印尼SEBUKU钢铁厂燃料供给方案.doc

印尼SEBUKU钢铁厂燃料供给方案 依据公司的工作计划，拟定在印尼南加里曼丹省PULAU LAUT建二座450立方的高炉，年计划生铁产量为100万吨。按此估算大约需要烧结矿用煤粉 15万吨、高炉喷吹煤15万吨、二级冶金焦60万吨。如何获得和供给这些燃料，分述如下 印尼是亚洲产煤大国之一，全国有煤炭资源496.8亿吨；目前己探明的可开采储量52.2亿吨。由于其成煤时代均为距现代最近的新生代第三纪，煤种多数为年轻煤。以下是有代表性的几种煤的检验数据 COAL RAW MATERIAL SPECIFICATION FOR SEBUKU PILOT PROJECT No. PARAMETER Unit RAW COAL RAW COAL COAL SUMATERA KALIMANTAN PULAU LAUT MGM 1 Total Moisture ARB 27.5 48.0 8.4 10.0 2 Inherent Moisture ADB 10.2 11.7 5.1 2.5 3 Ash Content ADB 1.3 1.5 17.3 5.5 4 Volatile Matter ADB 44.9 43.0 3840 3840 5 Fixed Carbon ADB 43.6 43.8 4548 5355 6 Total Sulfur ADB 0.16 0.14 0.72 0.4 7 Calorific Value ADB kcal/kg 5905 5684 64006700 7000 8 HGI - - 43 45 9 CSN / FSI - - - 6 10 Maximum Fluidity ddpm - - - 500 由此可见印尼煤的优点是灰份低，硫份低。但前二种是褐煤，水分高；第三种为长焰煤，Y值为0，G值为23，挥发分高；第四种为气煤，挥发分也高，Y值为10，最终收缩度X值为44；用作烧结矿燃料，高炉喷吹燃料或炼焦都不合适。为了充分利用本地资源，尽可能少进口外埠煤，现将我们在西爪哇省KARAWANG煤焦化实验室所做的试验结果分述如下 1、 高炉喷吹煤 高炉喷吹用煤的煤质对高炉冶炼过程及技术经济指标有重要影响。选择价格合理，喷吹性能优良的高炉喷吹煤，是保证高炉生产技术指标，提高经济效益的基础。己为各大小钢厂所重视，评价高炉喷吹煤的主要性能指标是 a.水分水分汽化和分解要吸收大量的热能，1级高炉喷吹煤的全水分要求小于8％。 b.灰分 灰分是有害成分，在高炉中将转变成炉渣，不仅增加了石灰石的消耗，又增加了冶炼渣量，使焦比升高。正常要求喷吹煤灰分应比所用冶金焦灰分低2以上。即钢厂用的焦炭灰分为13，则喷吹煤的灰分应不高于11。特级高炉喷吹煤的灰分不高于8％。 c.硫分; 硫分也是一种极为有害的物资，为脱去钢铁中的硫，必须在高炉和炼钢炉中多加石灰，致使生产成本升高，生产能力下降。所以对于高炉喷吹煤的硫含量，一般要比冶金焦的硫分低0.2以上。即钢厂焦炭硫分为0.8,喷吹煤硫分不高于0.6。特级高炉喷吹煤的硫分不高于0.5％。 d.发热量; 喷入高炉的煤粉是以其放出热量,形成还原剂CO， H2来代替焦炭的,发热量越高的煤粉,在高炉内的置换比越高,通常要求喷吹煤热值在6500大卡以上。 e.可磨性; 煤的可磨性指数越大,越易粉碎,磨煤机的出力越大,电能消耗越小,煤的粉碎成本越低。1级高炉喷吹煤可磨性指数要求大于70。 f.反应性; 反应性是煤对CO2还原成CO的能力,是煤气化燃烧的一个重要指标。反应性强弱会直接影响高炉的耗煤量, 耗氧量及煤气中的有效成分。高炉喷入反应性强的煤粉不仅可提高煤粉燃料率,扩大喷吹量,而且风口区未燃烧的煤粉在高炉的其它区域参加了与CO2的气化反应,从而减少了焦炭的气化反应,对焦炭的高温强度起到保护作用。 g.燃烧性; 煤的燃烧性好,即着火点低,反应性强,可以使喷入高炉的煤粉能在有限的空间和时间内,尽可能多地气化。少量未来得及气化的煤粉也会因反应活性强而与高炉煤气中的CO2和 H2O反应而气化,不会给高炉冶炼带来麻烦。另外,燃烧性好的煤也可以磨得粗一些,可以降低磨煤时的能耗和机械磨损。 h.爆炸性; 悬浮的煤粉与空气或其他氧化剂混合极易发生爆炸,最明显的规律是挥发分增加,爆炸性也增加.一般认为,煤粉中Vdaf＜10基本无爆炸性,10-25为有爆炸性.大于25为强爆炸性.通常钢厂要求挥发分不高于12％。 i，煤灰熔融性;煤灰的熔融性取决于他的化学组成,当灰中Al0203的含量超过40,煤灰的软化温度会超过1500℃,必须依靠Mgo、Na2O、K2O起助融作用。 参照这些基本质量要求，我们用第一种褐煤进行热裂解提质，得到的产物检验结果对比高炉喷吹煤的质量要求如下 a.全水为8.9，内在水为4.5，相当于2级 b.灰分2.4％，比特级低4.1％。 c.硫分0.11％,比特级低0.39％。 d.发热量7039 kcal/kg ，是一般原煤难达到的。 e.可磨性; 褐煤提质后，煤块己受热崩碎，颗粒基本在8毫米以下。可磨性指数HIG大于70，容易磨碎成煤粉。煤粉分散性好，无粘结性，有利于储运和喷吹。 f.反应性; 褐煤是一种年轻的煤种，反应性很强，可以达90％以上。 g.燃烧性; 褐煤提质后，着火点和木炭相似，易燃烧,着火点在320度以下。 h.爆炸性; 我们可以通过干馏温度来控制提质煤的挥发分在10以下，保证喷吹安全。 i.灰分熔融性; 煤灰中的Al2O3含量低于40，软化温度在1350℃左右，适合煤粒燃烧，又不会过多的消耗碱性氧化物。 综上所述，褐煤提质后，完全能够满足高炉喷吹煤的要。 褐煤干馏可以选用中国神府地区广泛使用的SJ型坚炉，设备投资为处理120万吨原煤的工厂，约需建设资金1亿元人民币。提质煤得率为40，煤焦油得率为3.5。剩于煤气为200NM3/t煤。焦油和煤气可抵消全部生产费用。但是，在提质过程中会有许多废水需要处理，水处理费用高。 2、 烧结矿用煤 按照中国煤炭行业标准要求，烧结矿用煤 全水Mt--小于10％， 灰分Ad --小于15％, 全硫Std –1级小于0.5％、2级0.51-0.75％、 3级0.76-1.00％，固定炭FCd-大于80％。我们只要略增加提质煤的干餾温度，就能满足这些要求。 3、 高炉用冶金焦 焦炭在高炉有效容积中占40％左右，焦炭在高炉中起着供热、还原剂、渗炭剂和骨架四个作用。近年来，为了降低焦炭消耗，增加高炉产量，改善生铁质量。釆用在风口喷吹煤粉，富氧鼓风等强化技术，煤粉在风口区燃烧，能在一定程度上取代部分焦炭提供热源和还原剂。但是无法取代焦炭作高炉料柱的疏松骨架，在软溶带和滴落带依靠仍然呈固块状的焦炭来保持料柱的透气性和透液性。随着焦比的降低和高炉发展大型化，焦炭在高炉内骨架区的滞留时间延长，荷重增加。焦炭遭受氧化反应、碳溶反应、钾钠催化作用、高温炉气冲击、熔渣与铁水侵蚀等恶劣的工作环境条件下降解。焦炭的强度降低，粉化加重。因此，大型高炉对焦炭的抗碎强度和耐磨强度要求更高，反应性要求更低，反应后强度要求更高，对焦炭有更加严格的质量指标。中国现行的冶金焦质量标准如下 附注冶金焦是高炉焦、铸造焦、铁合金焦和有色金属冶炼用焦的统称。由于90％以上的冶金焦均用于高炉炼铁，因此往往把高炉焦称为冶金焦。中国制定的冶金焦质量标准（GB/T1996-2003）就是高炉冶炼用焦的质量标准。 中国 冶金焦质量标准（GB/T1996-2003） 指标 等级 粒度/mm ＞40 ＞25 25～40 灰分Ad/ 一级 二级 三级 ≤12.0 ≤13.5 ≤15.0 硫分St,d/ 一级 二级 三级 ≤0.60 ≤0.80 ≤1.00 机 械 强 度 抗 碎 强 度 M25/ 一级 二级 三级 ≥92.0 ≥88.0 ≥83.0 按 供 需 双 方 协 议 M40/ 一级 二级 三级 ≥80.0 ≥76.0 ≥72.0 耐磨强度 M10/ 一级 二级 三级 M25时≤7.0；M40时≤7.5 ≤8.5 ≤10.5 反应性CRI/ 一级 二级 三级 ≤30.0 ≤35 － － 反应后强度CSR/ 一级 二级 三级 ≥55 ≥50 － 挥发分Vdaf/ ≤1.8 水分含量Mt/ 4.01.0 5.02.0 ≤12.0 焦末含量/ ≤4.0 ≤5.0 ≤12.0 4，煤的炼焦 - 煤的炼焦实质上是煤在隔绝空气件下的热分解过程。煤的热分解是一个复杂的物理化学过程，它既有一般高分子有机化合物的分解规律，又有不同煤种因结构不同的特殊性。煤的热分解机理和几种煤配合，在加热过程中的相互作用至今尚无一个成熟可靠的解释。煤进入炼焦炉中，经过干燥，预热，软化，膨胀，熔融，粘结，固化和收缩而炼成焦炭；即通常所说的高温干餾过程。 - 煤高温干餾，一是生成挥发性产物煤气和化学产品，二是生成不挥发的多孔性固体块状物焦炭。煤在干餾过程中能形成胶质体是煤粘结成焦的必要条件，胶质体液相的数量和质量是影响焦炭质量的关键。焦炭中气孔体积的多少 气孔率 ，则与煤的挥发分Vdaf产率成正比。评定煤胶质体数量是用胶质层指数法，即胶质层最大厚度Y值。评定煤胶质体质量是用粘结指数法GR.I值。 中国煤炭分类国家标准中，关于烟煤的分类除考虑煤化程度指标挥发分Vdaf，余下主要就是看GR.I和Y值了。 - 综上所述，冶金焦的质量要求是灰分低、硫分少、气孔少、强度高。这些要求在常规炼焦方法条件下，用单种煤炼焦是很难实现的。此外，由于煤种的相对储量，特别优质的炼焦煤资源有限，不可能用单独一种煤来进行大规模的炼焦生产。 因此，工业上必须采用配煤炼焦以确保焦炭质量和合理利用煤资源。配合煤的质量主要包括配煤的灰分、硫分、粘结性指标和煤化程度。其中煤化程度和粘结性指标被称为炼焦配煤参数。 - 常规炼焦配煤推荐的参数是Vdaf 26％--32％、Y17--22mm、 - GR.I 58--72。 5、在印尼炼焦 -- - 依据产量100万吨生铁的规模，大约需要焦炭60万吨，其中包含1.15的保证系数。到目前为止，印尼还没有生产高炉焦的企业。如果依赖进口，不但成本高，而且不可预见的风险大。但是印尼缺乏主焦煤，现在己查明PULAU LAUT煤种是属于长焰煤，挥发分Vdaf都在40％左右，GR.I为23，Y值为零。如果采用配煤捣固炼焦技术，预测本地煤加的比例只能占30％左右。若是先将本地煤作低温干餾处理后配入，预计可用到50％。由此可见，要想自己炼焦，必须从外埠购进粘结性好的炼焦煤。全球主要炼焦煤出口大国是 1、Australia , 2、Indonesia， 3、USA， 4、Russia， 5、PR China。 - 本人认为应当尽可能在印尼找煤，其次是从奥洲进口煤，中国煤炭出口管制严且价格高。现在中国市场主焦煤，肥煤价格在1200元/吨以用，奥洲煤到中国港口价也是1150元/吨左右，中国的二级冶金焦价格为1800元/吨左右。 还有一个办法就是型焦生产技术，可以用较少的强粘结性煤。 6．型焦生产 A．前言 近三十年来，由于世界上优质炼焦煤明显短缺，优质焦炭与低质煤炭之间的矛盾日益突出。推动了非炼焦煤炼焦技术的迅速发展。 生产型焦是用在常规室式焦炉中不能结焦的弱粘结煤或不粘结煤为主体，配入适量粘结煤和粘结剂混合均匀后，压制成型块，再经焦化处理，制成有一定形状与机械强度的焦炭型焦。 型焦工艺与常规炼焦工艺相比较有很多优点a、能扩大炼焦煤资源，平均原料费用低；b、设备密闭，结焦时间缩短一半，能有效地控制环境污染；c、块焦率高，规格尺寸均匀。因此，型焦技术受到世界各国的重视。 早在1921年，德国就生产了褐煤砖用作工业锅炉燃料。又经过了十年，德国研究出独特的褐煤干馏、成型两步法生产型焦工艺；许多国家纷纷仿效，并用于高炉炼铁。1969年世界高炉会议就肯定了型焦生产工艺是高炉冶炼技术的重要发展方向之一。 由此兴起了型焦研究和开发高潮，先后出现了二十多种利用非炼焦煤来生产型焦的工艺。最成功的是DKS工艺，是德国Didier-Kellogg、日本Kelihan Rentan和Sumitomo联合创建发展起来的。曾用在13002800 m3高炉代替50％的高炉焦，并且100％代替高炉焦用在800 m3以下的高炉。 中国五十年代开始进行高炉冶炼用型焦的研究。据1987年统计先后有14个省35家企业进行了型焦研究和应用，其中十多家厂的设备能力都达到了每年一至二万吨。但当时都是用在100立方以下的小高炉。现在河南神火集团、陕西府谷宏远集团、安徽福文科工贸、河南济源小浪底村仍在进行型焦生产，但都是以铸造焦为主导产品。 型焦的质量取决于煤料和粘结剂的性质、配比和工艺条件。迄今为止，评定型焦质量仍沿用常规焦炭的试验方法，并且最后依赖入高炉冶炼试验来确定。但普遍认为，型焦的冷强度一般都能达到或超过普通高炉焦，但反应性和反应后强度比普通高炉焦明显较差。据法国Houilleres du Bassin du Nord et dur Pas de Calais在高炉试验中发现，焦炭从高炉炉顶装入，下降到风口取样。普通焦平均尺寸减少约50％，而型焦则减少至20％。英国炭化研究协会的试验工作也得到类似的结论；使用普通高炉焦时，风口焦的M40指标是入炉焦的60％，M10指标则增加了一倍；用型焦时，风口焦的M40和M10比同级的高炉焦结果较差。所以型焦不能代替普通高炉焦用应于大型高炉。 其原因主要是型焦原料中存在大量的非熔融组分和显微结构中的微裂纹，裂纹和大量各向同性组织的存在，是使型焦反应后强度下降的原因。因此要提高型焦的质量，加入适量的强粘结性煤是最有较的方法。 B、我们的开发研究 印尼也是一个缺乏主焦煤的国家。但能作配煤捣固炼焦的烟煤己大量出口，2007年出口量为31Mt，主要是到日本。Pulou Laut有硬质烟煤，依据检验报告是属于长焰煤。最好的样品煤,全水9.3％、分析水4.1％、灰分6.5％、挥发分43.4％、固定炭48.0％、全硫0.27％、热值6831大卡、哈氏指数38。根据送样到中国北京检验，反应性为37.6％，反应后强度为46.9％。灰分中三氧化二铝为39.4、干馏后仍有一定的块度。为此考虑用它来做型焦，最近在唐山检验G值为23、ｙ值为零。原煤比重较轻，作洗选试验证实，可洗选性好。 但煤中挥发分高，我们采用低温干馏工艺，先去除水分和一部分挥发分,目的是提高固定炭比例，以免在炼焦干馏过程中由于挥发物太多引起收缩开裂和气孔率太多。然后配入少部分中国内蒙乌海肥煤和粘结剂，混合均匀压制成园柱型块，再入焦化实验炉干餾碳化。取出焦块观察,焦块成品率100，经抛四米高自由落体试验，锤击破碎试验,证实强度高；无粉末游离炭，手摸擦不染指，断面有光彩, 明显可见其成焦牲好。 测量直径87mm, 高度67mm, 平均重量411g, 径向收缩9.4, 纵向收缩10.7, 比重1.05, 得率 74, 煤焦转化率 78.85. 由于从中国进口肥煤受限制条例太多，致使进一步实验中断。现在又在中国河南鹤壁买了一部分试验设备，随货发运100kg肥煤到印尼。有了这些设备和煤样，一个月内型焦样品和性能测试都可以做出来。 C.型焦生产工艺 按成型方法型焦生产有热压成型和冷压成型两 种工艺，我们选择的是冷压成型工艺。 原煤 选煤 破碎 低温处理 混 合 粘结煤剂 粉碎 发电 净化 煤气 型焦 冷却 干馏 压型 焦油 D.使用设备 本工艺使用斜底炉对型煤块进行炭化，在中国己有很多厂家用来生产型焦。其它粉碎、混合、压型设备为通用煤碳机械设备，工艺技术都己完善和成熟。 E.经济效果 对于印尼，煤炭资源非常丰富。型焦生产技术能够将有限的资源合理利用，提升经济价值。依据我们在印尼实验室的试验结果，生产一吨型焦需要Pulau Laut精煤1.3吨，强粘结性煤430kg，粘结剂100kg。但可以得到50kg的煤焦油和大量的煤气，煤气除供干馏炉使用外，还可用来发电。初步核算焦油和煤气回收利用，可以低消动力和热能消耗费用、设备维修保养费用以及员工工资。 计算如下 Pulao Laut煤 1.3t x 50usd/t 65usd 肥煤和主焦煤 0.43t x 175usd/t 75.25usd 粘结剂 0.1t x 150usd/t 15usd 合计155usd/t成品焦 如果采用配煤捣固炼焦技术，原料消耗计算如下 Pulao Laut煤 0.9t x 50usd/t 45usd 肥煤和主焦煤 0.70t x 175usd/t 122.5usd 合计167.5usd/t成品焦 以上还未计算在大工业生产时，可回收的化工产品。显然在印尼生产焦炭的成本比中国还要低。 F、目的和意义 现在本公司已掌控有铁矿和煤矿资源，如果要建一个年产100万吨的钢铁企业，用高炉炼铁工艺，需要消耗45万吨焦炭、13万吨喷吹煤，12万吨烧结矿煤。如果用电炉冶炼合金钢，每吨钢需要300Kg兰炭。我们完全有能力自己生产这些炉料，改写印尼没有高炉炼铁的历史，改写印尼依靠进口焦炭的历史。我们还可以向周边国家或地区出口这些产品。 G、工业化生产试验 要实现工业化生产我们还有许多工作要做，工艺配方试验还要继续做，还可以在印尼找别的煤部分或全部代替进口肥煤。但是，目前的条件，在印尼进行捣固焦生产试验，设备投入和建设比做型焦要麻烦。 为此我建议先上一套二十孔的外热式斜底炉，可以对上述三种产品进行工业化生产试验。预计年产提质煤10000吨、兰炭8000吨、型焦10000吨。同时将三种产品投放市场，进一步验证产品质量要求和经济效益，积累生产经验。然后再扩大生产规模。 将工厂建立在SEBUKU岛，有利于原料运输和管理。参考中国同等规模的生产厂家，全部工程建设投入约为250万美元。其中二十孔斜底炉为130万美元，破碎筛分搅拌压型设备50万美元，煤气净化设备10万美元，1000KW煤气发电机组30万美元，其他配套设施30万美元。施工建设期为6个月。 年产值是 提质煤10000吨，作高炉喷吹煤， 价值800万元人民币。 兰炭8000吨，作电炉冶炼还原剂， 价值800万元人民币。 型焦10000吨，作铸造焦在印尼销售， 价值2200万元人民币。 合计3800万元人民币。 年消耗原煤是 苏门达拉褐煤25000吨， 价值500万元人民币。 PULOU LAUT煤25000吨， 价值750万元人民币。 进口肥煤4300吨， 价值516万元人民币。 合计1766 万元人民币。 产值和原料両底差额在2000万元人民币以上。 上述意见，供公司决策时参考，不妥之处，恳请指正。 陈同明 2010年1月31日