按照《關于嚴格能效約束推動重點領域節能降碳的若干意見》《關于發布<高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平(2021年版)>的通知》有關部署,推動各有關方面科學做好重點領域節能降碳改造升級,2022年2月3日國家發展和改革委員會、工業和信息化部、生態環境部和國家能源局聯合發布了《高耗能行業重點領域節能降碳改造升級實施指南(2022年版)》(以下簡稱《實施指南》),引導煉油、乙烯、鋼鐵、焦化等17個高耗能行業進行節能降碳改造升級,重點從改造升級、技術攻關、集聚發展和淘汰落后四個方面發力。

焦化行業在我國經濟建設中不可或缺,不僅提供鋼鐵產業必不可少的燃料和還原劑,煉焦過程副產的焦爐煤氣和化工產品是城市(工業)燃氣、基礎化工原料,是能源轉換的重要工序,消耗的能源主要有洗精煤、焦爐煤氣、高爐煤氣等,存在高能耗、高污染等問題,節能降碳改造升級潛力較大。

《實施指南》提出焦化行業節能降碳改造的工作目標是：到2025年,焦化行業能效標桿水平以上產能比例超過30%,能效基準水平以下產能基本清零,行業節能降碳效果顯著,綠色低碳發展能力大幅提高。

《實施指南》從以下幾個方面闡述了焦化行業節能降碳改造的工作方向：

一、加強先進技術攻關,培育標桿示范企業

截止到2021年底,我國現有在產焦炭產能5.4億噸(常規焦爐),年產焦炭4.18億噸左右,以4.1億噸焦炭產量計,年消耗洗精煤約5.453億噸,年產焦爐煤氣2063億m3,焦爐回爐加熱以45%計,每年可外供焦爐煤氣989.72億m3。焦爐煤氣中含有55%~60%的H2,每年從焦爐煤氣可提取462.69~504.76億m3H2。使用焦爐煤氣制氫比電解水制氫更具成本優勢,且來源廣泛,因此充分發揮焦爐煤氣富氫,有序推進氫能發展利用,研究開展焦爐煤氣重整直接還原鐵工程示范應用,實現與現代煤化工、冶金、石化等行業的深度產業融合,減少終端排放,促進全產業鏈節能降碳。

二、加快成熟工藝普及和推廣,有序推動改造升級

(一)推廣應用綠色工藝

1.加快推進焦爐精準加熱智能控制技術的普及應用,減少焦爐加熱煤氣消耗,從源頭上節能減碳。

煉焦車間的能耗占焦化工序能耗的70%～80%,而煉焦車間能耗中加熱能耗占80%～90%,用電能耗約占8%,水、蒸汽、壓縮空氣約占2%～4%。因此降低煉焦車間的能耗,主要是降低煉焦耗熱量。焦爐加熱控制目前大部分企業采用人工調節輔助簡單的反饋調節實現,缺乏對精準加熱智能控制技術的研究應用,未來一個時期需要生產企業、科研機構等通力合作,開發出適合各種爐型、不同工藝條件的焦爐精準加熱智能控制系統,并在全行業進行推廣,實現全行業焦爐加熱煤氣消耗降低2%~3%的目標。

2.重點推動高效蒸餾、熱泵等節能技術在焦化企業的應用。

3.加大煤調濕技術的研究應用,減少裝爐煤水分對煉焦生產的影響。

由于選煤技術的變化、原料煤供應緊張加劇,進廠原料煤水分呈現上升趨勢,入爐煤水分也呈現增加趨勢。入爐煤水分增加,不僅帶來煉焦能耗的增加,而且會增加剩余氨水量、增加荒煤氣體積,增加煤氣凈化、廢水處理負荷,無形中增加了能耗；而且水分過大,裝煤后會急劇降低爐墻溫度,加速爐體損壞。因此加強煤調濕技術的研究和推廣具有十分重要的意義。

(二)余熱余能回收。進一步加大余熱余能的回收利用,推廣應用干熄焦、上升管余熱回收、循環氨水及初冷器余熱回收、煙道氣余熱回收等先進適用技術,研究焦化系統多余熱耦合優化。

1.干熄焦是采用惰性氣體為紅焦降溫冷卻的同時回收余熱的一種熄焦方法,是焦化生產企業最重要的節能措施,噸焦可降低能耗46kgce。按產業政策要求,鋼鐵企業焦化廠已基本完成干熄焦改造；獨立焦化企業干熄焦比例逐年提高。進一步研發和完善焦化廢水零排放工藝,提高干熄焦比例。

2.上升管余熱回收

近年來上升管余熱回收技術逐漸成熟,已在部分企業成功應用。按照《焦爐上升管荒煤氣顯熱利用技術規范》(YB/T4723-2018)規定,焦爐上升管荒煤氣顯熱利用技術產汽量不小于60kgce/t焦(根據爐型及并網蒸汽壓力不同而定)。按行業平均產汽量0.6MPa、80kg/t焦計算,產蒸汽折標煤7.536kgce/t焦,工藝消耗能源物質(除鹽水、電力等)0.123kgce/t焦,上升管余熱回收技術噸焦節能7.413kgce/t焦。進一步優化上升管余熱回收技術,提高應與比例。

3.循環氨水及初冷器上段余熱為低品質熱源,可利用其為企業或周邊城鎮供暖,也可利用其作為制冷機熱源。以循環氨水為熱源的制冷機為近幾年開發的新的節能技術,配合初冷器上段余熱利用,可全部或部分替代蒸汽型制冷機所消耗的蒸汽,依制冷機開機時間不同,最大可降低噸焦能耗3.075kgce。

4.焦爐煙囪煙氣余熱利用

焦爐燃燒廢氣帶走熱量與煙氣溫度有關,一般占焦爐能耗的17%左右。

焦爐蓄熱室是降低煉焦耗熱量的主要節能裝置,在此部位燃燒后高溫廢氣與參與焦爐加熱的空氣或貧煤氣換熱以達到節能目的。焦爐在設計時蓄熱室換熱面積需經過嚴格計算以控制煙氣溫度。成熟的焦爐設計無需裝備焦爐煙囪煙氣余熱利用裝置。

按環保要求,焦爐煙囪煙氣需采取脫硫脫硝措施,在煙道上如果裝備過多的設備,會影響焦爐煙囪煙氣的穩定達標,一定程度上限制了焦爐煙囪煙氣余熱的利用。

(三)能量系統優化

研究開發焦化工藝流程信息化、智能化技術,建立智能配煤系統,完善能源管控體系,建設能源管控中心,加大自動化、信息化、智能化管控技術在生產組織、能源管理、經營管理中的應用。上述技術開展在焦化行業處于起步階段,大多數企業不具備實現能源系統優化的基本條件,需根據所需的信息保證數據真實、可靠,完善數據傳輸通道,實現互通互聯,在此基礎上開發出適合企業實際的各種管理系統。

(四)循環經濟改造

推廣焦爐煤氣脫硫廢液提鹽、制酸等高效資源化利用技術,解決廢棄物污染問題。利用現有煉焦裝備和產能,研究加強焦爐煤氣高效綜合利用,延伸焦爐煤氣利用產業鏈,開拓焦爐煤氣應用新領域。

(五)公輔設施改造

根據國家有關要規定淘汰不符合要求的用能設備,提高節能型水泵、永磁電機、永磁調速、開關磁阻電機等高效節能產品使用比例,合理配置電機功率,系統節約電能。有可能的條件下將企業低品質熱源用于周邊城鎮供暖。