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捣固焦炉改变中国焦化

——赛鼎公司捣固焦炉技术发展纪实

捣固焦炉是指用捣固法装煤炼焦的侧装焦炉。捣固焦泛指采用捣固炼焦技术在捣固焦专用炉型内生产出的焦炭。长期以来，捣固焦炉技术一直被欧美发达国家垄断，严重制约着我国焦化行业发展。21世纪初，经过多年不懈努力与技术攻关，中国化学赛鼎工程有限公司（简称赛鼎公司）成功设计开发出国产化捣固型焦炉，使我国焦化生产向世界先进水平迈出了一大步，这也成为中国焦化产业发展史上的重大里程碑。

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2000年左右我国焦化行业概况

上世纪，我国焦化行业还叫炼焦行业，当时的“中国炼焦行业协会”隶属于国家冶金工业部。焦化企业普遍采用顶装煤机焦炉、土焦炉和改良型焦炉生产炼钢炼铁需要的冶金焦。当时大型焦化企业产出的焦炉煤气，只有少部分用于城市居民生活使用，剩余大量的焦炉煤气被直接排空或点了“天灯”。宝贵的煤焦油、粗苯等产物被作为原料低价出口或作为燃料直接烧掉，造成了严重的浪费，也在一定程度上污染了环境。

2000年左右，我国焦炭年产量一直处于1.2至1.3亿吨左右，占世界总产量三分之一，出口量约占世界贸易量的70％。此时的炼焦行业主要采用的是捣固型焦炉技术，即把配合煤捣成体积略小于炭化室的煤饼，由托板从焦炉侧面推入炭化室内，高温干馏成焦炭。与顶装煤炼焦相比，捣固型焦炉技术具有用煤适用性广、主焦煤和水用量少、环保性能优、综合利用高等特点。

直接排放的焦炉煤气

我国在20世纪30年代就采用了捣固炼焦技术。但是由于捣固设备和技术的局限，存在捣固时间长、劳动强度大、装煤饼过程易出现烟尘逸出和塌饼等难题，长期以来制约着该技术的推广和应用。2000年前，国外只有少数几个国家拥有数量不多的捣固炼焦装置，国内只有14家，共有捣固焦炉24座，其中只有一家企业的焦炉炭化室高度是3.8m，其他都是高度为2.8m或3.2m、单炉孔数不大于30孔的小型焦炉。

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开发捣固焦炉的决䇿和发展过程

山西省是我国焦炭生产和出口的重要地区，也是国内严重缺水地区。用“吨焦耗水量”计算，山西省炼焦耗水达1.5亿m3/年，还不包括煤的洗选用水。同时，炼焦厂每年排放污水达10亿m3，相当于当时“引黄入晋”工程每年的总水量。另外，焦炭企业产生的污染造成地荒树枯，引发了严重的社会问题。

赛鼎公司在参与焦化行业的规划、设计、环评、研讨的过程中，深感开发节水、高效、低污染新型焦炉的紧迫性。

1996年，赛鼎公司开发的“LJ-95型炼焦炉”，经专家论证、政府认定，成为山西省改造土焦的推广炉型，推广一年多，成效显著，展示出新型焦炉巨大的市场需求。赛鼎公司专业技术人员通过对国内现有小型捣固焦炉生产现状和国外捣固焦炉发展的系统调研和研讨论证，提出了改造小型捣固焦炉的建议，即从提高机械作业率，改善操作环境，节能降耗，综合利用，拉长产业链等方面入手，开发具有自主知识产权的捣固型焦炉新工艺，该项建议获得公司大力支持，同时也有业主表示愿意尝试。随后，公司又从各专业室抽调技术人员，把专业单一的焦化室，扩充为综合性的焦化项目部。

2000年1月，赛鼎公司开发设计的3246D型1号、2号捣固型焦炉，在太原东盛焦化煤气公司建成投产。3246D型捣固焦炉对捣固机械作了一系列优化设计，缩短了机械操作时间，在国内首次将炉孔数扩大到2×50孔，炉顶设置了消烟除尘车，用以清除装煤时产生的烟尘，减少对环境的影响。

2001年12月，3246D型3号捣固焦炉建成投产，化产回收装置也配套完成，形成了年产70万吨优质冶金焦、23812吨焦油、6650吨粗苯和日产30万立方米城市煤气的生产规模。同时，通过对环保设施的升级改造，污染问题得到明显改善，取得了显著的经济和社会效益，一举打破了从国外引进捣固炼焦技术费用高，而国内捣固焦炉规模小、技术落后，难以推广的困局。

2002年8月18日，赛鼎公司开发设计的TJL4350D型多锤固定连续捣固焦炉在山西省临汾市同世达实业有限公司焦化厂成功投产，该捣固焦炉的炭化室高4.3m、宽500mm，是当时国内最大的捣固焦炉碳化室。该装置的成功投产，对我国捣固炼焦技术的迭代和进步具有重要的历史意义。

4.3m 捣固焦炉是赛鼎公司在总结多年焦炉设计及生产经验的基础上开发设计的一种新炉型，有17项重大技术创新，被命名为TJL（太原焦炉）4350D型焦炉。这种炉型减化了炉体结构，增高了炭化室，改进了捣固机械性能，实现了薄层连续自动给料，捣固过程无人操作自动控制，焦炉炉顶消烟除尘车一车两用，同时还对推焦和装煤过程产生的烟尘、荒煤气分别进行治理。解决了几十年来捣固型焦炉炭化室小、单炉孔数少、锤重轻、捣固时间长、煤饼稳定性差、机械作业率低、装煤时跑烟冒火严重等一系列重大技术问题。

同世达实业有限公司焦化厂捣鼓焦炉装置全景

TJL4350D型焦炉可对焦炉煤气和煤焦油进行回收利用，焦炉全部设备实现了国产化，具有建设投资少、运行成本低的优点。与传统的顶装煤炼焦相比，散煤捣成煤饼后，堆密度可由顶装煤的0.75t/m3左右提高到1.00―1.05t/m3，高挥发分弱粘结性煤配入量最高可达70―80%，成焦后强度提高1―6％，相关技术指标显著提高。

2002年9月，4.3m 捣固焦炉参展“第一届中国炼焦技术与焦炭市场国际大会”，成为国内外专家关注的热点，中国炼焦行业协会对此的评价是：中国捣固炼焦技术最高水平。

2004年8月15日，赛鼎公司开发的5.5米捣固焦炉炉体设计通过了来自全国各地焦化专家的技术评审，专家一致认为：机械化、自动化、大型化均达到国际先进水平。

捣固焦炉装置图

2006年12月28日，赛鼎公司设计和总承包的国内首座TJL5550D4×55孔、年产200万吨5.5米捣固焦炉在云南省曲靖投产。焦炉巨大的进煤塔可容纳1000多吨煤，捣固机可一次性将31.1吨散煤捣成高5.5米、宽0.5米、长15.9米的巨型煤饼，装入炭化室干馏成焦，可通过多配高挥发分弱粘结性煤或掺入焦粉的方式生产优质高炉用焦和铸造焦，也可用100%高挥发分弱粘结性煤来生产气化焦。该捣固焦炉的生产规模和技术先进为当时国内捣固型焦炉之最，全部机械、设备均为国内生产。

捣固焦炉炭化室越高，综合效益越好，对设计技术、设备的要求也越高，难度也越大。上世纪后期，我国捣固焦炉主要依靠国外技术和设备，炭化室高度由2.8米、3.2米，提高到3.8米，前后经历了30多年。赛鼎公司开发设计的捣固焦炉炭化室由3.2米、4.3米，到现在的5.5米，仅用了5年时间，实现了我国拥有自主知识产权捣固焦炉的大型化、系列化，使我国炼焦技术进入国际先进水平。

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捣固焦炉的意义和影响

（一）改变“只焦不化”状况，焦炭行业转型为焦化行业

2000年前，山西省是“只焦不化”的典型。全省焦炭总产量占全国产量40％左右，国内市场供应占全国省际焦炭调出量70％左右，出口焦炭占全国焦炭出口总量70％左右，占焦炭国际市场贸易量的40％左右，是山西省的支柱产业。当时，据测算：山西省每年大约有150亿标准立方的焦炉煤气直接排空或直接燃烧，有近200万吨煤焦油、50多万吨粗苯作为原料低价出口或作为燃料烧掉，造成巨大的资源浪费和环境污染。

2002年，山西省内不少业主参观完太原东盛、临汾同世达捣固型焦炉，均提出要改造捣固型焦炉的紧迫需求。

2003年，山西省内由赛鼎公司设计的十几项捣固型焦炉同时开工。

2004年，全省在建和建成4.3米捣固焦炉三十多座。

2005年，山西省已建和在建捣固型焦炉总生产能力接近八千万吨焦炭。同时，建设了一批焦炉煤气、煤焦油、粗苯联产装置，摘掉了“只焦不化”的帽子。

2005年，山西省制定我国首部焦化产业地方法规征求意见稿，初稿名称为《山西省焦炭产业管理条例》，经过几次论证会把“焦炭产业”改为“焦化产业”，最终形成《山西省焦化产业管理条例》。山西省焦化行业的转变，成了全国焦化行业的榜样。在这个过程中，赛鼎公司开发设计的捣固焦炉的推广应用起到了关键作用。

（二）焦化企业规模扩大，资源综合利用水平提高

我国虽然煤种齐全，储量丰富。但各煤种比例相差很大，高挥发分的煤种储量多，强粘性的煤种资源较少，而且分布不均匀，尤其是焦煤仅占18.8％，集中在少数地区，价格居高不下，制约了大部分地区发展焦化生产。捣固焦炉对煤种适应性强，很快成为国内焦炭企业焦炉更新换代首选炉型。

2003年至2006年，赛鼎公司在全国各地设计和总承包建成年产40万吨到200万吨捣固焦炉50多座。2010年左右，捣固焦炉已成为国内焦化企业的主导炉型。据测算每生产一吨焦炭，产生焦炉煤气400立方米。捣固型焦炉提高了焦化企业的生产规模，使焦炉煤气回收利用成为可能。

2001年，赛鼎公司为解决捣固型焦炉煤气综合利用而开发的“焦炉煤气纯氧部分氧化制取甲醇技术”获得发明专利证书。

“焦炉煤气纯氧部分氧化制取甲醇技术”专利证书

2004年12月28日，赛鼎公司设计建成我国第一套利用焦炉煤气制取8万吨/年甲醇生产装置，在云南省曲靖焦化制供气公司顺利投产，产出高品质甲醇，达到变废为宝和治理环境的双重目标。

2005年12月28日，赛鼎公司设计建成陕西韩城黑猫焦化100万吨/年捣固焦炉。该项目利用焦炉煤气生产10万吨/年甲醇，煤焦油继续深加工，利用洗煤泥发电，利用电厂废渣制砖，是国内第一个实现煤炭资源闭路循环“吃干榨尽”、“环保节能”、“循环经济”的焦化项目。

2010年，赛鼎公司在国内设计和承包建成30多套年产8万吨至30万吨的焦炉煤气制甲醇生产装置，总产量突破400万吨，占到国内甲醇总产能的三分之一，具有生产成本同比最低等优势。同时，赛鼎公司还不断开出发焦炉煤气制甲醇延伸产业链，对甲醇制二甲醚（DME），甲醇制汽油（DMG），甲醇制低碳烯烃（DMTO）等技术均取得重大突破，设计建成一批工业化示范装置。还与山东洪达化工合作完成“焦炉气制合成氨节能工艺技术开发和应用”，依托洪达130万吨/年5.5米捣固焦炉提供焦炉气，建成15万吨/年合成氨示范装置，能耗指标在同类技术中达到国内领先水平，是国内投资最低、经济和环境效应最好、最为节能的合成氨工艺技术。

2002年10月18日，赛鼎公司开发设计的15万吨/年煤焦油加工生产装置在山西交城化工园区建成投产，与国外设计的同等规模的生产装置相比，该装置投资更低、周期更短，成为发展煤焦油加工的样板工程。同时，赛鼎公司在山西洪洞、运城、晋中、清徐等地设计的年产1.5万吨至30万吨煤焦油加工项目先后建成投产。

2005年，赛鼎公司承担了国外引进的年产30万吨焦油加工项目设计，2006年，又承担了国外引进的另一套年产30万吨焦油加工项目总承包工作，逐步形成公司焦油加工设计技术优势。在之后的几年时间，赛鼎公司在国内设计建成十几套依托捣固型焦炉年产20万吨至30万吨焦油深加工与向下游产品发展项目。

（三）促使焦化产业在我国西部地区蓬勃发展

我国西部地区有丰富的煤炭资源。但高挥发分的气煤、长焰煤、不粘煤、弱粘煤、瘦煤等储量多，强粘性的焦煤、肥煤资源少，长期以来制约着焦化产业的发展。赛鼎公司的捣固型焦炉为我国西部地区发展焦化产业提供了一个高起点平台，有力推动了焦化产业在我国西部蓬勃发展。

2004年10月18日，赛鼎公司设计建造了内蒙古神华蒙西70万吨/年捣固焦炉和化产装置投产，项目地处在沙漠地带，被誉为“沙漠上的梅花”；2005年，赛鼎公司在陕西、云南、贵州、青海、内蒙古等西部地区已承接12个捣固焦项目，炼焦总生产能力超过1000万吨；2005年5月11日，赛鼎公司为新疆地区设计的第一套80万吨/年捣固焦项目，一次试车成功投产......

其中，赛鼎公司设计的位于雪域高原海拔3300米的青海庆华乌兰煤化工80万吨/年捣固焦炉于2007年8月17日一次试车成功，顺利投产，生产出优质冶金焦。这座世界海拔最高的焦炉，克服空气稀薄、含氧量少、气压气温低等难题，赛鼎公司技术人员对一些工艺技术、设备、装置采取了特殊处理，采用DCS集散控制系统，可通过中央控制室对生产过程自动监测与控制。两座焦炉共用的烟囱高达195米，排放上口直径4.3米，底部直径18米，底座基础直径达到35米。

捣固焦炉使我国西部地区很快就成为重要的焦化和煤化工基地。

（四）助推冶金行业的发展

捣固型焦炉不仅在我国焦化行业引起极大的关注，也在冶金行业引起很大反响，一些钢铁公司先后建设并使用了捣固型焦炉。

2003年4月30日，赛鼎公司根据冶金行业特点开发设计的山西长治钢铁公司60万吨/年复热式捣固焦炉，一次开车成功。煤料捣成煤饼后，堆密度可由顶装工艺的0.7～0.75t/m3提高到1.0～1.15t/m3， M40提高2～4％，M10改善3～5％，反应后强度提高1～6％，比常规重力装煤法多配20～25％的弱粘结性煤。该项目为我国冶金行业采用捣固炼焦技术和焦炉的更新换代、技术进步，树立一个多快好省的样板。随后，赛鼎公司还连续承担了唐钢、韶钢等一些钢铁企业的捣固焦炉设计或总承包。同时，冶金行业的其他设计院也将开发设计捣固焦炉作为其市场竞争的重要手段。

（五）走出国门，走向国际市场

捣固焦炉以其优异的性能在国内大获成功的同时，在国际市场上也逐步展露头角，这是中国技术、中国装备走出国门、走向世界的又一个生动事例。

2006年7月18日，赛鼎公司承揽的印度JSW钢铁公司150万吨/年捣固焦炉设计完成，这是中国捣固焦炉设计第一次走出国门。之后，通过设计、采购、施工安装、技术服务总承包等形式，先后在印度、 印度尼西亚承揽5项年产150万吨至300万吨捣固型焦炉和焦化产品成套建设项目，带动了我国技术、机电产品和劳务出口。

2021年1月，赛鼎公司成功与印尼德信钢铁有限公司签署150万吨/年焦化合作协议，该项目一期计划扩建210万吨/年普碳钢配套150万吨/年焦化，厂址位于印尼苏拉威西岛青山工业园区。2022年12月26日上午10时58分，德信钢铁有限公司150万吨/年焦化工程首座焦炉顺利烘炉。项目自开工以来，参建人员连续克服疫情影响、供货周期延长、工期紧张等诸多不利因素，向业主递上了一份满意的答卷，为公司海外市场赢得了口碑。

2022年2月11日，赛鼎公司与蒙古Coal Co., Ltd.以线上视频方式正式签署了蒙古300万吨/年洗煤、60万吨/年焦化项目EPC总承包合作协议。该项目是蒙古国首个大型焦化项目，由赛鼎公司所属中国化学赛鼎焦化（山西）工程科技有限公司承担设计任务，同时该项目也是赛鼎公司落实中国化学“一体两翼”海外布局的关键成果和公司海外焦化项目建设市场取得的重大突破。（作者：赛鼎公司-宋廷生）

原标题：《永恒的记忆|捣固焦炉改变中国焦化——中国化学赛鼎公司捣固焦炉技术发展纪实》