PART.1

蘭炭及其產業鏈介紹

蘭炭,又稱半焦,是利用神府(神木+府谷)煤田盛產的優質侏羅精煤塊燒制而成的,作為一種新型的炭素材料,以其固定炭高、比電阻高、化學活性高、含灰份低、鋁低、硫低、磷低的特性,被廣泛運用於電石、鐵合金、高爐噴吹、工業制氣等多領域,成為一種不可替代的炭素材料。(百度百科蘭炭介紹)

蘭炭結構為塊狀,粒度一般在0-80mm之間,顏色呈淺黑色.根據粒度的不同,可將蘭炭區分為大料(>40mm)、中料(18-40mm)、小料(8-18mm)、焦面(<8mm)。

PART.2

蘭炭生產工藝

蘭炭的生產多以低溫乾餾為主(即煤在隔絕空氣條件下,低溫熱解的過程),乾餾溫度一般控制在600℃-750℃之間。生產蘭炭的過程中,同時生成煤氣及煤焦油等副產品。生產蘭炭主要使用長焰煤、不黏煤、弱黏煤等無黏結性或弱黏結性、中高揮發分的煙煤。

傳統的蘭炭爐包括外熱式和內熱式。外熱式採用的是火道加熱的方式乾餾,爐型複雜,熱效率低,投資是內熱式的三倍左右。內熱式蘭炭爐主要有鞍山熱能院、陝西冶金設計院和神木三江開發的直立三段式爐型,其中神木三江的SJ-V型蘭炭爐的單爐產能達到了20萬噸/年,原料煤粒度使用的下限達到3mm。(中國鐵合金網《榆林蘭炭產業現狀分析及高質量發展》)

目前,市場上主要使用的蘭炭爐為直立三段式爐型(內熱式),且以SJ低溫乾餾爐為主。蘭炭裝置主要由備煤工段、炭化工段、篩運工段、煤氣凈化工段等部分組成。

PART.3

蘭炭產能情況

據MYSTEEL數據,截至2021年,我國蘭炭年產能約為1.31億噸,年產量在5308萬噸,產能利用率僅40.45%。產能主要分佈在陝西、新疆、內蒙、寧夏及河北地區。其中,陝西(產能占比約48%)及新疆(產能占比約37.5%)是我國蘭炭產能占比最大的兩個區域。陝西的產能主要集中在榆林的神木(產能占比約27%)及府谷地區(產能占比約19%)。新疆的產能主要集中在哈密地區(產能占比約20%)。

我國蘭炭的主產區,陝西榆林和新疆哈密,其原料煤均為長焰煤,但因其特有煤質差異、熱解工藝不同,導致蘭炭產品質量有較大區別。(榆鎂觀察《走進“鎂”世界   | 蘭炭——助推金屬鎂綠色生產的新型清潔燃料》)

榆林蘭炭產品的主要特點為:1)油、氣綜合收率較高,1t原煤經熱解可以生成約0.6t蘭炭,副產0.06t煤焦油、600m3煤氣;2)蘭炭產品質量優異,其塊粒度較好、機械性能適宜、固定碳含量達80%以上,還原性能優越。榆林蘭炭還具有高化學活性、特低灰、特低硫等特點,適宜鐵合金、電石、化工等領域,可滿足當前冶金工業生產工藝要求,現已出口俄羅斯、日本等國。(榆鎂觀察《走進“鎂”世界   | 蘭炭——助推金屬鎂綠色生產的新型清潔燃料》)

哈密蘭炭產品的主要特點為:1)油、氣收率高,1t煤經熱解可以生成約0.5t蘭炭,副產0.1t煤焦油、900m3煤氣;2)蘭炭產品質量較差,其灰分較高、粉末率較高,≤6mm焦沫達70%以上,多作為動力煤燃燒,僅少量塊蘭炭與焦炭混配後,才可用於生產電石、鐵合金等。(公眾號榆鎂觀察《走進“鎂”世界   | 蘭炭——助推金屬鎂綠色生產的新型清潔燃料》)

PART.4

蘭炭產業鏈簡介

原料端,蘭炭主要使用原煤(長焰煤、不黏煤、弱黏煤等)進行生產,生產1噸蘭炭平均需要消耗1.6-1.7噸原煤。同時,能夠得到副產品煤焦油及煤氣(0.1-0.16t左右煤焦油,900-1500m3左右煤氣)。

終端消費端,蘭炭被廣泛應用於電石生產、鐵合金冶煉、高爐噴吹(替代無煙煤)、鍋爐燃料、民用燃料、工業制氣等眾多領域。

其中,電石(碳化鈣,是重要的基本化工原料,主要用於產生乙炔氣,也用於有機合成、氧炔焊接等)是蘭炭下游最大的消費領域,平均每噸電石的生產消耗約0.85噸蘭炭。2021年,我國電石產量合計約1392.2萬噸,摺合消費蘭炭約1183萬噸,占2021年蘭炭總產量的22.3%。據MYSTEEL數據,截至2022年,我國電石產能約4014.5萬噸,環比2021年增加164.5萬噸。

此外,蘭炭在鐵合金冶煉中主要用於硅鐵的冶煉(註:中國冶標(YB/T034-92)規定了鐵合金焦的技術要求,要求粒度為2-8mm,8-20mm,8-25mm。因此,冶煉硅鐵所使用的蘭炭為蘭炭小料),每噸硅鐵平均消耗蘭炭約1.15-1.2萬噸。據鐵合金在線數據,2021年我國硅鐵產量合計約856萬噸,摺合消耗蘭炭約674萬噸,占2021年蘭炭總產量的12.7%。截至2021年,我國硅鐵產能約為1020萬噸。

最後,蘭炭作為新型高爐噴吹燃料,在高爐噴吹領域對於傳統噴吹煤的替代,我們認為有可能是一塊未來消費增量較為突出的領域。以2021年全國鐵水產量約8.7億噸,噴煤比145kg/t(全國重點鋼鐵企業平均水平)估算,每年我國需使用噴吹煤約1.26億噸,如以蘭炭替代30%噴吹煤估算,則需要蘭炭達3780萬噸,這是一塊廣闊的消費領域。現階段,在我國首鋼集團、攀鋼、酒鋼、鞍鋼、寶鋼、新興鑄管等已進行過高爐噴吹蘭炭的研究分析與實驗。

蘭炭生產工藝(低溫乾餾)中產生的副產品,煤氣及煤焦油也能夠被充分利用:

1)煤氣可作為制氫原材料用於煤焦油加氫(2020,占比17.7%);作為燃料用於金屬鎂冶煉(2020,占比17.7%)、發電(2020,64.6%);此外還可以作為化工原材料進一步提煉乙二醇、甲醇、LNG等(新發展方向)。

2)煤焦油主要用於煤焦油加氫,生產傳統的汽、柴油等。同時也通過萃取等手段,生產精酚、環烷基油、芳烴等。

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