间的关系.从图中可以看出,随着半焦燃烧反应活化能的增加,其对应的ln K 0则近似呈直线形式增加,这与Hashim oto [10]和Fu 2Zhang [11]等人观察到的燃烧反应的活化能和频率因子之间存在补偿效应的观点相似,也就是说,对实验数据处理得到的频率因子总是随着反应活化能的增加而增加.・091・燃 烧 科 学 与 技 术 第10卷第2期(a )日照烟煤(b )京西无烟煤图8 不同半焦活化能与频率因子间的关系变化曲线3 结 论 1)随着制备温度升高,从不同煤种制得的半焦挥发分含量迅速降低,而灰分和固定碳的含量略微上升;对半焦中各组分绝对含量(半焦中各组分质量除以煤样的质量)的分析表明,挥发分含量迅速下降,灰分含量基本保持不变,而固定碳含量呈略微下降趋势. 2)随着制备温度的升高,不同煤种制得的半焦中硫分含量均呈下降趋势,但日照烟煤的硫分大部分留在半焦中,而京西无烟煤的硫分大部分已经逸出. 3)不同煤种制得的半焦的活化能差别很大,而同一煤种制得的半焦的活化能随制备温度的改变很少变化,这说明半焦的活化能与煤种有很大关系. 4)不同煤种制得的半焦的频率因子差别很大,由同一煤种所制得的半焦的频率因子随着制备温度的升高而呈下降的趋势,频率因子不仅与煤种有关,而且与半焦的燃烧状态也有关.测量得到的频率因子总是随着反应活化能的增加而增大.参考文献:[1] 刘 鑫,沈胜强.半焦粒子团燃烧模型和计算分析[J ].燃烧科学与技术,1997,3(3):303—308.[2] 沈胜强,李素芬,石 英.半焦粒子着火与燃烧过程实验研究[J ].燃烧科学与技术,2000,6(1):66—69.[3] 朱廷钰,王 洋.三种催化剂对半焦燃烧特性的影响[J ].热能动力工程,2000,15(5):235—238.[4] 孙庆雷,李 文,李保庆.神木煤显微组分半焦燃烧特性[J ].化工学报,2002,53(1):92—95.[5] 熊源泉,郑守忠,章名耀.加压条件下半焦燃烧特性的试验研究[J ].锅炉技术,2001,32(11):12—15.[6] 余建立,肖兴国.用热分析法研究半焦气化动力学[J ].东北大学学报,1994,15(6):613—617.[7] 沈满珍.用气相色谱法研究煤与半焦的特性[J ].燃料化学学报,1987,15(2):143—149.[8] 陆霁 ,徐旭常.加福无烟煤粉燃烧动力学参数的测定[J ].工程热物理学报,1993,14(3):327—331.[9] 傅维标,张百立.煤焦燃烧反应动力学参数与煤种的通用关系[J ].燃烧科学与技术,1997,3(1):1—14.[10] Hashim oto K,M iura K,W atanbe T.K inetics of thermal regeneration of ac 2tivated carbon used in waste water treatment[J ].AIChE J ,1982,28(5):737—746.[11] 傅维标,张燕屏,韩洪樵,等.煤粒热解通用模型(Fu 2Zhang 模型)[J ].中国科学(A 辑),1988,4(12):1283—1290.・191・2004年4月 盛宏至等:煤部分气化后生成半焦的特性。
半焦炭与焦煤的不同特性及应用场景比较
半焦炭与焦煤的不同特性及应用场景比较介绍半焦炭和焦煤是两种重要的煤炭制品，它们在不同的应用场景中扮演着重要的角色。
本篇文章将就半焦炭和焦煤的不同特性及其应用场景进行比较，以帮助读者更好地理解这两种煤制品的特点和用途。
一、半焦炭的特性及应用场景半焦炭，也被称为冶金焦，是由焦煤在高温下热解而得到的产物。
其主要特点如下：1. 碳含量高：半焦炭的碳含量通常在90%以上，这使得它成为高碳素含量的燃料。
2. 低挥发性：半焦炭的挥发性较低，这意味着它在燃烧时燃烧热较高，能够提供较高的热量。
3. 良好的可燃性：由于其高碳含量和低挥发性，半焦炭具有良好的可燃性，适合用作工业生产和加热燃料。
基于上述特性，半焦炭在以下几个主要应用场景中得到广泛应用：1. 钢铁行业：半焦炭作为冶金燃料，广泛用于钢铁行业的高炉冶炼过程中。
它通过高炉的燃烧过程提供高温和高热量，促使铁矿石还原并产生熔融铁。
2. 化工行业：半焦炭可用作化工行业中的还原剂，用于还原金属和非金属的氧化物。
此外，半焦炭还可作为化工原料，用于制造碳材料、电极等。
3. 能源领域：由于半焦炭具有高能量、低灰分和低硫含量，可用作工业燃料、发电燃料和民用取暖燃料。
二、焦煤的特性及应用场景焦煤是一种质量较低的煤炭，其特点主要包括以下几个方面：1. 低灰分：焦煤的灰分较低，这意味着在高温下燃烧时产生的灰炭量较少。
2. 高挥发性：焦煤的挥发分较高，这使得它在焦化过程中能够释放大量的可燃气体。
3. 较高的含硫量：相对于半焦炭，焦煤的硫含量较高，因此在燃烧过程中容易产生二氧化硫等有害气体。
基于焦煤的特性，它在以下几个主要领域中被广泛应用：1. 高炉焦化：焦煤作为高炉焦炭的原料，通过焦化过程生成高炉焦炭用于炼铁。
在焦炉中，焦煤在高温下热解，产生焦炭和焦炉煤气，为高炉提供燃料和还原剂。
2. 煤化工行业：焦煤中的挥发分可用于制造煤化工产品，如焦油、苯酚、氨等。
这些产品在化工、医药和农业等领域有广泛的应用。
半焦是以褐煤
半焦是以褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤为原料，采用煤干馏工艺生产的高固定碳含量的固体物质，作为新型的碳素材料，以其固定碳、比电阻、化学活性高及灰分、铝、硫、磷低等优异特性和较低的市场价格而广泛用于电石、铁合金、硅铁、碳化硅等生产领域。
在生产半焦的同时副产低温煤焦油和干馏炉煤气。
煤焦油密度为0.95～1.1g/cm3，其中酚类占35%，有机碱1%～2%，烷烃2%～10%，烯烃3%～5%，环烷烃10%，芳烃15%～25%，中性氧化物20%～25%，中性含氮化合物2%～3%，沥青10%, 可用作生产油毡纸、炭黑等，同时也可通过加氢改质制取清洁燃料油。
干馏炉煤气中的可燃气体的组分为：H z 12%～17%, CO 7.0%～10%, CH4 12%～17%，热值7.14～8.40MJ/m3，可用于发电、冶金等行业，同时也可作为合成氨、甲醇、苯等化工产品的原料以及工业炉窑用的热源。
1 半焦的发展现状目前，我国已探明的煤炭储量为724. l Gt，其中焦煤储量为60.11 Gt，占煤炭总储量的8.30%, 主要分布在华北及西南的川黔一带，资源相对匮乏且分布不均衡。
而作为半焦生产原料的褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤的储量为347.57Gt，占煤炭总储量的48%，资源相对丰富，且分布广泛均衡。
近10年来受市场需求的推动，我国晋、陕、蒙、宁等省区建设了大批煤炭低温干馏工厂，截至2007年，全国半焦总产能已达3500万吨，其中仅陕西榆林地区的年产量就达1200万吨。
利用半焦的独特优势，近年来上述地区已形成了电石、铁合金、化肥、清洁燃料油、金属镁等半焦下游产业集群。
以陕西榆林地区为例，目前已形成原煤-半焦-电石、原煤-半焦-铁合金、原煤-半焦-煤焦油-清洁燃料油、原煤-半焦-干馏炉煤气-金属镁、原煤-半焦-干馏炉煤气-发电等循环经济产业链。
半焦的产业带动了当地煤炭、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，减缓了原煤外运的交通压力。
活性半焦的应用性研究
活性半焦的应用性研究活性半焦是一种工业上常用的有机混合物，在加工饮料和食品中可以增加颜色、口感和芳香，但在使用它之前，我们必须了解它的特性并评估它的安全性。
本文将论述活性半焦的组份、性能特性及其应用性研究。
一、活性半焦的组成活性半焦由水、有机酸、糖类和有机物质组成，其中最重要的成分是果糖、酒精、葡萄糖、乳酸，其中果糖占绝大多数，接近九十％。
乳酸是活性半焦的主要抗氧剂，起着防止活性半焦变质的关键作用。
此外，活性半焦还包含葡萄糖、蔗糖、乳酸、乳糖、丙三醇、乙二醇等若干微量成分。
二、活性半焦的特性活性半焦具有独特的口感和气味，使饮料和食品更加饱满。
它可以增强饮料和食品的颜色，使它们看起来更加诱人。
另外，它还具有良好的抗氧能力，从而可以改善饮料和食品的保鲜性能。
此外，活性半焦可以增强饮料和食品的芳香，使它们更加诱人。
三、活性半焦的安全性活性半焦是一种天然的食品添加剂，它的性质十分稳定，但也不能无限期使用，因为有时活性半焦会变质，使其失去原有的抗氧能力。
因此，在使用活性半焦时，需要定期检查其变质状况，确保其完整性、稳定性和安全性。
在添加活性半焦的食品和饮料中，也要注意添加的量，一般不宜超过允许的最大量。
四、活性半焦的应用性研究活性半焦广泛应用于糖果、果汁、饮料、坚果、蜂蜜、粉末饮料、植物油等产品的加工，具有重要的应用性。
活性半焦可以增强食物的颜色和芳香，改善食物的口感和口味，使食物变得更加美味。
此外，活性半焦可以增加食品的抗氧能力，从而延长食品的保质期。
此外，活性半焦还具有缓冲、抗坏血酸抑制、抗菌、抗病毒等特性，可以有效抑制食物中的致病菌，增强食物安全性。
以上就是有关活性半焦的研究，从它的组成、性质、安全性和应用性来看，它对食品加工有重要的作用，可以提高食品的质量和安全性，延长食品的保质期。
但是，我们也要注意，活性半焦的使用量也不应过多，以免造成副作用。
因此，在使用活性半焦时，应当慎重，在知道它的性质特征和安全性之后再适当使用。
低阶烟煤制取半焦在冶金工业的应用
低阶烟煤制取半焦在冶金工业的应用半焦：优良特性，价格低廉中国煤炭资源储量丰富，已探明的煤炭可采储量为1886亿吨，居世界第三位。
但是，炼焦煤可采储量并不多，仅占煤炭总可采储量的34.4%。
在已查明的资源中，非炼焦煤类的低变质程度烟煤（即低阶烟煤，包括长焰煤、不黏煤和弱黏煤等）储量为4843亿吨，占全国煤炭总储量的42.3%，资源十分丰富。
陕西神府、内蒙古鄂尔多斯、山西大同和新疆等地区低变质程度非炼焦煤大多具有低灰、低硫、低磷、高发热值的特点（详见表1）。
由于上述地区长焰煤、不黏煤和弱黏煤具有低灰、低硫、低磷、低铝和低变质程度特性，其产品半焦也获得低灰、低硫、低磷、低铝和高反应性等优良特性，并远优于铁合金焦行业标准（YB/T034-1992）要求（半焦质量指标见表2）。
半焦的优良特性和低廉价格使其迅速在铁合金、电石和化肥造气行业得到推广应用。
目前，我国半焦年产能已达到3000万吨，年产量达到2000万吨。
产业化：开发和应用效果良好开发：上世纪80年代原冶金工业部主持开展了铁合金专用焦研制相关课题的科研攻关并取得成功。
国内第一座小型直立炉制取半焦的生产装置于上世纪90年代初在山西省大同左云县投入生产，国内第一座年产60万吨的大型直立炉制取半焦的生产装置于2007年9月在陕西省神木县投入生产。
半焦产业已纳入工业和信息化部于2008年12月新修订的《焦化行业准入条件》进行管理。
应用：●在铁合金生产中：效果明显半焦在北方大型钢铁企业的合金厂1800千伏安工业电炉内冶炼75%硅铁，取得生产每吨硅铁节电369千瓦时、节约焦煤98千克的良好效果。
2000年，在黑龙江某铁合金厂应用半焦生产铁合金，取得节电500千瓦时～600千瓦时和增加5%～10%铁合金产量的良好效果。
目前，每年用于铁合金生产的半焦达到500万吨。
●替代无烟煤用于高炉喷吹：快速增长焦炭是高炉炼铁生产非常昂贵的原料。
由于经济和环境的原因，减少高炉生产对焦炭依赖的压力逐步增加。
半焦炭的物化性质及相关影响因素分析
半焦炭的物化性质及相关影响因素分析半焦炭是一种重要的高值燃料和冶金原料，具有较高的固定碳含量、低挥发分、较高的密度等特点。
本文将对半焦炭的物化性质进行详细分析，并探讨影响其性质的相关因素，以期更好地了解和应用半焦炭。
首先，半焦炭的物化性质可以分为理化性质和燃烧性质两个方面进行研究。
在理化性质方面，半焦炭具有较高的固定碳含量，通常在85%以上，这使得其具有良好的燃烧性能和高热值。
同时，半焦炭的挥发分含量相对较低，通常在3%以下，这使得其热值和燃烧稳定性更高。
半焦炭的灰分含量相对较低，不超过20%，这也有利于提高燃烧效率和减少环境污染。
半焦炭的密度较大，通常在1.3-1.5 g/cm³之间，这使得其具有较高的堆积密度和重力密度，便于储存和运输。
此外，半焦炭还具有一定的孔隙度和含氧量，影响着其吸附性、活性和化学反应性。
其次，半焦炭的物化性质受多种因素的影响。
首要的因素是原料的选择和炭化工艺控制。
不同原料的化学组成和结构特点不同，将直接影响到半焦炭的含碳量、挥发分和灰分含量。
炭化工艺的不同操作参数，如炭化温度、保温时间和冷却速度，也会影响半焦炭的物化性质。
较高的炭化温度和较长的保温时间将有利于提高半焦炭的含碳量和减少挥发分含量，但过高的炭化温度可能会导致灰分含量升高。
此外，原料的粒度和配比对产物的性质也有一定的影响。
影响半焦炭物化性质的另一个重要因素是生产过程中的热处理和后续处理工艺。
热处理温度和时间的不同将直接影响炭的晶界结构和孔隙度，并进一步影响半焦炭的强度、可磨性和化学活性。
后续处理工艺如磨碎和筛分也会对半焦炭的物化性质产生影响。
磨碎程度和筛分粒度可以调节半焦炭的颗粒大小和分布，从而影响其堆积密度和燃烧性能。
此外，环境因素也可能对半焦炭的物化性质产生一定的影响。
比如，湿度和氧气含量将直接影响半焦炭的吸湿性和氧化速度。
在储存和使用过程中，环境中的湿度越高，半焦炭吸湿的程度也会越大，这将降低其燃烧效率和储存稳定性。
半焦是以褐煤
半焦是以褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤为原料，采用煤干馏工艺生产的高固定碳含量的固体物质，作为新型的碳素材料，以其固定碳、比电阻、化学活性高及灰分、铝、硫、磷低等优异特性和较低的市场价格而广泛用于电石、铁合金、硅铁、碳化硅等生产领域。
在生产半焦的同时副产低温煤焦油和干馏炉煤气。
煤焦油密度为0.95～1.1g/cm3，其中酚类占35%，有机碱1%～2%，烷烃2%～10%，烯烃3%～5%，环烷烃10%，芳烃15%～25%，中性氧化物20%～25%，中性含氮化合物2%～3%，沥青10%, 可用作生产油毡纸、炭黑等，同时也可通过加氢改质制取清洁燃料油。
干馏炉煤气中的可燃气体的组分为：H z 12%～17%, CO 7.0%～10%, CH4 12%～17%，热值7.14～8.40MJ/m3，可用于发电、冶金等行业，同时也可作为合成氨、甲醇、苯等化工产品的原料以及工业炉窑用的热源。
1 半焦的发展现状目前，我国已探明的煤炭储量为724. l Gt，其中焦煤储量为60.11 Gt，占煤炭总储量的8.30%, 主要分布在华北及西南的川黔一带，资源相对匮乏且分布不均衡。
而作为半焦生产原料的褐煤、长焰煤、不粘煤和弱粘煤的储量为347.57Gt，占煤炭总储量的48%，资源相对丰富，且分布广泛均衡。
近10年来受市场需求的推动，我国晋、陕、蒙、宁等省区建设了大批煤炭低温干馏工厂，截至2007年，全国半焦总产能已达3500万吨，其中仅陕西榆林地区的年产量就达1200万吨。
利用半焦的独特优势，近年来上述地区已形成了电石、铁合金、化肥、清洁燃料油、金属镁等半焦下游产业集群。
以陕西榆林地区为例，目前已形成原煤-半焦-电石、原煤-半焦-铁合金、原煤-半焦-煤焦油-清洁燃料油、原煤-半焦-干馏炉煤气-金属镁、原煤-半焦-干馏炉煤气-发电等循环经济产业链。
半焦的产业带动了当地煤炭、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，减缓了原煤外运的交通压力。
半焦(兰炭)调研报告
关于对陕蒙宁晋地区半焦（兰炭）生产与发展情况调研报告组织单位：中国炼焦行业协会编写单位：中国炼焦行业协会《半焦(兰炭)课题调研组》执笔：煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院2008年5月15日为进一步落实科学发展观，促进半焦（兰炭）产业可持续发展，实现煤炭资源的合理利用、保护生态环境，为国家政府部门修订《焦化行业准入条件》政策措施提供决策依据，按照国家发改委产业司的部署和安排，2008年4月7日~13日，由中国炼焦行业协会组织，黄金干会长带队，有煤炭科学研究总院北京煤化工研究分院、中钢集团鞍山热能研究院、陕西省冶金设计研究院三家科研与设计单位和协会课题组成员参加共13人组成调研组，对陕西、内蒙、宁夏地区半焦（兰炭）生产与发展进行了调研；2008年5月11-13日，中国炼焦行业协会又组织专家对山西大同地区半焦（兰炭）生产与发展情况进行了调研。
调研内容包括近3年来本地区半焦（兰炭）生产与发展情况、半焦生产企业类型、半焦（兰炭）生产主要技术经济指标、半焦（兰炭）下游用户使用情况和企业经济效益与在地方资源利用的功能及优势，2006年国家对陕蒙宁晋地区半焦（兰炭）责令整改后的基本情况等。
主要采用考察企业实际生产与装备与现场管理等情况，与企业和有关部门交流和召开座谈会等方式。
调研组于2008年4月7~9日对陕西榆林地区神木县进行了调研，10~11日对内蒙鄂尔多斯地区进行了调研，11~12日对宁夏平罗县进行了调研，2008年5月11-13日对山西大同市进行了调研。
通过此次调研，对半焦（兰炭）生产的基本情况进行了全面了解，陕蒙宁晋地区半焦（兰炭）生产原料煤是神府、鄂尔多斯和大同地区特有的长焰煤、不粘煤和弱粘煤，所产半焦（兰炭）灰低、硫低、磷低、活性高、固定碳含量高、比电阻大，在电石、铁合金、化工造气等行业作为生产原料能完全代替焦炭，且能起到节能降耗,提高下游产品品质的作用；同时对半焦（兰炭）产业发展过程中存在的问题调研组也向相关单位和企业提出了中肯意见，为半焦（兰炭）的规范生产，环境友好以实现其可持续发展，调研组经过认真讨论形成了一致意见和建议。
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半焦的生产技术及市场二、焦化分类及半焦的特性、应用煤干馏的过程中:当煤料的温度高于100℃时，煤中的水分蒸发出；温度升高到200℃以上时，煤中结合水释出；高达350℃以上时，粘结性煤开始软化，并进一步形成粘稠的胶质体(泥煤.褐煤等不发生此现象)；至400-500℃大部分煤气和焦油析出，称一次热分解产物；在450-550℃，热分解继续进行，残留物逐渐变稠并固化形成半焦；高于550℃，半焦继续分解，析出余下的挥发物(主要成分是氢气)，半焦失重同时进行收缩形成裂；温度高于800℃，半焦体积缩小变硬形成多孔焦炭。
低温干馏固体产物为结构疏松的黑色半焦，煤气产率低，焦油产率高；高温干馏固体产物则为结构致密的银灰色焦炭，煤气产率高而焦油产率低。
由煤低温干馏所得的可燃固体产物。
产率约为原料煤的50％～70％。
色黑多孔，主要成分是碳、灰分和挥发分。
其灰分含量取决于原料煤质，挥发分含量约5％～20％（质量）。
与焦炭相比，挥发分含量高，孔隙率大而机械强度低。
与一氧化碳、蒸汽或氧具有较强的反应活性。
半焦可代替焦炭（冶金焦）而广泛用于化工、冶炼、造气等行业，在生产金属硅、铁合金、硅铁、硅锰、化肥、电石等高耗能产品过程中优于焦炭三、国家产业政策2008年9月27日，国家工业和信息化部委托中国炼焦行业协会组织召开《焦化行业准入条件》修订研讨会，会议提出将半焦（兰炭）产业列入焦化行业准入管理。
即将出台的焦化行业准入条件，提出新建、改扩建半焦（兰炭）企业生产规模必须达到60万吨/年及以上；煤气必须全部回收利用；企业产生的一切废水、废渣要完全处理利用，不得外排。
四、半焦的炼制方法目前，半焦主要有两种规格：一是土炼半焦，二是机制半焦;尽管两种规格的半焦用的是同一种优质精煤炼制而成，但因生产工艺和设备的不同，其成本和质量也大不一样。
4.1、土炼半焦七十年代末，由于当时的交通、运输、投资资金等制约因素，煤矿将难以销售的块煤在平地堆积，用明火点燃，等烧透后用水熄灭而制成半焦，尽管生产工艺简单、落后，但因为煤质优良，其产品还是为广大用户所认可，并且在电石、铁合金生产中已经成为一种不可替代的优质炭素材料，这种土法冶炼的半焦我们称之为：“土炼半焦”。
土炼半焦因其生产工艺简单、落后，而且人工操作只能依靠经验观察火候灭火，因此质量不能稳定，一般情况下固定炭只能保证在82％左右,但因其生产工艺简单，所以投资较少，生产成本低，销售价格也相对低廉，但因为其浪费资源，污染环境，于本世纪初开始逐渐停止生产。
4.2、机制半焦到了九十年代，治理环境、减少污染、节能降耗已经成为人们的共识，国家在这方面专门出台了一系列法律、法规，因此采用机械化炉窑生产工艺生产半焦已被当地政府提到议事日程上来，并且已经为大多数生产者所接受并已逐渐形成规模。
由于采用了先进的干馏配烧工艺，固定炭比土炼半焦提高了5-10个百分点，灰分和挥发份降低了3—5个百分点，由于炉内装有可控的测温设备，所以质量比较稳定，用回收的煤气二次发火燃烧烘干所生产的半焦，使水分降低，而且机械强度也较土炼半焦有了明显的提高。
由于用机械操作替代了人工操作，这样的半焦我们称之为“机制半焦”。
五、半焦的成本分析2007年由神木三江（四海）煤化工有限公司开发出具有国内领先水平的30万吨/年节能新型煤低干馏生产兰炭的技术装备，将煤变兰炭、焦油回收、兰炭炉煤气发电综合利用，使煤的利用转化率大大提高。
根据该套装置提供的数据：煤焦比1.65：1；焦油回收率80％~90％，每吨兰炭产焦油100kg；焦油加工可生产精细有机化工原料或焦油加氢生产燃料油品；吨煤剩余煤气量600m3左右（按干基原料计），煤气热值较低为2000kcal/Nm3。
煤气组分：H228％、CH47.4％、CO13.6％、N238％、CO25.0 ％、O20.5％以下，含水50g/m3。
煤气送电厂2.2-2.5m3煤气可发电1度，吨兰炭煤气产量1000m3可发电400kw.h，上网电价按0.3元/kw.h。
煤到厂价200元/吨，含煤沫（15m/m以下）占15％，煤沫售出价120元/吨；半焦产品4m/m以上最新出厂价380元/吨，4 m/m以下焦沫占10-15％，售价为160元/吨；焦油目前尚未加工而直接销售，出厂价1500元/吨；每吨兰炭（含焦沫）生产的产值为：380元（兰炭）-（380-160）元×10％（焦沫）/1500元×0.1（焦油）＋400（kw-h）×0.3元（发电）-（200-120）元×15％（煤沫）=616元。
焦油加工后生产产值可增加200元。
由于兰炭生产产生的煤气含N238％，质量较差，目前尚不能直接用于生产甲醇，为此必须采用富氧工艺进行改造。
兰炭单套装置规模30万吨/年仍偏小，应至少达到60万吨/年以上，兰炭生产布局应集约化，一个厂（点）至少应达到200万吨以上，这样利用煤气生产甲醇、焦油加工也才能达到经济规模，切忌再搞小（规模小）、散（布局分散）了。
六、半焦市场前景分析6.1半焦市场分析及预测用神府煤田的长焰煤生产的半焦（俗称兰炭），具有低灰、低硫、低磷、高化学活性、高比电阻、低三氧化二铝的优良特性，可广泛应用于冶炼铁合金、电石、高炉喷吹、合成氨生产、民用环保燃料等行业。
生产冶金焦及铸造焦需要焦煤、瘦煤、肥煤等煤种进行配料，焦炭价格高、其性能又不能满足铁合金、电石、合成氨等行业的需求。
陕西省榆林地区储藏有丰富的煤炭资源，其煤种主要是长焰煤和不粘煤，该煤种是生产半焦的最好原料，所以在榆林市发展半焦产业具有明显的地方优势，半焦的性能完全可以超过冶金焦在铁合金、电石、合成氨等行业的质量技术指标要求，而且半焦的价格低，仅为冶金焦单价的1/3，半焦已成为这些行业的专用焦。
以半焦替代冶金焦用于铁合金、电石、合成氨等行业，既能降低生产成本又能提高产品质量，同时也是对当地煤炭资源就地转化充分有效的利用。
（1）电石及铁合金行业据预测2010年电石生产能力将超过2200万吨。
若设备开工率按50%计算，产量将达到1000万吨，按生产一吨电石消耗半焦0.65吨计，预测全国电石行业年需半焦650万吨。
2010年铁合金生产能力将在1700万吨左右。
若铁合金设备开工率按50%计算，产量将达到850万吨，按生产一吨铁合金消耗半焦1.1吨计，预测全国铁合金行业年需半焦930万吨。
（2）合成氨行业据有关资料统计，我国中小型化肥厂大多数以无烟煤和焦炭为原料，化肥厂需要的无烟煤目前只能满足一半的需求，为解决块煤不足，迫使合成氨造气采用了型煤技术，如今全国化肥系统已有800套石灰炭化型煤装置在运行。
型煤加入石灰约20%，固定炭只能达到50%左右，而且强度不高，大大影响气率和气化效率。
同时给操作带来较大的困难，从2001年开始，国家部分土焦炉进行了关闭，焦炭价格大幅上涨，许多利用冶金焦制气生产化肥的厂家寻求廉价的原料，2002年个别化肥厂已开始将半焦用于化肥生产。
目前有80%化肥厂已利用半焦制气，预测2010年化肥企业需半焦可达1000万吨。
综上所述：到2010年中国仅电石、铁合金及化肥行业需要半焦2580万吨，若考虑到半焦出口需要半焦达到3000万吨以上。
（3）在高炉喷吹行业。
根据国家冶金局要求，冶金行业18家国家重点企业及38家地方骨干企业喷煤量每年为1241万吨，到2010年全国生铁产量预测为1.2—1.3亿吨，如果喷煤比再提高到160㎏/吨，那么高炉喷吹煤粉年需求量为1700-1900万吨。
由于国内无烟煤产量有限，半焦则是首选的高炉喷吹煤粉原料。
近年来，半焦替代无烟煤用于冶金炼铁高炉喷粉量不断增加，97年首钢用神木半焦代替山西煤和北京矿务局煤进行喷粉试验取得成功，2002年包钢使用半焦进行炼铁高炉喷粉试验也去得成功，目前包钢已将半焦喷粉用于高炉生产，特别在远离无烟煤的西南地区和离神府地区1000公里以内地区半焦具有较强的竞争力，预测年销售量至少800万吨以上。
（4）半焦做为民用市场据有关资料统计，1996年全国居民生活用煤以实物计算14390万吨，其中城镇用煤6068万吨，乡村煤8322万吨。
随着城市条件改善，清洁能源的利用，城市用煤大幅度减少，预测2010年减少到3000万吨，而农村1996年能源利用秸秆占35%，柴占24.4%，煤炭占29.6%，电力占8.6%，煤油占1.4%，由于采用秸秆、柴等燃料污染严重，生态环境受到破坏，随着农民的生活水平提高，煤炭用量将大幅度增长，预测2010年将增长到9800万吨。
无烟煤适宜民用燃料，但产量有限，我省无烟煤资源尚不能自顾，西安市于2004年、2005年相继出台治理燃料煤烟尘污染、提高改煤区建设标准实施方案，规定半焦做为清洁燃料，可进入市区燃料煤市场。
半焦在省内有广泛的市场，预计2010年半焦在民用煤领域应有300万吨市场份额。
（5）半焦的其它用途：半焦是生产活性炭的主要原料，吸油剂、脱硝剂载体及水处理等工业方面也有一定的需要量。
6.2 煤焦油及煤气的市场分析半焦厂除主要产品半焦外，还有中温煤焦油和煤气。
半焦生产时产生的中温煤焦油轻质成分含量较高，是生产燃料油的很好原料。
我国石油资源相对匮乏，石油进口量日益增大，对外供石油依存度逐年升高，已经对我国经济安全构成了一定的威胁。
中温煤焦油的有效利用可缓解我国石油的紧张状况。
中温煤焦油经过加工可分为轻质和重质两部分。
轻质部分是很好的原料，重质部分是炭黑、炭素、活性炭和化工行业的原料。
目前，榆林地区的中温煤焦油产量约300万吨左右，市场供不应求。
近半年来，晋、陕、蒙接壤区煤焦油价格为2100～2300元/t，大多销往天津、山东、山西、四川等地。
随着煤的液化技术的完善和发展，中低温煤焦油的加工技术也会有所突破。
随着国民经济的发展，国内燃料油及化工原料短缺日益明显，预测“十一五”期间，煤焦油市场需求量及销售价格有望继续升高。
半焦厂生产的剩余煤气，经过进一步净化后可供城镇居民生活用气、工业用气、发电等。
6.3半焦行业结构调整的时机已经成熟半焦企业单条生产线规模仅3万～5万吨，能源资源浪费较大，环境污染严重。
主要装备为直立式炭化炉，缺少环保设施和煤气回收装置。
能源、资源浪费大，同时严重污染环境，是国家重点整治的行业。
目前，国家有关政府部门以及地方政府部门已加大了对晋、陕、蒙接壤地区半焦生产的整顿力度。
联合建设规模60万吨/年以上大中型半焦厂并配套建设厂内环保设施，向国家焦化行业结构调整产业政策靠拢，煤焦油就地加工、剩余煤气作为燃料，发展循环经济，实现当地煤炭资源的合理加工转化和综合利用，这一切是顺应行业发展趋势之举，极具市场竞争力，必将对当地的半焦生产健康持续发展起到极好的示范作，所以，发展半焦工业是非常重要的也是非常必要的。