【文章內容簡介】 內外需求下降，我國焦化行業(yè)已經連續(xù)9個月限產。根據國家統(tǒng)計局快報，今年前5個月，全國規(guī)模以上焦化企業(yè)生產焦炭12641萬噸，％。其中，山西焦化行業(yè)前5個月減產焦炭1220萬噸，％。今年7月份，山西焦化行業(yè)協(xié)會仍要求會員單位執(zhí)行限產50％的措施。當前焦炭市場價格有所回升，獨立焦化企業(yè)生產逐步恢復，但今年前5個月，300多家企業(yè)仍處于全面虧損的困境中。而預期下半年焦化產品市場仍然難見起色，黃金干表示，煤焦油、粗苯及其深加工焦化產品出口的大幅下降，內銷價格低迷，同時受到低價甲醇進口沖擊，焦化企業(yè)盈利空問將嚴重擠壓，焦化行業(yè)整體扭虧前景仍不容樂觀[3]。二、國內焦炭生產現狀 國內焦炭的地位1993年我國焦炭產量已穩(wěn)居世界第一位，約占世界總產量的1／3，隨著我國煉焦業(yè)的快速發(fā)展，還在逐年提高，2005年上升至53．5％，2006年達到57．0％左右 2006年，我國出口焦炭1450萬t．占世界貿易總量的45％以上；，占世界焦炭表觀消費總量的54％以上。我國已成為名副其實的世界焦炭生產、消費及貿易第一大國。 國內焦炭的生產狀況我國焦炭生產遍及全國29個省區(qū)．即除西藏和海南外，我國大陸29個省區(qū)均有焦炭生產，但產能分布非常不均衡，基本分布在華北、華東、華中、東北、西南五大區(qū)域。2006年，全國焦炭產量29 768萬t，其中機焦26279萬t，％；土焦、改良焦約1450萬t，％；無回收焦炭、半焦1784萬t，占6％；石油焦255萬t。我國焦炭產量排前10位的省份中，陜西省基本上是生產半焦．產能占全國半焦產能的58％左右：內蒙古以生產半焦為主，產能占全國半焦產能的近25％： 山西及云南兩省有少量半焦生產，其他省份均為冶金焦。冶金焦最主要的生產省市是： 山西、河北、山東、河南、遼寧、江蘇、四川、云南、上海，產量合計占到我國冶金焦產量的80％左右。我國半焦生產主要集中在陜、蒙、晉、寧四省區(qū)交界地帶．并以陜西榆林神府地區(qū)和內蒙古伊旗、準旗的產量最大。2006年，全國半焦產量約為1800萬t．陜西和內蒙的產量占了近90％ [4]。三、國內煉焦煤資源現狀 已查明資源儲量煉焦煤主要包括焦煤、1／3焦煤、氣煤、肥煤、瘦煤、貧瘦煤等煤種，屬中變質煙煤，．％ 煉焦煤查明資源儲量煤種構成列于表1 由表1可見．最優(yōu)良的煉焦煤——％ ．而氣煤和1／3焦煤儲量約為焦煤的2倍。表1煉焦煤查明資源儲量煤種構成我國煉焦煤資源主要集中在山西省。該省煉焦煤資源占全國資源的56％。，我國煉焦煤資源分布見表2[5]。表2 我國煉焦煤資源分布 預測資源量根據全國最新的煤炭資源預測結果表明，垂深1000 ，垂深2000 m ，其中煉焦煤約占29％。按煤種分布的煉焦煤預測資源量見圖1，我國煉焦煤預測量地區(qū)分布見表3。由表3看出，華北地區(qū)將成為我國重要的煉焦煤生產地。四、國內外煉焦技術工藝進展[4] 無回收焦爐針對傳統(tǒng)的焦爐煤氣處理及回收裝置環(huán)保控制費用較高等問題，美國和澳大利亞在20世紀80年代后期相繼推出了新設計的無回收焦爐，將廢熱用于生產蒸汽和發(fā)電。無回收焦爐的優(yōu)點：(1)煉焦工藝流程簡單，設計和基建投資費用低；(2)取消煤氣回收裝置，不會產生焦油和酚水等污染物，環(huán)保有所改善；(3)負壓操作，解決了爐門漏氣，使其廢物放散能降到最低水平；(4)廢熱得到利用送去發(fā)電。從煉焦生產的普遍規(guī)律和無回收焦爐生產特點出發(fā)，無回收焦爐存在如下幾個主要問題：(1)煤耗高，煉焦煤煤源變窄。由于爐頂空間很大，煤在塑性階段能自由膨脹，造成爐子上部焦炭結構疏松、質量差。這需要用揮發(fā)分低、結焦性好的煤料消除這種影響；(2)部分煤和焦炭被燒損，成焦率下降；(3)無回收焦爐仍有大氣污染；(4)加熱控制手段簡單，焦炭的均勻性差；(5)爐齡短，維修量大；(6)所產蒸汽和電能的出路也是需要考慮的問題。山西寰達公司將搗固裝煤和無回收焦爐結合起來，在侯馬建成了一座l9孔的無回收焦爐。有關專家認為已投產的19孔爐存在以下幾個問題：(1)爐體用高鋁磚是錯誤的；(2)煙道相互聯是錯誤的；(3)爐體內部結構存在多處不合理；(4)裝煤車等設備還遠不能說已過關。綜合以上情況，有關專家認為，在我國不可能大量建無回收焦爐，也不應用無回收焦爐代替改良焦爐，總之不宜推廣。但在某些地區(qū)，如有低揮發(fā)分的粘結煤，焦爐煤氣暫時沒有用戶，電能有出路等條件下，盡可能少量地建設帶有熱回收裝置的無回收焦爐也是可行的。 大容積焦爐近年來，國外焦化企業(yè)主要技改途徑是用現代化的大容積焦爐取代老損焦爐。國外資料報道，大容積焦爐的最大優(yōu)點是基建投資省，然而國內有關專家認為，焦爐并非越大越好，、改善焦炭質量以及煤種適用范圍上并無優(yōu)勢而言。，國內煉焦行業(yè)也許會重新評價6m焦爐。大容積焦爐存在的問題：美國的大容積焦爐都出現了砌體過早損壞的現象，美國黑色冶金設計院確定炭化室高6m及以上焦爐平均使用壽命15年；炭化室高7m的焦爐必須供應配煤組成較好的煤料，以保護砌體和保證正常生產操作；大容積焦爐不適用煤預熱，美國及英國鋼鐵公司的雷德卡爾冶金廠也證實了這一點。顯然，大容積焦爐在各方面要求都比常規(guī)炭化室焦爐要高。因此；雖然大型焦爐是發(fā)展方向，但各國要根據國情、技術水平和設備制造水平來確定焦爐規(guī)模和尺寸。 巨型煉焦反應器巨型煉焦反應器是為了克服傳統(tǒng)室式焦爐大型化所受的多種因素限制，特別是爐墻變形等問題而開發(fā)的。20世紀80年代后期，以德國為主的歐洲煉焦專家提出了單室式巨型煉焦反應器和煤預熱及干熄焦相結合的方案。巨型煉焦反應器商業(yè)化進程受以下諸因素制約：①隨著單個巨型煉焦反應器裝置變?yōu)橛啥鄠€巨型煉焦反應器單元組成的爐組，就必須將推焦和出焦操作的機械設計為移動式，將會大幅度增加該機械重量，② 隨著煤預熱裝置能力的大幅度提高，對系統(tǒng)的可靠性要求也隨之提高；⑧干熄焦與煤預熱聯合的大型生產裝置還有待于進一步開發(fā)。有關專家認為解決。上述問題不存在技術障礙，主要問題是需要大量資金并需依托大規(guī)模的工程才能實施。 日本SCOPE21的煉焦技術該技術的特點是將配入50％ 的非粘結性煤，在人爐前快速預熱到350℃ ~400℃，使煤接近熱分解溫度，以改善煤的粘結性，預熱煤中的細粉熱壓成型，而后與粗粒煤混合裝爐。故裝爐煤的堆密度提高(約850 kg／m)，焦爐用高導熱性的70 mm~75 mm的爐墻磚，在焦爐中加熱到700℃ ~800℃的焦餅，放人干熄焦預存段進行再加熱使焦餅最終溫度達1000℃左右。各國煉焦同行在等待該工藝的工業(yè)實踐結果。 搗固焦爐搗固焦爐的諸多優(yōu)點，這里不再詳述。搗固焦爐過去費用高，現已通過將搗固機操作效率提高一倍和在搗固焦爐上采用大容積炭化室得到補償。搗固工藝的進一步研究課題是通過搗固箱進一步現代化來減少搗固工藝流程的能耗，縮短搗固壓實時間和提高整個煤餅密度的均勻性。同先進國家相比，我國搗固焦爐發(fā)展緩慢，主要原因是搗固技術落后，搗固機錘頭少。重量輕，搗固錘加煤布料和游動均由手工操作。此外搗固頻率低，自動化程度差等致使搗固焦爐大型化進展緩慢。因此，國內要實現搗固焦爐大型化，有必要引進國外先進的設備或引進搗固機械的軟件。 干法熄焦干法熄焦技術特點：(1)節(jié)能效果顯著；(2)環(huán)保效益好；(3)提高焦炭質量，優(yōu)化高爐生產。干法熄焦技術首先盛行于前蘇聯。與傳統(tǒng)的直接式干熄焦技術相異，美國克雷斯公司開發(fā)了世界上第一臺間接式干熄焦裝置并在伯利恒鋼鐵公司雀點廠進行了試驗樣機的操作示范。裝置主要部分是由車輛運載的一外冷式密封貯焦箱，推焦時焦箱與炭化室對準并密封，推出的焦存放在箱內，然后由運載車輛送往冷卻臺冷卻，冷卻后的焦箱再送到密封的焦炭貯庫，由此將焦炭卸到膠帶機上。整個過程在密封狀態(tài)下進行，據稱能降低90％ 以上推焦粉塵和碳氫化合物排放物。前蘇聯東方煤化所曾提出在一套設備中同時完成煉焦煤預熱和紅焦干熄，此工藝可完全杜絕向大氣中排放污染物，所得冶金焦塊度、強度、磨損性、堆密度等指標有所改善。 型焦工藝開發(fā)型焦工藝目的：(1)擴大煉焦煤源。試驗表明，型焦工藝可使非粘結性煤和弱粘結性煤使用量達60％～100％ ；(2)使煉焦在密閉的連續(xù)裝置中運行，徹底解決污染問題。高爐試驗結果表明，型焦在高爐上最多可使用到30％，換句話說，型焦不能完全取代常規(guī)焦炭。為此，1994年以來，日本鋼鐵聯盟公司開發(fā)了新型焦工藝。新型焦工藝特點：(1)通過將煤快速加熱以及粉煤高溫成型，可以改善煤的粘結性，并可使裝爐煤的堆密度提高到850kg／m，以改善焦炭質量。在保證焦炭質量前提下，非粘結煤的配人可達50％ ；(2)通過提高爐墻熱傳導率、裝爐煤高溫預熱等措施，使焦爐生產能力提高到300％ ；(3)煤炭中溫干餾及干餾產品在干熄焦裝置的預存室進行高溫加熱改質，比常規(guī)焦爐節(jié)能20％ ；(4)對焦爐所有開口嚴密密封，紅焦密閉輸送及預熱煤脈沖式輸送，可使環(huán)境污染大幅度減輕。新型焦工藝要實現工業(yè)化需解決以下問題：(1)型焦的透氣阻力比室式爐焦炭約高2倍，在高爐中大量使用型焦受到限制；(2)型焦生產的能耗比室式爐高。 配型煤煉焦在煉焦煤中配人型煤煉焦，在國際上已有幾十年的歷史。由于提高了人爐煤料的密度加之型煤中粘結劑對煤料粘結性能有所改善，因此能提高焦炭質量或在不降低焦炭質量前提下，少配用優(yōu)質煉焦煤。一般說來，焦炭質量在一定范圍內隨著配人型煤比例增加而提高。生產試驗表明，型煤配比每增加10％，焦炭強度指標DI1150／15約提高0．7％～1．1％ ；反應后強度約提高2．2％。隨著型煤配比增至30％時，DI150／15可提高2％ 一3％，M10可改善2％ ～4％。我國包鋼焦化廠等單位一直進行著配型煤煉焦的工業(yè)試驗，經過多年對引進技術的消化吸收工作，我國已具備了工廠設計能力，但關鍵設備仍需引進。 立式連續(xù)層狀煉焦工藝從20世紀70年代起，前蘇聯烏克蘭煤化所開始了立式爐連續(xù)煉焦新工藝的研究。試驗經歷了三個階段：試驗室試驗階段，半工業(yè)試驗階段，工業(yè)性試驗。裝置主要工藝參數：垂直炭化室數(包括熄焦段)2個，推焦行程300mm，推焦周期20min～30min，一次裝煤量400kg～420kg，煉焦時間7h~8h，能力30t／d。該裝置對中國一批氣煤的試驗表明，單種氣煤在連續(xù)層狀煉焦裝置上能生產出質量符合要求的冶金焦。工藝特點：煤料經壓實(堆密度可達1000kg／m3)和分階段控制加熱速度可改善煤的粘結性能，改善焦炭質量，有效拓寬了煉焦用煤范圍，與傳統(tǒng)工藝相比，可節(jié)約70％肥煤和焦煤；系統(tǒng)密閉連續(xù)，自動化程度高。從各階段試驗結果看，該工藝具有很好的推廣應用前景，但要達到大規(guī)模工業(yè)化生產，在裝煤操作、順利排焦和裝置大型化方面還需進一步改進完善。 煤預熱利用煤預熱技術，不僅能將煉焦用煤范圍擴大到高揮發(fā)分煤，還能擴大到半無煙煤和石油焦等低揮發(fā)分惰性物料。目前，俄羅斯年產107萬t焦炭的第一臺煤預熱工業(yè)裝置，正在西西伯利亞鋼廠7號焦爐上使用，系采用氣體熱載體預熱煤料。焦爐用預熱煤料煉焦時生產能力提高40％左右，可多配人20％~25％弱粘煤，煉焦熱耗降低10％～12％ ；美國和英國、日本都使用煤預熱裝置；波蘭登賽斯科焦化廠建造了40t／h煤預熱裝置，還將根據試驗結果建造100t／h裝置。但是使用煤預熱裝置的美國大容積焦爐和英國鋼公司兩座焦爐都出現了焦爐砌體過早損壞現象。五、煉焦工業(yè)未來的發(fā)展方向 因地制宜煉焦工藝我國生產的冶金焦炭質量除寶鋼外與發(fā)達國家相比存在較大差距。為適應高爐大型化、高爐富氧噴煤技術，必須提高焦炭質量。目前我國采用煉焦新技術條件是具備的。隨著國家限制土焦政策實施，煉焦工業(yè)焦爐裝置的新建和改擴建將不可避免，為了贏得高起點，國內煉焦業(yè)應利用這次諸多焦爐改造大修機會，結合國情，因地制宜，因煤制宜，采用國際上先進的、工業(yè)化程度較高的新工藝、新設備，實現煉焦生產的高效、優(yōu)質、低耗、低污染和操作控制自動化，使我國煉焦水平上一個新臺階[6]。 開發(fā)煉焦產品的生產工藝出于以下考慮：(1)回收化工產品的投入高，而美國的無回收焦爐又有較大的缺陷；(2)將煉焦的荒煤氣裂解成還原氣將來可以與直接還原煉鐵聯合，在第二屆國際煉焦會議上，歐洲煉焦專家提出了兩種焦化產品(焦炭和還原氣)的生產工藝。國內有關專家認為，生產兩種焦化產品的工藝，煤氣熱裂解器與焦爐的連接存在技術問題，因此結合我國的國情提出開發(fā)三種產品(焦炭、煤焦油和還原氣)的焦化生產工藝[6]。 產業(yè)結構調整方面 焦爐向大型化、焦炭生產向集群化發(fā)展(1)有利于煉焦副產的回收、綜合利用和深加工。煉焦副產品的回收、加工、利用水平與煉焦規(guī)模的關聯度非常大，是最能體現“規(guī)模效應”的產業(yè)之一。煉焦裝置若達不到一定的規(guī)模，不僅不利于焦炭本身經濟效益和競爭力的提升，更談不上副產品的有效回收和利用。(2)有利于煉焦裝置整體水平的提高。焦爐大型化有利于降低噸焦的煤耗和能耗；在同等規(guī)模下，可減少投資規(guī)模，減少出爐次數和陣發(fā)性的污染，提高勞動生產率和提高焦炭質量。焦爐大型化是焦化企業(yè)實現可持續(xù)性發(fā)展最基本的條件焦爐大型化是推動煉焦裝置采用干法熄焦工藝的重要條件。新建焦爐或改擴建焦爐時，鋼鐵企業(yè)必須同步配套建設干熄焦裝置；獨立焦化企業(yè)要在減少酚氰廢水發(fā)生并有妥善處理酚氰廢水出路的條件下，力求配套建設干熄焦裝置。(3)有利于節(jié)能減排、保護生態(tài)環(huán)境和發(fā)展循環(huán)經濟，