【文章內容簡介】 實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產，形成油系、煤系針狀焦共存的現(xiàn)象。全球針狀焦目前年產能大約在 120 多萬噸，集中在美國、日本和英國。 中國電爐鋼年產量以 ％的速度遞增， 2022年消耗電極 35萬噸，2022 年消耗在 40 萬噸左右，目前年消耗量近 50 萬噸。我國現(xiàn)有 75 噸以上的電爐 60 多臺，最大的 160 噸，電爐鋼總產量在 6000 多萬噸。年需要大規(guī)格超高功率電極 6 萬噸左右，國內進口大規(guī)格超高功率電極從 18 2022 年開始，每年在 2 萬噸左右。國內能生產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，加起來不到 2 萬噸，滿足不了電爐鋼發(fā)展的需要。我國的大規(guī)格超高功率石墨電極基本靠進口解決。進口此類電極， 2022 年時每噸價為 2500 美元，但后來價格不斷上漲，到 2022 年已達到 4500 美元一噸，目前 突 破 5000美元一噸的。 近年來，隨著鋼鐵工業(yè)調整產品結構力度的加大，電爐鋼、特別是大噸位的電爐鋼生產，急需大規(guī)格超高功率石墨電極。經(jīng)過多年的發(fā)展，我國目前已經(jīng)具備了生產大規(guī)格超高功率電極的條件。吉林炭素、方大炭素、南通炭素等國內生產電極和炭素制品的老牌企業(yè)，近年來，通過技術改造，引進國外先進技術裝備、引進高檔次人才，使我國大規(guī)格超高功率電極研制開發(fā)有了新的起步；而開封炭素的投產更使我國加入了能夠生產大規(guī) 格超高功率石墨電極國際生產廠家的行列。開封炭素機制新、裝備新、 人 員少（僅三百多名員工），其主要工藝技術和生產 設備全部是引進國外的先進設備和工藝技術，產品全部為大規(guī)格超高功率石墨電極，因此，我國的大規(guī)格超高功率石墨電極國產化已經(jīng)取得階段性成果。但是，生產大規(guī)格超高功率石墨電極離不開高質量的針狀焦，隨著市場對大規(guī)格超高功率石墨電極需求量的增加，針狀焦產品的市場需求量也將逐年增加。我國針狀焦生產雖已初步工業(yè)化，但其產品的性能仍不能滿足生產大規(guī)格超高功率石墨電極 的要求。所以多年來，我國電極生產企業(yè)的針狀焦 90%依賴進口 。從國外進口針狀焦，最早是 400 到 500 美元一噸，目前價格是 2500 美元一噸，上漲 四 倍 多 。目前我國主要從 美國、日本和英國進口。 19 我國的針狀焦開發(fā)最早從 1983 年開始 ， 到 90 年代，國家規(guī)劃四個點；安慶石化公司、山東濟寧化工公司、遼寧錦州石化公司、鞍山化工設計院（煤氣）。安慶石化在 90 年代末工業(yè)化技術試驗時曾獲得重大突破，產品質量達到生產要求，但因各種原因后來終止生產；錦州石化經(jīng)過多年攻關試驗，到 1995 年以后基本可以生產，年產量達 3 萬噸，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，滿足不了國內需求，而且質量也不 十分 穩(wěn)定。與此同時，我國的煤系針狀焦開發(fā)也普遍展開。鞍山化工采用鞍鋼焦化耐材設 計院專利技術裝置，不斷進行攻關， 1994 年在原專利基礎上又進行工業(yè)化研究，于 1998年突破工藝順行關，開始正式連續(xù)生產，開發(fā)出 8 萬噸煤系針狀焦，但終因產品質量未能完全達到要求而不再生產；目前，山西宏特、山西呂粱、內蒙巴彥淖爾金泉工業(yè)園等單位都在組織研制開發(fā)煤系針狀焦。濟寧碳系工業(yè)園區(qū) 1992 年建成國家大型年產 25 萬噸煉焦油加工能力，具備了開發(fā) 煤系 針狀焦的原料優(yōu)勢。 中國目前針狀焦年需求量約 30～ 40 萬噸，但目前只能產 5 萬噸，專家預測到 2022 年，針狀焦需求量將突破 50 萬噸。因此，從中國鋼鐵產業(yè)發(fā)展前景看，從 中國目前在大規(guī)格超高功率石墨電極生產領域實力看，從中國目前在開發(fā)針狀焦已經(jīng)達到的水平看，加大其開發(fā)力度，加快針狀焦開發(fā)步伐，使優(yōu)質針狀焦國產化，不但可以改變我國生產大規(guī)格超高功率石墨電極受制于人的現(xiàn)狀，促進我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，而且還可以促進我國航空航天工業(yè)的發(fā)展。國家有關方面應從思想上給予高度重視，從宏觀方面給予指導，盡快整合技術資源、人才資源，確定重 20 點發(fā)展方向，從開發(fā)政策和產品研制方面給予重點資金扶持，組織協(xié)調好有關方面配合。要搞出高質量的針狀焦，更需要石化、煤化部門給予充分重視，依靠行業(yè)優(yōu)勢、原料優(yōu)勢、 技術優(yōu)勢、資金優(yōu)勢，和冶金行業(yè)聯(lián)手，使我國的針狀焦（油系和煤系）形成規(guī)?；a，質量達到國際水平，從而滿足我國鋼鐵工業(yè)和其他領域對炭素制品的要求。制約發(fā)展的針狀焦難題解決了，我國的航空、航天、醫(yī)用等領域的炭素制品、我國的大規(guī)格超高功率石墨電極發(fā)展一定會有長足的發(fā)展。 目前全球只有美國、英國和日本能生產石油系針狀焦。煤系針狀焦只有日本能生產，且已形成油系、煤系生產針狀焦共存局面。目前全球針狀焦產量約 120 萬噸 左右，我國產量只有 5 萬噸 ，而每年針狀焦需求量約 30～ 40 萬噸 ， 80％～ 90%依賴進口。 電爐煉鋼大型化 需求及全球電爐煉鋼產量增長速度加快，隨著超高功率電極用量增加 ,針狀焦需求量也必然增加。目前國產針狀焦價格波動在 ～ 萬元 /噸 ,比去年上漲了 40%。加大投入開發(fā)研究生產針狀焦及引進先進技術，擴大產量是發(fā)展方向。 針狀焦在國內外都屬于稀缺產品。國際市場上，針狀焦的價格一直在攀高，國內由于生產企業(yè)少，產品供不應求，我國鋼鐵生產企業(yè)所需的針狀焦 90%依賴進口。近年來，進口針狀焦一直呈漲勢。 2022 年初，煤系針狀焦進口價格達到 1250～ 1450 美元 /噸 ，從日本進口的油系針狀焦價格為 1360～ 1460 美元 /噸 ， 2022 年底油系針狀焦價格為 2022 美元 /噸 。國際金融風暴襲來時，進口針狀焦價格不跌反漲。 2022 年 4 月，價格高達 2500 美元 /噸 。目前國內針狀焦價格高達 ～ 萬元 /噸 。 21 電弧爐發(fā)展推動針狀焦需求增加 。 我國電爐煉鋼產量年均以 %速度增長 ,年消耗電極 50 萬噸 ； 2022 年我國電爐煉鋼產量增長 10%，電爐鋼產量約為 5000 萬噸 。全球石墨電極產量的 2/3 消耗于電爐煉鋼中。全球電弧爐煉鋼產能在不斷的提高，所需超高功率石墨電極及高功率石墨電極需求增長速度加快。 2022 年我國石墨電極產量 萬噸 ,同比增長 %。其中超高功率電極產量 萬噸 ，同比增長 %。高功率電極產量 萬噸 ,同比增長 %。普通石墨電極產量 萬噸 ,同比增長 %。從銷售量看 ,銷售超高功率電極 萬噸 ,同比增長 %?？梢?,超高功率電極產量比普通石墨電極增長率高出 18%。這說明超高功率電極需求增加 ,這也是因為電爐煉鋼大型化需求及全球電爐煉鋼增長速度加快需求結果。 2022 年 1～ 5 月煉鋼用石墨電極產量雖有下降，但下降的幅度較普通石墨電極及高功率電極少 5%?？梢?,為滿足電爐煉鋼大 型化需求，超高功率電極在石墨電極產量中的比重增加，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，針狀焦的生產原料是瀝青。煤焦油針狀焦的生產商目前主要有日本三菱。我國生產針狀焦是一個新的開發(fā)項目。 針狀焦產量決定著一個國家超高功率電極的產量及制約電弧爐煉鋼的發(fā)展。國際及國內針狀焦十分緊張短缺，我國每年要進口針狀焦，且價格貴（我國山西宏特煤系針狀焦價格 ～ 萬元 /噸 ）。 項目實施方案 22 （ 1）總體目標 山有限公司 與 中國石油大學重質油研究所 合作 ，已完成了該項目的備案立項、環(huán)評及安評 等前期工作。 主要研發(fā)內容與目標 是采用 第二代針狀焦 生產 技術 ， 產業(yè)化建設目標 規(guī)模為 10 萬噸 /年，使 針狀焦 產品質量達到國際先進水平。實施期限為 2022 年 6 月 — 2022 年 12 月 ， 預計項目總投資 38005 萬元。該項目完成達產后，預計完成銷售收入 150212萬元，實現(xiàn)新增利稅 18780 萬元，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。 （ 2）主要研發(fā)工作與目標 本項目 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研究院提供。延遲焦化工藝是重質油在加熱爐中加熱，采用高的流速和高的熱強度，使油品在加熱 爐中短時間內達到焦化反應所需的溫度，同時迅速離開加熱爐進入焦炭塔，在焦炭塔內通過較長的停留時間發(fā)生裂解及縮合反應，生產氣體、輕質油品和焦炭。延遲焦化技術是重質油加工的主要的工藝技術之一，該技術能夠把最重的或最劣質的渣油、瀝青及污油轉化為輕質油，其副產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。延遲焦化技術與其它渣油加工技術相比具有技術成熟，一次性建設投資較低、操作費用低等特點。該技術自一九二八年發(fā)明至今，通過近七十多年的研究、開發(fā)和應用得到了很大的發(fā)展，目前無論是在發(fā)達的歐美國家還是在發(fā)展中的亞洲 國家都是渣油加工普遍采用的工藝技術之一。 國內延遲焦化技術自 60 年代初的我國第一套延遲焦化裝置投產至今，已有近 40 年的歷史了，在這期間，在廣大科研、設計和生產人員 23 的共同努力下，我國的延遲焦化技術也有了長足的進步和發(fā)展。裝置運轉周期延長，操作平穩(wěn)性提高，能耗降低，自動化程度得到提高，并成功開發(fā)出針狀焦生產工藝。 焦化裝置的工藝技術方案的選擇充分考慮以裝置的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”生產，提高經(jīng)濟效益為目標 ,并采用先進、成熟可靠的工藝技術和設備，使裝置在防腐、抗腐、環(huán)境保護、長周期運行、目的產品收率及質量、自動化水 平、大型化設計等方面達到較高水平。 裝置工藝技術特點 ①、采用大循環(huán)比焦化方案 循環(huán)比主要是用來控制蠟油的干點和殘?zhí)?、液體產品的比率和收率、石油焦的產率。循環(huán)比大時，總液體收率減小，焦炭和氣體產率增加，柴油收率相對提高，蠟油收率相對降低，蠟油質量好；循環(huán)比小時，總液體收率增加，柴油收率相對降低，蠟油收率相對提高，蠟油質量差，焦炭和氣體產率降低。根據(jù)加工總流程及裝置希望少產高硫蠟油、多產柴油的要求，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： （ A）、簡化操作 焦炭塔按“一爐兩塔”較“兩爐四塔”流程設置，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備投資少而且也可減少占地。 （ C）、除焦時間少、勞動強度低 采用“一爐兩塔”，可以減少了焦炭塔的切換次數(shù)，減少在除焦過程中（開蓋和關蓋）以及預熱設備的時間，大大減輕了操作工人的勞動強度。 ③、加熱爐 焦化加熱爐是延遲焦化裝置的核心設備，它是能否保證焦化裝置“平 、穩(wěn)、優(yōu)、長、滿”連續(xù)運行的關鍵。建議采用技術先進的雙面輻射爐型，并采用多點注汽和雙向燒焦技術。其主要特點為： （ A）采用雙面輻射爐型及多室多程設計 由于該裝置處理量較大，故焦化爐采用二個相互獨立的輻射－對流排管系統(tǒng)，四管程設計。 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，以提高其平均熱強度，降低峰值熱強度，因而可降低最大油膜厚度、管壁溫度、物料停留時間。延長加熱爐的運行周期。 采用具有與火嘴數(shù)量、型式、布置相匹配的適宜爐膛尺寸，保證爐膛內的熱強度分布均勻。 （ B）采用新型低 NOX燃 燒器 根據(jù)輻射爐膛結構、爐管布置型式等，采用小能量和相對扁長形及低 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，爐膛內熱強度分布的均勻性的要求。 25 （ C）采用多點注水（或蒸汽）新技術 根據(jù)管內介質不同的加熱階段，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