中国炼焦工业现状及其发展趋势.

中国炼焦工业现状及其发展趋势中国是世界焦炭生产大国,2003年焦炭产量占世界焦炭总产量的45.2%,焦炭出口量占世界焦炭出口贸易总量的52.6%以上。中国已成为全球焦炭的生产和供应中心。焦炭需求的急剧增长,带给我国焦化行业的不仅仅是机遇,更多的是压力和任务。据初步统计,2003年全国焦炭产量达17775万t,比2002年增长3486万t,增幅达24.2%,产量和增长幅度均创历史新高。其中机焦产量13146万t,约占74%;土焦4556万t,占25.6%。中国历年的焦炭产量见表1。2004年上半年,我国机焦产量达8211.64万t,比去年同期增加24%,增长幅度令人震惊。目录中国炼焦工业现状国外发展动向中国焦化工业今后发展一、中国炼焦工业现状•1焦炭产量达历史新高•表1中国(未含台湾省)焦炭产量万t•年份19931994199519961997199819992000200120022003•焦炭总产量931511429135021364613902128061211112184131301428917775•其中:机焦6003604065086997706780108000875294421083013146•占总产量/%64.452.848.251.350.862.566.171.871.975.874.0•世界焦炭总产量3309434549369033576736027336133270634002336003580039300•占世界/%28.133.136.638.238.638.137.035.839.139.945.21.2焦炭生产能力达历史新高•随着中国钢铁工业的飞速发展,中国的焦化工业也进入了一个史无前例的建设高潮期,焦炉施工工地遍布全国各地。至2004年2月底,我国大小焦化厂700多家,共有机焦炉1900座,年生产能力17000万t,各地在建的焦炉183座,生产能力6821万t,建成后机焦产能可达2.3亿t/a[2]。炭化室高4m以上的焦炉300多座,生产能力约12000万t。近3年新投产的焦炉情况见表2。•表2近3年新投产焦炉情况年份新投产焦炉数/新增生产能力/平均每座焦炉•万t·a-1生产能力/万t·a-120013171723.1320023881621.47200354232142.98•1.3焦炭价格创历史新高•我国钢铁产能的迅猛增加,使得国内焦炭供不应求。而世界主要发达国家因环境等原因焦炭产量都在下降,须大量进口焦炭,造成国际焦炭市场货源紧张。同时,由于炼焦煤源紧张,煤价上涨,焦炭生产成本增加,加剧了焦炭价格的上涨速度。再加上焦炭出口退税率的下降和焦炭出口配额的限制,又使焦炭出口价格进一步上涨。我国出口焦炭的价格如表3、表4。•表3中国出口焦炭平均价格(FOB)美元/t•年份19931994199519961997199819992000200120022003平均价65.869.977.180.074.869.755.360.367.270.3113.3表42004年1～5月我国出口焦炭的平均价格(FOB)美元/t月份1月2月3月4月5月平均价169.40211.16253.60301.71383.16预计2004-2005年2年内,由于炼焦煤资源的紧缺,焦炭产量的增长仍然难以满足钢铁生产高速增长的需求,国际国内焦炭供应仍将偏紧,焦炭价格仍将在高位运行。1.4焦炭质量呈下降趋势•随着焦炭市场的火爆,煤炭资源的紧缺,洗精煤质量的下降,导致焦炭质量有所下降,焦炭灰分和硫分升高。2003年我国大中型炼焦企业生产的焦炭平均灰分为12.48%,比2002年增加了0.23%;平均硫分为0.59%,比2002年同期提高了0.03%。焦炭质量的下降直接影响到了我国炼铁行业的技术经济指标。2002年,我国大中型高炉入炉焦比为415kg,2003年上升到433kg,增加了18kg。而且,20多年来我国钢铁工业首次在2003年出现了吨钢可比能耗上升的现象,其中炼铁工序能耗上升了9kg标准煤/t,吨钢综合能耗虽有所下降,但吨钢可比能耗却上升了11kg标准煤/t。近几年,由于高炉大型化和富氧喷煤,对焦炭质量要求越来越高,相应地对焦炭热态强度的要求也逐渐提高。1.5炼焦煤供应日趋紧张•煤矿事故频繁发生造成的煤炭产量下降和供应短缺,加上炼焦产能增长带来的对炼焦煤需求的急剧增加,导致2003年国内煤价的大幅上扬。由于国内炼焦煤源紧张,2002年中国进口炼焦煤约26万t,而2003年中国进口炼焦煤猛增至260万t。2003年,我国进口的炼焦精煤的平均价格为53.06美元/t,而2004年5月我国进口炼焦精煤的平均价格已涨至81.71美元/t。随着国内焦炭产量的增加,炼焦煤的供应缺口还将继续扩大,预计2005年我国主焦煤和肥煤缺口将有2000～4000万t,2010年缺口将达4000～6000万t[6]。1.6炼焦生产工艺向多元化发展,炼焦煤源拓宽•长期以来,我国的焦炭生产均以常规的顶装焦炉为主,仅有少量的是炭化室高度3.8m以下的捣固焦炉。随着炭化室高4.3m捣固焦炉的成功投产和捣固装煤的热回收焦炉试验成功,4.3m捣固焦炉在我国得到了快速推广,热回收焦炉也在山西等地适度建设。生产工艺的多元化为扩大炼焦煤源、多用弱粘结性煤炼焦提供了新的手段,特别是捣固式热回收焦炉采用50%的白煤(无烟煤)炼焦获得成功,打破了传统炼焦煤源的局限,展示了诱人的发展前景。2003年底,酒泉钢铁集团公司焦化厂从俄罗斯引进的风选配煤工艺装置投产调试,该装置可以多配入价格较低的弱粘结性煤,拓宽炼焦煤源。1.7焦化整体技术装备水平提高•2003年,焦炉的环保和自动化水平也有较大提高。新建的大中型焦炉在设计中都配备了完备的环保措施和自动化控制手段。焦炉除尘、干熄焦、新型煤气脱硫脱氰及废水处理工艺等一批先进适用技术在武钢、马钢、鞍钢、安阳等许多大中型焦化厂推广采用;焦炉加热自动控制、焦炉机械自动化运行和联锁系统在首钢及许多大型焦化厂投入运行。随着炼焦装备水平的提高,我国焦化生产的工序能耗正逐年下降,2003年我国重点钢铁企业的焦化工序能耗已降到148.51kg标准煤/t焦,但与国际先进水平的128.1kg标准煤/t焦还有一定的差距。1.8土焦生产依然存在•虽然政府严格限制土焦生产,并在前几年取缔了绝大多数土焦炉,但焦炭的紧缺,价格的猛涨,又促使土焦死灰复燃,我国2002年生产3459万t土焦,2003年全国土焦产量竟高达4556万t。土焦生产不仅污染环境,而且浪费炼焦煤资源,也是造成强粘煤市场供给紧张的一个重要原因。1.9大厂环保水平逐步改善,中小厂污染严重•随着国家对环保工作的重视和人们环保意识的增强,我国大型焦化厂特别是钢铁企业的焦化厂,基本上能按照国家的有关规定,在建设新焦炉时同步建设环保设施,如沙钢、鞍钢、本钢、武钢和鄂钢都是在建设6m大容积焦炉的同时,同步建设干熄焦装置。一些老厂如首钢、太钢、昆钢、济钢、山西美锦等都在积极补建装煤除尘装置和出焦除尘地面站。目前,我国大中型焦炉均装有高压氨水喷射无烟装煤设施。装备有装煤除尘地面站和装煤除尘车的焦炉生产能力约4600万t,占机焦生产能力的33.9%,装备推焦除尘地面站和推焦除尘热浮力罩的焦炉生产能力约5000万t,占机焦生产能力的36.8%。也就是说,大部分焦炉尚未设置完善的除尘设施。随着焦炭价格的上涨,一些违规上马的中•小型焦化厂逐渐增加,这给环境带来了严重的污染。即使一些机焦项目设计上有完善的环保措施,但实际建设中很少能同步实施,“有焦无化”加剧了炼焦区的环境恶化。一、国外发展动向•2.1欧洲:焦炉趋于超大型化•2.1.1焦炉大型化欧洲焦化工作者早在20世纪80年代就主张焦炉大型化,其原因是:大型焦炉可提高劳动生产率,可减少对环境的污染,可提高焦炭质量。欧洲大型焦炉见表5。•表5欧洲大型焦炉一览表•厂家投产时间炉孔数炭化室尺寸(热态)长×高×宽/mm有效容积/m3结焦时间/h煤堆密度(湿基)/kg·m23德国普罗佩尔(Prosper)1985.92×50+4616.6×7.1×0.5962.524.5860德国曼内斯曼焦化厂(Mannesmann)1985.11×7018×7.85×0.557022.4856德国(Dillingen)中央焦化厂1984.42×4516.5×6.25×0.4843.619.61130德国凯泽斯图尔(Kaiserstuhl)1992.122×6018.0×7.63×0.617925芬兰拉海(Raahe)焦化厂19872×3516×7×0.414315.5瑞典吕勒奥(Lulea)焦化厂1975.61×5416.5×7.125×0.4548162.1.2巨型炼焦反应器———单孔炼焦系统•20世纪80年代末,欧洲焦化工作者针对多室式传统焦炉存在的劳动生产率低和对环境有较大污染的缺点,提出改变多室式传统焦炉的观念,并将煤预热与干熄焦直接联合的方案,进行了巨型炼焦反应器试验(JumboCokingReactor简称JCR)。在1993年春到1996年夏3年多的时间里,进行了650炉JCR试验,共生产了焦炭3万多吨。煤预热与干熄焦联合的巨型炼焦反应器流程图见图1。试验效果良好:改善了焦炭的质量,CSR上升4～10个百分点,CRI改善2～4个百分点;扩大了煤种,可多用高膨胀、低挥发分煤和弱粘结性煤;节能效果显著,节能8%;增加煤堆积比重,达860～880kg/m3;降低了污染物排放量,与凯泽斯图尔公•司比下降了50%;生产成本下降了10%;投资稍有增加。根据JCR工艺试验结果,推出了已具备工业化的“单室炼焦系统”(简称SCS)。为提高单位炉容产量、节省投资和大幅度提高炉体结构强度(以实施煤预热炼焦工艺),推荐的SCS基本参数为:H×L×W=9.5m×19m×(450～610)mm。2.1.3新世纪德国设计建设超大型焦炉组•2003年3月,德国年产260万t焦炭的现代化茨威尔格恩(Schwelgern)焦化厂投产,该厂采用世界上最大的焦炉组,其设计参数如下:炭化室尺寸:长×宽×高=20.8×8.43×0.6m;炉孔数:2×70孔=140孔;炭化室有效容积:93m3;装煤量(湿煤):79t;每孔生产焦炭量:54t;结焦时间:24.9h;每天焦炭•13中国炼焦工业现状及其发展趋势•产量:7250t。该焦炉采用的新技术有:产生低NOx废气的加热系统;弹性密封炉门技术(FLEXIT炉门);有压力控制的拉条系统(CONTROLPRESS技术);每孔炭化室压力单独控制技术(PRVEN技术)。采用超大•型炉组的特点如下:装煤堆密度由通常的760kg/m3提高至845kg/m3,大大改善焦炭质量;环境效益明显改善;劳动生产率提高,焦炉大型化使炉孔数减少,全厂操作定员由755人减为400人。8.43m、7.63m和我国6m、4.3m焦炉对比6。2.2热回收焦炉•这种焦炉是在炼焦过程中通入适量空气,使炉内产生的煤气全部燃烧,而加热煤料炼焦,不回收煤气中的化学产品,其热烟道废气经锅炉回收热量,生成蒸汽用以发电。2.2.3中国的捣固装煤热回收焦炉•20世纪末,我国山西省积极开发热回收焦炉,并采用捣固装煤。把装炉煤捣固成煤饼,送入炭化室中炼焦,可提高焦炉生产能力,改善焦炭质量。由于可使用劣质炼焦煤,还可降低生产成本。2000年6月,山西省开发的18孔捣固装煤热回收焦炉投产。其设置1台6锤捣固机,煤饼尺寸:长×高×宽:12.5×1.05×3.4m。煤饼重55t,外加30t隔热套,由推煤饼机悬臂送入炭化室。2002年5月由鞍山焦耐院开发的JNR-1型捣固装煤热回收试验焦炉投产,经过几个月试验,取得成功。现正在设计建设年产20～120万t焦炭,采14中国煤炭第30卷第10期2004年10月用JNR-2型热回收焦炉的焦化厂。美国、德国和中国热回收焦炉对比如表7。2.2.4热回收焦炉的特点•(1)热回收焦炉生产的焦炭,特别是煤床中、下部焦炭,其热强度(Sar)比常规焦炉生产的焦炭高3～4个百分点。•(2)环