中國報(bào)告大廳網(wǎng)訊，在碳中和目標(biāo)引領(lǐng)下，一次能源煤炭的合理開發(fā)與高效利用成為能源戰(zhàn)略布局的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。作為煤化程度最深、變質(zhì)程度最高的煤種，無煙煤憑借含碳量高、灰分中等、水分少、發(fā)熱量高(可達(dá) 25000~32500 kJ/kg)、低硫、抗碎性強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢，在能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位。我國無煙煤資源儲(chǔ)量豐富，應(yīng)用場景廣泛，尤其在冶金工業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用，其產(chǎn)業(yè)分布格局與應(yīng)用技術(shù)發(fā)展直接影響相關(guān)行業(yè)的降本增效與綠色轉(zhuǎn)型。
我國無煙煤儲(chǔ)量位居世界前列，探明保有儲(chǔ)量達(dá) 1200 億 t，占全國煤炭總儲(chǔ)量的十分之一，預(yù)測資源量更是高達(dá) 4742 億 t，穩(wěn)居世界首位。無煙煤的煤質(zhì)因產(chǎn)地不同存在差異，但整體呈現(xiàn)揮發(fā)分釋出溫度較高、焦炭無黏著性、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、化學(xué)反應(yīng)性好等共性特征。
在資源分布上，我國無煙煤廣泛分布于 20 多個(gè)省市，形成了以山西為核心、多省份協(xié)同分布的格局。其中，山西省無煙煤儲(chǔ)存量為 500 億 t，占全國無煙煤儲(chǔ)量的 40% 以上，主要集中在陽泉、高平、晉城、壽陽等地，位居全國首位;貴州省儲(chǔ)量占全國的 20% 以上，位列第二，主要分布在畢節(jié)、遵義、安順、平壩、習(xí)水等礦區(qū);河南省儲(chǔ)量占全國的 5% 以上，排名第三，集中在焦作、永夏、濟(jì)源、鄭州和安陽等地。此外，福建、四川、遼寧、重慶、湖南、安徽、北京、廣東、廣西、寧夏等地也擁有相對(duì)豐富的無煙煤資源，其余地區(qū)合計(jì)占比 35%。
產(chǎn)量分布方面，山西省依然占據(jù)主導(dǎo)地位，無煙煤產(chǎn)量占全國的 39%;河南省以 14% 的占比緊隨其后;湖南省占比 13%;貴州省占比 8%;四川省占比 7%;北京市占比 5%;河北、廣東、云南、湖北三省均占 3%;寧夏回族自治區(qū)占比 2%。我國六大無煙煤基地分別為北京京煤集團(tuán)、晉城煤業(yè)集團(tuán)、焦作煤業(yè)集團(tuán)、河南永城礦區(qū)、神華寧煤集團(tuán)、陽泉煤業(yè)集團(tuán)，這些基地是保障無煙煤穩(wěn)定供應(yīng)的核心力量。
無煙煤作為高變質(zhì)程度煤，揮發(fā)分含量低，受熱后不產(chǎn)生膠質(zhì)體，高溫下無法單獨(dú)結(jié)焦，傳統(tǒng)配煤煉焦工藝中未將其納入煉焦煤范疇。但隨著煉焦煤資源日漸緊缺、成本持續(xù)升高，無煙煤作為瘦化劑在配煤煉焦中的應(yīng)用價(jià)值逐漸凸顯，不僅能緩解瘦煤供給壓力，還能有效降低煉焦成本。
無煙煤配煤煉焦需以焦煤、肥煤等黏結(jié)性煤種為基礎(chǔ)，通過合理配比平衡活性組分與非活性組分的比例，才能保證焦炭質(zhì)量。由于無煙煤黏結(jié)指數(shù)和膠質(zhì)層厚度基本為零，而非活性組分強(qiáng)度較高，需與黏結(jié)指數(shù)較高的肥煤、焦煤、1/3 焦煤或氣煤等配合使用。配煤方案需滿足三項(xiàng)核心要求：入爐配合煙煤的活性組分需足夠富余，確保與惰性組分的平衡;無煙煤配入占比適中，保證配合煤的流動(dòng)度和膨脹度達(dá)標(biāo);無煙煤粒度、細(xì)度適中且可磨性及穩(wěn)定性良好。
無煙煤的粒度及粒級(jí)對(duì)焦炭冷強(qiáng)度(M??、M??)影響顯著。當(dāng)配煤煉焦中配入的無煙煤細(xì)度為 3mm 時(shí)，無煙煤顆粒會(huì)在焦炭中心形成裂紋中心，導(dǎo)致焦炭 M??下降明顯，僅為 67.7%，M??為 10.9%;當(dāng)細(xì)度為 1mm 時(shí)，焦塊均勻細(xì)密，焦炭 M??達(dá)到最大值 73.7%，M??為 9.0%;當(dāng)細(xì)度為 0.5mm 時(shí)，粉塵量增多，焦炭機(jī)械強(qiáng)度降低。在配入比例方面，傳統(tǒng)配煤煉焦條件下，無煙煤配入量一般小于 8%，超過 10% 則焦炭強(qiáng)度大幅降低;若采用型煤煉焦、搗固煉焦或?qū)o煙煤進(jìn)行改性，可進(jìn)一步提高配入量。使用低灰低硫的肥煤時(shí)，無煙煤配入量可從 8% 提高至 15%;在配入比例 3%~10% 范圍內(nèi)，若合理調(diào)整主體煤比例，入爐煤 R???控制在 1.10%~1.20%，且無煙煤粒度 <1mm 占比大于 90%、>3mm 占比小于 2.0%，可保證冶金焦強(qiáng)度;在特定配煤方案下，無煙煤配入量 10%~20% 時(shí)，煉制的焦炭 M??均大于 82%，M??均大于 92%，M??均小于 7.2%，符合一級(jí)冶金焦質(zhì)量要求;冷壓成型工藝中，無煙煤配入比例 8%、碳化速度 3℃/min、碳化時(shí)間 3h、碳化終溫 1000℃時(shí)，制得的型焦可達(dá)國家冶金焦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);采用搗固工藝配煤煉焦時(shí)，添加 20%~30% 無煙煤，焦炭質(zhì)量可達(dá)到一級(jí)冶金焦要求，同時(shí)滿足出口焦炭 CRI<30%、CSR>60% 的標(biāo)準(zhǔn)。此外，在配煤中加入 5% 無煙煤、6% 貧煤和 0.10% 改性劑，可使焦炭抗碎強(qiáng)度 M??提高 4.40%、耐磨強(qiáng)度 M??降低 0.70%、反應(yīng)性 CRI 減小 4.25%、反應(yīng)后強(qiáng)度 CSR 提高 4.83%。
噴煤技術(shù)在高爐及非高爐煉鐵中的應(yīng)用已相當(dāng)普遍，其核心優(yōu)勢在于降低焦比、減少冶金能耗、提高生產(chǎn)效益、改善冶煉條件，同時(shí)緩解煉鐵對(duì)焦炭的需求，提升市場競爭力。目前我國噴煤技術(shù)主要應(yīng)用于高爐煉鐵生產(chǎn)，合理選擇噴煤煤種與配比是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)噴煤比、經(jīng)濟(jì)燃料比和最佳經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。
高爐噴吹用煤需滿足特定技術(shù)要求：干餾過程中不能軟化成膠質(zhì)體并固化黏結(jié)成塊狀焦炭;固定碳含量高、發(fā)熱量高，利于降低焦比;揮發(fā)分較低，防止爆炸;運(yùn)輸性能強(qiáng)，噴吹過程中保持均勻穩(wěn)定，避免堵槍、空槍和噴嘴堵塞。煙煤、無煙煤均可用于高爐噴吹，實(shí)際生產(chǎn)中有煙煤噴吹、無煙煤噴吹及混煤噴吹三種模式，但煙煤中的肥煤和焦煤因黏結(jié)指數(shù)高，噴吹時(shí)易在風(fēng)口結(jié)焦導(dǎo)致噴槍堵塞，故被排除在噴吹煤種之外。
無煙煤因發(fā)熱量大、理論置換比大、不易爆炸且安全性高，長期占據(jù)高爐噴吹煤種的主力位置，但無煙煤著火點(diǎn)低、燃燒速度較慢，噴吹量提高時(shí)，風(fēng)口處煤粉燃燒效率下降，未燃燒煤粉量增加，難以實(shí)現(xiàn)高煤比。因此，大煤比需求下多采用混煤噴吹方式，在低揮發(fā)分無煙煤中混入高揮發(fā)分煙煤，可提升混合煤燃燒性能、實(shí)現(xiàn)高煤比噴吹、降低噸鐵能耗，同時(shí)擴(kuò)寬噴吹煤選擇范圍。
多項(xiàng)實(shí)踐表明，不同配比的混煤噴吹可實(shí)現(xiàn)最優(yōu)效果：52% 混合無煙煤 + 40% 煙煤 + 8% 焦粉的配比，能達(dá)到著火點(diǎn)最低及燃盡率最高的效果;3# 煙煤與無煙煤 Ⅲ 搭配為部分企業(yè)高爐噴吹首選，3# 煙煤配加比控制在 45%~55% 之間;在煙煤和無煙煤的混煤中加入褐煤，每加入 5% 褐煤可降低混合煤樣著火點(diǎn) 4℃左右，噴煤效果良好;無煙煤與提質(zhì)煤、蘭炭、煙煤、焦粉及焦化除塵灰搭配，通過等效灰分評(píng)價(jià)，可實(shí)現(xiàn)不同煤粉高爐噴吹的最優(yōu)效果;A2 無煙煤：B 煙煤 = 7:3+10% 除塵泥的混合比例，既能穩(wěn)定輸出粉體，又能高效回收除塵泥中的有價(jià)元素。此外，混合煤的燃燒性與配入單種煤的燃燒性相關(guān)，且受可磨性影響，當(dāng)配入無煙煤的燃燒性能相近時(shí)，其對(duì)混合煤燃燒性的影響主要取決于可磨性能。
煅燒無煙煤可替代瀝青焦、石油焦等，在煉鋼生產(chǎn)中作為增碳劑使用，其應(yīng)用效果與煅燒工藝、存儲(chǔ)運(yùn)輸條件及配入量密切相關(guān)。為降低鋼中 H 含量，無煙煤煅燒需保證一定的煅燒溫度和時(shí)間，使揮發(fā)分≤1.5%;同時(shí)在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中需注意防潮，確保含水率低于 1.5%，在此條件下，煅燒后的無煙煤作為增碳劑加入鋼液中，鋼中 H 含量僅增加 0.17ppm，符合 < 8ppm 的標(biāo)準(zhǔn)要求。
無煙煤在鋼液中的溶解特性表現(xiàn)為，隨著加入量增加，鋼液中的碳含量和爐氣量呈線性增長。當(dāng)無煙煤加入量從 10g 增加至 20g 時(shí)，這一變化趨勢尤為明顯。此外，利用優(yōu)質(zhì)無煙煤生產(chǎn)煉鋼增碳劑時(shí)，通過控制石墨化溫度和延長石墨化時(shí)間，可生產(chǎn)出符合 YB/T 192-2001 標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)及以上煉鋼用增碳劑，為煉鋼工業(yè)提供高質(zhì)量的增碳材料。
中國報(bào)告大廳《2025-2030年中國無煙煤產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢及投資規(guī)劃深度研究報(bào)告》指出，我國無煙煤資源儲(chǔ)量豐富、分布集中，山西、貴州、河南為主要資源大省，產(chǎn)量分布與資源分布高度契合，六大無煙煤基地為穩(wěn)定供應(yīng)提供堅(jiān)實(shí)保障。無煙煤憑借獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在冶金工業(yè)的煉焦、煉鐵、煉鋼環(huán)節(jié)均有著廣泛且重要的應(yīng)用：煉焦領(lǐng)域通過合理配比與工藝優(yōu)化，無煙煤可作為瘦化劑降低成本并保證焦炭質(zhì)量;煉鐵領(lǐng)域以混煤噴吹為主要應(yīng)用形式，實(shí)現(xiàn)降本增效與能耗降低;煉鋼領(lǐng)域則作為優(yōu)質(zhì)增碳劑替代稀缺原料，滿足鋼液增碳需求。盡管無煙煤在應(yīng)用中面臨部分技術(shù)挑戰(zhàn)，但通過持續(xù)的工藝改進(jìn)與配比優(yōu)化，其在冶金工業(yè)中的應(yīng)用潛力將進(jìn)一步釋放。未來，隨著科技創(chuàng)新力度的加大與技術(shù)推廣應(yīng)用的加快，無煙煤的利用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?，在?jié)約短缺煤源、實(shí)現(xiàn)綜合利用、節(jié)能減排等方面發(fā)揮更大作用，為相關(guān)行業(yè)的綠色低碳發(fā)展與經(jīng)濟(jì)效益提升注入持續(xù)動(dòng)力。
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