楊永林 尹國富
(中冶國際工程集團(tuán)有限公司,北京 100028)
上個世紀(jì)末,鐵礦球團(tuán)(簡稱球團(tuán))技術(shù)的發(fā)展迎來鼎盛時期,球團(tuán)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到3 億t。焙燒設(shè)備中,帶式焙燒機(jī)球團(tuán)技術(shù)(簡稱帶式球團(tuán))、鏈箅機(jī)回轉(zhuǎn)窯球團(tuán)技術(shù)(簡稱鏈回環(huán)球團(tuán))各具特點(diǎn),競相發(fā)展,但帶式焙燒機(jī)更占有優(yōu)勢,印度、伊朗等國鋼鐵業(yè)也紛紛采用帶式球團(tuán)技術(shù)。21世紀(jì)初,中國鏈回環(huán)球團(tuán)技術(shù)大發(fā)展,產(chǎn)能達(dá)到1.7 億t,球團(tuán)總規(guī)模達(dá)到2.4 億t。當(dāng)前,在鋼鐵業(yè)淘汰落后產(chǎn)能的大政策環(huán)境下,球團(tuán)具有較大發(fā)展空間。鏈回環(huán)球團(tuán)和帶式球團(tuán)工程的投資差別主要在于主機(jī)設(shè)備、主廠房土建、運(yùn)行成本三個方面,本文通過刨析兩種球團(tuán)實(shí)際案例,對成本進(jìn)行比較分析。
案例1:某公司200 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和200 萬t/a帶式球團(tuán)對比見表1。
表1 某公司200 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和200 萬t/a帶式球團(tuán)對比 /t
由表1可見,帶式球團(tuán)主機(jī)重量比鏈回環(huán)球團(tuán)低17%。主機(jī)重量約占工程設(shè)備的26%~30%。
案例2:印度烏薩120 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和某120 萬t/a帶式球團(tuán)對比見表2。
表2 印度烏薩120 萬t/a鏈箅機(jī)球團(tuán)和某120 萬t/a帶式球團(tuán)對比 /t
由表2可見,帶式球團(tuán)主機(jī)重量比鏈回環(huán)球團(tuán)低。
兩種球團(tuán)設(shè)備只是主機(jī)重量不同,其他設(shè)備重量基本相同。以上2個案例表明,由于帶式球團(tuán)設(shè)備重量低,設(shè)備投資費(fèi)用低。
案例1:某公司200 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和200 萬t/a帶式球團(tuán)對比見表3。
表3 某公司200 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和200 萬t/a帶式球團(tuán)對比 /萬元
由3表可見,折合為同年價,帶式球團(tuán)土建費(fèi)用比鏈回環(huán)球團(tuán)低。主廠房土費(fèi)用約占工程全部土建費(fèi)用的30%~32%,工程全部土建費(fèi)用約占工程投資的25%~30%。
案例1:某公司200 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和200 萬t/a帶式球團(tuán)對比見表4。
表4 某公司200 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和200 萬t/a帶式球團(tuán)對比
由表4可見,折合為同年價,帶式球團(tuán)投資較低??紤]油、氣價格比煤價高2~5倍(按發(fā)熱值計算),鏈回環(huán)球團(tuán)運(yùn)行成本比帶式球團(tuán)低得多。
案例2:湛江500 萬t/a鏈箅機(jī)球團(tuán)和曹妃甸400 萬t/a帶式球團(tuán)對比見表5。
表5 湛江500 萬t/a鏈箅機(jī)球團(tuán)和曹妃甸400 萬t/a帶式球團(tuán)對比
2007~2010年價格較穩(wěn)定,因此,由表5可見,折合為同年價、同規(guī)模價,帶式球團(tuán)投資比鏈回環(huán)球團(tuán)低??紤]油、氣價格比煤價高2~5倍,鏈回環(huán)球團(tuán)運(yùn)行成本比帶式球團(tuán)低得多。
案例3:印度烏薩120 萬t/a鏈回環(huán)球團(tuán)和某120 萬t/a帶式球團(tuán)對比見表6。
表6 烏薩120 萬t/a鏈箅機(jī)球團(tuán)和某120 萬t/a帶式球團(tuán)對比
由表6可見,帶式球團(tuán)投資較低。考慮油、氣價格比煤價高2~5倍,鏈回環(huán)球團(tuán)運(yùn)行成本比帶式球團(tuán)低得多。
帶式球團(tuán)和鏈回環(huán)球團(tuán)兩者的產(chǎn)量、質(zhì)量均優(yōu),均能滿足大高爐和直接還原的冶煉要求。帶式球團(tuán)對原料的適應(yīng)能力最強(qiáng),各種原料皆可,鏈回環(huán)對赤鐵礦適應(yīng)較差。
兩者成本的差異主要來自燃料成本。帶式球團(tuán)用天然氣、重油和焦?fàn)t煤氣,不用煤;鏈回環(huán)球團(tuán)主要用煤,受燃料資源限制小。由于油、氣價格比煤價高2~5倍,雖然能耗、電耗高,但是總運(yùn)行成本比帶式球團(tuán)低。由此可見,燃料問題是制約帶式球團(tuán)發(fā)展的短板,如果能解決燃料問題,帶式球團(tuán)將得到更好地發(fā)展。
目前國內(nèi)煤資源豐富,將煤轉(zhuǎn)化為煤制氣,成本也較低,再配用部分重油(或者天然氣),技術(shù)可行,投資不高,易于實(shí)施。因此 ,以年產(chǎn)量120 萬t/a帶式球團(tuán)工程為案例,就使用天然氣、焦?fàn)t煤氣、重油、煤制氣配重油等4個方案進(jìn)行對比。
3.2.1 120 萬t/a帶式球團(tuán)熱耗
球團(tuán)燃料消耗主要為帶式焙燒機(jī)和精礦干燥熱風(fēng)爐。球團(tuán)熱量消耗見表7。
表7 120 萬t/a帶式球團(tuán)熱量消耗
3.2.2 120 萬t帶式球團(tuán)燃料用量
120 萬t帶式球團(tuán)燃料用量見表8。
表8 120 萬t/a帶式球團(tuán)燃料用量
以上按磁鐵礦精礦計算,如果用赤鐵礦,用量增加15%~20%。
3.2.3 120 萬t/a帶式球團(tuán)各種燃料費(fèi)用和投資比較
120 萬t/a帶式球團(tuán)4種燃料費(fèi)用和投資比較見表9。
表9 120 萬t/a帶式球團(tuán)4種燃料費(fèi)用和投資比較
由表9可見,煤制氣配重油燃料費(fèi)用最低,雖然投資高于油、氣方案,但是運(yùn)行成本低,一年回收投資,每年節(jié)省幾千萬燃料費(fèi)用。
3.3.1 煤制氣
用煙煤生產(chǎn)煤制氣,煤制氣理化指標(biāo)見表10,煙煤和煤制氣的用量見表11。
表10 煤制氣理化指標(biāo)
表11 煙煤和煤制氣的用量
3.3.2 煤氣站
120 萬t/a帶式球團(tuán)工程煤制氣需要量15 000m3/h, 煤氣站采用3臺D4m型兩段式煤氣發(fā)生爐及相配套的凈化設(shè)備。
煤制氣工藝,合格煤由電動葫蘆提升至主廠房上煤層,卸至每個發(fā)生爐的儲煤倉,儲煤倉的煤再經(jīng)自動加煤機(jī)加入爐內(nèi),煤受到來自氣化段煤氣的加熱而干餾,干餾后的半焦下移到氣化段與氣化劑反應(yīng)生成煤氣(氣化劑由空氣、蒸汽組成)。氣化段生成的煤氣分為兩部分,一部分從兩段爐下段煤氣出口出爐,進(jìn)入旋風(fēng)除塵器后進(jìn)煤氣匯總管道;另一部分向上在干餾段生成煤氣從上段煤氣出口出爐。上段出口的煤氣先進(jìn)入電捕焦油器除焦油后與下段煤氣混合,煤制氣工藝中,電捕焦油器除掉的焦油是低溫干餾產(chǎn)物,進(jìn)入焦油池。
煤氣站投資估算為1 800 萬元,其中設(shè)備費(fèi)用1 100 萬元。
3.3.3 重油設(shè)施
重油發(fā)熱值38 MJ/kg,用量為4 378 t/a,重油設(shè)施有重油站和供油站。
重油原油由油罐車運(yùn)輸至重油站,用卸油設(shè)備卸至油罐,再用供油泵輸送至焙燒室的地下油庫,然后用油泵送至焙燒機(jī)燃燒室和精礦干燥爐使用。
重油設(shè)施投資估算為450 萬元,其中設(shè)備費(fèi)用300 萬元。
3.3.4 煤制氣重油方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
該方案是用煙煤生產(chǎn)煤制氣,與重油(或者天然氣)混合噴吹作為球團(tuán)燃料?;旌衔锏呐浔葹?0%煤制氣,20%重油。單位氣、油混合物的發(fā)熱值為12.5 MJ或3 000 kcal。
120 萬t球團(tuán)工程煤制氣重油方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表12。
表12 120 萬t/a球團(tuán)工程煤制氣重油方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
球團(tuán)的發(fā)展符合鋼鐵產(chǎn)能結(jié)構(gòu)調(diào)整方向,也是鋼鐵業(yè)內(nèi)部淘汰落后產(chǎn)能所必需的。帶式球團(tuán)由于投資低,適應(yīng)各種原料,可能成為球團(tuán)發(fā)展的趨勢。
目前,帶式球團(tuán)使用油、氣燃料,運(yùn)行成本較高,限制了帶式球團(tuán)的發(fā)展。利用資源豐富,價格低廉的煤生產(chǎn)煤制氣,配20%的煤粉,作為帶式球團(tuán)的燃料,成本比用油、氣降低50%以上,可以彌補(bǔ)帶式球團(tuán)的短板。如果最終實(shí)現(xiàn)全部噴煤,帶式球團(tuán)必將占領(lǐng)球團(tuán)市場。