配气工段纳入镁冶炼生产工序管理意义非凡 低阶煤高温热解工艺及生产装置成为镁冶炼资源综合利用的典型

2020年06月23日 16:46 1963次浏览 来源:   分类: 镁资讯   作者:

导读:  6月5日,“镁冶炼配气工段论证评审会”在北京召开,“镁冶炼用低阶煤高温热解煤气工艺纳入镁冶炼工序”通过评审会论证。而在前一天(6月4日),《镁冶炼用低阶煤高温热解煤气》《镁冶炼用低阶煤高温热解煤气副产洁净炭》两项行业标准审定通过。这两项标准的实施,有助于把该工艺中的配气及副产洁净炭从兰炭产业区分开来。

      微信图片_20200623163725

      西源化工金属镁配气工段圆型铁炉联并改造工程近日竣工,实现统一上料。

微信图片_20200623163732

金属镁配气工段圆型铁炉。

6月5日,“镁冶炼配气工段论证评审会”在北京召开,“镁冶炼用低阶煤高温热解煤气工艺纳入镁冶炼工序”通过评审会论证。而在前一天(6月4日),《镁冶炼用低阶煤高温热解煤气》《镁冶炼用低阶煤高温热解煤气副产洁净炭》两项行业标准审定通过。这两项标准的实施,有助于把该工艺中的配气及副产洁净炭从兰炭产业区分开来。

这两次会议连续召开,到底有何重要意义?而镁冶炼配气工段纳入镁冶炼工序对镁行业的绿色、有序发展会带来什么影响?

在评审会上,专家们给出了答案:陕西省府谷金属镁配气工段研究成果对优化产业链配置,促进金属镁产业的高质量发展具有重要意义。

兰炭行业实施升级改造,

镁冶炼何去何从?

据中国有色金属工业协会镁业分会出具的《关于府谷镁冶炼配气工序的行业意见》显示,府谷县金属镁冶炼企业采用低阶煤高温热解工艺,把煤炭分级分质利用多联产理念纳入镁冶炼环节,将“低阶煤高温热解”后生产的煤气作为燃料生产金属镁,建立了镁冶炼资源综合利用型的循环经济产业链。

企业在生产实践中为多产煤气少产碳质产品,独创了采用高温热解工艺的新生制气装置圆型铁炉,主产煤气、副产洁净炭和煤焦油。该工艺明显的区别于采用“中低温热解工艺”的兰炭生产装置,构建起了独特的镁冶炼资源综合利用型循环产业链。“镁冶炼配气工段”纳入镁冶炼生产工序管理,及《镁冶炼用低阶煤高温热解煤气》《镁冶炼用低阶煤高温热解煤气副产洁净炭》两项标准的实施,完善了镁冶炼的工艺流程,形成配气工段-煅烧工段-制备工段-还原工段-精炼工段。利用低阶煤高温热解煤气,由于其副产洁净炭和煤焦油有效的摊薄了煤气生产成本,凸显了煤炭分质分级利用多联产理念冶炼金属镁的优势。

中国是镁生产和消费大国,2019年原镁产量84.48万吨。府谷县原镁产量超过43.33万吨,占全国总产量的50%以上,不仅是全国乃至全球最重要的原镁生产和供应基地,也是全球最大的镁冶炼企业产业集群。陕西榆林市政府2018年提出做大做强镁铝产业的愿景,提出千亿镁铝发展规划,将镁产业做为重要的新兴产业支撑。陕西省委书记胡和平于2020年3月31日在《陕西工作交流》上对镁产业做出重要批示:“镁产业是我省的优势特色产业,要把我省打造成世界上重要的镁产业基地”。

由于府谷镁企业采用盛产于神府煤田的侏罗纪煤种“弱粘煤和不粘煤”,充分利用煤炭干馏产生的荒煤气作为低成本的清洁燃料生产原镁,此外副产的碳质还原剂(兰炭和洁净炭)用于矿热炉生产硅铁供应镁冶炼,实现了资源综合利用,极大地节约了生产成本和物流成本成本,形成了独特的竞争优势,推动了府谷镁产业的快速发展。府谷镁也成为一张明亮的“名片”。

府谷镁的兴起与兰炭产业的发展如影随行,两个产业相辅相成形成资源综合利用的伴生体。20年前,出于综合利用当时散排煤气的目的,部分企业开始尝试将其作为燃料冶炼金属镁并获得成功,镁冶炼企业雨后春笋般的成立,形成了目前34家的规模,成为国内最大的镁冶炼企业产业集群。2003年以后,随着原镁产量大幅增长,煤气需求量也同时增长,可是随之带来的兰炭产能增长却激化了产能过剩的矛盾,镁企业开始思考如何少产兰炭多产气、多产镁。于是,由府谷炉窑工程师吕来雄牵头,府兴工贸、西源化工、万源镁业、天龙镁业等镁企业参与的一项关于制气工段的探索启动了。

这个项目就是今天《镁冶炼用低阶煤高温热解煤气》配气装置的雏形。这个项目借鉴了煤气发生炉和兰炭方型砖炉的优点,创造性的研发了一种单炉碳质产品产能小、炉内热解温度高、吨煤产气量大的炉型,圆型铁炉由此而生。

随着十几年的发展,圆型铁炉的生产工艺逐渐完善,已在大部分镁企业应用,并取得较好的经济效益。由于这是镁冶炼企业自行研制的炉型,长期以来没有工艺标准及行业规范,由于是民营企业在生产实践中自主创新的一种装置,也没有进行过系统的理论研究,由于都生产碳质产品,当地习惯上也称之为“焦粉”或“兰炭”。致使该炉型和生产兰炭的方型砖炉一直没有的到区分。

自去年以来,榆林市推出兰炭行业升级改造绿色发展三年行动方案以来,明确提出以生态环境保护倒逼产业转型,优化兰炭产业布局,推动规模化集聚,实现兰炭生产高质量发展的总体要求。根据国家发改委的产业指导目录的要求,提出对单炉产能7.5万吨以下的兰炭生产装置进行升级改造,新建或技改项目要达到单炉产能10万吨,项目总产能100万吨的要求。要求金属镁企业配套制气工段的圆型铁炉,于2020年前完成单炉联并系统升级改造。

镁冶炼配气工段由于和兰炭生产装置交集,圆型铁炉单炉产能低,尤其是单厂产能100万吨,达不到方案的要求。扩建却因产能限批、环境容量、市场过剩等因素制约。何况镁冶炼企业目前的煤气产能和镁产能是匹配的,扩建后不仅会更加激化兰炭产能的过剩,而且多出来的煤气产能也形成浪费。镁产业究竟如何发展,何去何从摆在镁冶炼企业的面前。

此炉非彼炉,

镁冶炼独创新型“低阶煤高温热解装置”

随着镁冶炼在府谷地区的兴起,缺少白云石资源的府谷县却通过综合利用兰炭生产制取的低成本煤气作为燃料,使吨镁成本降低3000元,通过煤炭的分质分级利用多联产将资源优势转化为成本优势,使府谷镁享誉中国。而对于镁生产工艺举足轻重的配气工段却迟迟没有纳入到镁冶炼工序中,煤气生产在行业外,又极易受到行业产能过剩及相关政策的影响,配气工段成为左右镁冶炼可持续发展的重要环节。

近年来,中国有色金属工业协会镁业分会积极推动镁冶炼配气工段的项目研究。积极组织相关技术单位与府谷县镁工业协会及府谷镁企业完善镁冶炼配气工段项目研究。

在镁业分会的推动下、府谷镁协及府谷镁企业的努力下,集合众多的行业专家、行业标准委员会,终于在今年评审并通过了金属镁配气工段研究报告,将配气工段纳入镁冶炼工序内,并审定通过了两项配套的行业标准,规范了镁冶炼配气装置的工艺名称和产品名称:“低阶煤高温热解工艺”及生产装置、“镁冶炼用低阶煤高温热解煤气”、“镁冶炼用低阶煤高温热解煤气副产洁净炭”。圆型铁炉正式成为镁冶炼用低阶煤高温热解煤气生产装置。

目前,府谷镁企业配气工段使用两种工艺为金属镁生产供应燃料气。一种为“中低温热解工艺”的方型砖炉,一种为“高温热解工艺”的圆型铁炉。均采用神府煤田侏罗纪煤种“富油弱粘煤和不粘煤”做为原料煤制气,两种炉型生产煤气的热值均在6300~7500KJ/ Nm?(折合1500千卡/标准立方米~1800千卡/标准立方米)之间。生产每吨原镁需要消耗15000m?~18000m?的煤气。府谷金属镁企业经过多年实践,结合自身对煤气的需求总结出,在金属镁配气工段,采用“低阶煤高温热解工艺”圆型铁炉为金属镁生产配气,同等原料煤所产煤气量(1000Nm?/吨煤),比采用“煤炭中低温热解工艺”的方型砖炉(兰炭炉)产煤气量高40%。圆型铁炉在获得镁冶炼燃料煤气的同时,既降低了原料煤的使用量减少了采购资金的投入,还减少了碳质产品的产出量,又通过副产的碳质产品和煤焦油摊薄了燃料成本。因此圆型铁炉是一种基于少用燃料煤、多产煤气、多产镁的思路而创新发展起来的一种炉型。

按照焦化行业相关标准对兰炭的定义,兰炭属于中低温热解工艺,使用方砖炉为热解装置,其炉内温度600—800度。而原型铁炉炉内温度达到900-1280度,因此圆形铁炉属于煤炭高温热解工艺,明显区别于兰炭生产装置。

由于对该炉型一直没有系统的工艺技术和理论研究,2019年,府谷县工业商贸局、府谷县镁工业协会经与榆林煤化工产业促进中心及该炉型的研创设计人经过多次研讨,决定委托西安元极热能技术工程有限公司组织专业研究团队,历经一年的现场调研和数据跟踪检测,编制完成《低阶煤高温热解机理分析及清洁化生产工艺技术研究报告》,并于2020年4月15日通过以中国科学院陶文铨院士任专家组组长的专家评审。此后,圆型铁炉的生产工艺确定为“低阶煤高温热解工艺”,炉型确定为“低阶煤高温热解装置”,将煤气名称确定为“低阶煤高温热解煤气”,将碳质产品的名称确定为“低阶煤高温热解煤气副产洁净炭”,将煤焦油的名称确定为“低阶煤高温热解煤气副产煤焦油”。

纳入镁行业的工艺序列

有助于我国镁工业可持续发展

正本溯源,将配气工段纳入到镁冶炼工艺的管理序列内,对有效管理、绿色发展提供了技术支撑。随着工艺的完善,装置的提升,府谷企业镁冶炼生产更加绿色环保,有效实现榆林市提出的三年行动方案目标,实现规模化集聚,实现镁产业高质量发展。

府谷金属镁企业采用的低阶煤高温热解工艺(圆型铁炉)把煤炭分质、分级利用多联产的理念纳入金属镁生产环节,产生大量廉价煤气燃料,使原镁生产成本较国内其他地区每吨降低约3000元左右。另外,圆型铁炉入炉煤用量少,每生产一吨金属镁比方型砖炉少使用入炉煤8~12吨,以一个日产80吨金属镁的企业为例,每日可少使用600~800吨入炉煤,每吨490元估算,每天可少投入采购资金30万元以上。

府谷金属镁企业采用的低阶煤高温热解工艺(圆型铁炉)因其工艺独特,加之经过府谷镁冶炼企业十几年的逐步创新改进,有效降低了能耗,减少了污染物排放,基本实现了“清洁化”生产运行,污染小、易治理,在今后的提标改造过程中,有其独特的先天优势。

对此,业内专家充分肯定低阶煤高温热解工艺是镁冶炼最理想的配气装置,具有工艺技术有创新、环保治理可达标、安全运营有保障、有助于化解过剩产能等明显优势。

专家认为,以金属镁的经济规模配套合理的配气规模装置,有利于金属镁生产安全管理和污染防治。按照吨镁消耗的能源测算,吨镁生产需匹配的煤气量为15000m?-18000m?,吨镁综合能耗可控制在4.5吨标煤以下。

同时,基于圆型铁炉的经济性和合理性,镁业分会也建议向全行业推广府谷金属镁配气工段的生产模式。即:将采用“低阶煤高温热解工艺”的圆型铁炉做为镁冶炼推荐使用的配气模式。

此次将府谷镁行业首创的新型圆型铁炉配气工艺装置纳入镁行业规范管理,形成能源生产和消费的合力,将有利于镁冶炼水平的规范和提升,有利于镁产业绿色发展、可持续发展。

 

责任编辑:陈岩

如需了解更多信息,请登录中国有色网:www.cnmn.com.cn了解更多信息。

中国有色网声明:本网所有内容的版权均属于作者或页面内声明的版权人。
凡注明文章来源为“中国有色金属报”或 “中国有色网”的文章,均为中国有色网原创或者是合作机构授权同意发布的文章。
如需转载,转载方必须与中国有色网( 邮件:mqk@cnmn.com.cn 或 电话:010-63971479)联系,签署授权协议,取得转载授权;
凡本网注明“来源:“XXX(非中国有色网或非中国有色金属报)”的文章,均转载自其它媒体,转载目的在于传递更多信息,并不构成投资建议,仅供读者参考。
若据本文章操作,所有后果读者自负,中国有色网概不负任何责任。