鞍鋼鲅魚圈焦化技術(shù)質(zhì)量展望

鄭曉雷 王明國 夏 偉

1.前言

鞍鋼鲅魚圈是我國繼上海寶鋼之后，發(fā)展沿海戰(zhàn)略，擴大鋼鐵規(guī)模的重大舉措。鞍鋼鲅魚圈是第一個將7米焦爐由圖紙轉(zhuǎn)化為實物的創(chuàng)新型企業(yè)，從設(shè)計、施工、裝備全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，在我國焦化行業(yè)中發(fā)揮了極好的示范作用。自2008年以來，先后有邯鋼、寶鋼梅山、本鋼、天津天鐵、鞍鋼本部相繼建成7米焦爐數(shù)10座。

鞍鋼鲅魚圈焦化目前所面臨著的形勢是：①焦炭生產(chǎn)能力與高爐生產(chǎn)能力不匹配，焦炭產(chǎn)量滿足不了高爐需求；②為滿足4038m3高爐所需焦炭質(zhì)量要求，不斷增加主焦煤配煤比例，主焦煤消耗量不斷增加；③節(jié)能創(chuàng)效壓力巨大，控制進口焦煤比例，降低煉焦成本；④沿海地區(qū)對環(huán)境要求高，污水處理零排放已成重中之重。這些狀況一是由于一期焦爐設(shè)計已經(jīng)定型只能在生產(chǎn)中依靠細膩的管理加以解決；二是要在7米焦爐的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變觀念，拓展思路，在二期建設(shè)中加以改進。

2.差距與問題

2.1 鲅魚圈7米焦爐不占優(yōu)勢

焦爐大型化是當下國際煉焦工業(yè)發(fā)展的主流和趨勢。國際主要焦炭生產(chǎn)國如德國、法國、澳大利亞、瑞典、韓國、芬蘭、印度和日本早在20世紀70-80年代起，7米焦爐風起云涌[1]（見表1）。

我國7米焦爐是從2003年從引進德國Kaiserstuhl的7.63米二手焦爐之后，受德國知識產(chǎn)權(quán)約束（10年內(nèi)不能仿造設(shè)計7米以上焦爐），被迫2006年只能設(shè)計6.98米的大型焦爐（俗稱7米焦爐）。之后，7米焦爐才在我國的邯鋼、寶鋼梅山、天鐵、本鋼等地開花結(jié)果。盡管7米焦爐在國內(nèi)還算屈指可數(shù)，但在世界上鲅魚圈7米焦爐顯得還很稚嫩，生產(chǎn)能力不占優(yōu)勢。特別是焦爐機械配套設(shè)施與焦爐機械維護能力等方面原因，設(shè)備維護水平遠落后于焦爐大型化發(fā)展速度，使得鞍鋼鲅魚圈7米焦爐焦炭生產(chǎn)能力與兩座4038m3高爐650萬噸生鐵生產(chǎn)能力設(shè)計不匹配，焦爐生產(chǎn)彈性得不到發(fā)揮，滿足不了高爐需求，每年還需外購焦炭10萬噸-20萬噸。

2.2 鲅魚圈焦化節(jié)能減排技術(shù)措施仍有潛力

目前，在世界上煉焦工藝節(jié)能減排技術(shù)主要有焦爐大型化，搗固煉焦型煤煉焦、煤預(yù)熱、煤調(diào)濕，干法熄焦，煤預(yù)粉碎，分級粉碎等先進措施，而日本是焦爐采用節(jié)能減排技術(shù)措施比例最高的國家。據(jù)統(tǒng)計，日本15家焦化廠48組（座）焦爐中，有41組焦爐采用干熄技術(shù)，占焦爐總組數(shù)的85.4%；日本有33組焦爐采用煤調(diào)濕技術(shù)，占焦爐總組數(shù)的68.8%；日本有6組焦爐采用型煤技術(shù)，占12.5%；日本有2組焦爐采用煤預(yù)熱技術(shù)，占4.2%，見表1。與日本相比，鲅魚圈焦化通過采取節(jié)能環(huán)保措施實現(xiàn)節(jié)能的潛力很大。

2.3 優(yōu)質(zhì)煤煉焦比例低下，生產(chǎn)操作不穩(wěn)定

表1 日本各焦化廠焦爐采用節(jié)能技術(shù)措施情況表

鞍鋼鲅魚圈煉焦礦點多達46個煤礦，主要集中在我國的安徽、河北、黑龍江、內(nèi)蒙、山東、山西、沈陽以及部分澳大利亞進口焦煤，2010年鞍鋼鲅魚圈使用安徽煤占總煤量的7.61%，河北煤占7.63%，黑龍江煤占30.72%，內(nèi)蒙古煤占6.5%，山東煤占2.87%，山西煤9.07%，沈陽煤占13%，澳大利亞進口煤占22.05%，其他0.55%，優(yōu)質(zhì)山西焦煤及進口焦煤共占31%。受進口煤價暴漲等原因，2011年停止了部分進口焦煤，被迫使用價格略低的高硫烏達煤，造成焦炭含硫不斷升高，如圖1所示。由于優(yōu)質(zhì)焦煤比例下降只能靠調(diào)整提高主要焦肥煤比例來保證焦炭質(zhì)量，焦肥煤配煤比例高達77%，造成國家煉焦煤源浪費，煉焦成本高出鞍鋼本部80元之多。

鲅魚圈開工三年來，受生產(chǎn)管理和設(shè)備維護等諸方面的影響，標志焦爐生產(chǎn)管理水平的大K3系數(shù)一直徘徊不前，僅為0.3，而先進的焦化企業(yè)必須達到0.95以上。反映出我們的管理水平遠遠趕不上先進行列。

3.鞍鋼鲅魚圈焦化質(zhì)量技術(shù)展望

鞍鋼鲅魚圈7米焦爐是我國煉焦行業(yè)首座開工建設(shè)的焦爐，針對自身存在的差距與問題，都要加強技術(shù)創(chuàng)新管理，實現(xiàn)“創(chuàng)建節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟、綠色樣板工廠”的定位。

3.1 要創(chuàng)建8米以上的大型化焦爐，提高焦炭產(chǎn)能

在將來鞍鋼鲅魚圈二期建設(shè)中，要根據(jù)我國主焦煤資源短缺，著眼于焦爐大型化，高爐小型化，提高弱粘結(jié)煤比例，減少主焦煤消耗量，抵制國際貿(mào)易煤炭價位提升。焦爐大型化，有利于提高焦爐熱效率，提高勞動生產(chǎn)率；有利于合理利用資源，改善焦炭質(zhì)量；有利于降低投資，減少占地面積；有利于減少對環(huán)境的污染。

從表2可以看出，德國最年輕的Schwelgen焦化廠[3]單位面積上8.43米焦爐的有效容積，幾近鞍鋼鲅魚圈7米焦爐的2倍，單孔產(chǎn)焦量比鞍鋼鲅魚圈7米焦爐高出6600噸。依此計算，建造145孔的8.43米焦爐年產(chǎn)焦炭約為275萬噸，即可滿足兩座4038m3高爐的燃料需要。因此，鞍鋼鲅魚圈再建二期高爐生產(chǎn)同樣規(guī)模時，建造兩座8.43米大型化焦爐，對減少占地面積、節(jié)能環(huán)保、降低投資等諸多方面都將大大有利，焦炭產(chǎn)能將大大提高。

3.2 要采用煙道氣煤調(diào)濕技術(shù)，提高弱粘煤配比

表2 德國Schwelgen焦爐與鲅魚圈7米焦爐對比

我國是主焦煤資源短缺國家，可供煉焦用煤僅有2 7%。而煉焦煤資源中，以高揮發(fā)份氣煤（包括1/3焦煤）為主。肥煤、焦煤、瘦煤加一起不到總儲存量的50%，且其中大多數(shù)為高硫、高灰煤[2]。這種資源狀況決定了我國優(yōu)質(zhì)煉焦煤將處于不斷匱乏，依賴進口主焦煤使得我們的煉焦成本不斷增高。采用以焦爐煙道廢氣為熱源的煤調(diào)濕技術(shù)，具有以下優(yōu)勢：

①提高焦爐產(chǎn)能，解決焦炭產(chǎn)量缺口問題，降低采購成本。配合煤入爐前經(jīng)煙道氣加熱，入爐煤水分降低4%左右，焦炭產(chǎn)能增加4%左右，鞍鋼鲅魚圈焦爐產(chǎn)能為255噸/年，相當于年增產(chǎn)焦炭10萬噸。②降低廢水產(chǎn)生量40%左右，有利于節(jié)能減排的推進。③降低煉焦能耗，降低煉焦成本。④提高焦炭質(zhì)量或在保證焦炭質(zhì)量的前提下，降低優(yōu)質(zhì)煉焦煤配比，增加弱粘結(jié)性煤的配比，這對緩解優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源緊張，采購供應(yīng)困難，對進口煤依賴過高，生產(chǎn)成本居高不下的局面，意義尤其重大。

3.3 要強化現(xiàn)行生產(chǎn)管理，“穩(wěn)定”焦炭質(zhì)量

國家應(yīng)制定高爐煉鐵應(yīng)用焦炭標準，限制無度提高“焦炭質(zhì)量”。煉鐵和煉焦工作者都要重點強化生產(chǎn)管理，找出各自影響生產(chǎn)操作的主要因素，苦練內(nèi)功，為我國節(jié)省優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源下功夫。否則，一味地依靠優(yōu)質(zhì)煤資源，無限地增加優(yōu)質(zhì)煤煉焦比例，勢必要造成國家資源的浪費，企業(yè)成本的增加，焦爐壽命的縮短。利用現(xiàn)有的工藝條件提升工藝水平，加強生產(chǎn)操作管理，以提高K系數(shù)為目標，穩(wěn)定生產(chǎn)操作。提高煉焦設(shè)備維護水平，改變當下煉焦工藝發(fā)展速度遠超于設(shè)備維護水平的狀態(tài)，使設(shè)備維護保障生產(chǎn)穩(wěn)定。加速煤調(diào)濕工程進度，提高焦炭質(zhì)量、產(chǎn)量。加強焦爐熱工管理，鞏固焦爐自動加熱系統(tǒng)，降低煉焦耗熱量。加強CDQ操作，100%焦炭實現(xiàn)干熄，改進易損部位結(jié)構(gòu)，利用新型耐火材料，提高干熄焦爐壽命。

3.4 要發(fā)揮科研設(shè)施作用，科學指導(dǎo)配煤

不斷開發(fā)鲅魚圈焦化研發(fā)水平，提高鞍鋼鲅魚圈40千克實驗焦爐和煤巖分析作用。對所有礦點來煤逐一進行煤質(zhì)分析，觀測煉焦煤在采煤后期、貯運過程中的變化和氧化程度，抵制混煤進場，這是煉焦生產(chǎn)在市場經(jīng)濟條件下的一項長期復(fù)雜而又艱巨的任務(wù)。要與科研院校一起研究經(jīng)濟合理的配煤比和予測焦炭質(zhì)量，實現(xiàn)廠學研一體化，推進科學煉焦配煤技術(shù)的深入發(fā)展。達到保證高爐用焦炭質(zhì)量的前提下，經(jīng)濟合理地選擇煤源，選擇合適的加熱制度，確定鲅魚圈4038 m3高爐用焦炭最佳經(jīng)濟質(zhì)量指標，防止焦炭質(zhì)量過剩，降低配煤成本，節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源。

3.5 強化焦化污水處理，達到回水利用

近年來國家對沿海地區(qū)的環(huán)境要求強烈，污水處理零排放已成定勢。建立資源節(jié)約、綠色環(huán)保的鲅魚圈焦化必須使處理后的焦化廢水資源得到最大限度地合理使用。經(jīng)過三年來的生產(chǎn)實踐，鲅魚圈焦化污水生化處理日臻成熟，由預(yù)處理、生化處理及污泥處理等工藝過程組成的生物脫氮系統(tǒng)發(fā)揮著極大的作用。通過該工藝處理成本低，有機物和色度去除率高，氧化劑利用率高達95%以上，有效解決成分復(fù)雜、污染物濃度高，特別是有毒有機物和氨氮含量高煤化工焦化廢水處理難題，同時降低生產(chǎn)新水消耗。

目前正在施工的焦化廢水深度處理工程將于2012年投產(chǎn)，屆時鲅魚圈焦化廢水經(jīng)生化處理和脫氨氮后可全部回用于焦化廠的循環(huán)水系統(tǒng)，使循環(huán)經(jīng)濟持續(xù)有效地深入發(fā)展。

[1] 孫思偉 鄭文華《“十二五”我國焦化工業(yè)的發(fā)展》 第八屆（2011）中國鋼鐵年會論文集，冶金工業(yè)出版社2011

[2] 徐振剛 張飏 曲思建《煉焦煤資源及其優(yōu)化利用》第八屆中國煉焦技術(shù)及焦炭市場國際大會，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會2010

[3] Hans Bodo Luengen等《歐洲煉焦與煉鐵-現(xiàn)狀與未來》 第八屆中國煉焦技術(shù)及焦炭市場國際大會，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會2010