焦化行業(yè)轉型應走“潔凈之路”

　　近年來，焦化行業(yè)取得了較快發(fā)展，自身結構、運行質量、環(huán)境質量均取得了跨越式進步。焦爐大型化、搗固煉焦、干法熄焦、煤調濕、負壓蒸餾、焦爐煤氣制甲醇、焦化化工產品加氫、煉焦配煤優(yōu)化技術等八大技術的突破和有序集成，實現(xiàn)了我國焦化工藝技術結構升級。其中，焦化過程余熱余能利用技術取得突破性進展，焦化工序能耗大幅下降，提高了能量流的內循環(huán)度。同時，焦化工藝產品價值及服務功能價值明顯提升，焦化工藝清潔度也得到明顯改善。

　　創(chuàng)新“脫困” 焦化行業(yè)尚有潛力可挖

　　我國焦化行業(yè)已進入產能過剩、成本上升、環(huán)境壓力增大、同質化競爭日趨激烈、經濟效益微利的發(fā)展紅海區(qū)。面對資源、成本、環(huán)境、市場四道關卡的焦化行業(yè)必須創(chuàng)新轉型發(fā)展，尋找新的價值和發(fā)展空間。

　　當然，我國焦化行業(yè)仍有許多潛力可挖。其一，從焦爐能源平衡看能效潛力。按年產焦炭120萬噸計算，配煤水分下降4%將少產生廢水6.5萬噸/年，降低廢水處理費用65萬元/年；扣除煤調濕本身能耗，將少消耗高爐煤氣8000萬立方米/年，降低費用800萬元/年；干熄焦回收焦炭余熱發(fā)電1.08億千瓦時/年，節(jié)約成本5400萬元/年；上升管余熱按50%回收，節(jié)約成本2170萬元/年；總計噸焦降低成本70.3元。同時，生產1噸焦炭消耗的熱量相當于113千克標準煤。2011年我國共生產4.28億噸焦炭，共消耗4837萬噸標準煤熱量。其中，廢氣從煙囪帶走925萬噸標準煤熱量，荒煤氣帶走1548萬噸標準煤熱量，共占52%。其二，從焦爐物料平衡看物質轉化潛力。每煉1噸焦產生焦爐煤氣約193.6千克，可提取化產品約68千克。焦化企業(yè)往往高度重視冶金焦的產量和質量，而忽視這部分副產品，甚至沒有上升到“產品”的角度對其進行精細化管理和開發(fā)。我國獨立焦化廠產能約占全國總產能的60%，產量占65%（鋼企焦炭產量占35%），2011年全國總產量約4.28億噸。因此可以估算，約有1億噸煤炭的有效成分沒有得到高效管理和開發(fā)。其三，我國焦化行業(yè)能源消耗仍存差距與潛力。這些差距與潛力主要體現(xiàn)在節(jié)能觀念、節(jié)能管理模式、節(jié)能技術的創(chuàng)新能力和對余熱余能系統(tǒng)集成優(yōu)化的能力等方面。我國焦化行業(yè)按工藝流程工序能耗分析已達到較先進水平，但從能源介質結構和能質匹配角度來分析，仍有較大的提升空間。

　　挖掘價值 用高效技術開發(fā)低碳流程

　　焦化行業(yè)生產的本質是元素的分離與組合、能源的轉化與經濟高效利用。目前，流程的功能價值已成為行業(yè)發(fā)展新階段的關注點。

　　我國冶金專家曾提出冶金流程學理論，以過程的多功能、多目標性、多價值性和物質流、能源流、價值流的集成匹配的過程協(xié)同狀態(tài)思路，為鋼鐵企業(yè)和焦化企業(yè)系統(tǒng)能效、系統(tǒng)價值的優(yōu)化開發(fā)指明了方向。

　　流程工業(yè)是指物質流在量流的推動和作用下按照信息流設定的“程序”及“流程網絡”通過物理和化學變化的方法，將自然原料轉化變?yōu)檫m用產品的連續(xù)性生產過程。流程工業(yè)在國民經濟中占有重要位置，其中鋼鐵、焦化、煤炭、發(fā)電、石油、化工、造紙等行業(yè)均屬流程工業(yè)。但是，目前流程工業(yè)競爭力不強的核心問題是資源、能源利用率低，過程價值未被充分開發(fā)。

　　由此來看，焦化企業(yè)競爭力增強與綠色轉型的關鍵就在于對焦化流程過程價值的挖掘?；趯μ妓亓鞒坍a業(yè)的認識，必須改變傳統(tǒng)流程只重視物質流，即產品加工的模式，而提倡工藝全價開發(fā)，由只注重產品到也注重過程，實現(xiàn)過程能質轉化價值最大化，以價值創(chuàng)新重塑工藝過程。

　　流程工業(yè)過程均由“三傳（傳質、傳熱、傳遞動力）一反（反應器、轉化器）”物理、化學工程裝備組成。流程是否高效、有序、穩(wěn)定，取決于“三傳一反”裝置是否高效優(yōu)化和清潔環(huán)保。焦化工業(yè)更是如此?；趯α鞒坍a業(yè)的認識，焦化行業(yè)的技術創(chuàng)新和開發(fā)就有了清晰的目標：用高效裝備技術、工藝技術、管理技術開發(fā)低碳高效焦化流程，構建清潔、高效，環(huán)境友好、市場競爭力強的低碳焦化產業(yè)。

　　優(yōu)化結構 走潔凈高效發(fā)展之路

　　將能量高效回收和利用，防止能量貶值是節(jié)能之本。焦化工藝過程余熱余能受時間、空間、能質、能量、用戶經濟適配效率和耦合效益等多方面因素相互影響。焦化流程余熱余能數(shù)量大，能質差別大，因此系統(tǒng)能質結構優(yōu)化是提高系統(tǒng)能效的基礎。為低品質余能找到用戶是過程能效提高的重點，因此鋼鐵企業(yè)焦化余熱余能利用技術的目標是實現(xiàn)低質高用、能質匹配、等效替代、集成優(yōu)化、梯級利用。焦化流程產業(yè)管控模式轉換（三流一態(tài)）由“以量為綱”逐漸轉向“以潔凈為綱”。

　　焦化企業(yè)要想實現(xiàn)創(chuàng)新轉型，一是要優(yōu)化工藝結構，降低過程成本。理順焦化流程溫度梯度，采用負壓工藝、萃取工藝、加氫工藝、氣流干燥工藝，實現(xiàn)過程低能耗、高附加值中間產品產出。二是要優(yōu)化用能方式和載能介質結構。充分利用余熱、余能，關注3個（蒸汽、煤氣、電）因素轉換和使用實現(xiàn)始端和終端穩(wěn)定，使系統(tǒng)處在能級對口、高質高用、緊湊連續(xù)、耦合匹配、動態(tài)有序的高效網化度運行，大幅降低能耗成本。三是要優(yōu)化管控結構，提高管控效率。以信息自動化技術實施管理扁平化、操控智能化的管控模式結構優(yōu)化，提高勞動生產率、過程可靠性、準確性、安全性和經濟性。四是調整產品結構，充分挖掘焦爐氣、煤焦油、粗苯的化工轉化價值，實現(xiàn)焦化產品高附加值開發(fā)，扭轉高品質資源低效使用和獨立焦化廠“只焦不化”的現(xiàn)象。

　　此外，構建潔凈焦化技術創(chuàng)新平臺，建設高效、潔凈、綠色焦化企業(yè)也是焦化行業(yè)未來的發(fā)展方向。

　　首先要開發(fā)流程能質轉換功能，構建潔凈技術創(chuàng)新平臺。以流程工業(yè)目標多樣性、功能多樣性、價值多樣性的認知，深度開發(fā)焦化流程的產品生產功能、能源轉化功能、廢棄物消納功能，以源頭消減、過程控制、末端資源化治理，并努力實現(xiàn)低成本、少污染、高效率、高附加值產品新結構，達到焦化工藝過程高效化、低碳化、環(huán)境友好、競爭力強的目標。

　　其次要關注能源介質的高質、高效優(yōu)化集成。焦化制造流程能量系統(tǒng)具有非平衡、非穩(wěn)態(tài)、非線性和綜合性大系統(tǒng)的本質特點，須要系統(tǒng)診斷分析、優(yōu)化，使之從無序到有序、從低效到高效。其中，在蒸汽系統(tǒng)方面，實現(xiàn)采暖余熱化、工藝和生活用蒸汽最小化，高質、高壓蒸汽用于發(fā)電和動力用戶，從而獲得高質、高效用能價值；在水系統(tǒng)方面，注重水質，降低總水耗，實現(xiàn)溫度對口、水質匹配、分質優(yōu)化，實現(xiàn)外排水為零；在電力系統(tǒng)方面，努力提高自發(fā)電比例和自發(fā)電無功補償功能，發(fā)揮峰谷發(fā)用電功能，發(fā)揮設備節(jié)電、系統(tǒng)節(jié)電、管理節(jié)電的作用，提高用電效率，降低電力損耗和用電成本等；在煤氣系統(tǒng)方面，充分利用工藝余熱代替燃燒煤氣，采用低品質煤氣替代焦爐氣用于甲醇、天然氣等高附加值產品生產。

　　在企業(yè)創(chuàng)新轉型發(fā)展的今天，創(chuàng)新能力成為企業(yè)發(fā)展競爭力的標志和主導推動力。為此，面對激烈的挑戰(zhàn)和壓力，焦化企業(yè)應轉變“以量為綱”的發(fā)展模式，樹立“以潔凈為綱”的創(chuàng)新思維，堅定不移地走潔凈高效、綠色發(fā)展之路。

來源：中國冶金報

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