孟庆波
“十一五”期间,随着我国炼铁高炉的大型化和喷煤技术的应用对焦炭质量要求不断提高,焦化行业通过提高焦煤和肥煤的配入比例及优化配煤技术应用、炼焦工艺的改进、管理水平的提高等,实现了焦炭质量的稳定、提高和炼焦煤资源的优化利用。焦化行业炼焦煤资源优化利用主要通过以下技术及管理措施实现。
“十一五”期间,中国焦化行业快速发展,装备水平也大幅度提高。焦炉大型化速度很快,顶装焦炉由过去的炭化室高4.3米发展到现在的6米、7米及7.63米,捣固焦炉在开发成功炭化室高4.3米的基础上又开发出5.5米和6.25米大型捣固焦炉。截至2010年底,中国炭化室高≥5.5米捣固和≥6米顶装大焦炉产能已达到1.4亿吨以上。焦炉的大型化对节省优质炼焦煤资源、改善焦炭质量贡献巨大。
截至2010年底,中国捣固焦炉产能已突破1亿吨,对节省资源紧张的焦煤和肥煤资源贡献突出。焦煤和肥煤配比分别下降8.9和5.2个百分点,气煤、1/3焦煤和瘦煤配比分别提高4.6、3.5和6.5个百分点。
在钢铁联合企业已得到推广和普及,干熄焦产能已达到约1亿吨。干熄焦技术能明显改善焦炭质量,为改善我国钢铁联合企业焦化厂焦炭质量做出了贡献,间接节省了紧缺的焦煤和肥煤。
以煤岩配煤技术为代表的精细优化配煤技术得到推广和应用,使我国焦化行业配煤技术水平上了一个新台阶。进场炼焦煤应用分类及合理堆放、煤场优化管理、焦炭质量指标数值化预测及配煤专家系统的开发及应用,各种规格、形式的试验焦炉的开发、应用都促进了配煤技术向精细化、最优化方向发展。“十一五”期间,我国焦炭质量的稳步提高,一方面,得益于焦煤和肥煤配比的提高;另一方面,得益于上述精细优化配煤技术的推广和应用。
高炉炼铁技术的进步对焦炭质量提出了新的要求。焦炭质量研究的新进展为炼焦生产及优化配煤实现炼焦煤资源优化利用指明方向。例如:独立焦化企业尤其是捣固炼焦企业,已从单纯控制焦炭冷态机械强度到兼顾热态性能;配煤比也从尽可能少配焦煤和肥煤以降低配煤成本,过渡到目前适当增加焦煤和肥煤配比生产满足高炉冶炼要求的冶金焦。
捣固炼焦技术、干熄焦技术、精细化优化配煤技术的应用使优质非炼焦煤配煤炼焦成为可能。我国非炼焦煤资源丰富,部分矿区的煤炭灰、硫很低。采用上述各项技术开发此类非炼焦煤的配煤炼焦应用拓展炼焦煤资源、节省紧缺的炼焦煤意义重大。例如:配合捣固炼焦技术及精细化配煤技术某企业低灰贫煤配入量达到30%~35%,拓展了炼焦煤源并极大地降低了配煤成本。
“十一五”期间,中国焦化行业通过增加焦煤和肥煤的配入比例、采用捣固炼焦工艺及其他技术措施稳定和提高了焦炭质量。但应当看到焦炭质量并没有随着上述技术措施的采用而同步明显提高,这主要是由于焦炭产量大幅增加造成炼焦煤供应紧张,炼焦煤混煤情况日益突出,配煤统计显示焦煤和肥煤配比明显增加,而其实际配比却增加有限。焦化企业面临炼焦煤供应紧张、价格攀升、质量下滑等明显不利局面。部分大型焦化企业和沿海沿边企业进口国外炼焦煤以弥补缺口和稳定焦炭质量。
“十二五”期间,我国经济将继续保持较快发展速度。钢铁行业将继续维持较高的生产量,但增长速度会明显放慢。同时,钢铁行业结构调整、淘汰落后产能步伐将加快。焦化行业作为钢铁行业的原燃料供应和能源转换中心也将维持较高产量。随着钢铁行业结构调整和炼铁技术的进步,对焦炭质量要求会逐步提高(包括质量指标和指标的稳定性)。炼焦煤资源紧张和价格攀升的局面会长期存在,甚至会逐步加重。炼焦行业实现炼焦煤资源优化利用是焦化行业与钢铁行业可持续发展的必然选择。
炼焦煤资源优化利用的发展趋势是:一是加强高炉用焦炭质量研究和炼焦配煤技术研究,为炼焦煤资源优化利用提供理论依据;二是调整产业结构,提高炼焦装备水平,采用炼焦新技术;三是推广优化配煤技术及提高炼焦生产管理水平;四是拓展炼焦煤资源,适度进口国外优质炼焦煤弥补国内缺口和局部不足。配合技术措施配加非炼焦煤及添加剂、物炼焦。
一是加强冶金焦质量与高炉炼铁关系研究,为焦化生产提供明确的焦炭质量要求。高炉炉容、喷煤量及其技术、经济指标等决定了对冶金焦质量的要求。针对具体的高炉生产合适质量的焦炭,可实现炼焦煤资源优化利用,避免因焦炭质量指标不对称和过剩而造成的优质炼焦煤的过多消耗。
二是加强炼焦技术基础研究,为充分合理利用炼焦煤资源和推广现有炼焦新技术及开发新工艺、新技术奠定理论基础。随着炼焦装备技术水平的不断提高和产能的快速增加及炼焦煤价格的快速攀升使炼焦生产进入精细化时代。炼焦煤质的复杂性和炼焦工艺技术的多变性要求进一步加强炼焦技术基础研究。应加强炼焦煤质研究和配煤理论研究,实现优化配煤;加强现有炼焦新技术与炼焦配煤及焦炭质量关系研究,使炼焦新工艺技术与煤资源相匹配,最大限度地发挥新工艺的优势、限制其短处,实现炼焦煤资源的合理利用;根据炼焦技术基础研究结果和高炉用焦质量要求,开发能充分利用炼焦煤资源的炼焦新工艺、新技术,实现炼焦技术的突破与跨越。
三是调整产业结构,进一步推广现有炼焦新技术。中国炼焦行业产能过剩与存在落后产能的情况并存。行业兼并重组、结构调整势在必行。结合产业结构调整有针对性地采用适当的现有炼焦新技术,实现产业结构调整与工艺、技术优化,合理利用炼焦煤资源。
四是开发、应用炼焦新技术实现炼焦煤资源与炼焦行业及钢铁行业协调、可持续发展。开发和推广降低优质焦煤、肥煤配入比例的炼焦新技术,使焦化生产用煤比例与炼焦煤种赋存和生产比例匹配性逐步提高,延长炼焦煤资源利用年限。
五是开展非炼焦煤及添加剂/物配煤炼焦技术研究,拓展炼焦原料来源、节省炼焦煤、降低配煤成本。在世界范围炼焦煤储量少,且炼焦煤种赋存比例是优质焦煤和肥煤少,中国的情况亦是如此。开展非炼焦煤煤质改性替代炼焦煤、甚至改性制取“强粘结性人造肥煤”实现非炼焦煤炼焦;结合炼焦新工艺、新装备及优化配煤等新技术添加非炼焦煤进行炼焦;添加添加物和废弃物进行配煤炼焦,是未来拓展炼焦原料来源、实现低成本、可持续炼焦生产的重要途径。
六是重视炼焦煤资源规划。加强炼焦煤资源勘探、合理开采、提高入洗率和洗选水平,协调焦化行业与炼焦煤供应行业的关系,加强炼焦煤相关标准的制修订、质量管理和行业自律,限制和取缔为谋取不合理利益的混洗和混煤现象,逐步稳定、提高国内炼焦煤质量,以利于焦化企业优化利用炼焦煤。适度进口国外优质炼焦煤弥补国内缺口、调剂品种、平抑价格,适当利用国外炼焦煤资源。鼓励焦化企业与上游煤炭企业结成联盟或投资入股,保障炼焦煤供应,更应鼓励企业走出去拓展海外炼焦煤资源。