兰炭又称半焦，是无黏性或弱黏性的高挥发分烟煤在中低温条件下干馏热解得到的较低挥发分固体炭质产品，具有低灰、低硫、低磷、低铝、高固定碳比、高活化性和高比电阻率的特性，具有广泛用途，也是一种良好的洁净型民用燃料。
兰炭型焦的生产工艺一般包括两种：(1)将干馏得到的具有一定粒度组成的兰炭粉和黏结剂、水按照一定的比例混合，再利用合适的成型工艺和设备，压制出具有一定形状、尺寸、强度和理化特性的人工“块煤”，烘干后即可得到兰炭型焦产品;(2)首先将原煤利用合适的成型工艺和设备压制成型煤，再将型煤干燥和干馏后得到兰炭型焦产品。通常认为，压制型煤所用的原煤或兰炭粉粒度在3mm以下，且小于1mm的部分占70%~90%是比较适宜的;添加的黏结剂包括液态黏结剂和干粉黏结剂，且二者常联合使用;成型设备一般采用产量大、成型效果好的对辊成型机。
兰炭型焦的两种生产工艺流程如图1 所示。
目前，兰炭型焦因其自身优点正逐步成为全国推广使用的清洁燃料，而传统的高硫、高灰、低热值的散煤由于直接燃烧对空气环境质量危害极大，已经禁止。
1 兰炭型焦与各种煤的基本性质对比
将兰炭型焦与兰炭、各种煤的工业分析、元素分析、硫含量及灰成分等相关指标进行对比(结果见表1—5)。其中，工业分析依据GB/T 212—2008《煤的工业分析方法》进行，元素分析依据GB/T 31391—2015《煤的元素分析方法》进行，硫分析依据GB/T 214—2007《煤中全硫的测定方法》以及GB/T 215—2008《煤的各种形态硫的测定方法》进行，灰成分分析依据GB/T 1574—2007《煤灰成分分析方法》进行，比表面积分析依据GB/T 7702.20—2008《煤质颗粒活性炭试验方法孔容积比表面积的测定》进行。表1为兰炭型焦与各种煤的工业分析结果。表2为兰炭型焦与各种煤的元素分析结果。
从表1数据可以看出，兰炭型焦与兰炭、其它煤相比，具有挥发分低、灰分低，固定碳高、热值高的特点。
从表2数据可以看出，和其它煤相比，兰炭型焦的硫含量相对较低
从表3数据可以看出，兰炭型焦不仅总硫含量较低，而且其中的有机硫不足30%，无机硫含量大于70%，主要以硫酸盐的形式存在于灰分中，燃烧时排放的SO2较少。
表4 兰炭型焦与兰炭、烟煤的灰成分分析结果
从灰成分分析数据可以看出，兰炭型焦中的氧化钙含量高，这就使其燃烧时发生自脱硫反应，生成硫酸钙，硫则留在灰中。
从比表面积分析数据可以看出，兰炭型焦比表面积大(与原煤相差40多倍)，有利于进行物理吸附的自脱硫反应，降低SO2排放。
2 兰炭型焦与各种煤现场试烧排放数据分析
分别选用陕北民用燃煤炉、北京民用燃煤炉和灶台炉，将兰炭型焦和各种煤进行现场试烧，对比其燃烧性能以及燃烧过程中的颗粒物、有害气体排放数据。
以陕北民用燃煤炉为例，使用兰炭型焦燃烧过程中排放的PM2.5和总颗粒物浓度是榆林烟煤的1/33和1/7，远低于烟煤，略低于无烟煤。兰炭型焦与各种煤现场试烧排放物数据对比见表6。
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以陕北民用燃煤炉为例，兰炭型焦燃烧后排放的NOx、SO2比烟煤少约3.5倍，与无烟煤接近。兰炭型焦与各种煤现场试烧有害气体排放数据对比见表7。
3 兰炭型焦与各种煤农户试烧性能对比
以北京民用燃煤炉为例，在北京郊区随机选取4家农户，分别试烧兰炭块、兰炭型焦、无烟煤块和无烟煤型煤(四种燃料加入量均为10kg)，重点考察不同煤的点火时间、燃烧时间和灰样残炭率(确定燃尽率)。
表8为兰炭型焦和不同煤的平均点火点时间对比。从表8数据可以看出，兰炭块及兰炭型焦的平均点火时间均小于无烟煤块和无烟煤型煤，说明其化学活性好，容易燃烧。
表9 为兰炭型焦和不同煤的平均燃烧时间对比。从表9数据可以看出，兰炭型焦燃烧时间最长，达7 h以上，且燃烧过程中火力稳定，耐烧;兰炭块与无烟煤块燃烧时间相近，平均燃烧时长约5 h。
表10为兰炭型焦和不同煤种燃烧后的残炭率对
从表10数据可以看出，兰炭型焦燃烧后灰中残炭率还不足无烟煤块的1/30，燃烧彻底，浪费少，无二次污染，这主要是因为兰炭型焦比表面积大、孔隙率高、透气性好。
4 结论与讨论
(1)兰炭型焦具有挥发分低(<8%)、灰分低(<15%)、硫含量低(<0.3%)、固定碳高(>75%)、发热量高(>25.1 MJ)、化学活性高等特点(三高三低)，各项指标均优于烟煤，部分指标优于无烟煤。
(2)兰炭型焦燃烧过程中排放的颗粒污染物PM2.5和总颗粒物浓度远低于榆林烟煤，略低于宁夏无烟煤和晋城无烟煤。
(3)兰炭型焦点火时间比无烟煤短，容易着火和燃烧。兰炭型焦作为高效清洁燃料应用到民用燃煤炉中，具有易燃优势。
(4)兰炭型焦的燃烧性能优于无烟煤。在农户试烧实验中，兰炭型焦平均燃烧时长超过7 h，而无烟煤的燃烧时长只有5h左右。
(5)兰炭型焦有效利用率远远高于无烟煤。兰炭型焦残炭率不足无烟煤的1/30，利用率高，燃烧后产生的灰渣污染物少，具有无烟煤无法比拟的优势。
(6)兰炭型焦具有资源优势。我国无烟煤资源有限，仅占全国煤炭资源的10%;而用于制备兰炭型焦的陕北原煤资源丰富，仅榆林市兰炭产能就达到5000万t/a。
(7)京津冀地区民用燃煤消费量约3600万t/a，如果利用兰炭型焦代替，京津冀地区就少向大气中排放约26万t SO2、18万t NOx。
(8)兰炭型焦作为民用燃料在降低环境污染的同时，还具有价格优势：在京津冀地区，无烟煤售价1200元/t左右，兰炭型焦售价为900元/t左右，按照每年3600万t的市场需求计算，仅京津冀地区就可节约资金108亿元左右。
(9)随着以GF干馏技术为代表的新型兰炭生产技术的产业化，兰炭生产状况得到较大改善，真正实现了兰炭生产过程中的高效、清洁和环保，从而进一步降低了兰炭型焦的成本，助力兰炭型焦的推广和应用。
