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在困境中崛起!领略中国焦化四十年的巨变

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  • 2021-02-23
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原标题:在困境中崛起!领略中国焦化四十年的巨变

中国炼焦行业自建国69年以来,尤其是改革开放40年来的发展,已基本形成了以“常规机焦炉生产高炉炼铁用冶金焦,以热回收焦炉生产铸造用焦,以中低温干馏炉加工低变质煤生产电石、铁合金、化肥与化工等用焦,以及进行煤焦油、粗苯、焦炉煤气深加工,产业链较为完整的、对煤资源开发利用最为广泛、炼焦煤的价值潜力挖掘最为充分,独具中国特色的焦化工业体系,正在努力朝着建设现代化经济体系和焦化强国目标奋进。

一、我国焦化行业的历史发展概况

焦化行业是以煤炭为原料进行能源转换的产业,早在1898年,我国在江西萍乡煤矿和河北唐山开滦煤矿已有工业规模的焦炉生产,仅比1881年德国建设投产的世界第一座回收化学产品的焦炉晚17年。到1916年,我国焦炭产量达到26.6万吨。第一次世界大战后,我国在鞍山、本溪、石家庄等地开始建设可回收化工产品的现代焦炉。

20世纪三四十年代,在我国东北的鞍山、吉林、大连和本溪,华北的北平石景山铁厂,山西太原西北炼钢厂,上海吴凇煤气厂,重庆大渡口钢铁厂,山西长治枣臻村,陕北延安等地建成一批不同规模的炼焦炉并先后投产。同时还在云南省平浪、宣威等地和四川省威远、南桐等地采用成堆干馏法生产焦炭,供炼铁和铸造用。

到1949年10月中华人民共和国建立前,我国曾先后建成各种现代焦炉共28座,总设计焦炭产能约为510万吨/年。由于长期战争的破坏,只有鞍山、太原、石家庄等地区少数企业的部分焦炉维持生产,1949年全国焦炭产量仅为52.5万吨。

新中国成立时,百业待兴,随着钢铁工业的大力发展,我国炼焦工业开始加快发展,引进了前苏联的炼焦技术与焦炉管理经验。在鞍钢建设了苏联设计的ITBP型和ITK型焦炉;1952年,在北京钢铁工业试验所(冶金工业部钢铁研究总院前身)成立煤焦研究室;在鞍山黑色冶金设计院内设置炼焦专业设计室;1955年,成立冶金工业部焦化工业热工站,负责焦炉砌筑施工的技术监督、焦炉烘炉、焦炉开工和焦炉热工调整工作;1958年建立鞍山焦化耐火材料设计研究院。

从“一五”时期炼焦工业的恢复和新建,到引进前苏联的炼焦技术与焦炉管理经验,鞍钢建设前苏联设计的ITBP型和ITK型焦炉;武汉、包头、马鞍山、湘潭、重庆、宣化等6个大中型钢铁联合企业内的炼焦厂和北京、上海两地的大型炼焦厂建设投产;重视焦化生产环境保护、污水处理,1970年第一套工业规模的污水生物化学处理装置建成投产。

1965年,我国自行设计的5.5m大容积焦炉首先在攀钢开始建设,1970年6月1#焦炉顺利投产,2#、3#、4#焦炉也相继在1971年、1972年、1973年投产,为中国焦炉大型化建设生产迈出了可喜的第一步。为充分利用弱黏结性气煤资源,北台钢铁厂、淮南化工厂、镇江焦化厂捣固焦炉开发建设等,到1978年,全国焦炭产量为4690万吨。

1978年12月,具有划时代意义的中国共产党十一届三中全会的胜利召开,开启了中国改革开放发展的新时期。40年来,随着国民经济的持续快速发展,钢铁冶金、化工、有色、机械制造等行业的巨大市场需求,强力地推动了我国焦化行业的快速发展。

截止到2017年底,全国焦化生产企业470多家,焦炭总产能6.5亿吨,其中常规焦炉产能近5.6亿吨,半焦半焦(兰炭)产能7000万吨(个别电石、铁合金企业自用半焦半焦(兰炭)生产能力未统计在全国焦炭产能中),热回收焦炉产能1900万吨。根据国家统计局和中国炼焦行业协会统计数据,山西省、河北省产能超过1亿吨,山东省、陕西省、内蒙古自治区产能超过5000万吨。半焦半焦(兰炭)生产主要集中在陕西、内蒙、宁夏、山西及新疆等地区,热回收焦炉主要在山西、山东等地区。

与此同时,焦化行业焦炉煤气制甲醇总能力达到1300万吨左右;煤焦油加工总能力达到2300万吨左右;苯加氢精制总能力达到600万吨左右;建成干熄焦装置200多套,总处理总能力达到2.6万吨/小时,其中独立焦化企业已建成干熄焦装置60多套;焦炉煤气制天然气取得历史性突破,有40余套装置投产运行、能力达50多亿立方米/年。

二、中国焦化行业产能规模高速成长

改革开放的40年中,我国焦化行业与钢铁行业发展紧密相连,大体经历了“平稳、加快、高速”三个发展阶段。

1979~1993年的15年中,我国粗钢产量从1978年的3178万吨发展到8954万吨,年均递增7.15%;生铁产量从3479万吨发展到8738万吨,年均递增6.33%;焦炭产量从4690万吨发展到9300万吨,年均递增4.68%。这一时期,我国钢铁生产基本处于平稳增长阶段,从而相应使我国焦炭生产处于平稳发展时期。

1993~2002年期间,我国钢铁和焦炭产量均先后跨越l亿吨台阶。粗钢产量从1993年的8954万吨到1996年突破1亿吨,2002年增加到18225万吨,年均递增8.22%;生铁产量从9741万吨到1995年突破1亿吨,2002年达17075万吨,年均递增7.73%;焦炭产量在1994年突破1亿吨基础上,2002年达到14289万吨,年均递增4.89%。这一时期,中国加入WTO,扩大了机电产品等外贸出口,申办奥运成功等加快了基础设施建设,我国钢铁和焦化行业经历了1990~1992年的调整后进入加快发展时期。

2003~2012年的10年期间,我国粗钢、生铁产量分别从2002年的18225万吨和17075万吨,先后跨越2亿吨、3亿吨、4亿吨、5亿吨、6亿吨、7亿吨台阶,2012年分别达到71654万吨和65791万吨。在钢铁产量快速增长的拉动下,焦化行业经历了两次资产投资高峰期,2005~2009年的6年中,年均资产净额增加500亿元以上,年均增长约28%;2010~2012年的3年中,投资年均增长22%,净额年均增加1000亿元以上。焦炭产量从2002年的14289万吨,2005年达到23282万吨,2007年达到32894万吨,2011年达到42779万吨,先后跨越2亿吨、3亿吨、4亿吨台阶,2012年达到44323万吨,成为我国焦化行业创历史的高速增长时期。

三、焦化行业实现由量变到质变的飞跃

改革开放的40年,我国焦化行业在满足国内相关行业对焦炭需求的同时,不断提升自身的工艺流程、技术装备,研发设计、制造建设和运行管理,以及安全环保、循环经济的发展水平。

(一)努力适应市场需求,焦炭产量快速增长

我国焦炭产量1978年为4690万吨。继1991年我国焦炭产量超过俄罗斯,跃居世界第一产焦大国后,1994年,我国焦炭产量突破1亿吨;此后,分别跨越2亿吨和3亿吨和4亿吨台阶,满足了我国粗钢产量先后突破1亿吨到8亿吨,以及国民经济各部门对焦炭的巨大需求。据中国钢铁工业协会统计数据,2017年,我国焦炭产量43142万吨,产能利用率62.8%,占世界焦炭产量68%。其中常规焦炉产量38600万吨,热回收焦炉产量800万吨,半焦(半焦(兰炭))产量3700万吨;按生产企业属性划分,钢铁联合企业焦化厂焦炭产量为11265万吨,占26.11%,独立焦化企业焦化厂焦炭产量 31877万吨,占比73.89%。

(二)充分利用国内外两个市场、两种资源

改革开放40年来,中国焦炭的出口经历了从开始的土焦、改良焦发展到优质冶金机焦和优质铸造焦。从出口退税15%鼓励出口创汇, 2004年1月1 日起出口退税率下调到5%,到2004年5月24日取消焦炭出口退税,2006年11月1 日起实行许可证配额、加征5%关税控制出口,2008年1月1 日焦炭出口关税上调至25%,2008年8月120日焦炭出口关税上调至40%,2013年1月1 日取消40%出口关税及配额。

我国出口焦炭2007年最高达到1530万吨,比1978年的30万吨增长50倍,约占世界焦炭出口贸易总量的43%。2017年,全国出口焦炭809万吨,主要出口地区为印度、日本、马来西亚及欧美国家,满足了国际市场对中国焦炭的需求。

随着焦炭产量的快速增长,国内炼焦煤资源出现阶段性偏紧,价格不断攀升,供需矛盾有所显现,焦化企业面向国际市场,利用国际资源,从澳大利亚、蒙古、俄罗斯、加拿大、美国等国家进口炼焦煤,作为国内焦煤工序的调节补充资源。2013年进口炼焦煤最多时达到7556万吨,2017年进口炼焦煤为6990万吨。

(三)清理整顿、淘汰落后、结构调整加快进行

1990年以来,随着世界经济的复苏和中国经济的快速发展,特别是我国钢铁生产的快速增长以及国际焦炭市场需求量的剧增,拉动了我国焦化行业的迅猛发展。继1994年我国焦炭产量突破1亿吨后,焦化行业投资不断升温,生产能力迅猛扩张,国家曾一再明令禁止发展的土焦(改良焦)也在一些地区泛滥起来。到1997年全国土焦(改良焦)产量最高峰时达6728万吨,约占当期全国焦炭总产量的48%。

2001年以后,国内焦化行业投资继续升温,生产能力进一步扩大。到2004年底,全国焦化生产企业约有1400多家,机焦生产能力约2.7亿吨。到2005年底全国焦炭生产能力突破3亿吨。

2004年5月27日,国家发展改革委、商务部、环保总局等9部委联合发出《清理规范焦炭行业若干意见的紧急通知》,再一次明确指出:“焦炭行业是高污染行业,目前在建项目生产能力已远远超过了预期需求,必将导致产能过剩、竞争无序、浪费资原和污染环境,甚至造成金融风险和社会、经济其他方面的隐患”。同时,进一步明确,按照《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》等有关法律规定要求,坚决淘汰土焦(改良焦),对土焦(改良焦)生产装置进行废毁处理等。为进一步巩固炼焦行业清理整顿成果,促进产业结构升级,规范行业发展,维护市场竞争秩序,国家发展改革委又于2004年12月16日发布了《焦化行业准入条件》,2005年1月1日开始实施,此后又于2008年和2014年进行了修订。《焦化行业准入条件(2008年修订)》规定,新建顶装焦炉炭化室高度必须≥6.0米,捣固焦炉炭化室高度必须≥5.5米,新建直立炭化炉单炉生产能力≥7.5万吨/年;2014年修订的准入条件进一步要求:常规焦炉中顶装焦炉炭化室高度≥6米、容积≥38.5立方米;捣固焦炉炭化室高度≥5.5米、捣固煤饼体积≥35立方米;企业生产能力≥100万吨/年;热回收焦炉捣固煤饼体积≥35立方米,企业生产能力≥100万吨/年(铸造焦≥60万吨/年);半焦炉单炉生产能力≥10万吨/年,企业生产能力≥100万吨/年。国家发改委发布的《产业结构调整指导目录(2011年修订本)》,将炭化室高度小于4.3米焦炉及单炉产能5万吨/年以下半焦生产装置列为淘汰类项目。

为贯彻落实《国务院关于发布实施促进产业结构调整暂行规定的决定》(国发[2005]40号)和《国务院关于加快推进产能过剩行业结构调整的通知》(国发[2006]11号)要求,根据当时我国焦化行业现状和存在回题,2006年3月22日,国家发展改革委又发布了《国家发展改革委关于加快焦化行业结构调整的指导意见的通知》。此后,我国焦化行业认真贯彻落实,坚决淘汰关停土焦、改良焦生产及工艺装备,停止建设和关停改造炭化室高4.3米以下的落后小焦炉。至2008年底,土焦(改良焦)生产已基本得到遏制,单炉5万吨/年及以下小半焦半焦(兰炭)焦炉基本关停,4.3米及以下老旧和落后小机焦炉加快关停淘汰,全国累计取缔关停土焦、改良焦、小半焦半焦(兰炭)、小机焦炉等达1亿吨,基本消除土焦(改良焦)生产,机焦产量比重达到99%以上。

同时,为改善大中城市的环境水平,北京炼焦化学厂、天津第二煤气厂等一批城市煤气供应焦化企业被天然气置换而整体关停,首钢、太钢、鞍钢、马钢等一批大中型钢铁联合企业焦化厂中老旧4.3米级焦炉被关停更新等,为焦化行业节能减排、建设资源节约型和环境友好型企业做出了巨大贡献。

一批大中型焦化企业认真贯彻落实《焦化行业准入条件》,按照相关要求改造完善环境保护设施,提高焦炉技术装备水平,加强企业管理,积极申报《焦化行业准入条件》评审公示。截止2017年底,先后有11批获准国家发展改革委、工业和信息化部《焦化行业准人条件》公告的大中型焦化企业375家,准入焦炭产能36216.6万吨,约占全国常规焦炉产能的52.7%。截止到2017年底,工业和信息化部共公告了十一批共408家焦化企业,公告焦炭产能39448.6万吨;累计撤销公告企业33家,撤销焦炭产能3232万吨,合计公告准入企业数量为家,按照目前我国6.87亿吨焦炭产能计算,焦化准入产能占比为%,其中常规焦炉准入产能占比为53.7%,热回收焦炉准入产能占比91.1%,半焦半焦(兰炭)准入产能占比17.9%。

(四)焦炉大型化趋势加快,技术装备水平不断提高

随着国民经济的快速发展和社会技术的进步,国家产业政策和宏观调控方针政策的贯彻落实,焦炉建设和改造朝着大型化、现代化方向发展,一大批先进适用技术被推广使用,我国焦化行业工艺技术装备水平不断提高。

长期以来,我国大中型焦化厂以炭化室高度4.3米焦炉为主体装备。1970年攀枝花钢铁公司建成的炭化室高5.5米焦炉,是中国焦炉建设向大容积方向发展的开端。直到改革开放初期的1985年,宝钢焦化一期工程建成了4座50孔、炭化室高6米的新日铁M式焦炉;1987年,鞍山焦耐院自主设计开发的炭化室高6米、有效容积38.5立方米的JN60型焦炉在北京炼焦化学厂建成投产;宝钢二期建成了由我国鞍山焦耐院自行设计建设的4座50孔、炭化室6高米的JNX型焦炉。此后,鞍钢、武钢、首钢、本钢、攀钢、涟钢、包钢、济钢、莱钢、沙钢、神州煤电、酒钢、鄂钢、淮钢、唐山佳华、营口嘉晨、唐山开滦、中煤京达、淮北临涣、通钢、宝钢梅山、柳钢、安泰等一批6米焦炉相继建成投产;鞍钢鲅鱼圈、邯钢新区的7米焦炉;2005年,中冶焦耐公司开发出中国首套具有完全自主知识产权的炭化室高7米、有效容积48立方米的JNX70型超大容积焦炉,该炉型于2008年在邯钢和鞍钢鲅鱼圈成功投产;2006年7月28日山东兖矿7.63米超大型焦炉投产,随后太钢、马钢、武钢、首钢京唐等一批7.63米特大型焦炉也相继建成投产。

建设大型化焦炉极大提高了我国焦化行业的技术装备水平,现在我国一些大型钢铁企业焦化厂和独立焦化企业的技术装备和生产管理水平已位居世界前列。随着焦炉向大型化发展,炼焦过程自动化控制技术、火落管理、大型煤仓储配技术、配煤专家系统技术、岩相配煤技术、焦炉加热自动控制技术、焦炉集气管压力控制技术等被普遍采用,提高了我国焦化行业的技术装备水平,大幅度改善了焦化生产环境,加快了焦化产业结构的优化升级。

(五)干熄焦等节能技术加快推广使用,为节能降耗发挥重要作用

1985年5月,宝钢2B焦炉投产并采用干熄焦(CDQ)技术,建设了75吨/时干熄焦装置,标志着我国焦炉装备水平又上一个新台阶。1991年,宝钢焦化二期干熄焦工程的建设,使宝钢实现了全部干熄焦生产。随后首钢焦化厂、上海浦东焦化厂和济钢焦化厂开始建设了70吨/时和65吨/时干熄焦装置。

2004年以来,随着我国焦化行业的快速发展,干熄焦技术在提高焦炭质量、节能降耗、环境保护等方面作用开始得到高度重视,干熄焦技术得以加快发展。湘钢、马钢、武钢、通钢等几个企业先后投产了干熄焦装置。尤其是2006年以来,我国干熄焦技术得到较快发展,鞍钢、本钢、沙钢、攀钢、太钢、首钢唐钢等特大型钢铁企业先后建设投产了140吨/时、150吨/时、180吨/时、190吨/时等大型干熄焦装置,特别是首钢京唐建设了目前世界最大的260吨/时干熄焦装置。在钢铁联合企业焦化厂普遍建设干熄的同时,独立焦化企业根据用户需求和自身能源平衡优化配置,已经建设了60多套干熄焦装置;至2017年底,我国已累计建设投产了200多套干熄焦装置,干熄焦总处理能力达到2.6万吨/小时。这些干熄焦装置的投产,为我国焦化行业提高产品质量,促进炼铁生产中节约焦炭消耗,提高高炉生产效率,为钢铁-焦化行业节能减排等发挥了重要作用。目前我国的干熄焦已经发展成为世界上系列最为齐全、处理焦炭能力最大的干熄焦应用大国。

(六)捣固炼焦技术迅速发展,为节约使用优质炼焦煤、降低生产成本做出突出贡献

在入炉煤相同的条件下,采用捣固焦炉生产的焦炭质量要好于顶装焦炉;而焦炭质量要求相同时,采用捣固焦炉就可多配入高挥发分的弱粘结性煤。随着焦炭需求的不断扩大和焦化生产的快速发展,炼焦煤资源紧缺矛盾不断加剧,价格不断攀升,为满足焦炭市场不断增长的需求和拓宽炼焦煤资源,提高焦炭质量,节约使用优质炼焦煤和降低焦化产品生产成本,我国焦化行业捣固炼焦等技术获得空前的快速发展。

捣固焦炉炭化室高度最初为2.8米、3.2米、3.8米,2003年我国自行设计研究的炭化室高度4.3米捣固焦炉定型,山西同世达、山西茂胜等一批企业率先成功投产了我国第一批4.3米捣固焦炉,进一步加快了我国捣固炼焦技术的发展。2006年以来先后由化学工业第二设计院、中冶鞍山焦耐院设计开发建设的5.5米捣固焦炉相继在云南曲靖大维焦化厂、河北的旭阳、华丰,河南的金马,山东的日照、邹县,宁夏银川的宝丰,神华、乌海、涟钢、攀钢和江苏的沂州焦化等企业建成投产。2008年10月,由中冶焦耐工程技术有限公司总承包的河北唐山市佳华公司的当时世界最大的炭化室高6.25m捣固焦炉投产,标志着我国大型捣固焦炉技术达到了国际先进水平。

与此同时,一批企业将原有的顶装焦炉成功改造为捣固焦炉。2005年,景德镇焦化煤气总厂将炭化室高4.3m、宽450mm的80型顶装焦炉改造成捣固焦炉;2006年,邯郸裕泰实业有限公司将炭化室高4.3米的顶装焦炉改造成捣固焦炉,拉开了我国4.3m顶装焦炉改造成捣固焦炉的序幕。2011年,山西阳光焦化集团公司将原100万吨/年和60万吨/年系统共4组焦炉由顶装改为捣固并顺利投产运行,2016年又顺利切换为顶装,可实现随时在顶装和捣固两种模式之间进行切换。

2007年9月,中冶焦耐工程技术有限公司中标建设印度塔塔钢铁公司炭化室高5m的捣固焦炉,标志着我国大型捣固焦炉设计正式走向国际市场。

(七)化产回收和深加工取得突破性进展

一是为使含量低的精细化工产品提炼出来,煤焦油加工装备大型化迅猛发展。煤焦油加工单套能力开始采用30万吨/套装置。继2005年9月山焦集团30万吨焦油/套装置投产后,2006年10月山东海化30万吨焦油/套加工装置投入运行,之后鞍钢、首钢京唐等企业30万吨/套煤焦油加工装置相继建成投产,山东潍坊杰富意公司经过对原30万t焦油/套装置进行改造,形成了世界上最大的单套50万吨/年处理煤焦油规模,全国新建煤焦油加工单套处理能力均在10~15万吨/年以上。至2017年底,我国煤焦油加工能力达到2300万吨左右/年。

二是苯加工采用加氢蒸馏技术,淘汰落后的污染严重的酸洗法苯加工工艺。2006年9月,山西太化8万吨苯加氢项目投产,拉开了苯加氢序幕;2007年8月,旭阳焦化引进德国伍德公司技术建设10万吨苯加氢项目;2008年11月,鞍钢15万吨苯加氢精制项目试车投产,为当时国内最大的项目,标志中国苯加氢技术达到一个新的高度。随着苯加氢精制先进工艺的广泛采用,加快了推进我国焦化苯加工的清洁化发展,促进了

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