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钢铁行业实施超低排放改造是实现绿色转型的必由之路。钢铁行业受传统生产工艺技术局限性和粗放型生产模式的影响，致使能耗高、产污大。为实现可持续发展，推动钢铁产业的绿色转型，一个重要举措就是要强化环保约束。
钢铁行业作为我国国民经济的支柱产业，为现代化建设和经济发展做出了巨大贡献。随之而来的，却是行业所产生的环境污染问题。在第九届中国钢铁节能减排论坛上，冶金工业规划研究院院长李新创表示，钢铁行业二氧化硫、氮氧化物、颗粒物排放量在全部工业行业中分别排名第3、第3、第1。对此，钢铁行业通过实施超低排放改造，能够更合理配置资源，减轻环境负荷，控制环境污染。
据2014年国家统计局数据表明：钢铁工业GDP增长值占全国工业总产值的3.01%，而污染物排放在工业总污染物中占比较高，其中SO2占12.8%，NOx占6.5%，烟粉尘占17，7%，近几年国家钢铁要实现侧结构改革，尤其对京津冀、长三角、珠三角协同发展经济圈，提出了更加严格的环保和限制产能措施。以焦化——烧结——高炉生产构成的炼铁流程更是集中治理的重点。
我国能源结构与供需关系，决定了我国必须大力推进煤炭清洁高效可持续开发利用，而兰炭是我国大量低阶煤资源进行分质分级利用并已实现产业化的典型，是实施煤炭清洁高效利用的有效途径，要加大技术创新力度，发挥示范作用，推动兰炭产业转型升级与绿色发展。
在钢铁冶金领域，低灰使兰炭的固定炭含量高，有效成分高，用于铁合金和电石生产可减少灰分对产品的影响，提高产品品质。在化工造气领域，与无烟煤或焦炭气化相比，兰炭气化可以提高产气率，减少灰渣排放量，降低能耗，还可以减少煤气的脱硫量，提高煤气品质，降低生产成本。
兰炭完全可以替代无烟煤、焦炭用作高炉喷吹、烧结燃料、焦丁，并具有较为明显的经济性；
兰炭 S、Zn、Na 等有害元素含量较少，可以减少高炉入炉硫负荷，进而减少高炉脱硫耗热，有助于降低燃耗，降低炼铁成本和 CO2 排放；
兰炭有效热值和反应性均超出无烟煤，具有成本优势。
目前高炉燃料结构大多是焦炭、焦丁、煤粉，这三者在高炉内各自发挥其主要作用。焦炭，主要发挥骨架作用，改善熔融带透气性及燃烧供热；焦丁，主要发挥溶损、还原反应，同时改善料层透气性；煤粉，主要发挥燃烧供热，产生还原气体。
1、替代焦炭，减少烧结烟气脱硫，利于减排降本
当前国家提出要对烧结烟气进行综合治理，特别是脱硫为强令性指标。为此烧结厂要付出较大的代价。欧洲钢铁企业采用买低硫分的煤，可减少烧结烟气脱硫的资金投入。而烧结过程常用的固体燃料主要是焦炭。通常焦炭的灰分提高一个百分点，焦比就会提高两个百分点，而产量就会下降三个百分点；如果焦炭中的硫分提高百分之零点几，焦比就会提高两个百分点，相应的产量也会下降两个百分点。相比焦炭，兰炭具有较低的灰分和全硫含量，有利于减少烧结烟气脱硫的能耗以及SO2气体对设备和环境的破坏，还可降低烧结生产成本。
如上图可见，两种燃料对比有以下几个特点：
1） 灰分：兰炭比焦粉灰分低0.7%；
2）含硫量：焦粉中的含硫量0.76%，而兰炭仅为0.3%；
总结：从成分上看，兰炭S含量较焦粉低，这有利于降低烧结矿硫含量和烧结脱硫负荷，有利于减轻SO对设备的腐蚀和环境的污染，有利于环保。兰炭和焦粉固定碳含量与发热量较接近，因此烧结过程中作为发热剂效果相近。
如上图，兰炭灰分中Fe2O3、CaO、MgO含量高于焦末，SiO2、Al2O3含量低于焦末，有利于提升烧结矿品位，降低烧结熔剂消耗。兰炭粉灰成分中的有用成分 CaO、MgO、Fe2O3，可作为烧结矿原料和熔剂的补充。
如上图可以看出，兰炭末的软化温度和流动温度均低于焦末，灰分软化温度（熔点）和灰分流动温度降低，在烧结过程中容易生成液相，有利于矿石的烧结。
冶金中应用兰炭代替焦炭作为烧结燃料是可行的。
A、兰炭灰成分中的有用成分CaO，MgO，FeO都高，可补充烧结矿的原料和熔剂。灰成分中的Mg0对改善铁矿石的还原强度、炉渣的熔化性能等是有利的。
B、根据实验数据，可见当兰炭末配比为30%时，烧结矿的FeO含量较低，对烧结矿还原性有利。
C、兰炭烧结时燃料配比达到3O%时，在燃料配比不增加的情况下所得烧结矿的软化性能，还原性能、还原粉化性能、转鼓强度等指标达到行业烧结矿标准。
试验结果表明，兰炭替代30%的焦粉时对烧结过程的影响不大，通过采取控制燃料粒度，提高料层厚度，提高点火温度，兰炭焦粉分别配加等措施，完全能满足炼铁对烧结矿产质量的要求，达到降本增效的目的。
结果表明，使用兰炭的烧结利用系数达到1.549t/(m~2·h)，高出焦粉0.177 t/(m~2·h)，高出煤粉0.146 t/(m~2·h)；转鼓指数达62%，比使用焦粉高2.93%，比使用煤粉高8.8%；固体燃耗52.22kg/t，比焦粉低2.24kg/t，比煤粉低8.32kg/t。综合评价烧结性能兰炭是三种燃料中最高的。兰炭灰分低，相同配矿条件下可提高烧结矿品位0.3%~0.5%。使用兰炭烧结矿矿物组成与结构更加均匀，铁酸盐含量高，玻璃质含量少，低温还原粉化率低，中温还原度高。技术与经济评价表明：兰炭用作烧结燃料，其综合技术效果最高,而烧结矿成本最低，为未来可选的烧结优质燃料之一。
反应性：采用GB/T220-2001方法测得的颗粒燃料反应性显示，兰炭粉的反应性明显好于焦粉和无烟煤；
气化性：兰炭粉与焦粉和无烟煤粉比较，气化开始温度和结束温度均低，气化温度区间窄，表明兰炭的气化性能比焦粉和无烟煤的好；
燃烧性：兰炭粉与焦粉和无烟煤粉比较，燃烧开始温度和结束温度低，燃烧温度区间窄，证明兰炭粉的燃烧性比焦粉和无烟煤的好。
转鼓强度：用兰炭粉作燃料时的烧结矿转鼓指数与焦粉作燃料时的烧结矿转鼓指数相差不大，均在 67%左右，比用无烟煤作燃料时的烧结矿转鼓指数高。
2、替代焦丁，减少大块焦使用量，降低焦比
一般来讲兰炭比焦丁的灰分低5%~8%，且含有的有害杂质几乎低一半，兰炭比焦丁便宜，用块状的兰炭替代小块冶金焦用于高炉炼铁时，兰炭灰分、硫分很低，对高炉炼铁非常有利；固定碳含量和冶金焦差别很小，作为还原剂，提供的 C 元素基本能等同于冶金焦。
兰炭的反应性很高，其碳溶反应起始温度和剧烈反应温度远低于冶金焦。将兰炭与铁矿石混装入高炉，兰炭与高炉中的CO首先进行碳溶损失反应，减少与大块冶金焦的碳溶损失反应，对大块冶金焦起到保护作用，使大块冶金焦能充分发挥骨架作用，可以减少大块焦的使用量。同时，可以提高块状带的间接还原反应，减少直接还原反应，进而降低焦比。兰炭代替焦丁，因其反应起始温度和剧烈反应温度都低于焦丁，其对大块冶金焦的保护作用更明显，使大块冶金焦碳溶反应减少并滞后，使其能充分发挥骨架作用。
中钢集团鞍山热能研究院有限公司副院长、煤焦技术国家工程研究中心常务副主任孟庆波表示，粉状兰炭可代替焦丁，与铁矿石混装用于高炉炼铁，兼具焦丁和高反应性焦炭的作用，能够改善高炉还原和热交换过程，降低炼铁成本。目前，该技术已在某钢铁企业进行工业试验，高炉焦比下降8~11千克/吨，若该公司年使用兰炭6.5万吨，可节约成本2400万元。
结果表明，兰炭与CO的反应性要好于焦炭，兰炭可明显降低烧结矿直接还原的起始温度并加快还原速率；在高炉还原条件下，兰炭可以降低大块焦的溶损率，提高烧结矿的还原度；增加兰炭加入量，烧结矿的还原度相应提高；在兰炭加入量相同的条件下，兰炭和烧结矿分层混装时烧结矿终点还原度较高。
结论：高炉操作焦丁比在20～25kg/t时，用活性高、冷强度较差的兰炭替代全部焦丁用于高炉炼铁，高炉生产稳定、顺行，证明利用兰炭替代焦丁用于高炉炼铁完全可行。两座高炉（7#、8#）运行40天，降低生产成本96万元。
3、减煤换煤，替代煤粉，提高置换比
高炉喷煤是钢铁企业降低成本，提高竞争力的重要手段。随着喷煤量的持续上升，为进一步降低喷煤成本，钢企普遍采用无烟煤与烟煤混合喷吹的方式。近年来，随着国家环保政策逐步趋严，减煤、限煤、换煤政策力度的加强，兰炭以其优良的性能、较无烟煤低廉的价格加上出众的环保特性进入钢企视野，逐步成为钢企喷吹用料的新宠。
兰炭在生产中经中低温干馏时挥发分被大量析出，部分硫、氮等元素提前释放，因此兰炭硫、氮、灰分、挥发分含量大幅降低，并且仍保留有煤的特性。其固定碳高，灰分、 硫、 磷等含量均较低，且无任何黏结性，化学活性优于焦炭，流动性和喷流特性指数优于烟煤，在高炉喷吹方面燃烧性能和反应性能俱佳，置换比较高，要比喷煤效果好，能够满足高炉喷吹用煤的技术要求，是一种非常理想的高炉喷吹原料。
高炉喷吹用兰炭有利于企业节煤降焦，带来的经济效益和环境效益非常显著：减少高炉喷吹对无烟煤的依赖，降低焦比，炼铁成本大幅度降低；因兰炭的挥发分低，所以喷吹兰炭能显著改善喷吹过程中的安全性；兰炭的冶金性能稳定且较好， 用于高炉喷吹过程容易控制。
工作分析结果表明：兰炭的各项指标优越，完全适用于喷吹过程。将兰炭用于高炉喷吹燃料，有利于降低铁水成本，提高企业利润。在长三角地区受限煤政策的影响，高炉喷吹兰炭对实现兰炭资源综合利用、炼铁生产节能减排、降低成本、减少SO2排放和低碳方面也具有重要意义。
燃料比不变的情况下，因煤粉利用率提高，高炉焦比会有降低。综合分析，在兰炭资源充足时，喷吹兰炭可以改善髙炉指标，降低炼铁成本。当混合煤中兰炭比例为10% 时，吨铁的燃料成本降低1.43元/ｔ；兰炭比例增加到20%时，吨铁的燃料本降低1.92元/t。
结果表明：兰炭煤各项基础性能符合喷吹煤粉的要求，具备高炉喷吹的使用条件；高炉生产实践表明：喷吹煤粉中兰炭煤比例达到了15%～20%，最高25%，有利于降低钢铁企业的生产成本。2017年太钢高炉配加兰炭煤后，喷吹用煤价格降低了17元/t，吨铁燃料成本下降了13元/t。
除上述企业外，目前邯钢、包钢、敬业钢铁、新武安钢铁等多家钢铁厂也大量使用，兰炭用于炼铁领域，环保效益和经济效益明显。按照2亿吨铁水产量推广应用计算，使用兰炭替代无烟煤作高炉喷吹、烧结燃料和焦丁，可利用兰炭约 1500万吨/年。较使用原煤可减少 CO2排放约58万吨/年；按原煤含硫量0.7%、兰炭含硫量 0.35%计算，可少向脱硫系统中引入 SO2约10万吨/年。
原燃料质量的波动是影响大型高炉生产波动的重要原因。原燃料供应的数量、质量要稳定，原燃料稳定是高炉生产的灵魂。原燃料的粒度和成分要均匀，大、中、小粒度的炉料混装会有填充作用，减少有效空间。入炉粉末要少（＜5mm的要小于3%），炉料中含有的有害杂质要少。相较于中小锅炉，大型高炉需要比中小高炉更加优质的原燃料、严谨的管理和精细的操作技术。特别是原燃料的稳定性，是影响特大型高炉稳定顺行的限制性环节之一。
以焦炭为例，来看看其成分波动带来的影响有什么？
固定碳与灰分是互为消长关系。固定碳含量高，单位焦炭提供的热量和还原剂就多，灰分含量也相应降低。焦炭灰分高，不但固定碳含量降低，还会带来一系列不利影响（如下图），由此可见，仅单一指标中灰分的影响就如此之大。
高炉燃料（包括焦炭和煤粉）带入硫量约占高炉负荷的80%，高炉硫符合增加会造成高炉脱硫渣量增加，使燃料比升高。同时焦炭硫高也影响焦炭质量。
挥发分是焦炭成熟程度的标志。挥发分含量低，说明结焦后期热分解与热缩聚程度高，气孔壁材质紧密，有利于显微硬度，耐磨强度和反应后强度的提高；
即焦炭真实负荷波动。因此水分稳定比水粉值本身更为重要。
E、 磷和碱金属含量越低越好。
F、 粒度均匀。
选择定制化生产＝质量稳定＋连续供应
以梅钢为例，梅钢进行高炉喷吹兰炭试验，刚开始配入兰炭的比例一直维持在25%～30%，很难有突破，后来成立了技术攻关团队进行系统研究，采取了三项措施：第一就是定制兰炭，首先对所选兰炭的生产工艺进行溯源研究，研究兰炭可磨性和燃烧性与其干馏工艺中的干馏温度以及其它工艺参数的对应关系，以求得到最佳工艺性能，确定所选兰炭品种及定制标准。其次是解决兰炭与煤粉掺混对设备可磨性及相关工艺参数优化问题， 最后制定高比例喷吹兰炭的高炉操作技术方案，研究高比例兰炭喷吹对高炉操作的影响并制定实施方案。并总结了从兰炭生产、制粉、喷吹和高炉冶炼全流程的高比例喷吹兰炭的关键技术。使得高炉兰炭喷吹配比突破了25%～30%，达到了70%～80%，实现了大比例喷吹兰炭的目的，大大降低了生产成本。
不同的企业对原料的水分、粒度、灰分、发热量等性能指标都有不同的要求，而较差的品质无助于提升替代量，同时也降低钢企产品品质。传统兰炭企业由于兰炭质量的差异性和单炉规模小，很难保证生产的兰炭质量，且钢铁企业对兰炭高炉喷吹一次投料大，对产品质量控制稳定性和产品供应的连续性要求就更高。通过定制化生产模式，可以为钢铁企业提供符合自身需求的不同性能指标的兰炭产品。
显然，相较于传统采购方式的“被动”挑选。定制化生产既是对传统单一品种大批量规模化生产的改进升级，还是对各大企业不同生产需求的满足，更是节约了时间成本，有益于新产品的研发和制造，从而达到生产高品质产品的目标，为钢铁制作创新升级提供更多可能。而这些都是传统定购方式无法达到的。
正能集团深耕国内冶金行业领域内多年，目前拥有国内单企最大的兰炭产能，近年来，通过不断研发升级兰炭的生产工艺，生产研发出了专供钢铁企业的“天焦炼铁兰炭”，是正能集团的核心品牌兰炭产品，2019年，荣获全国质量信誉保证 · 畅销品牌以及中国著名品牌称号。为国内众多钢铁企业提供“一对一”形式的专业化定制特种兰炭供应，助力钢铁企业在节焦降耗，生产更高品质的钢铁产品。
原料选用优质晚侏罗纪不粘煤和长焰煤，还将传统兰炭的“哈氏可磨性”大幅度提高到60以上，让钢企代焦比例更高！
以指标选矿，优选大型煤矿建立稳定的战略合作关系，最大幅度增加单批次的原煤采购量，最大限度地保障了兰炭性能的相对稳定性。
正能集团年360万吨的兰炭规划产能是我国目前已建成的单企产能最大者，单批次投料大，在性能稳定的基础上实现持续供应。
2020年初，正能集团先后为华东地区某著名钢铁企业连续2批次累计定制化生产供应2.8万吨的“天焦炼铁兰炭”，又为华东另一著名钢铁企业定制化生产供应1.5万吨的“天焦炼铁兰炭”，为疫情之下的钢铁企业解决了“燃煤”之急。
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蒙公网安备 15062702000213号
