中国高炉喷吹煤技术的发展路径和现状

    一、高炉喷吹煤技术发展路径及技术沿革

    高炉喷吹煤粉技术在我国始于上世纪50-60年代之间，当时采用阳泉煤业集团（前身为阳泉矿务局）洗精无烟煤作为工业性试验对象，分别在北方鞍钢及首钢等地试验成功，其中阳泉煤业集团二矿洗煤厂即专门根据鞍钢对高炉喷吹煤产品的需求而设计的，煤炭洗选质量指标也一直沿袭了试验取得成功后由阳泉矿务局统一制定的系列产品标准（无烟煤）。

    高炉喷吹煤产品在得到工业性、大面积推广应用的半个世纪以来，随着国内钢铁产能的日益增大及高炉煤粉喷吹关键技术的不断进步和完善，市场需求逐渐扩大，特别是近年来随着中国优质炼焦煤资源的日渐匮乏，高炉喷吹煤在钢铁冶炼工艺环节的地位日益提高，在节约钢铁行业冶炼成本等方面，正在扮演着越来越重要的角色。其实高炉喷吹煤作为冶金用途而问世的初衷即决定了这样的趋势：（1）以煤粉部分替代冶金焦炭，使高炉炼铁焦比降低，生铁成本下降；（2）调剂炉况热制度及稳定运行；（3）喷吹的煤粉在高炉风口前气化燃烧降低理论燃烧度，为维持T理，需要补偿，这就为高炉使用高风和富氧鼓风创造了条件；（4）喷吹煤粉替代部分焦炭，一方面可节约焦化投资，少建焦炉，减少焦化引起的空气污染；另一方面可大大缓解炼焦煤供求紧张的状况。

    高炉煤粉喷吹技术的发展路径为：起初全部采用无烟煤做喷吹燃料，因为喷吹替代焦炭主要用到的是煤炭中的固定碳元素，100%采用无烟煤喷吹正好迎合了这样的需求和想法。后来，由于无烟煤供给的有限性及其原煤储量不断减少，市场价格也逐渐攀升，采用更廉价、蕴藏更丰富的长焰煤与无烟煤混合喷吹成为钢铁企业进一步降低冶炼成本的追求目标。经过许多研究和试验，在混合煤炭磨粉及喷吹过程中采用氮气惰化技术，从而为系统增加安全性、防止煤粉爆炸，是取得混合喷吹的关键技术。氮气保护系统的试验成功使烟煤作为喷吹燃料进入实质阶段。近年来，根据各厂系统运转的不同状况，北方多数钢厂已经将烟煤混合的比例提高到30%—50%之间，而且烟煤喷吹的加入可以活化高炉还原气氛，为高炉还原铁提供更多的氢元素。再后来也就是最近两年，由于无烟煤资源的再度紧缺，贫瘦洗精煤也逐渐走入市场，南方武钢、马钢等将三种煤的混合比例一度稳定在1：1：1，且取得了较好的经济效应。可以预见，未来作为节约成本的关键技术，采用三种煤炭资源混合喷吹是发展方向。

    高炉喷吹煤煤比呈现逐年上升的趋势，并且逐渐成为钢铁企业不可缺少的炉料之一。基于这样考虑的因素是，钢铁业经过最近几年的快速扩张，国内炼焦煤资源及冶金焦的供给正在成为“瓶颈”因素。不象前些年，高炉喷吹煤资源不足，可以多用焦炭、少喷煤（当然指的是有喷吹设施的钢厂），而现在变得可调整的空间和余地越来越小。按照钢铁工业协会最近几年的统计数据，国内重点大中型钢铁企业平均喷煤比2005年为114KG/吨，2006年达到126KG/吨，2007年可达130KG/吨以上，同时，入炉焦比呈逐年下降的趋势。

    二、高炉喷吹煤在炼铁过程中的技术经济效应分析

    高炉喷吹煤在生铁冶炼环节的主要作用是部分替代冶金焦，降低焦炭消耗量。另外可提高高炉风，加大冶炼强度，提高生铁产量水平。对高炉喷吹煤市场的分析应主要聚焦于对焦炭与高炉喷吹煤相互替代经济效应的判断。

    我们不妨以北方市场各种原料煤及焦炭的采购价格为依据，粗略推算一下喷1吨煤粉可节约冶炼成本的幅度：计算基础取烟煤与无烟煤的混合比例考虑的上限7：3，则一吨煤粉的混合采购成本750元/吨，再考虑15%的管道泄露煤粉损失，综合采购成本860元/吨，继续考虑喷吹煤置换焦炭的比例80%，同时考虑喷煤磨粉车间的人工及电力成本（150元/吨），把喷吹煤成本换算至与焦炭可比，则最终喷煤与焦炭可比价格为：（860+150）/80%=1260元/吨。最终喷1吨煤粉置换冶金焦的经济效益可达2150-1260=890元/吨。与2006年期间相对稳定的喷吹煤与冶金焦的价格差200-300元/吨扩大了700元/吨之多。高炉喷吹煤与冶金焦之间相互替代的功效及价格差距大幅度扩大，为高炉喷吹煤市场稳定上行提供了有力支撑。

    三、国内冶金焦供求状态

    进入2008年以来，国内炼焦原料煤及冶金焦的市场供求关系基本延续了2007年年底时的态势，继续呈现供不应求的局面而向更加紧深化的方向发展。其中影响因素，一是炼焦煤主产地山西省炼焦煤实际供给能力不足。在中小乡镇煤矿处于关闭状态的情况下，整体产量仍然处于萎缩趋势；二是自2006年以来国家对山西地区落后焦化产能淘汰，使实际冶金焦产量无法完全满足市场需求。受资源稀缺而市场需求继续维持一定增长速度的影响，从今年1月份以来，国内冶金焦市场基本保持了100-150元/吨的价格上涨幅度，主流市场1-3月份价格累计上涨幅度达到350元/吨。目前国内一级冶金焦的车板含税价格在2100-2200元/吨，为历史以来价格高位，而同期国内焦炭出口离岸价更是达到500美元/吨的高位。

    四、高炉喷吹煤供求现状

    1、高炉喷吹煤的供应特点：

    （1）宏观经济形势及政治因素左右喷吹煤供给能力。与炼焦精煤一样，由于冶金煤的原煤经过洗选灰份降低后成为精煤，而筛下产品作为电力用煤，当电力用煤供应紧张时，煤炭企业根据国家号召多卖电力用煤，不得不少卖冶金用煤，从而使得冶金煤供应量减少。今年春节及过后一段时期南方多年罕见的暴雪灾害导致电力、电煤供求紧张，使得冶金煤市场供应量锐减就是一个例证。灾害期间山西焦煤集团曾将其精煤产量比例一度调低至20%，使炼焦煤供应受到很大程度的影响，其它以电力用煤为主导的烟煤生产企业如同煤、神华等，冶金煤生产所受的影响就更加严重；

    （2）高炉喷吹煤的供应也受到煤炭洗选企业主动缩减精煤产量，从而引起供应量变化以应对市场变动因素的影响。任何产品的供应应当都是取决于需求量，而高炉喷吹煤的需求量与入炉焦炭的质量及铁矿石品位等指标息息相关，当焦炭质量下降或铁矿品位不好时，焦炭作为高炉骨架的作用会减弱，进一步引发炉况不顺行及失稳等一系列不利于增大喷煤量的情况显现，从而导致喷煤比下降达不到计划数值，喷吹煤生产企业可以根据需求来及时改变供给，从而达到维护市场价格的目的；

    （3）如上所述，对于钢铁行业来说，因为炼焦煤和焦炭已经成为约束钢铁冶炼产能继续增长的瓶颈因素，要维持目前的生铁规模，只能在有限的或者是“不再增长”的炼焦煤资源供应环境下，以改善炼焦煤或焦炭质量为前提，想方设法提高高炉喷煤水平。由市场需求引导的喷吹煤供应量应当处于一定的增长区间。

    2、供应现状

    国内生产高炉喷吹煤的企业，无烟煤主要以北方的阳泉煤业集团、神华宁煤集团、晋城矿业集团及南方的神火永城、焦作煤业集团等为主导；贫瘦喷吹煤以潞安环能、山西焦煤集团等为主导；烟煤以同煤集团、神华本部等为主。由于近年来喷吹煤洗选技术的逐渐普及，各高炉喷吹煤产地周边也新上了众多无法列入统计的洗选项目，如果以大的煤业集团与小洗选产量之间8：2的比例经验来估摸，全国总体的高炉喷吹煤产能目前应当在4000多万吨的水平。由于对实际的供应数量缺乏确切的统计，拿市场实际需求来反证：07年国内重点大中型钢铁企业高炉喷吹煤比平均135KG/吨，2007年国内重点大中型钢铁企业生铁产量为3.52亿吨（按列入钢铁协会统计口径的70家重点大中型钢铁企业生铁产量占全国75%份额计算），则国内高炉喷吹煤消耗量大致为4500万吨，需求略大于供给。

    从喷吹煤的供应结构来看，贫瘦喷吹煤的产量占1/3弱，但由于无烟煤储量及其供应能力逐渐萎缩，贫瘦喷吹煤需求及供应将逐步上升并呈现逐年放大的趋势。这种供应结构在南方市场已经初步普及，北方市场目前从煤炭运输到达距离和无烟煤实际生产能力高于南方地区的现状来看，未来一定时期内仍将保持以无烟煤和烟煤混合喷吹为主以少量贫瘦煤喷吹作辅助的供应结构。

    3、未来需求预测

    高炉喷吹煤的市场需求主要取决于钢铁产能的规模、增长动态及高炉喷吹煤煤比（单耗）增长趋势两方面的因素。

    首先，钢铁行业的产量规模决定高炉喷吹煤的需求规模。去年国内生铁产量达到4.69亿吨，喷煤比达到135KG/吨，国内高炉喷吹煤的市场需求达到4000万吨以上。今年如果按照8%的钢铁产量增长速度去预测，生铁产量将接近5亿吨规模，只考虑铁产量增长而把煤比单耗提高的因素剔除，则2008年国内高炉喷吹煤需求规模将扩大到5000万吨左右。促使国内钢铁产量继续增长的因素有，固定资产投资继续高位增长、社会主义新农村建设及国家扩大房地产供应量增长的一系列政策因素。生铁产量的增长对高炉喷吹煤需求的刺激作用主要在于以下几点：（1）国内大中型钢铁企业高炉大型化速度继续加快。高炉大型化在带来铁产量增长的同时，可有效降低焦炭消耗，为提高喷吹煤比创造了一定有利条件。（2）从近几年冶金焦及炼焦配煤“瓶颈”制约对钢铁工业的影响，未来一定时期冶金焦市场将更加向紧深化发展。在这样的前提下，全国平均喷煤水平最起码要维持上年度的水平，才能保证高炉的正常生产运行。（3）钢铁上游铁矿石、煤焦等产品价格持续上涨的局面，将在一定程度上对中小钢铁企业及落后钢铁产能产生成本“挤出”效应，加快落后淘汰步伐，通过市场力量提高钢铁行业集中度。大型钢铁企业市场占有加大的趋势将为高炉喷煤需求增长奠定良好基础。

    如果按保守的喷煤比10KG/吨的年递增幅度，考虑全国5亿吨生铁的基数，2008年高炉喷吹煤市场需求增量将达到800万吨。根据以上预测办法，再考虑生铁产量8%的年递增速度，对2008-2010三年期间的高炉喷吹煤市场需求做粗略预测，由生铁产量增长和喷煤单耗提高两方面因素带动，喷吹煤需求年平均综合增长率将达到15%左右。

    另外，从地域斌别需求不同层面来看，未来一段时期将呈现煤比增长率南低北高的趋势。由于区位因素的作用，南方地区钢厂进口铁矿原料的比例高于北方钢厂，因而铁矿的平均品位也高于北方，而且南方神火、永城等地无烟煤可磨性好于北方的太西和阳泉煤，为大煤比作业奠定了比较有利的基础。所以，将来全国范围的高炉喷吹煤市场将呈现南方基本饱和、稳定，而北方市场潜在需求继续扩大的趋势。随着国际能源的日益紧张，高炉喷吹煤市场将会呈膨胀似增长。