鄭曉雷 王明國(guó) 夏 偉

1.前言

鞍鋼鲅魚(yú)圈是我國(guó)繼上海寶鋼之后，發(fā)展沿海戰(zhàn)略，擴(kuò)大鋼鐵規(guī)模的重大舉措。鞍鋼鲅魚(yú)圈是第一個(gè)將7米焦?fàn)t由圖紙轉(zhuǎn)化為實(shí)物的創(chuàng)新型企業(yè)，從設(shè)計(jì)、施工、裝備全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，在我國(guó)焦化行業(yè)中發(fā)揮了極好的示范作用。自2008年以來(lái)，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?fàn)t數(shù)10座。

鞍鋼鲅魚(yú)圈焦化目前所面臨著的形勢(shì)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(jìn)口焦煤比例，降低煉焦成本；④沿海地區(qū)對(duì)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?fàn)t設(shè)計(jì)已經(jīng)定型只能在生產(chǎn)中依靠細(xì)膩的管理加以解決；二是要在7米焦?fàn)t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(jìn)。

2.差距與問(wèn)題

2.1 鲅魚(yú)圈7米焦?fàn)t不占優(yōu)勢(shì)

焦?fàn)t大型化是當(dāng)下國(guó)際煉焦工業(yè)發(fā)展的主流和趨勢(shì)。國(guó)際主要焦炭生產(chǎn)國(guó)如德國(guó)、法國(guó)、澳大利亞、瑞典、韓國(guó)、芬蘭、印度和日本早在20世紀(jì)70-80年代起，7米焦?fàn)t風(fēng)起云涌[1]（見(jiàn)表1）。

我國(guó)7米焦?fàn)t是從2003年從引進(jìn)德國(guó)Kaiserstuhl的7.63米二手焦?fàn)t之后，受德國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)約束（10年內(nèi)不能仿造設(shè)計(jì)7米以上焦?fàn)t），被迫2006年只能設(shè)計(jì)6.98米的大型焦?fàn)t（俗稱7米焦?fàn)t）。之后，7米焦?fàn)t才在我國(guó)的邯鋼、寶鋼梅山、天鐵、本鋼等地開(kāi)花結(jié)果。盡管7米焦?fàn)t在國(guó)內(nèi)還算屈指可數(shù)，但在世界上鲅魚(yú)圈7米焦?fàn)t顯得還很稚嫩，生產(chǎn)能力不占優(yōu)勢(shì)。特別是焦?fàn)t機(jī)械配套設(shè)施與焦?fàn)t機(jī)械維護(hù)能力等方面原因，設(shè)備維護(hù)水平遠(yuǎn)落后于焦?fàn)t大型化發(fā)展速度，使得鞍鋼鲅魚(yú)圈7米焦?fàn)t焦炭生產(chǎn)能力與兩座4038m3高爐650萬(wàn)噸生鐵生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)不匹配，焦?fàn)t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(gòu)焦炭10萬(wàn)噸-20萬(wàn)噸。

2.2 鲅魚(yú)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?fàn)t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(jí)粉碎等先進(jìn)措施，而日本是焦?fàn)t采用節(jié)能減排技術(shù)措施比例最高的國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本15家焦化廠48組（座）焦?fàn)t中，有41組焦?fàn)t采用干熄技術(shù)，占焦?fàn)t總組數(shù)的85.4%；日本有33組焦?fàn)t采用煤調(diào)濕技術(shù)，占焦?fàn)t總組數(shù)的68.8%；日本有6組焦?fàn)t采用型煤技術(shù)，占12.5%；日本有2組焦?fàn)t采用煤預(yù)熱技術(shù)，占4.2%，見(jiàn)表1。與日本相比，鲅魚(yú)圈焦化通過(guò)采取節(jié)能環(huán)保措施實(shí)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?fàn)t采用節(jié)能技術(shù)措施情況表

鞍鋼鲅魚(yú)圈煉焦礦點(diǎn)多達(dá)46個(gè)煤礦，主要集中在我國(guó)的安徽、河北、黑龍江、內(nèi)蒙、山東、山西、沈陽(yáng)以及部分澳大利亞進(jìn)口焦煤，2010年鞍鋼鲅魚(yú)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(yáng)煤占13%，澳大利亞進(jìn)口煤占22.05%，其他0.55%，優(yōu)質(zhì)山西焦煤及進(jìn)口焦煤共占31%。受進(jìn)口煤價(jià)暴漲等原因，2011年停止了部分進(jìn)口焦煤，被迫使用價(jià)格略低的高硫?yàn)踹_(dá)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(lái)保證焦炭質(zhì)量，焦肥煤配煤比例高達(dá)77%，造成國(guó)家煉焦煤源浪費(fèi)，煉焦成本高出鞍鋼本部80元之多。

鲅魚(yú)圈開(kāi)工三年來(lái)，受生產(chǎn)管理和設(shè)備維護(hù)等諸方面的影響，標(biāo)志焦?fàn)t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(jìn)的焦化企業(yè)必須達(dá)到0.95以上。反映出我們的管理水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上先進(jìn)行列。

3.鞍鋼鲅魚(yú)圈焦化質(zhì)量技術(shù)展望

鞍鋼鲅魚(yú)圈7米焦?fàn)t是我國(guó)煉焦行業(yè)首座開(kāi)工建設(shè)的焦?fàn)t，針對(duì)自身存在的差距與問(wèn)題，都要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新管理，實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)建節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、綠色樣板工廠”的定位。

3.1 要?jiǎng)?chuàng)建8米以上的大型化焦?fàn)t，提高焦炭產(chǎn)能

在將來(lái)鞍鋼鲅魚(yú)圈二期建設(shè)中，要根據(jù)我國(guó)主焦煤資源短缺，著眼于焦?fàn)t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(guó)際貿(mào)易煤炭?jī)r(jià)位提升。焦?fàn)t大型化，有利于提高焦?fàn)t熱效率，提高勞動(dòng)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(duì)環(huán)境的污染。

從表2可以看出，德國(guó)最年輕的Schwelgen焦化廠[3]單位面積上8.43米焦?fàn)t的有效容積，幾近鞍鋼鲅魚(yú)圈7米焦?fàn)t的2倍，單孔產(chǎn)焦量比鞍鋼鲅魚(yú)圈7米焦?fàn)t高出6600噸。依此計(jì)算，建造145孔的8.43米焦?fàn)t年產(chǎn)焦炭約為275萬(wàn)噸，即可滿足兩座4038m3高爐的燃料需要。因此，鞍鋼鲅魚(yú)圈再建二期高爐生產(chǎn)同樣規(guī)模時(shí)，建造兩座8.43米大型化焦?fàn)t，對(duì)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(guó)Schwelgen焦?fàn)t與鲅魚(yú)圈7米焦?fàn)t對(duì)比

我國(guó)是主焦煤資源短缺國(guó)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(chǔ)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(guó)優(yōu)質(zhì)煉焦煤將處于不斷匱乏，依賴進(jìn)口主焦煤使得我們的煉焦成本不斷增高。采用以焦?fàn)t煙道廢氣為熱源的煤調(diào)濕技術(shù)，具有以下優(yōu)勢(shì)：

①提高焦?fàn)t產(chǎn)能，解決焦炭產(chǎn)量缺口問(wèn)題，降低采購(gòu)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(yú)圈焦?fàn)t產(chǎn)能為255噸/年，相當(dāng)于年增產(chǎn)焦炭10萬(wàn)噸。②降低廢水產(chǎn)生量40%左右，有利于節(jié)能減排的推進(jìn)。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(duì)緩解優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源緊張，采購(gòu)供應(yīng)困難，對(duì)進(jìn)口煤依賴過(guò)高，生產(chǎn)成本居高不下的局面，意義尤其重大。

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

國(guó)家應(yīng)制定高爐煉鐵應(yīng)用焦炭標(biāo)準(zhǔn)，限制無(wú)度提高“焦炭質(zhì)量”。煉鐵和煉焦工作者都要重點(diǎn)強(qiáng)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(guó)節(jié)省優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源下功夫。否則，一味地依靠?jī)?yōu)質(zhì)煤資源，無(wú)限地增加優(yōu)質(zhì)煤煉焦比例，勢(shì)必要造成國(guó)家資源的浪費(fèi)，企業(yè)成本的增加，焦?fàn)t壽命的縮短。利用現(xiàn)有的工藝條件提升工藝水平，加強(qiáng)生產(chǎn)操作管理，以提高K系數(shù)為目標(biāo)，穩(wěn)定生產(chǎn)操作。提高煉焦設(shè)備維護(hù)水平，改變當(dāng)下煉焦工藝發(fā)展速度遠(yuǎn)超于設(shè)備維護(hù)水平的狀態(tài)，使設(shè)備維護(hù)保障生產(chǎn)穩(wěn)定。加速煤調(diào)濕工程進(jìn)度，提高焦炭質(zhì)量、產(chǎn)量。加強(qiáng)焦?fàn)t熱工管理，鞏固焦?fàn)t自動(dòng)加熱系統(tǒng)，降低煉焦耗熱量。加強(qiáng)CDQ操作，100%焦炭實(shí)現(xiàn)干熄，改進(jìn)易損部位結(jié)構(gòu)，利用新型耐火材料，提高干熄焦?fàn)t壽命。

3.4 要發(fā)揮科研設(shè)施作用，科學(xué)指導(dǎo)配煤

不斷開(kāi)發(fā)鲅魚(yú)圈焦化研發(fā)水平，提高鞍鋼鲅魚(yú)圈40千克實(shí)驗(yàn)焦?fàn)t和煤巖分析作用。對(duì)所有礦點(diǎn)來(lái)煤逐一進(jìn)行煤質(zhì)分析，觀測(cè)煉焦煤在采煤后期、貯運(yùn)過(guò)程中的變化和氧化程度，抵制混煤進(jìn)場(chǎng)，這是煉焦生產(chǎn)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的一項(xiàng)長(zhǎng)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(jì)合理的配煤比和予測(cè)焦炭質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)廠學(xué)研一體化，推進(jìn)科學(xué)煉焦配煤技術(shù)的深入發(fā)展。達(dá)到保證高爐用焦炭質(zhì)量的前提下，經(jīng)濟(jì)合理地選擇煤源，選擇合適的加熱制度，確定鲅魚(yú)圈4038 m3高爐用焦炭最佳經(jīng)濟(jì)質(zhì)量指標(biāo)，防止焦炭質(zhì)量過(guò)剩，降低配煤成本，節(jié)約優(yōu)質(zhì)煉焦煤資源。

3.5 強(qiáng)化焦化污水處理，達(dá)到回水利用

近年來(lái)國(guó)家對(duì)沿海地區(qū)的環(huán)境要求強(qiáng)烈，污水處理零排放已成定勢(shì)。建立資源節(jié)約、綠色環(huán)保的鲅魚(yú)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(guò)三年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐，鲅魚(yú)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(guò)程組成的生物脫氮系統(tǒng)發(fā)揮著極大的作用。通過(guò)該工藝處理成本低，有機(jī)物和色度去除率高，氧化劑利用率高達(dá)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(jī)物和氨氮含量高煤化工焦化廢水處理難題，同時(shí)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(shí)鲅魚(yú)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(jì)持續(xù)有效地深入發(fā)展。

[1] 孫思偉 鄭文華《“十二五”我國(guó)焦化工業(yè)的發(fā)展》 第八屆（2011）中國(guó)鋼鐵年會(huì)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(guó)煉焦技術(shù)及焦炭市場(chǎng)國(guó)際大會(huì)，中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)2010

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