今冬明春能源保供取得阶段性的成效,煤炭的需求到底有多旺盛呢?
相关部门已经宣布,今年冬天或明年春天的能源供应取得了非常显著的存在。一直以来,我国拥有着十分充沛的自然资源,但是居民对能源的需求量特别高,难免会导致部分资源需要进口。
随着全国各地乃至全球多个国家出现了明显的能源缺口,我国多个省份制定了非常严格的限电方案。这从很大程度导致多个国家的居民需要在合理的范围内使用煤炭和电能,并且他们还要面对价格上升的电费。我国一直都是煤炭消耗大国,无论是工业用电,还是居民用电,都区需要源源不断地通过煤炭发电完成电能的供应。随着气温不断降低,部分地区仍然会使用煤炭供暖,这使得我国居民对煤炭的需求越来越旺盛。
我们一定要了解国内煤炭储存环境和国外煤炭储存环境的差距,虽然我国发现了众多的矿山,并且依靠先进的挖掘技术,保证煤炭的正常挖掘,但并非意味着所有的煤炭都能够被充分利用。更何况,居民的需求量和煤炭的产出并不是一个相同的水平,我国必须进口某一个国家的煤炭。
冬天到来,居民对煤炭的需求量日益增加随着天气日渐寒冷,多个城市早已经完成了供暖,并且多个小区已经获得了非常良好的室内环境。然而,大部分农村居民却需要面对着煤炭价格上涨的状况。部分小村落无法实行集体供暖,居民需要自己点火炉维持室内正常温度!这就从很大程度上增加了人们对煤炭的需求,反而增加了居民额外支出。
总的来说,我国一直都是煤炭需求量大国。不仅工业生产需要大量的煤炭,村民生活用电和供暖同样需要使用煤炭。当煤炭需求量越来越大,这就会形成比较大的市场,利用不同方式保障居民正常使用煤炭。
列宁曾说:“煤炭是工业的粮食”。
首先,煤炭是重工业生产的粮食。钢铁是重工业的基础,煤炭是冶炼钢铁的主要燃料;电力是重工业
生产的动力,我国电厂大多数是火力发电,火力发电需要大量煤炭。
第二,煤炭是轻工业和化工工业生产的粮食。通过对煤进行不同工芦加工,可以从中获取到作为轻工业和化工工业所需的多种重要原料。
第三,煤炭是电子工业和国防工业的粮食。从煤中可以提出锗、铀、镓、钒等200多种产品,为电子工业和国防工业提供物质基础。
(
l
)水泥的生产过程,概括起来称为“两磨一烧”,即:
①
生料的配制与细磨:制造水泥的主要原料是石灰岩和枯土,有时根据需要加入铁粉,现在为节省粘土,一般选用电厂炉灰、煤歼石等替代粘土。将原料按比例配合,细磨后得到的混合物称为生料。
②
生料缎烧:生料在回转炉或立窑内,在1350
一1450
℃
高温缎烧,其中部分材料熔融,冷却后得到粒状或块状材料,称为熟料。
③
熟料和适量石膏共同磨细,最后得到的成品就是硅酸盐水泥.
(
2
)缎烧水泥熟料的窑有立窑和回转窑,我国大中型水泥厂一股采用回转窑,立窑己逐步淘汰。回转炉是一个燃烧设备,分为湿法窑和干法窑。煤炭燃烧产生的高温气体与物料在筒体内相向运动,在运动过程中进行热交换,物料接收高温气体和高温火焰传给的热量,经过一系列的物理化学变化后,被缎烧成熟料。
(
3
)根据水泥生产工艺和回转炉的娜烧特点,湿法窑煤质要求:干燥基灰分气蕊28
%
,干燥基挥发分Vd
二18
%一30
%
,收到基低位发热量Qnct,ax
>=20
.908MJ/kg
。干法窑煤质要求:干燥基灰分Ad<=25
%
,干燥基挥发分Vd
=
18
%一30
%
,收到基低位发热量Qnct
,ax
>=
22
.
999MJ/kg
。
五电石炉用煤对煤质的要求
电石炉可以用焦炭作原料,也可以用无烟煤作原料,开启式电石炉可全部使用无烟煤,但在密闭式电石炉中需要焦炭和无烟煤掺混使用,这两种电石炉对无烟煤的质量要求见表3
一2
。电石炉用无烟煤质且要求
5月1日起对煤炭实施零进口暂定税率,这能够平抑国内煤炭市场价格较高的情形,同时也有利于水泥生产企业等生产成本降低。
我国从明日开始就对煤炭实施零进口暂定关税,这意味着有更多的煤炭即将进入国内,这是能够引发许多网友思考的,毕竟国外的煤炭多了,这自然就会让国内的一些煤炭生产企业的价格降低,同时也会降低关于他们的一些利润。目前国家实施这样的政策其实有出于对煤炭市场能源结构进行调整的考虑,同时这也是为了降低相关行业的用煤成本,目前国内的煤炭价格还处于比较高的区间,这才导致了目前的进口暂定关税零税率的。
5月1日起对煤炭实施零进口暂定税率
按照国家目前的规定来说,从5月1日起将对煤炭实施零进口暂定税率,目前我国主要从印尼、俄罗斯、蒙古国等国家进口煤炭。随着对进口煤炭不加征关税,这也就意味着进口煤炭的价格成本会进一步降低,前述几个国家都是一些产煤大国,他们目前的产煤指标并没有加满,随着我国对进口煤炭的增加,估计这些国家是能够从中获利的。另外,实施这样的政策也是为了调整我国的能源结构,为了缓解能源使用的紧张,目前进口煤炭是很有必要的。
这有利于平抑煤价:同时降低其他相关行业的生产成本
对于煤炭市场来说,这能够平抑煤价。煤价现在正处于一个比较高位的区间,此前国家相关部门也已经找煤炭生产企业进行中长期合同煤炭定价的制定。之后更是对进口煤炭暂定实施零进口税率,这很明显能够通过四面煤炭的增加让煤炭生产企业主动把煤炭价格降下来。同时这也有利于水泥等需要用到煤炭等行业的生产成本,这对于一系列的工业生产来说是具有着正向积极作用的。
各国的能源构成不同,消费构成也不同。我国能源以煤为主,约占70%,煤炭的消费构成大体如下:火力发电31%,各种工业锅炉31%,民用20%,炼焦8%,蒸汽机车4%,化工3%,出口3%。不同部门对煤质的要求不同。
1.炼焦用煤
焦炭用于炼铁、铸造、生产电石、气化以及金属的冶炼等。炼焦是在炼焦炉的炭化室内进行的。炭化室宽0.45m,高4.3~5.5m,长14~16m,可装煤18~27t,炭化室两边为燃烧室,温度达1300℃,隔着耐火砖把炭化室加热至1100℃,煤在炭化室中隔绝空气干馏,大约经过14~16h,煤就炼成焦炭。炼焦产品中焦炭约占75%,焦炉煤气18%,煤焦油4%,还有粗苯、氨、硫等。每座焦炉有炭化室几十个至上百个。焦炉煤气热值很高,是很好的气体燃料。煤焦油经分馏后可得到很多有用的化工产品,如汽油、煤油、柴油、润滑油、沥青等,粗苯和氨也是主要的化工原料。我国每年生产的焦炭5000×104t以上,其中大部分用于高炉炼铁。焦炭在炼铁高炉中所起的作用主要有三:一是还原剂,与铁矿石中的氧作用生成CO和CO2,把铁还原出来二是热源,焦炭燃烧时产生高温(炼铁高炉温度约1600℃),保证化学反应的进行,使铁矿石熔化三是支撑剂,焦炭在高温下不变形,保证高炉中气流畅通、生产正常地进行。所以炼铁必须有一定粒度的高强度、低灰低硫的优质焦炭。为保证焦炭的质量,对炼焦用煤有如下的要求:
1)有较强的结焦性和粘结性:炼焦用煤一般都要用多种煤配合炼焦强粘结性煤如肥煤、焦煤要占50%~60%,而粘结性差的煤如气煤、瘦煤用量为40%~50%,有时也可用一部分弱粘煤代替气煤。配煤后的胶质层厚度Y为16~20mm为佳。
2)煤的灰分要低:炼焦煤的灰分增加0.8%,焦炭的灰分就增加1%,焦炭的强度会下降2%,炼铁时的焦比(炼1t铁所需焦炭量与铁的比值)要增高2%~2.5%,生铁产量要下降2.55%~3%,高炉排渣量要增加2.7%~2.9%。所以要求炼焦煤的灰分越低越好。但为了保证精煤的回收率,所以煤焦配煤的灰分Ad≤10%为宜。由于我国的气煤多,而焦煤少,所以我国焦煤、肥煤的灰分可放宽至12%,气煤的灰分则要小于9%。不管原煤灰分多低,炼焦用煤都要进行洗选,不但降低了灰分,而且可脱除大部分丝质体和半丝质体等不粘结组分,使镜质组富集而提高煤的粘结性。
3)煤的硫分要低:炼焦煤中的硫有80%进入焦炭,焦炭在炼铁时,硫进入生铁。生铁中含硫大于0.07%,即为废铁,不能炼钢,因炼出的钢具热脆性,易脆裂。为了脱硫,要在高炉中加入石灰石、白云石等熔剂与硫形成炉渣(CaS)排出。通常炼焦煤的硫增加0.1%,焦炭中的硫增高0.08%,石灰石用量就增加1.6%,焦比上升1.2%,高炉的生产能力就降低1.6%~2.0%。所以要求炼焦配煤后的硫含量St,d≤1.2%。有些工业先进国家,要求配煤的硫含量要小于0.5%。煤中的磷在炼焦时也会进入焦炭,焦炭炼铁时磷进入铁中。磷也会使铁变脆,其危害比硫更大。炼焦配煤中要求磷含量Pd≤0.1%。我国煤中的磷含量一般都不高。
4)配煤的挥发分要合适:配煤的挥发分过高,会降低焦炭强度挥发分过低,虽可提高焦炭的强度和块度,但炼焦时膨胀压力过大,推焦困难,而且挥发分低,化学产品的回收率低,使炼焦成本提高。一般配煤的挥发分Vdaf为28%~32%较合适。若生产铸造焦,挥发分可低一点(Vdaf=28%),可得较多的大块焦。化工用焦,焦炭强度可稍降低,故挥发分可高些,灰、硫的要求也可放宽一些。
5)其他指标要求:要求配煤总水分Mt在7%~10%之间。因水分高,消耗热量,需要延长炼焦时间,降低焦炭的产量。炼焦配煤的粒度,要求小于3mm占80%以上。粒度太大,煤料混合不均匀,炼出焦炭强度受影响粒度太小,增加磨煤费用和电耗,而且装炉煤的堆密度变小,会减少焦炭产量,降低焦炭质量。配煤的粘结性较差时,可用捣固的办法增加堆密度,减少颗粒间的间隙,改善煤的粘结性,也可加入沥青等粘结剂来改善粘结性。煤料挥发分高,收缩太大时,可加入细粉碎无烟煤、半焦等瘦化剂,以提高焦炭强度。
2.气化用煤
煤直接燃烧效率低,热能利用率仅15%~18%,且污染大气。我国每年燃烧煤炭排入大气的烟尘量达1200×104t,SO2达1800×104t,占排入大气污染物总量的60%~80%。全国有几十个城市出现酸雨,近40%的国土受酸雨的污染,酸雨主要是硫酸(90%),其次为硝酸和弱酸。大气中含硫0.8mg/m3就会使人致病,酸雨使湖泊酸化、鱼藻死亡、农作物枯萎、土壤中养分流失,还破坏金属构件、建筑物,文物古迹、油漆、衣物也受其腐蚀。酸雨给国民经济造成巨大损失,已成为国际上重大的环境污染问题。用煤生产煤气作为燃料称为煤的气化,是减少对大气和环境污染的办法。煤气的热效率高达55%~60%,比直接燃煤提高3倍,洁净、空气污染小,运送方便,生产工艺和设备比较简单。煤的气化是使煤与氧气、空气、水蒸气等反应,生成含有CO和H2等可燃气体的工艺过程,即把固态的煤变成可燃气体的过程。
2C+O2→2CO+Δ
C+H2O→CO+H2-Δ
式中:Δ表示无效成分。
据气化剂的不同,煤气可分为空气煤气、水煤气和半水煤气等。以空气作为气化剂生产出来的煤气称为空气煤气,但有效成分H2和CO含量只有12%,发热量太低,用处不大以水蒸气、氧气作为气化剂生产出来的煤气称为水煤气,有效成分CO和H2的含量可达86%,发热量高,可作燃料和化工原料,也是工业用氢的来源以空气和水蒸气作为气化剂生产出来的煤气称为半水煤气,有效成分H2和CO的含量达70%,N2含量为20%,发热量中等,是合成氨的原料,也可作燃料。
气化用的炉型不同,对煤质的要求也不一样。常见的有固定床气化炉、沸腾床气化炉和悬浮床气化炉。
(1)固定床气化炉
固定床气化炉为圆形炉子,煤由炉子上方加入,在炉栅上进行燃烧气化。气化剂从炉栅下部向上通入,生成的煤气从上方导出。炉栅附近温度高,为氧化层,向上温度逐渐降低,分别为还原层、干馏层和干燥层。
固定床气化炉必须用块煤,粒度最好为25~50mm,其次为13~50mm,13~25mm,25~75mm等。煤种以低煤级的褐煤、不粘煤、长焰煤、弱粘煤、气煤为佳。要求煤的抗碎强度较高,热稳定性要好(TS+6>70%),煤的活性好,灰分Ad<25%,硫分St,d<2%,固态排渣炉要求煤灰的软化温度ST>1200℃,液态排渣炉要求煤灰的熔化温度FT<1300℃,要求烟煤胶质层厚度Y<16mm。
(2)沸腾床气化炉
煤在炉上呈浮动的状态,就像沸腾的水,故称沸腾床气化炉。用粒度<8mm的煤,而<1mm的粉煤越少越好,不然飞灰的损失大,影响煤的有效利用率。煤种以低煤级的褐煤、长焰煤或不粘煤为佳。要求煤的水分Mt≤12%,灰分Ad≤25%,硫分St,d<2%,活性要好,a>60%(950℃时CO2的还原率),煤灰软化温度ST<1200℃。
(3)悬浮床气化炉
把煤磨成粉,喷至炉内呈悬浮状态进行燃烧气化。煤要磨得很细,<200网目(筛孔边长为0.074mm)的煤粒要>90%。煤粉在炉中1s内完成氧化反应,炉中温度高达1400~1500℃。生成煤气可供生产合成氨。该炉对煤种不限,对粘结性等无要求,但煤的水分要尽量少,Mt<5%。悬浮床气化炉生产能力大,1h可生产5×104~12×104m3的煤气。
(4)生产合成氨对煤质的要求
我国中型化肥厂生产合成氨的气化炉一般用固定床气化炉,对煤质有严格要求。要用无烟煤,块煤粒度为25~50mm,或15~100mm,13~25mm,13~70mm含矸率(粒度大于50mm的矸石量百分比)小于4%,限下率(小于粒度下限的煤百分比)为15%~21%Mt<6%Vdaf≤10%,Ad为16%~24%,St,d≤2.0%,ST≥1250℃,TS+6≥70%,抗碎强度(大于25mm)不小于65%。
3.液化用煤
煤的液化就是将煤中的有机质转化成液态产物的加工过程。煤炭液化的主要目的是为了获得液体燃料,如汽油、柴油、煤油等,也可将液态产物加工成无灰焦炭,用以制造电极、碳纤维、粘结剂,生产有机化工产品,煤液化的副产品煤气可作为气体燃料。
煤液化的方法可分3类:煤直接加氢液化(如高压加氢法,溶剂精炼煤法)煤间接液化(先将煤气化为水煤气,然后合成液态产物)煤的部分液化(即低温干馏法)。
(1)煤直接加氢液化
煤是固体,碳含量高、氧含量高(15%~25%)、氢含量低(<7%)、原子比小,煤的分子结构为高分子缩聚物,结构单元为缩合芳香环,环上带有直链烃侧链和各种含氧、氮、硫的官能团,各结构单元通过醚键或非芳香烃连接,煤分子量很大,一般认为>5000。石油是液体,氢含量高(11%~14%),氧含量低(<1%),H/C原子比大,石油分子结构以烷烃、环烷烃为主,分子量小,约200。煤的直接加氢液化,实质就是煤在溶剂、催化剂和高压氢存在的条件下,切断煤的化学键,在键的断裂处用氢来补充,使煤变成低分子量、含氢高的油和气。加氢液化时,煤要破碎至<0.3mm,与蒽油(或四氢萘)混合制成煤糊,反应塔中温度为400~480℃,有CoMo催化剂,10~20MPa压力,煤糊在反应塔中被裂解,加氢液化,生成的液态产物可分馏出各种组分,气态产物可作燃料气用。据需要可改变反应温度和压力,生产产品可以液态为主,也可以固态为主。固态产品称溶剂精炼煤,是优质清洁燃料和化工原料,可用于炼焦配煤,做型煤的粘结剂,生产高级碳素材料、碳素纤维等。
加氢液化要采用低煤级的煤,如褐煤、长焰煤或Vdaf>35%的气煤。碳氢比要小,C/H<16,壳质组和镜质组含量要高,惰质组含量要低(I<10%,因其不液化),煤的灰分要低(Ad<5%),灰熔点要高(ST>1200℃)。
(2)煤间接液化(又称一氧化碳加氢法)
其原理是先将煤气化得原料气(CO+H2),然后在一定温度和压力下经催化合成,得到液态烃和液化石油气。产品有合成石油气、汽油、柴油、燃料油、蜡、醇、酸、酮等。目前南非有正式生产厂,年产量超过200×104t。
煤间接液化对煤质的要求与气化炉有关。如移动床加压气化炉,要求用块状无烟煤或焦炭,粒度均匀,灰分低,灰熔点高,抗碎强度高,热稳定性好,硫分低,水分低,挥发分低。
(3)煤的部分液化
即低温干馏,要用含油率高的褐煤或高挥发分烟煤,如长焰煤、气煤等。
4.火力发电用煤
我国约有30%的煤用于火力发电,年耗煤约4×108t,是用煤大户。我国火力电厂大多采用粉煤锅炉,装机容量越大的发电厂,对煤的热值及可磨性要求越高。煤的粒度越细越好,要求<200网目(筛孔边长<0.074mm)的粉煤要占85%以上(褐煤80%以上),所以要求煤的可磨性越大越好,可减少电耗。影响电厂用煤指标的主要有挥发分(Vdaf)、灰分(Ad)、水分(Mar)、硫分(St,d)、发热量(Qnet,ar)、灰熔点(DT,ST,FT)等。
1)发热量等级(表7-10):不同煤级的煤,挥发分不同,发热量不同,要根据不同炉型的煤来燃烧。如用任意煤级的煤,则燃烧的稳定性及效率会受影响。
表7-10 火力发电用煤对发热量的要求
2)灰分等级(Ad):分3等:A1≤24%A2为24%~34%A3为34%~46%。灰分降低发热量,粘污设备,造成显热损失,故对灰分有一定的要求。
3)水分等级(Mt%):
Vdaf≤40%时,M1≤8%,M2在8%~12%范围内
Vdaf>40%时,M1≤22%,M2在22%~40%范围内。
煤中含水分Mt>60%时,要先干燥,不能直接燃烧。
4)硫分等级(St,d%):S1≤1.0%或S2在1.0%~3.0%之间。硫分高于3.0%会造成严重的腐蚀和环境污染。
5)灰熔点(ST):固态排渣炉要求高的灰熔点,液态排渣炉要选用低灰熔点的煤。当Qnet,ar>12.54MJ/kg时,要求ST>1350℃当Qnet,ar≤12.54MJ/kg时,对灰熔点不限。
5.铁路机车用煤
机车锅炉的烟道较短,要求水蒸气的蒸发量大(70~80kg/(M2·h)),通风强度大,流速快(>30m/s),故需使用块煤。如果用末煤就会产生飞扬损失,粉煤没充分燃烧即被吹出,热能不能得到充分利用,损失率可达15%~20%,大供气时可达25%~30%。块煤的粒度以6~50mm为好。块煤供应不足时,也可供原煤,但含矸率要不大于1%,用混煤则要粒度为0~50mm。供应颗粒煤时限下率要小于15%,含末率要小,含末率增大1%,则煤耗增加0.4%。煤种可用长焰煤、弱粘煤、1/2中粘煤、1/3焦煤、气煤、肥煤、气肥煤等,要求挥发分大一些(Vdaf≥20%)。一般不使用褐煤,褐煤燃烧时火力不猛,使蒸气压力达不到要求。
机车用煤的硫分要低(St,d<1.5%),隧道多的地方要求St,d<1.0%,灰分要低(Ad≤24%)。煤的灰熔点越高越好,要求软化温度ST>1200℃,以免结渣影响炉子通风。煤的发热量分3级:①Qnet,ar为20.9~23.00MJ/kg②Qnet,ar为23.00~25.09MJ/kg③Qnet,ar≥25.09MJ/kg。用弱粘结性煤较好,用不粘结煤易漏失,用强粘结性煤则阻碍炉子通风。
6.船舶用煤
船舶用煤对质量要求更严,因船的体积小,供煤不方便,故要求高热值的低灰块煤。粒度为13~50mm间的小块和中块煤或者混块煤,灰分Ad<14%,发热量Qnet,ar≥25MJ/kg,挥发分(Vdaf)最好在25%~40%之间,煤灰熔点ST≥1250℃。可采用单种煤,也可用配煤燃烧,一般无烟煤和褐煤不宜做船舶用的配煤。
7.高炉喷吹用煤
为了降低高炉炼铁时的焦比,国内外普遍采用喷吹无烟煤粉、天然气和重油等燃料来代替部分焦炭,可降低生铁的成本,每喷吹1t优质无烟煤可节约焦炭800~900kg。喷煤粉率可达24%~30%,比用焦炭成本低一半。
喷吹用的无烟煤,要求可磨性好,HGI指数越大越好,可减少磨煤电耗灰分、硫分要低,Ad≤12.5%,St,d<1.0%,Vdaf=10%左右,Mt<8%。水分高的无烟煤粉在喷吹时的黏滞力大,甚至使煤粉粘在一起而无法喷吹。煤灰成分中SiO2/CaO要小于1,因为CaO增高有助于降低酸性炉渣的黏度。无烟煤粉的细度,要求大于160网目的数量小于10%,最高不超过15%。我国新密、阳泉、汝箕沟、焦作、晋城等地的无烟煤可用于喷吹。低灰、低硫、强爆炸性的烟煤也可用于喷吹,如山西大同优质的弱粘煤。高变质的超无烟煤由于不易研磨成粉,一般不用于高炉喷吹。
8.烧结矿用煤
炼铁时对品位高的铁矿石经一定的破碎和筛分即可入炉冶炼,但对含铁量较低的贫矿则要预先破碎、洗选,提高品位后,把精矿粉与无烟煤和溶剂等在温度1300℃左右烧结成球,再送入高炉冶炼,把精料烧结成块,即为烧结矿。烧结用煤质量的好坏,将直接影响生铁的质量。烧结用的无烟煤粒度为0~3mm,灰分,硫分要低(Ad≤15%,St,d≤1.0%),发热量要高。
9.制活性炭用煤
活性炭是一种带有活性的炭制品,具有强吸附作用。活性炭是黑色、无味、无嗅的固体,不溶于一般有机溶剂。它具有发达的微孔结构,具有巨大的比表面积,每克活性炭比表面积可达500~1500m2,最高可达2500m2,使活性炭具有很高的吸附能力。活性炭的化学稳定性高,可在很广的酸碱度范围内使用。
活性炭是一种疏水性的吸附剂,能在气体和污水净化中发挥作用。它能从被污染的潮湿空气中吸附SO2,NO2,CO2,H2S,氯、汞蒸气以及苯、醇、醛、酚、汽油等多种气态烃,及多种细菌、病菌、臭气,还能吸附污水中各种化学物质、石油和细菌、病毒等,使水净化至地面水标准。活性炭又是一种优良的催化剂及载体,用于氧化、还原、脱氢、合成等化学反应中。活性炭广泛应用于食品、医药、工业用油剂、橡胶加工、石油炼制、染色、无机试剂的制备、有机合成、气体净化、溶液中贵金属和溶剂的回收、防毒面具、解毒剂以及航空、军工、消防等方面。
活性炭的品种有粉状和粒状等。生产时先将煤在温度600℃下进行干馏,除去挥发分,然后将碳化物在温度900℃下进行焙烧,用含氧气体和水蒸气、ZnCl2等活性剂进行活化,清除被吸附在碳表面的各种污染物,把被堵塞的微孔打开,从而增加活性炭的内表面积,恢复其活性。
各种煤都可作为生产活性炭的原料。高煤级烟煤和无烟煤制出的活性炭微孔发育,中孔少,适于气体和蒸汽的吸附,也可作催化剂载体,用于水的净化。低煤级烟煤和褐煤制成的活性炭中孔发育,微孔少,适于气体脱硫、脱色及大孔径的催化剂载体。对原料煤的要求是灰分越低越好,最高不超过10%,硫分越低越好,制颗粒状活性炭,则要求无烟煤的热稳定性要好。
10.制造电石用煤
在电炉内2200℃的高温下,将生石灰与焦炭进行反应,生成电石(CaC2)。电石与水反应,生成乙炔(C2H2),乙炔在氧气中燃烧可产生3500℃的高温,可用来切割金属电石还可用于制造塑料、合成纤维、合成橡胶、化肥和农药等。
制造电石可用焦炭或无烟煤。对无烟煤的质量要求:固定碳含量要高,挥发分Vdaf<10%,灰分要低(Ad<7.0%),全硫St,d≤1.5%,磷含量Pd<0.04%,煤的密度以小于1.6g/cm3为佳,粒度最好是3~40mm。
11.制腐植酸用煤
制造腐植酸一般采用腐植酸含量高的泥炭、年轻褐煤和风化烟煤及严重风化的无烟煤。要求煤的腐植酸产率大于30%,煤的灰分不宜超过40%。煤灰成分中以含氧化钾和五氧化二磷较多为好,这样可制成含多种肥效的复合肥料。
12.提取褐煤蜡用煤
褐煤蜡是轻工业、化学工业中不可缺少的原料,制电缆、皮鞋油、复写纸、电子产品都少不了它。适于提取褐煤蜡的煤是年轻褐煤,要求苯抽提物EB,d>3%,灰分不宜太高。老褐煤的蜡含量低,不宜作为原料。
13.水泥工业用煤
大、中型水泥厂的砖窑烧成用煤对煤质的要求较高。首先是煤的灰分越低越好,一般要求Ad在20%~26%的范围内。灰分太高,煤的发热量太低,达不到熟料的烧成温度(1450℃以上,燃烧火焰温度达1600~1700℃),要求煤的发热量>21MJ/kg,温度低影响熟料的矿物成分和结晶状态,使水泥的安定性强度(标号)降低要求灰分的成分稳定,因为煤灰成分会影响水泥的配料,煤的挥发分以Vdaf>25%为宜,但不要超过40%。挥发分适中,火焰明亮,升温快,熟料的质量好,煤的硫含量St,d<3%煤种以焦煤、1/3焦煤、不粘煤、弱粘煤、1/2中粘煤、气煤等较合适,也可采用配煤的方式。粒度以末煤、粉煤、混煤等小粒度最适宜,可减少磨煤电耗,粒度过细,易发生自燃爆炸,不安全。
14.陶瓷工业窑炉用煤
陶瓷工业窑炉可以用柴、煤、油、煤气、天然气作为燃料,也可用电。以煤作为燃料对煤质的要求是:发热量Qnet,ar≥21MJ/kg,挥发分Vdaf为25%~30%,灰分Ad≤20%,灰熔点ST≥1300℃,硫分St,d<2%。
15.工业锅炉的用途与用煤量
(1)工业锅炉
锅炉是生产水蒸气和热水的设备,按用途可分为动力锅炉(火力发电厂)、工业锅炉和采暖锅炉、废热锅炉。动力锅炉产生高温、高压过热蒸汽,工业锅炉产生饱和蒸汽或中、低压过热蒸汽,采暖锅炉只产生低压饱和蒸汽和热水。工业锅炉广泛用于化学工业、造纸、印染、纺织等行业。我国工业采暖锅炉有几十万台,年耗煤近4×108t。约占我煤产量的30%。
(2)工业锅炉分类
层燃炉:燃料在炉排上铺成层状,空气由炉排下送入。燃料一部分在炉排上燃烧,一部分在炉膛中燃烧,可储存较多的煤,燃烧稳定。按操作方式可分为手烧炉、链条炉、抛煤机炉、振动炉排炉等。
悬燃炉:又称煤粉炉,没有炉排,燃料在炉内呈悬浮状态燃烧,燃烧稳定性差,但燃烧效果好,机械化程度高,适于大炉。
沸腾炉:把煤料破碎至一定粒度,从炉排下送入压力较高的空气,将燃料层吹到一定高度燃烧。燃料在炉内上下翻滚,完成燃烧过程。该炉可烧劣质煤、油页岩、煤矸石、石煤,但飞灰量大,热损失大,耗电量大。管道易磨损。
(3)各种工业锅炉对煤质的要求
链条炉:煤的发热量Qnet,ar一般在19~21MJ/kg之间,挥发分Vdaf>15%,灰熔点ST>1200℃,弱结渣性用烟煤,粒度为10~50mm。适于10~75t/h蒸汽量的中型锅炉。
振动炉排炉:用于容量2~10t/h的锅炉,适于低挥发分的烟煤和无烟煤,不宜用粘结性强、灰熔点低、水分高的煤。炉排振动易漏煤、飞灰多。
往复推动炉排炉:可用高灰分、高水分低煤级煤,不宜用无烟煤及粘结性强的烟煤,用于6t/h的小锅炉。
抛煤机炉:适用各种煤种,但粒度要在30~40mm范围内,水分Mt≤15%。适于蒸发量<10t/h的锅炉。
悬燃炉适于任何煤种,但要有磨煤设备,适于蒸发量大于75t/h的大中型锅炉。
沸腾炉:可用劣质煤、油页岩、石煤等。
手烧炉:条状炉排,适用褐煤和高挥发分煤板状炉适用无烟煤。
16.生活用煤
包括居民生活用煤、服务行业、机关团体用煤、冬季采暖用煤、城乡小企业生产用煤,约占我国煤年产量的20%,每年用煤超过2×108t。
烧散煤热效率仅为10%,煤球为20%,蜂窝煤为30%,上点火蜂窝煤达40%~50%。上点火蜂窝煤对煤质的要求是:易燃、上火快,发热量高,硫低,火旺耐烧,使用方便,发热量Qnet,ar在23~25MJ/kg之间,Vdaf在15%~20%范围内,St,d<0.5%,着火点低。
煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。煤炭热量高,标准煤的发热量为 7000大卡/千克。而且煤炭在地球上的储量丰富,分布广泛,一般也比较容易开采,因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。
煤炭除了作为燃料以取得热量和动能以外,更为重要的是从中制取冶金用的焦炭和制取人造石油,即煤的低温干馏的液体产品——煤焦油。经过化学加工,从煤炭中能制造出成千上万种化学产品,所以它又是一种非常重要的化工原料,如我国相当多的中、小氮肥厂都以煤炭作原料生产化肥。我国的煤炭广泛用来作为多种工业的原料。大型煤炭工业基地的建设,对我国综合工业基地和经济区域的形成和发展起着很大的作用。
此外,煤炭中还往往含有许多放射性和稀有元素如铀、锗、镓等,这些放射性和稀有元素是半导体和原子能工业的重要原料。
煤炭对于现代化工业来说,无论是重工业,还是轻工业;无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业,还是轻纺工业、食品工业、交通运输业,都发挥着重要的作用,各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。
在流动性增加之后,很多资金都进入到大宗商品市场里面,结果不断推动各种大宗商品价格的上涨,除了煤炭之外,过去一年多时间包括石油、天然气、铜矿、铁矿等各种大宗商品价格都出现了大幅度的上涨。
所以在这一轮煤炭价格上涨的过程当中,流动性增加是其中最直接的原因之一。
第二、全球经济回暖对煤炭的需求量增加。进入2021年之后,随着全球新型冠状病毒疫苗的不断普及,全球很多国家的生产生活都逐渐恢复到正常的状态,这时候全球对能源的需求量进一步上升。
而煤炭作为很多工业产品的原材料,比如水泥,化工以及煤电厂的原材料,在经济逐渐恢复背景下,社会对电力的需求大幅增加,工业产品对煤炭的需求也进一步增加。
特别是亚洲各国经济的恢复对煤炭的需求量是非常大的,结果导致短期内煤炭出现了供不应求的局面,这也是煤炭上涨的主要动力之一。
第三、欧洲“缺气”引发替代品煤炭需求量上升。最近一段时间受到俄罗斯以及北欧天然气供应减少,再加上遭遇寒冷天气等多种因素影响,欧洲很多国家都出现了气荒,天然气库存迅速下滑。
结果导致天然气的价格不断暴涨,过去一个多月时间,欧洲的天然气价格涨幅非常大。
在天然气价格不断上涨的背景下,煤炭作为一种替代品的需求量也迅速上涨,结果导致短期内煤炭的价格也出现了较大幅度的上涨。
第四、全球煤炭主产区产量下降。虽然目前全球疫情逐渐好转,全球很多国家都生产生活逐渐恢复到正常的状态。但是作为全球煤炭主要出口国的澳大利亚,南非,哥伦比亚等一些国家目前正处于雨季。受到暴雨等天气、劳工短缺,运输问题不断等因素影响,南半球的澳大利亚,哥伦比亚,南非,印尼等一些国家煤炭产量减少,对应的出口量也跟着减少,这进一步加剧了全球煤炭供应紧张的局面。
第五、资本的炒作。虽然各种因素叠加推动了煤炭的上涨,但我认为不足以支撑煤炭出现100%以上的涨幅。
目前我国的煤炭供应仍然非常充足,即便煤炭有一定的缺口,但缺口也不会超过10%,在这种背景下煤炭却出现100%以上的涨幅,我认为跟一些资本的炒作有很大的关系。
比如目前的很多煤矿的坑口价一天一个样,有些煤矿一天涨幅就可以达到一两百块钱。
除了煤矿坑口价格上涨之外,一些贸易商也囤货居奇,这进一步加剧了市场煤炭供应紧张,结果导致煤炭的价格一路不断上涨。
而这些煤矿之所以可以胡乱喊价,我觉得主要跟市场竞争缺乏有一定的关系。
过去几年时间为了减少污染,减少碳排放,很多地方纷纷关闭了一些中小煤矿,这把这些中小煤矿合并到一些大煤矿里面,结果导致大煤矿的话语权进一步增加,定价权也进一步增
国务院煤炭工业主管部门根据国务院批准的煤炭工业发展规划,对全国煤炭资源的合理开发和利用实行行业管理。煤炭生产必须符合煤炭资源行业开发规划和地区开发规划。第四条 国务院煤炭工业主管部门和省、自治区、直辖市人民政府煤炭工业主管部门设立的煤炭生产许可证办公室,负责煤炭生产许可证的登记、审查、颁发、年检和监督管理等项工作。
市(地)、县(市)人民政府煤炭工业主管部门协助上级人民政府煤炭工业主管部门,负责对本行政区域内的乡镇煤矿企业和所属的地方国有煤矿企业煤炭生产许可证的管理工作。第二章 取得煤炭生产许可证的条件第五条 国有煤矿企业、外商投资煤矿企业取得煤炭生产许可证,应当具备下列条件:
(一)有依法领取的采矿许可证;
(二)有经过批准的开采煤层层位、范围、储量;
(三)有能满足设计需要的最终煤田地质勘探报告和正式的批准文件;
(四)有经煤炭工业主管部门批准的采矿设计或由煤炭生产许可证颁发管理机关认可的其他采矿设计;
(五)矿井提升、运输、通风、排水、供电等生产系统,符合《煤矿安全规程》和有关技术规范的规定,经上级煤炭工业主管部门依法验收合格;
(六)取得煤炭生产许可证的煤矿的矿长,必须经国务院煤炭工业主管部门或省、自治区、直辖市人民政府煤炭工业主管部门委托的专业培训机构培训,并按国务院煤炭工业主管部门的规定考核合格,取得矿长资格证书。培训教学大纲由国务院煤炭工业主管部门统一编写;
(七)瓦斯检验工、采煤机司机等特种作业人员,必须按国务院煤炭工业主管部门的规定,经过专业培训机构培训和考试合格,并取得授权的矿务局(公司)或县级以上地方人民政府负责管理煤炭工业的部门颁发的操作资格证书,持证上岗。培训教学大纲由国务院煤炭工业主管部门统一编写;
(八)井上下、矿内外,调度通讯畅通。井下采煤工作面及其他主要作业地点、要害部门必须安设与井上调度部门直接联系的电话;
(九)有符合法律、法规要求的环境保护措施。在煤炭生产过程中产生,排放废气、废水、矸石、噪声及造成地表塌陷的,应有相应的治理措施,并经煤炭工业主管部门环保机构审查合格;
(十)有矿山建设工程安全设施竣工验收合格证明文件;
(十一)煤矿采区回采率符合国务院煤炭工业主管部门的有关规定;
(十二)有符合国务院煤炭工业主管部门规定的《井田地形地质图》、《采掘工程平面图》、《井上下对照图》等基本矿图及《通风系统图》、《排水系统图》、《供电系统图》、《井下避灾路线图》;
(十三)有按《煤矿安全规程》规定的审批权限批准的水、火、瓦斯、煤与瓦斯突出、煤尘、顶板、边坡等重大灾害预防措施;
(十四)与煤炭生产有关的法律、行政法规规定的其他条件。第六条 乡镇煤矿企业取得煤炭生产许可证,应具备下列条件:
(一)有依法领取的采矿许可证;
(二)有经过批准的开采煤层层位、范围、储量;
(三)有县级以上煤炭工业主管部门批准的开采设计或开采方案,有确定的井田范围、储量;
(四)矿井生产系统符合《乡镇煤矿安全规程》的规定。生产矿井至少有两个以上直通地面的安全出口,实行机械通风,有合理的通风系统和独立的排水系统。按照规程规定使用井下防爆电器设备、安全型放炮器、煤矿许用炸药和雷管;
(五)取得煤炭生产许可证的煤矿的矿长,必须经省、自治区、直辖市人民政府煤炭工业主管部门委托的专业培训机构培训,并按国务院煤炭工业主管部门的规定考核合格,取得矿长资格证书。培训教学大纲由国务院煤炭工业主管部门统一编写;
(六)瓦斯检验工、采煤机司机等特种作业人员,必须按国务院煤炭工业主管部门的规定,经过专业培训机构培训和考核合格,并取得县级以上地方人民政府负责管理煤炭工业的部门颁发的操作资格证书,持证上岗。培训教学大纲由国务院煤炭工业主管部门统一编写;
(七)井上井下通讯畅通,矿内矿外有电话通讯;
(八)有必要的环境保护措施。在煤炭生产过程中产生废气、废水、矸石的,应有相应的治理措施,并经煤炭工业主管部门环保机构审查合格;
(九)有矿山建设工程安全设施竣工验收合格证明文件;
(十)煤矿采区回采率符合国务院煤炭工业主管部门的有关规定;
(十一)有实测的《井上下对照图》、《采掘工程平面图》、《通风系统图》,并在图上标明与邻近矿井的隔离煤柱;
(十二)在国有煤矿企业矿区范围内开采煤炭资源的,应有《乡镇煤矿管理条例》及其实施办法规定的煤炭资源和安全生产协议及国有煤矿企业上级主管部门的批准文件;
(十三)与煤炭生产有关的法律、行政法规规定的其他条件。