【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，形成油系、煤系針狀焦共存的現(xiàn)象。全球針狀焦目前年產(chǎn)能大約在 120 多萬(wàn)噸，集中在美國(guó)、日本和英國(guó)。 中國(guó)電爐鋼年產(chǎn)量以 ％的速度遞增， 2022年消耗電極 35萬(wàn)噸，2022 年消耗在 40 萬(wàn)噸左右，目前年消耗量近 50 萬(wàn)噸。我國(guó)現(xiàn)有 75 噸以上的電爐 60 多臺(tái)，最大的 160 噸，電爐鋼總產(chǎn)量在 6000 多萬(wàn)噸。年需要大規(guī)格超高功率電極 6 萬(wàn)噸左右，國(guó)內(nèi)進(jìn)口大規(guī)格超高功率電極從 18 2022 年開(kāi)始，每年在 2 萬(wàn)噸左右。國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)超高功率石墨電極的企業(yè)有吉林炭素、方大炭素（原蘭州炭素）、南通炭素、大同炭素等，加起來(lái)不到 2 萬(wàn)噸，滿(mǎn)足不了電爐鋼發(fā)展的需要。我國(guó)的大規(guī)格超高功率石墨電極基本靠進(jìn)口解決。進(jìn)口此類(lèi)電極， 2022 年時(shí)每噸價(jià)為 2500 美元，但后來(lái)價(jià)格不斷上漲，到 2022 年已達(dá)到 4500 美元一噸，目前 突 破 5000美元一噸的。 近年來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)力度的加大，電爐鋼、特別是大噸位的電爐鋼生產(chǎn)，急需大規(guī)格超高功率石墨電極。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)目前已經(jīng)具備了生產(chǎn)大規(guī)格超高功率電極的條件。吉林炭素、方大炭素、南通炭素等國(guó)內(nèi)生產(chǎn)電極和炭素制品的老牌企業(yè)，近年來(lái)，通過(guò)技術(shù)改造，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)裝備、引進(jìn)高檔次人才，使我國(guó)大規(guī)格超高功率電極研制開(kāi)發(fā)有了新的起步；而開(kāi)封炭素的投產(chǎn)更使我國(guó)加入了能夠生產(chǎn)大規(guī) 格超高功率石墨電極國(guó)際生產(chǎn)廠(chǎng)家的行列。開(kāi)封炭素機(jī)制新、裝備新、 人 員少（僅三百多名員工），其主要工藝技術(shù)和生產(chǎn) 設(shè)備全部是引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備和工藝技術(shù)，產(chǎn)品全部為大規(guī)格超高功率石墨電極，因此，我國(guó)的大規(guī)格超高功率石墨電極國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)取得階段性成果。但是，生產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極離不開(kāi)高質(zhì)量的針狀焦，隨著市場(chǎng)對(duì)大規(guī)格超高功率石墨電極需求量的增加，針狀焦產(chǎn)品的市場(chǎng)需求量也將逐年增加。我國(guó)針狀焦生產(chǎn)雖已初步工業(yè)化，但其產(chǎn)品的性能仍不能滿(mǎn)足生產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極 的要求。所以多年來(lái)，我國(guó)電極生產(chǎn)企業(yè)的針狀焦 90%依賴(lài)進(jìn)口 。從國(guó)外進(jìn)口針狀焦，最早是 400 到 500 美元一噸，目前價(jià)格是 2500 美元一噸，上漲 四 倍 多 。目前我國(guó)主要從 美國(guó)、日本和英國(guó)進(jìn)口。 19 我國(guó)的針狀焦開(kāi)發(fā)最早從 1983 年開(kāi)始 ， 到 90 年代，國(guó)家規(guī)劃四個(gè)點(diǎn)；安慶石化公司、山東濟(jì)寧化工公司、遼寧錦州石化公司、鞍山化工設(shè)計(jì)院（煤氣）。安慶石化在 90 年代末工業(yè)化技術(shù)試驗(yàn)時(shí)曾獲得重大突破，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到生產(chǎn)要求，但因各種原因后來(lái)終止生產(chǎn)；錦州石化經(jīng)過(guò)多年攻關(guān)試驗(yàn)，到 1995 年以后基本可以生產(chǎn)，年產(chǎn)量達(dá) 3 萬(wàn)噸，針狀焦灰分降低到 ％以下，真密度穩(wěn)定在 以上。但數(shù)量有限，滿(mǎn)足不了國(guó)內(nèi)需求，而且質(zhì)量也不 十分 穩(wěn)定。與此同時(shí)，我國(guó)的煤系針狀焦開(kāi)發(fā)也普遍展開(kāi)。鞍山化工采用鞍鋼焦化耐材設(shè) 計(jì)院專(zhuān)利技術(shù)裝置，不斷進(jìn)行攻關(guān)， 1994 年在原專(zhuān)利基礎(chǔ)上又進(jìn)行工業(yè)化研究，于 1998年突破工藝順行關(guān)，開(kāi)始正式連續(xù)生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)出 8 萬(wàn)噸煤系針狀焦，但終因產(chǎn)品質(zhì)量未能完全達(dá)到要求而不再生產(chǎn)；目前，山西宏特、山西呂粱、內(nèi)蒙巴彥淖爾金泉工業(yè)園等單位都在組織研制開(kāi)發(fā)煤系針狀焦。濟(jì)寧碳系工業(yè)園區(qū) 1992 年建成國(guó)家大型年產(chǎn) 25 萬(wàn)噸煉焦油加工能力，具備了開(kāi)發(fā) 煤系 針狀焦的原料優(yōu)勢(shì)。 中國(guó)目前針狀焦年需求量約 30～ 40 萬(wàn)噸，但目前只能產(chǎn) 5 萬(wàn)噸，專(zhuān)家預(yù)測(cè)到 2022 年，針狀焦需求量將突破 50 萬(wàn)噸。因此，從中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景看，從 中國(guó)目前在大規(guī)格超高功率石墨電極生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)嵙?，從中?guó)目前在開(kāi)發(fā)針狀焦已經(jīng)達(dá)到的水平看，加大其開(kāi)發(fā)力度，加快針狀焦開(kāi)發(fā)步伐，使優(yōu)質(zhì)針狀焦國(guó)產(chǎn)化，不但可以改變我國(guó)生產(chǎn)大規(guī)格超高功率石墨電極受制于人的現(xiàn)狀，促進(jìn)我國(guó)鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，而且還可以促進(jìn)我國(guó)航空航天工業(yè)的發(fā)展。國(guó)家有關(guān)方面應(yīng)從思想上給予高度重視，從宏觀方面給予指導(dǎo)，盡快整合技術(shù)資源、人才資源，確定重 20 點(diǎn)發(fā)展方向，從開(kāi)發(fā)政策和產(chǎn)品研制方面給予重點(diǎn)資金扶持，組織協(xié)調(diào)好有關(guān)方面配合。要搞出高質(zhì)量的針狀焦，更需要石化、煤化部門(mén)給予充分重視，依靠行業(yè)優(yōu)勢(shì)、原料優(yōu)勢(shì)、 技術(shù)優(yōu)勢(shì)、資金優(yōu)勢(shì)，和冶金行業(yè)聯(lián)手，使我國(guó)的針狀焦（油系和煤系）形成規(guī)?；a(chǎn)，質(zhì)量達(dá)到國(guó)際水平，從而滿(mǎn)足我國(guó)鋼鐵工業(yè)和其他領(lǐng)域?qū)μ克刂破返囊蟆Ｖ萍s發(fā)展的針狀焦難題解決了，我國(guó)的航空、航天、醫(yī)用等領(lǐng)域的炭素制品、我國(guó)的大規(guī)格超高功率石墨電極發(fā)展一定會(huì)有長(zhǎng)足的發(fā)展。 目前全球只有美國(guó)、英國(guó)和日本能生產(chǎn)石油系針狀焦。煤系針狀焦只有日本能生產(chǎn)，且已形成油系、煤系生產(chǎn)針狀焦共存局面。目前全球針狀焦產(chǎn)量約 120 萬(wàn)噸 左右，我國(guó)產(chǎn)量只有 5 萬(wàn)噸 ，而每年針狀焦需求量約 30～ 40 萬(wàn)噸 ， 80％～ 90%依賴(lài)進(jìn)口。 電爐煉鋼大型化 需求及全球電爐煉鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)速度加快，隨著超高功率電極用量增加 ,針狀焦需求量也必然增加。目前國(guó)產(chǎn)針狀焦價(jià)格波動(dòng)在 ～ 萬(wàn)元 /噸 ,比去年上漲了 40%。加大投入開(kāi)發(fā)研究生產(chǎn)針狀焦及引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，擴(kuò)大產(chǎn)量是發(fā)展方向。 針狀焦在國(guó)內(nèi)外都屬于稀缺產(chǎn)品。國(guó)際市場(chǎng)上，針狀焦的價(jià)格一直在攀高，國(guó)內(nèi)由于生產(chǎn)企業(yè)少，產(chǎn)品供不應(yīng)求，我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)所需的針狀焦 90%依賴(lài)進(jìn)口。近年來(lái)，進(jìn)口針狀焦一直呈漲勢(shì)。 2022 年初，煤系針狀焦進(jìn)口價(jià)格達(dá)到 1250～ 1450 美元 /噸 ，從日本進(jìn)口的油系針狀焦價(jià)格為 1360～ 1460 美元 /噸 ， 2022 年底油系針狀焦價(jià)格為 2022 美元 /噸 。國(guó)際金融風(fēng)暴襲來(lái)時(shí)，進(jìn)口針狀焦價(jià)格不跌反漲。 2022 年 4 月，價(jià)格高達(dá) 2500 美元 /噸 。目前國(guó)內(nèi)針狀焦價(jià)格高達(dá) ～ 萬(wàn)元 /噸 。 21 電弧爐發(fā)展推動(dòng)針狀焦需求增加 。 我國(guó)電爐煉鋼產(chǎn)量年均以 %速度增長(zhǎng) ,年消耗電極 50 萬(wàn)噸 ； 2022 年我國(guó)電爐煉鋼產(chǎn)量增長(zhǎng) 10%，電爐鋼產(chǎn)量約為 5000 萬(wàn)噸 。全球石墨電極產(chǎn)量的 2/3 消耗于電爐煉鋼中。全球電弧爐煉鋼產(chǎn)能在不斷的提高，所需超高功率石墨電極及高功率石墨電極需求增長(zhǎng)速度加快。 2022 年我國(guó)石墨電極產(chǎn)量 萬(wàn)噸 ,同比增長(zhǎng) %。其中超高功率電極產(chǎn)量 萬(wàn)噸 ，同比增長(zhǎng) %。高功率電極產(chǎn)量 萬(wàn)噸 ,同比增長(zhǎng) %。普通石墨電極產(chǎn)量 萬(wàn)噸 ,同比增長(zhǎng) %。從銷(xiāo)售量看 ,銷(xiāo)售超高功率電極 萬(wàn)噸 ,同比增長(zhǎng) %?？梢?jiàn) ,超高功率電極產(chǎn)量比普通石墨電極增長(zhǎng)率高出 18%。這說(shuō)明超高功率電極需求增加 ,這也是因?yàn)殡姞t煉鋼大型化需求及全球電爐煉鋼增長(zhǎng)速度加快需求結(jié)果。 2022 年 1～ 5 月煉鋼用石墨電極產(chǎn)量雖有下降，但下降的幅度較普通石墨電極及高功率電極少 5%?？梢?jiàn) ,為滿(mǎn)足電爐煉鋼大 型化需求，超高功率電極在石墨電極產(chǎn)量中的比重增加，因而需求針狀焦原料增加。 制造超高功率電極（ UHP）原料為針狀焦，針狀焦的生產(chǎn)原料是瀝青。煤焦油針狀焦的生產(chǎn)商目前主要有日本三菱。我國(guó)生產(chǎn)針狀焦是一個(gè)新的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。 針狀焦產(chǎn)量決定著一個(gè)國(guó)家超高功率電極的產(chǎn)量及制約電弧爐煉鋼的發(fā)展。國(guó)際及國(guó)內(nèi)針狀焦十分緊張短缺，我國(guó)每年要進(jìn)口針狀焦，且價(jià)格貴（我國(guó)山西宏特煤系針狀焦價(jià)格 ～ 萬(wàn)元 /噸 ）。 項(xiàng)目實(shí)施方案 22 （ 1）總體目標(biāo) 山有限公司 與 中國(guó)石油大學(xué)重質(zhì)油研究所 合作 ，已完成了該項(xiàng)目的備案立項(xiàng)、環(huán)評(píng)及安評(píng) 等前期工作。 主要研發(fā)內(nèi)容與目標(biāo) 是采用 第二代針狀焦 生產(chǎn) 技術(shù) ， 產(chǎn)業(yè)化建設(shè)目標(biāo) 規(guī)模為 10 萬(wàn)噸 /年，使 針狀焦 產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。實(shí)施期限為 2022 年 6 月 — 2022 年 12 月 ， 預(yù)計(jì)項(xiàng)目總投資 38005 萬(wàn)元。該項(xiàng)目完成達(dá)產(chǎn)后，預(yù)計(jì)完成銷(xiāo)售收入 150212萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)新增利稅 18780 萬(wàn)元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 （ 2）主要研發(fā)工作與目標(biāo) 本項(xiàng)目 以重芳烴為原料， 采用 變溫、變壓重油延遲焦化工藝， 工藝包由中石化股份公司石油化工科學(xué)研究院提供。延遲焦化工藝是重質(zhì)油在加熱爐中加熱，采用高的流速和高的熱強(qiáng)度，使油品在加熱 爐中短時(shí)間內(nèi)達(dá)到焦化反應(yīng)所需的溫度，同時(shí)迅速離開(kāi)加熱爐進(jìn)入焦炭塔，在焦炭塔內(nèi)通過(guò)較長(zhǎng)的停留時(shí)間發(fā)生裂解及縮合反應(yīng)，生產(chǎn)氣體、輕質(zhì)油品和焦炭。延遲焦化技術(shù)是重質(zhì)油加工的主要的工藝技術(shù)之一，該技術(shù)能夠把最重的或最劣質(zhì)的渣油、瀝青及污油轉(zhuǎn)化為輕質(zhì)油，其副產(chǎn)品焦化干氣和焦炭也是其它工藝裝置及冶金行業(yè)的良好原料。延遲焦化技術(shù)與其它渣油加工技術(shù)相比具有技術(shù)成熟，一次性建設(shè)投資較低、操作費(fèi)用低等特點(diǎn)。該技術(shù)自一九二八年發(fā)明至今，通過(guò)近七十多年的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得到了很大的發(fā)展，目前無(wú)論是在發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家還是在發(fā)展中的亞洲 國(guó)家都是渣油加工普遍采用的工藝技術(shù)之一。 國(guó)內(nèi)延遲焦化技術(shù)自 60 年代初的我國(guó)第一套延遲焦化裝置投產(chǎn)至今，已有近 40 年的歷史了，在這期間，在廣大科研、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)人員 23 的共同努力下，我國(guó)的延遲焦化技術(shù)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步和發(fā)展。裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期延長(zhǎng)，操作平穩(wěn)性提高，能耗降低，自動(dòng)化程度得到提高，并成功開(kāi)發(fā)出針狀焦生產(chǎn)工藝。 焦化裝置的工藝技術(shù)方案的選擇充分考慮以裝置的“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、滿(mǎn)、優(yōu)”生產(chǎn)，提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo) ,并采用先進(jìn)、成熟可靠的工藝技術(shù)和設(shè)備，使裝置在防腐、抗腐、環(huán)境保護(hù)、長(zhǎng)周期運(yùn)行、目的產(chǎn)品收率及質(zhì)量、自動(dòng)化水 平、大型化設(shè)計(jì)等方面達(dá)到較高水平。 裝置工藝技術(shù)特點(diǎn) ①、采用大循環(huán)比焦化方案 循環(huán)比主要是用來(lái)控制蠟油的干點(diǎn)和殘?zhí)?、液體產(chǎn)品的比率和收率、石油焦的產(chǎn)率。循環(huán)比大時(shí)，總液體收率減小，焦炭和氣體產(chǎn)率增加，柴油收率相對(duì)提高，蠟油收率相對(duì)降低，蠟油質(zhì)量好；循環(huán)比小時(shí)，總液體收率增加，柴油收率相對(duì)降低，蠟油收率相對(duì)提高，蠟油質(zhì)量差，焦炭和氣體產(chǎn)率降低。根據(jù)加工總流程及裝置希望少產(chǎn)高硫蠟油、多產(chǎn)柴油的要求，推薦裝置采用大循環(huán)比操作。 ②、焦化裝置反應(yīng)系統(tǒng)采用“一爐兩塔”焦化工藝流程 新建焦化裝置采用“一爐兩塔”工藝流 程，具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ A）、簡(jiǎn)化操作 焦炭塔按“一爐兩塔”較“兩爐四塔”流程設(shè)置，可減少焦炭塔頻繁切換操作，并節(jié)省公用工程的消耗。 （ B）、投資省 在焦炭塔、焦化爐和除焦機(jī)械投資方面，“一爐兩塔”焦炭塔和焦 24 化爐及配套除焦系統(tǒng)的投資比數(shù)量多處理能力小的設(shè)備投資少而且也可減少占地。 （ C）、除焦時(shí)間少、勞動(dòng)強(qiáng)度低 采用“一爐兩塔”，可以減少了焦炭塔的切換次數(shù)，減少在除焦過(guò)程中（開(kāi)蓋和關(guān)蓋）以及預(yù)熱設(shè)備的時(shí)間，大大減輕了操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 ③、加熱爐 焦化加熱爐是延遲焦化裝置的核心設(shè)備，它是能否保證焦化裝置“平 、穩(wěn)、優(yōu)、長(zhǎng)、滿(mǎn)”連續(xù)運(yùn)行的關(guān)鍵。建議采用技術(shù)先進(jìn)的雙面輻射爐型，并采用多點(diǎn)注汽和雙向燒焦技術(shù)。其主要特點(diǎn)為： （ A）采用雙面輻射爐型及多室多程設(shè)計(jì) 由于該裝置處理量較大，故焦化爐采用二個(gè)相互獨(dú)立的輻射－對(duì)流排管系統(tǒng)，四管程設(shè)計(jì)。 采用雙面輻射立式爐型，底燒火嘴布置。輻射爐管采用雙面輻射形式布置，以提高其平均熱強(qiáng)度，降低峰值熱強(qiáng)度，因而可降低最大油膜厚度、管壁溫度、物料停留時(shí)間。延長(zhǎng)加熱爐的運(yùn)行周期。 采用具有與火嘴數(shù)量、型式、布置相匹配的適宜爐膛尺寸，保證爐膛內(nèi)的熱強(qiáng)度分布均勻。 （ B）采用新型低 NOX燃 燒器 根據(jù)輻射爐膛結(jié)構(gòu)、爐管布置型式等，采用小能量和相對(duì)扁長(zhǎng)形及低 NO 燃燒器，以保證在提供工藝所需熱量相匹配的爐膛單位燃燒熱容積下，爐膛內(nèi)熱強(qiáng)度分布的均勻性的要求。 25 （ C）采用多點(diǎn)注水（或蒸汽）新技術(shù) 根據(jù)管內(nèi)介質(zhì)不同的加熱階段，在管路系統(tǒng)不同部位分別注入不同比例的水或蒸汽。減緩減壓渣油在