鞍钢鲅鱼圈焦化技术质量展望

郑晓雷 王明国 夏 伟

1.前言

鞍钢鲅鱼圈是我国继上海宝钢之后，发展沿海战略，扩大钢铁规模的重大举措。鞍钢鲅鱼圈是第一个将7米焦炉由图纸转化为实物的创新型企业，从设计、施工、装备全部实现国产化，在我国焦化行业中发挥了极好的示范作用。自2008年以来，先后有邯钢、宝钢梅山、本钢、天津天铁、鞍钢本部相继建成7米焦炉数10座。

鞍钢鲅鱼圈焦化目前所面临着的形势是：①焦炭生产能力与高炉生产能力不匹配，焦炭产量满足不了高炉需求；②为满足4038m3高炉所需焦炭质量要求，不断增加主焦煤配煤比例，主焦煤消耗量不断增加；③节能创效压力巨大，控制进口焦煤比例，降低炼焦成本；④沿海地区对环境要求高，污水处理零排放已成重中之重。这些状况一是由于一期焦炉设计已经定型只能在生产中依靠细腻的管理加以解决；二是要在7米焦炉的基础上转变观念，拓展思路，在二期建设中加以改进。

2.差距与问题

2.1 鲅鱼圈7米焦炉不占优势

焦炉大型化是当下国际炼焦工业发展的主流和趋势。国际主要焦炭生产国如德国、法国、澳大利亚、瑞典、韩国、芬兰、印度和日本早在20世纪70-80年代起，7米焦炉风起云涌[1]（见表1）。

我国7米焦炉是从2003年从引进德国Kaiserstuhl的7.63米二手焦炉之后，受德国知识产权约束（10年内不能仿造设计7米以上焦炉），被迫2006年只能设计6.98米的大型焦炉（俗称7米焦炉）。之后，7米焦炉才在我国的邯钢、宝钢梅山、天铁、本钢等地开花结果。尽管7米焦炉在国内还算屈指可数，但在世界上鲅鱼圈7米焦炉显得还很稚嫩，生产能力不占优势。特别是焦炉机械配套设施与焦炉机械维护能力等方面原因，设备维护水平远落后于焦炉大型化发展速度，使得鞍钢鲅鱼圈7米焦炉焦炭生产能力与两座4038m3高炉650万吨生铁生产能力设计不匹配，焦炉生产弹性得不到发挥，满足不了高炉需求，每年还需外购焦炭10万吨-20万吨。

2.2 鲅鱼圈焦化节能减排技术措施仍有潜力

目前，在世界上炼焦工艺节能减排技术主要有焦炉大型化，捣固炼焦型煤炼焦、煤预热、煤调湿，干法熄焦，煤预粉碎，分级粉碎等先进措施，而日本是焦炉采用节能减排技术措施比例最高的国家。据统计，日本15家焦化厂48组（座）焦炉中，有41组焦炉采用干熄技术，占焦炉总组数的85.4%；日本有33组焦炉采用煤调湿技术，占焦炉总组数的68.8%；日本有6组焦炉采用型煤技术，占12.5%；日本有2组焦炉采用煤预热技术，占4.2%，见表1。与日本相比，鲅鱼圈焦化通过采取节能环保措施实现节能的潜力很大。

2.3 优质煤炼焦比例低下，生产操作不稳定

表1 日本各焦化厂焦炉采用节能技术措施情况表

鞍钢鲅鱼圈炼焦矿点多达46个煤矿，主要集中在我国的安徽、河北、黑龙江、内蒙、山东、山西、沈阳以及部分澳大利亚进口焦煤，2010年鞍钢鲅鱼圈使用安徽煤占总煤量的7.61%，河北煤占7.63%，黑龙江煤占30.72%，内蒙古煤占6.5%，山东煤占2.87%，山西煤9.07%，沈阳煤占13%，澳大利亚进口煤占22.05%，其他0.55%，优质山西焦煤及进口焦煤共占31%。受进口煤价暴涨等原因，2011年停止了部分进口焦煤，被迫使用价格略低的高硫乌达煤，造成焦炭含硫不断升高，如图1所示。由于优质焦煤比例下降只能靠调整提高主要焦肥煤比例来保证焦炭质量，焦肥煤配煤比例高达77%，造成国家炼焦煤源浪费，炼焦成本高出鞍钢本部80元之多。

鲅鱼圈开工三年来，受生产管理和设备维护等诸方面的影响，标志焦炉生产管理水平的大K3系数一直徘徊不前，仅为0.3，而先进的焦化企业必须达到0.95以上。反映出我们的管理水平远远赶不上先进行列。

3.鞍钢鲅鱼圈焦化质量技术展望

鞍钢鲅鱼圈7米焦炉是我国炼焦行业首座开工建设的焦炉，针对自身存在的差距与问题，都要加强技术创新管理，实现“创建节能减排、循环经济、绿色样板工厂”的定位。

3.1 要创建8米以上的大型化焦炉，提高焦炭产能

在将来鞍钢鲅鱼圈二期建设中，要根据我国主焦煤资源短缺，着眼于焦炉大型化，高炉小型化，提高弱粘结煤比例，减少主焦煤消耗量，抵制国际贸易煤炭价位提升。焦炉大型化，有利于提高焦炉热效率，提高劳动生产率；有利于合理利用资源，改善焦炭质量；有利于降低投资，减少占地面积；有利于减少对环境的污染。

从表2可以看出，德国最年轻的Schwelgen焦化厂[3]单位面积上8.43米焦炉的有效容积，几近鞍钢鲅鱼圈7米焦炉的2倍，单孔产焦量比鞍钢鲅鱼圈7米焦炉高出6600吨。依此计算，建造145孔的8.43米焦炉年产焦炭约为275万吨，即可满足两座4038m3高炉的燃料需要。因此，鞍钢鲅鱼圈再建二期高炉生产同样规模时，建造两座8.43米大型化焦炉，对减少占地面积、节能环保、降低投资等诸多方面都将大大有利，焦炭产能将大大提高。

3.2 要采用烟道气煤调湿技术，提高弱粘煤配比

表2 德国Schwelgen焦炉与鲅鱼圈7米焦炉对比

我国是主焦煤资源短缺国家，可供炼焦用煤仅有2 7%。而炼焦煤资源中，以高挥发份气煤（包括1/3焦煤）为主。肥煤、焦煤、瘦煤加一起不到总储存量的50%，且其中大多数为高硫、高灰煤[2]。这种资源状况决定了我国优质炼焦煤将处于不断匮乏，依赖进口主焦煤使得我们的炼焦成本不断增高。采用以焦炉烟道废气为热源的煤调湿技术，具有以下优势：

①提高焦炉产能，解决焦炭产量缺口问题，降低采购成本。配合煤入炉前经烟道气加热，入炉煤水分降低4%左右，焦炭产能增加4%左右，鞍钢鲅鱼圈焦炉产能为255吨/年，相当于年增产焦炭10万吨。②降低废水产生量40%左右，有利于节能减排的推进。③降低炼焦能耗，降低炼焦成本。④提高焦炭质量或在保证焦炭质量的前提下，降低优质炼焦煤配比，增加弱粘结性煤的配比，这对缓解优质炼焦煤资源紧张，采购供应困难，对进口煤依赖过高，生产成本居高不下的局面，意义尤其重大。

3.3 要强化现行生产管理，“稳定”焦炭质量

国家应制定高炉炼铁应用焦炭标准，限制无度提高“焦炭质量”。炼铁和炼焦工作者都要重点强化生产管理，找出各自影响生产操作的主要因素，苦练内功，为我国节省优质炼焦煤资源下功夫。否则，一味地依靠优质煤资源，无限地增加优质煤炼焦比例，势必要造成国家资源的浪费，企业成本的增加，焦炉寿命的缩短。利用现有的工艺条件提升工艺水平，加强生产操作管理，以提高K系数为目标，稳定生产操作。提高炼焦设备维护水平，改变当下炼焦工艺发展速度远超于设备维护水平的状态，使设备维护保障生产稳定。加速煤调湿工程进度，提高焦炭质量、产量。加强焦炉热工管理，巩固焦炉自动加热系统，降低炼焦耗热量。加强CDQ操作，100%焦炭实现干熄，改进易损部位结构，利用新型耐火材料，提高干熄焦炉寿命。

3.4 要发挥科研设施作用，科学指导配煤

不断开发鲅鱼圈焦化研发水平，提高鞍钢鲅鱼圈40千克实验焦炉和煤岩分析作用。对所有矿点来煤逐一进行煤质分析，观测炼焦煤在采煤后期、贮运过程中的变化和氧化程度，抵制混煤进场，这是炼焦生产在市场经济条件下的一项长期复杂而又艰巨的任务。要与科研院校一起研究经济合理的配煤比和予测焦炭质量，实现厂学研一体化，推进科学炼焦配煤技术的深入发展。达到保证高炉用焦炭质量的前提下，经济合理地选择煤源，选择合适的加热制度，确定鲅鱼圈4038 m3高炉用焦炭最佳经济质量指标，防止焦炭质量过剩，降低配煤成本，节约优质炼焦煤资源。

3.5 强化焦化污水处理，达到回水利用

近年来国家对沿海地区的环境要求强烈，污水处理零排放已成定势。建立资源节约、绿色环保的鲅鱼圈焦化必须使处理后的焦化废水资源得到最大限度地合理使用。经过三年来的生产实践，鲅鱼圈焦化污水生化处理日臻成熟，由预处理、生化处理及污泥处理等工艺过程组成的生物脱氮系统发挥着极大的作用。通过该工艺处理成本低，有机物和色度去除率高，氧化剂利用率高达95%以上，有效解决成分复杂、污染物浓度高，特别是有毒有机物和氨氮含量高煤化工焦化废水处理难题，同时降低生产新水消耗。

目前正在施工的焦化废水深度处理工程将于2012年投产，届时鲅鱼圈焦化废水经生化处理和脱氨氮后可全部回用于焦化厂的循环水系统，使循环经济持续有效地深入发展。

[1] 孙思伟 郑文华《“十二五”我国焦化工业的发展》 第八届（2011）中国钢铁年会论文集，冶金工业出版社2011

[2] 徐振刚 张飏 曲思建《炼焦煤资源及其优化利用》第八届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会，中国钢铁工业协会2010

[3] Hans Bodo Luengen等《欧洲炼焦与炼铁-现状与未来》 第八届中国炼焦技术及焦炭市场国际大会，中国钢铁工业协会2010