中国炼焦技术现状及发展前景(完).doc

中国炼焦技术现状及发展前景我国煤炭资源储量丰富，已探明的煤炭可采储量1886亿吨，居世界第三位。但是，炼焦煤可采储量并不多，仅占煤炭总可采储量的34.4%，即649亿吨（数据来源2007年12月25日中国冶金报）。四种类别炼焦煤中可采储量比例不均匀，其中气煤占51.4%，肥煤占12.6%，焦煤占18.8%，瘦煤占14.9%，未定牌号煤占2.3%。强粘结性的肥煤和焦煤仅占炼焦煤总储量的31.4%，而粘结性弱的气煤占一半以上。从炼焦煤绝对储量及肥煤和焦煤所占比例可以看出，我国属于优质炼焦煤资源相当缺乏的国家。我国炼焦煤资源的地区分布也很不均匀，在全国各省（市、区）中，山西省炼焦煤的可采储量占50%。安徽、贵州、山东、河北、黑龙江和河南等六省炼焦煤的可采储量稍多，其中储量最多的安徽也不到全国的10%。我国炼焦煤的资源、生产能力、产量及洗选能力和各煤种精煤产量与焦炭生产的实际需求很不匹配，气煤和1/3焦煤过多，而肥煤和焦煤在地域分布方面过于集中。炼焦煤产区与炼焦煤的需求呈逆向分布，将长期造成西煤东运、北煤南运的困难局面。我国不同类别的炼焦煤可选性、灰分和硫分等均有明显差异。通常，气煤和1/3焦煤的灰分、硫分含量较低，可选性好，其洗选后的精煤回收率可达70%90%；而肥煤以中硫份煤为主，焦煤的灰分相对高，肥煤和焦煤的可选性一般较差，精煤回收率低至30%60%。我国已是世界上焦炭生产的第一大国。2007年焦炭的总产能约3.6亿t/a，实际总产量3.35亿吨，约占世界焦炭总产量的60%。焦炭出口量1530万t，占世界焦炭贸易总量的50%以上。中国已成为全球焦炭生产与供应中心。由于炼焦行业的资源、能源消耗量大，污染物排放量大的特点，我国炼焦工业的高速发展给资源供给、环境治理带来的压力日益加大。就总体水平而言，我国炼焦行业仍属于资源利用效率低，能耗高，污染严重的产业。其主要表现为：1）产业集中度低，炼焦企业数量多而规模小。全国炼焦生产企业仍有约1100家，平均生产规模仅30万t/a，与日本的钢铁联合企业的焦炭平均生产规模660万t/a，独立焦化企业的焦炭平均生产规模210万t/a相比，差距甚大。2）顶装焦炉大型化进程缓慢，技术水平落后。全国6m以上的大型焦炉仅100余座，产能约5000万t约占总产能的14%，且就其总体的工艺、环保、节能和自动化技术水平而言，仅相当于20年前的国际水平，难于满足国家对焦化产业结构调整的技术需求，也不能适应国内大型高炉的发展需要。3）适合我国炼焦煤资源状况的捣固炼焦技术发展滞缓。现已建成投产的捣固焦炉虽已有355座，产能9600万t/a，但绝大部分为炭化室高度4.3m以下的中小型焦炉，大型捣固焦炉的产能小于5%。捣固装煤机械装备落后，煤饼稳定性差，倒塌率高、装煤烟尘控制效果差等问题严重制约了该项国家鼓励的产业技术的发展，影响了炼焦资源的更合理利用。4）焦炉煤气脱硫净化技术不能满足环保要求。一是我国自主研发的湿式催化氧化脱硫工艺（HPF、PDS工艺等）虽脱硫效率能达标，但废液难处理，易造成二次污染，同时副产品硫磺纯度低（90%）、销售困难。另一种是氨硫循环洗涤脱硫工艺（A、S法），虽可生产高品质硫磺，但脱硫效率偏低，难以稳定达到脱硫后焦炉煤气中H2S含量低于300mg/m3 的行业准入条件要求。5）炼焦副产品焦炉煤气、粗苯和煤焦油的资源化利用程度低。焦炉煤气：每年尚有约140亿m3煤气没有利用而点火放散或直接排入大气浪费大量能源并严重污染环境；粗苯：目前我国焦化行业回收粗苯量约200万t/a，回收率约67%。至于粗苯精制，除了已投产和在建的先进的苯加氢精制装置外，尚有50%以上的粗苯是采用落后的酸洗法生产，而且大多为3万t/a以下的小规模装置，产品质量差、能耗高、污染严重煤焦油：目前，我国焦化行业回收的煤焦油总量为860万t/a，回收率约70%，其中进一步加工的煤焦油量仅520万t/a，约占60%。约300万t/a煤焦油未提取任何化工产品而作为燃料或炭黑原料烧掉。同时单套能力为30万t/a以上的大装置仅占总能力的30%。装置规模小，布局分散，产品品种少、能耗高，污染物排放量大的状况尚未得到根本改观。为增加指南的指导性和可操作性，对上述关键新技术，根据其成熟性和应用紧迫性按“建议加快应用的关键新技术”、“建议研发的关键新技术”和“建议跟踪的前沿技术”分别论述。炼焦煤资源和煤处理技术焦化厂使用炼焦煤概况随着高炉大型化和炼铁新技术的应用，对高炉用焦炭质量要求越来越高。为了满足高炉用焦炭质量需求，主要钢铁企业焦化厂的焦煤和肥煤配用量居高不下，2007年主要焦化企业焦煤配比40.72%、肥煤配比18.59%，气煤配比31.23%，焦煤和肥煤配比之和高达59.31%，显然与我国焦煤、肥煤储量仅占炼焦煤总储量的31.4%比例相差较大，这是造成目前优质炼焦煤供应紧张，价格飞涨的主要原因。炼焦煤资源的短缺与需求不相适应的矛盾将会越来越突出。由于受炼焦煤资源条件的限制，我国焦炭质量与工业发达国家相比并不算太好，但我国高炉的利用系数和发达国家相比并不低。我国衡量高炉用焦的机械强度用转鼓试验M40、M10指标；热态性能用反应性CRI, 反应后强度CSR指标。一般说，炼焦装炉煤的粘结性指标是影响块焦机械强度主要因素。但是，对于焦化厂检测的转鼓试验M40、M10指标与该厂的熄焦方式、筛贮焦和运焦过程有一定关系。工艺流程较长，转运摔打次数多，块焦的裂纹已破裂，故块焦转鼓试验的M40、M10指标自然偏高。因此，由于各焦化厂焦炭取样点位置不同，检测的焦炭机械强度指标没有绝对的可比性，各企业热强度指标测定也有类似情况。M40、M10指标保持在哪种水平最合理以及在有碱条件下测定的CRI、CSR值多少为最佳，各企业认识不尽相同。我们认为一些企业不应片面地追求过高的焦炭质量指标，应根据本企业高炉容积、设备条件、原料条件、经济成本及管理操作水平等具体情况合理确定焦炭质量指标，以利于综合优化配煤炼焦生产，节约优质炼焦煤资源，降低成本。企业采用何种配煤优化系统，生产中采用何种监督检测方法最为适用和经济合理，是今后各焦化企业应该进一步研讨的课题。随着计算机技术的应用和发展，先进的数学处理方法已获得广泛应用。因此，将多年炼焦配煤的实践和研究成果、优秀配煤专家的经验以及先进的数学处理方法相结合，建立适用于本企业的焦炭质量预测模型，科学地指导配煤，可为企业带来更多的经济效益和社会效益。为了减少主焦煤用量，企业应与大专院校、科研单位密切合作，共同研发新的炼焦工艺技术；大力推广采用优化配煤系统、捣固炼焦、配型煤炼焦、煤调湿、选择粉碎等成熟的技术，为节约优质炼焦煤资源共同努力。备煤技术现状与常规技术应用概况煤处理任务是将进厂的原料煤经过卸车、贮存、配合、粉碎和混合等加工处理，制备符合质量要求的炼焦装炉煤。焦炭质量主要取决于装炉煤性质及备煤炼焦工艺。根据焦化厂生产规模及煤源、煤质情况，采用合理的备煤工艺和设备，有利于改善装炉煤质量。常用工艺流程a）先配煤后粉碎工艺。将组成炼焦煤料的各单种煤先按规定的比例配合好后再进行粉碎。优点：工艺过程简单，设备少，投资省、布置紧凑，操作方便、不用设混合设备等。缺点：不能根据各种牌号煤不同特性分别进行粉碎处理，配合煤中硬度较大的气煤和瘦煤往往得不到细粉碎，而易粉碎的焦煤和肥煤导致了过粉碎而降低了煤料的粘结性。这种工艺流程适用于单种煤质较均匀、粘结性较好的煤料。过去我国焦化厂普遍采用先配煤后粉碎工艺流程。 根据2007年国家统计局统计，全国消费焦炭30336.64万吨(统计不全),各个行业消费的焦炭： 1、2007年钢铁产量大幅度的增长，钢达到48924万吨。钢铁工业消费焦炭25786.95万吨,占85%(实际87%左右) 其高炉生产生铁46944万吨，消费焦炭20902万吨，占钢铁工业消费焦炭的81.06%；炼铁烧结矿的燃料用焦粉约2050万吨;生产铁合金用焦炭1600万吨；生产普通镁砂用焦炭约180万吨；高铝钒土生产，用焦炭约80万吨；另外，机修、烧白灰、矿山等用焦炭999.95万吨。 除了钢铁工业外，国民经济各行业消费焦炭4550万吨,占15% 2、有色工业消费焦炭471万吨,占全国消费量的1.55%； 3、化学工业消费焦炭2219万吨,占7.32%， 其生产电石1482万吨用焦炭约890万吨；生产化肥用焦炭约150万吨；黄磷、机修、其他等用焦炭1179万吨； 4、机械工业消费焦炭787.14万吨,占2.59%； 5、化纤、非金属制品消费焦炭320万吨，占1.05%； 6、生活消费焦炭76万吨,占0.25%； 7、其他行业如采掘业、交通、电力、农业、纺织、生活用品等消费焦炭676万吨，占2.23%。 现在机焦能力近4亿吨，可以满足生产钢7亿吨和其他各个行业的需要。中国炼焦行业在国民经济中的地位与发展前景进入21世纪以来，国际工业界普遍认为钢铁仍是现代文明社会不可缺少的原材料，是本世纪的“必选材料”，钢铁工业在满足国民经济各方面高速增长的要求方面仍保持其不可替代的地位。对于致力于加快工业化、农业现代化和城镇化进程的中国，钢铁工业作为国民经济的重要基础产业和支撑产业的地位直到2020年不会改变。同时，作为炼钢生产的原料生铁的炼铁工艺，虽然直接还原和熔融还原等冶金前沿技术已陆续实现了商业化，但高炉炼铁工艺的技术主导地位还不会改变。因此，作为支撑中国钢铁生产的炼焦工业还将长期存在。而且其技术必将不断发展以适应资源、能源和环境条件。炼焦行业的技术发展趋势经历了100多年发展的现代焦化工业在发达国家正承受优质炼焦煤资源和能源日益紧缺和环保法规日益严格的巨大压力。这种压力也是当今国际焦化工业技术发展的基本动力。为应对挑战，国际焦化工业技术发展的基本方向就是最大限度地提高资源利用效率和最大限度地节能减排。在这方面，本世纪以来陆续采用和正在加紧研发的代表性技术主要有：1）以德国7.63m和8.43m焦炉为代表的超大容积焦炉技术。2）日本SCOPE21工艺，集成了煤预热、热压型煤、快速炼焦，干熄焦后处理等技术的全过程密闭的环保型炼焦技术。3) 具有节能和环保综合效益的第三代（即流化床型）煤调湿和超大型（200t/h以上）干熄焦技术。4) 无外排废液并能生产高品质硫磺或硫酸的焦炉煤气高效脱硫技术。5) 剩余焦炉煤气高效利用技术。已商业化的代表性技术有燃气蒸汽联合循环发电（CCPP）、催化部分氧化工艺制甲醇技术和变压吸附（PSA）制氢技术等。6) 能实现提高产品产率和质量、降低能耗、减少污染综合效益的粗苯加氢精制技术。7) 能提高萘等高附加值产品产率和节能、环保水平的大处理能力（30-60万t/年?套）的煤焦油集中加工技术。8) 高效吸附和膜处理等焦化废水深度处理回用技术。符合科学发展观的炼焦行业技术发展原则和其它行业一样，我国炼焦行业的技术发展也必须遵循中央确定的“落实科学发展观、节约资源能源、实现环境友好、构建和谐社会，经济循环发展、可持续发展”的基本方针。根据此方针编制的本指南，作为战术层面的行业技术发展的指导性文件，针对我国炼焦行业存在的问题和与国际先进水平的差距，结合我国国情对炼焦行业所包括的各技术领域中的技术发展目标和为实现此目标有应用前景的关键新技术进行了论述。这些技术的特点是：它们不是处于基础研究阶段的技术，而是目前或未来5-10年内实现商业应用的可行技术。它们应是既符合国际焦化工业技术发展的趋势又符合中国国情的主流技术。 按照科学发展观，推动炼焦产业结构化升级，2005年国家主管部门发布了“焦化行业准入条件”，对炼焦企业的工艺、技术、装备、规模、能源、环保综合利用等方面，提出更高的标准要求，焦化厂的焦炉碳化室高4.3米以上，生产能力60万吨以上，煤气和化工产品必需全部回收和加工利用，废水进行生化处理等等，这样，推动企业淘汰落后生产设备,积极创造条件，争取达到“焦化行