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金火焰:潞安高炉喷吹煤技术研发之路

2009年07月02日11:18 [我来说两句] [字号: ]

来源:搜狐体育

    搜狐体育讯 2008年1月9日,人民大会堂。

  在庄严盛大的国家科学技术奖励大会上,潞安集团副总经理刘仁生从全国政协副主席张思卿手中接过了国家科技进步二等奖的金色证书。“潞安贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术开发和应用”科研项目历经十年的艰辛探索,最终获得圆满成功,并以其巨大的经济效益和无可辩驳的技术实力,获得了国家的高度肯定。这一刻,“潞安贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术开发和应用”作为潞安科技发展的一个颠峰,将永载史册。


  这里是中国山西长治,由于地壳运动的原因,这里蕴藏了大量被马克波罗称为“会燃烧的黑色石头”——煤炭,中国潞安矿业集团就在这里,煤炭不仅点燃了工业革命的火种,至今仍是推动社会向前发展的重要能源。

  中国是世界第一钢铁生产大国,然而焦煤资源稀缺,焦炭价格不断攀升,钢铁企业的可持续发展受到了严重的挑战。研究高炉喷吹煤技术,以煤代焦,提高喷吹煤量已成为冶炼行业节能降耗、减少污染的关键环节和关键技术。

  直到上个世纪末,国内外所有高炉喷吹技术采用的原料都是无烟煤或不粘(nianˊ)煤、长焰煤。我国无烟煤、焦煤储量有限,很难满足我国炼铁工业所需喷煤量持续增长的需要。而高挥发份烟煤爆炸性强,制粉与喷吹工艺复杂、投资大,都不是理想的喷吹煤种。面对新的挑战,高炉喷吹煤新的资源和技术路在何方?成为众多有志之士思考的新课题。

  1998年,3月。

  时任潞安矿务局副局长的刘仁生来到上海,参加宝钢召开的用户座谈会。

  会议期间,宝钢关于喷吹煤供不应求的急切呼唤,喷吹煤远高于动力煤的价格差距使刘仁生陷入了深深的思考。

  很多科技进步都是从大胆地构想起步的。刘仁生的构想被提交到潞安煤质处、科研所进行专题论证,通过详细对比分析,结论认为基本可行。

  也就是从那个春天起,潞安人开始了向高炉喷吹技术这一个新领域的挑战。

  1998年4月,国内第一家由煤炭企业联合科研院校组建的喷吹煤研究机构——潞安喷吹技术研发攻关组成立。

  在随后的四个月时间里,潞安喷吹煤技术攻关组通过在煤炭科学研究总院的对比、分析、试验,初步证明了潞安贫煤、贫瘦煤不仅可以作为喷吹煤使用,有的指标甚至优于无烟煤。

  设想得到论证,紧接着进入试验室研究。

  经过努力协商,原冶金工业部鞍山热能研究院与潞安达成一致意见,开展贫煤、贫瘦煤喷吹技术试验。

  1998年9月,潞安喷吹煤研发小组带着四吨煤样,踏上了鞍山之行。

  但以五阳煤矿生产的煤样的第一次喷吹实验失败了,课题组决定更换矿点重新取样再试,漳村、王庄、常村一个一个矿试喷,还不行。加量、减量反复比较试验,终于一道金黄的亮光在实验室闪现,各监控设备精准地采集到各项数据,实验室验证试验取得成功,随后模拟工业中试验也取得了成功。下一步应该进行工业性试验,工业性试验研究是贫煤、贫瘦煤用于高炉喷吹的更为关键性的阶段,然而一个更大的难题摆在潞安人面前。

  敢不敢用的问题主要是安全问题,在大家不断努力下,终于开了这个先例,效果非常好。自1999年起,潞安贫煤、贫瘦煤喷吹技术试验在鄂城钢铁公司、天铁冶金集团公司、武汉钢铁公司、唐山钢铁公司、首钢等钢铁公司的炼铁厂等二十多座高炉上进行长期工业试验,高炉容积大小不等,代表性强,煤比都在100kg/T铁以上,高的达200kg/T铁以上。

  潞安贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术研究终于到达了成功的彼岸。这一技术第一次对潞安矿区贫煤、贫瘦煤的理化性能、显微结构、喷吹性能以及输送性能进行全面研究与分析,丰富了高炉喷吹用煤的技术数据。

  这一技术首次系统地确定了贫煤、贫瘦煤爆炸行为参数,研究了煤比、富氧、风温等工艺因素与贫煤、贫瘦煤爆炸行为的关系,揭示了贫煤、贫瘦煤喷吹安全行为特征。

  这一技术采用红外热像等先进的实验手段,对贫煤、贫瘦煤在高炉内燃烧方式,常规燃烧以及富氧燃烧进行了系统研究,首次揭示了贫煤、贫瘦煤喷吹燃烧特性。

  这一技术首次建立了与实际结果相吻合的高炉喷吹贫煤、贫瘦煤在风口回旋区的燃烧数学模型,实现了对不同成分、不同粒径的贫煤、贫瘦煤在不同风温、煤比、富氧率条件下风口回旋区的轨迹、速度场、温度场以及燃烧率进行定量预测,为指导冶炼行业各种高炉喷吹贫煤、贫瘦煤操作和工艺优化提供了技术手段。

  这一技术研制成功了提高贫煤、贫瘦煤煤粉燃烧结果的五种促进剂,并在不同添加比例条件下对贫煤、贫瘦煤煤粉进行静态燃烧、喷吹燃烧试验以及爆炸性试验进行了系统研究。

  潞安贫煤、贫瘦煤喷吹技术的研究更为重要的价值,在于形成了完善的喷吹工艺和安全控制系统。从此,贫煤、贫瘦煤这种长期以来被认为只宜作动力煤,价格低廉的煤种,一改旧日的面貌,跃上了一个新的价值层面,受到冶金行业的关注,经济效益大幅度提升。

  据权威部门资料显示:

  我国约有1500亿吨贫煤、贫瘦煤资源,近年冶金企业高炉喷煤比迅速提高,全行业预计到2010年喷吹煤需求量在6000万吨/年以上,市场空间很大。

  市场是科研成果的最终裁判者。贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术及其产品能否成为用户的选择,这是更为严峻的考验。

  2003年以后,潞安贫煤、贫瘦煤规模销售的序幕拉开了。

  潞安喷吹煤以强势进入市场,打造“中国喷吹煤生产基地”成为新的战略目标。

  2005年12月2日,潞安集团、郑州铁路局分别与宝钢集团、武钢集团签署百万吨喷吹煤直达列合作协议,为喷吹煤打开市场开拓了全新的通道,有力推动了潞安产品结构的大调整。

  2006年,在国家发改委、铁道部的支持下,新增喷吹煤重点计划运力232万吨。这是潞安第一次正式争取到喷吹煤铁路重点运量,在引领建设中国喷吹煤基地的道路上迈出了坚实的步伐。

  2006 年是潞安喷吹煤实施跨越式领先营销战略最关键的一年。

  铁路销售围绕产品结构调整,优化订货合同和铁路运输计划,成功拓展了宝钢、武钢、莱钢、鄂钢等战略紧密层用户,大幅度提升了销售效率。公路销售以喷吹煤市场开发作为工作重点,积极拓展新市场,有效的弥补了铁路运输缺口。先后开发了太原钢铁集团、河南安阳钢铁集团、河北邢台兴发公司以及长源煤气化公司、长信钢铁公司等多个大型喷吹煤用户。

  2007年以来,潞安喷吹煤销量已突破1000万吨,占到全国喷吹煤销售总量的七分之一,占到冶金企业烟喷煤总量的三分之一强。在全国冶金煤市场上拥有了无可争辩的话语主导权。

  潞安喷吹煤市场销售能力已基本与市场能力相匹配,正是贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术及其产品研发,使的潞安调整产品销售结构成为现实。目前潞安喷吹煤销量已经占到总销量的31%,效益煤销售比例占到了总销量的44%,洗选设备利用率达到了100%。

  潞安高炉喷吹煤技术的成功研发和市场拓展以来,累计为潞安增加直接经济效益78亿元,相当于2000年潞安总销售收入的6.2倍。

  贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术的开发成功在拓展了贫煤、贫瘦煤用途的同时,其社会效益更加突出。

  从冶金行业来看,以全国年消耗贫瘦喷吹煤2500万吨,按0.9的置换比计算,年可替代焦炭2250万吨,目前焦炭与加工后的喷吹煤价格差价约为1200元/吨,仅燃料购入价格一项每年为冶金企业降低的直接成本达270亿元。

  从资源消耗方面来讲,平均生产1吨焦炭要消耗1.33吨优质炼焦精煤,消耗炼焦原煤1.6吨,而优质炼焦煤是我国较为稀缺的煤炭品种,目前仅潞安投入市场的喷吹煤就可以年减少优质炼焦煤资源消耗1333万吨。按目前全国喷吹2500万吨贫瘦煤计算,每年可节约优质炼焦精煤3332万吨。

  从高炉喷吹的环保效益来看,以煤代焦,大量减少了炼焦废气、废水的排放。我们知道一个年产50万吨的中型炼焦厂,需要投资2亿元,建设周期约3年。仅1000万吨的潞安喷吹煤,就可替代900万吨焦炭,相当于少建18个中型煤焦厂。可以减少炼焦废气排放13940吨,煤粉尘排放28800吨,废水排放1124万吨。

  潞安喷吹煤以领先的技术性能,良好的经济及社会效益,得到了社会的充分肯定和高度评价。

  2002年8月28日,国家质检总局参照潞安喷吹煤质量指标,制定了喷吹煤GB/T18817—2002国家标准。2003年1月1日该标准在全国正式颁布实施。

  “潞安贫煤、贫瘦煤用于高炉喷吹技术开发和应用”荣获2003年全国煤炭系统十佳科技成果;2004荣获山西省科技进步一等奖、中国煤炭工业科学技术特等奖。

  由该技术衍生的“高炉喷吹贫煤、贫瘦煤燃烧技术研究”和“高炉喷吹贫煤、贫瘦煤安全行为及其应用研究”,分获2006年国家安监总局安全科技进步一等奖和煤炭工业科技进步一等奖。

  2006年,“潞安高炉喷吹煤”荣获“国家免检产品”和“全国质量信得过产品”称号。

  2006年,“潞安牌高炉喷吹煤”荣获“国家免检产品”和“全国质量信得过产品”称号。

  2007年,“贫煤、贫瘦煤高炉喷吹技术开发和应用”项目获得国家科技进步二等奖。

  长治古称上党,上党者,与天为党。在这块神奇的土地上,曾经流传着羿射九日、精卫填海、女娲补天、神农尝百草等无数美丽而古老的传说。这些远去的但牵引我们思绪的是人类生生不息、不断奋争的人文精神。今天潞安人面对新的机遇和挑战,我们曾得到来自遥远的精神支援。

  

(责任编辑:高伟)
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