浅谈焦炉节能降碳及管控措施

洪叶发

焦化企业节能降耗是绿色低碳高质量发展的首要任务，现阶段节能提效是碳减排的第一优选。在“双碳”目标背景下，2021年11月15日国家发改委等五部门联合发布《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平》（2021年版），对炼焦行业的单位产品能耗指标规定：顶装焦炉标杆水平110千克标煤/吨焦，基准水平135千克标煤/吨焦；捣固焦炉标杆水平110千克标煤/吨焦，基准水平140千克标煤/吨焦。若全国焦化企业通过节能技术改造、大幅度提升能效等措施，在2025年前实现全部焦化企业达到由基准水平指标提升至标杆水平指标，如按2020年全国焦炭产量约4.7亿吨测算，可实现年降碳为：470000000*27/1000*2.7725＝3518万tCO₂  。

由“完全能耗”的概念出发，焦化企业（钢铁焦化联合型企业亦称焦化工序）节能应以降低生产工序所耗主要原料洗精煤（R）、各种辅助材料及零部件（S）、各种燃料如焦炉煤气、高炉煤气等（F）、各种动力如工业水、电力或载能工质（E），除对外提供优质主产品焦炭外，还应综合利用与焦炉煤气深加工对外提供副产品如焦炉煤气、天然气、氢气、甲醇、液氨、煤焦油、粗苯、蒸汽、余能资源及其副产品（B）等，寻求系统节能措施，研究开发节能新工艺技术与装备。

由焦化企业温室气体排放核算知， 焦炉及其它热工设备加热燃料燃烧CO₂排放量约占焦化企业CO₂排放总量的80～90%，为此本文仅就如何减少焦炉加热燃料（F），降低炼焦耗热量，介绍以下节能降碳及管控措施，与同仁交流。

1、开发建设采用高导热性能、减薄炉墙厚度优质致密硅砖的大容积高效焦炉，以提高向炭化室内煤料传热的速度，以及采用高比换热面积（面积/高度）的蓄热格子砖提高换热率，相比厚炉墙的炭化室，可缩短结焦时间或立火道温度降低等工艺技术措施，以降低焦炉炼焦耗热量，减少焦炉加热用燃料（F），节能降碳。开发建设大容积高效焦炉的标准耗热量，应比中国炼焦行业协会发布的团标《焦炉等级标准》的特级焦炉标准耗热量降低5～10%左右。据悉鞍钢已在开展建设炭化室高度8.5米顶装大焦炉工程前期准备工作。

2、跟随着冶金焦炭产品主要用户钢铁企业（或行业）承诺计划在2025年前后率先提前实现“碳达峰”，以及大力发展富氢高炉炼铁和用短流程替代长流程等钢铁冶炼新工艺技术，导致冶金焦炭产品市场需求处于下行，全国焦化产能处于过剩，产能利用率出现过低。届时国家相关部门应加大力度采取“能耗双控”，碳配额、碳交易市场等政策措施，用市场倒逼、政策引导与管控的方法，有序的将高能耗、高碳排放以及企业能耗强度大、碳排放强度大的7米以下（不含7米）顶装焦炉和6.25米以下（不含6.25米）捣固焦炉焦炭生产自行退出。

3、采用焦炉程序自动控制加热炼焦技术，焦炉加热用煤气量不变的加热制度（即怛定加热）是不合理的，应按结焦过程的需热量提供热量。程序自动加热的焦炉，与恒定加热炼焦相比，加热耗煤气量可减少约8～12%  ，节能降碳效果较明显。

4、配合入炉煤含水分对炼焦耗热量有较大影响，应强化备煤原料场的科学管理，实现煤料的均匀化，采用煤调湿装置（CMC）等工艺技术，严格控制配合入炉煤适合的低水分。一般认为配合入炉煤水分每变化1%，每公斤煤的炼焦耗热量相应增减60～80KJ。

5、应用“火落管理法”替代“标准温度”法的焦炉加热管理方法，这有助于实现焦炉加热控制的自动化。可准确控制各燃烧室实时所需的加热煤气流量，避免过剩提供热量，以节省焦炉加热用煤气。

6、适当缩短换向时间，使焦炉蓄热室内热交换达到最大换热量。控制并降低空气过剩系数。减少焦炉燃烧废气带出过多热量，以节省加热用煤气，降低炼焦耗热量。

7、强化焦炉炉体及铁件的曰常热修维护与管理，规范焦炉出焦、装煤生产操作与管理，减少焦炉炉体表面及炉门、装煤孔等散失热量，以降低炼焦耗热量。

8、焦化企业（公司）应将焦炉“炼焦标准耗热量”工艺技术指标纳入企业（公司）经济责任制考核重点指标。

作者简介   洪叶发   高级工程师  曾在多家国有和民营（股份）煤焦化公司担任总顾问、总工程师、副总工程师、技术科长、生产技术部长、煤气净化工程副总指挥、煤气净化厂厂长等岗位。目前重点关注焦化企业节能与碳减排工艺过程。