1、5燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 3 月第 54 卷第 2 期焦化行业碳达峰研判与降碳路径分析潘登1徐群星2（1.冶金工业规划研究院，北京100013；2.湖北中平鄂钢联合焦化有限责任公司，鄂州436000）摘要：从焦化行业产量、能效水平现状研判了焦化行业碳达峰时间，提出了焦化行业在提高资源利用效率、提升企业能效水平、推进以化固碳、发展低碳循环经济、实施管理降碳、利用可再生能源等方面的降碳路径。关键词：焦化；碳达峰；降碳；路径 中图分类号：TQ520.1文献标识码：A文章编号：1001-3709（2023）02-0005-03Research of
2、 peak carbon emissions and carbon reduction pathways in coking industry Pan Deng1 Xu Qunxing2（1.China Metallurgical Industry Planning and Research Institute，Beijing 100013，China；2.Hubei Zhongping Egang United Coking Co.，Ltd.，Ezhou 436000，China）Abstract:This paper evaluated and estimated the emission
3、 peak of the coking industry based on its volume and energy efficiency.It offers carbon reduction pathways such as improving resource utilization efficiency and enterprise energy efficiency，promoting chemical measures to fix carbon，developing low-carbon circular economy，managing carbon emission redu
4、ction，and utilizing renewable energy，etc.Key words:Coking；Peak carbon emissions；Carbon emission reduction；Pathways1焦化行业发展现状“十三五”期间，焦化行业维持高位平稳发展态势，行业在绿色、低碳发展方面取得明显进步。截至2021年底，我国在产焦炭产能约6.4亿t，相比“十三五”末期产能减少3%。先进焦炉产能占比超过60%，已投产运行的干熄焦装置330余套，处理能力约4.6万t/h。全国焦化行业干熄焦配备率已超过60%（按全部产能计），其中重点大中型钢铁联合焦化企业干熄焦率已达到93
5、%以上。2021年重点大中型钢铁联合焦化企业炼焦工序吨焦能耗为103.7 kg标煤，相比能耗先进值低11 kg标煤以上。超低排放改造从环境敏感重点地区逐渐向全国推广，部分企业已达环保A级标准，企业在钢化联产方面也取得新进展，焦炉煤气耦合转炉煤气制乙二醇装置已实现工业化生产1。收稿日期：2022-04-15作者简介：潘登（1984-），男，高级工程师2焦化行业碳达峰研判2.1焦炭产量达峰20012021年我国焦炭产量变化情况见图1。从图1可以看出，近几年焦炭产量已呈现峰值弧顶下行区间震荡趋势，特别是进入“十三五”时期，20152021年焦炭产量同比增幅分别为-6.1%、0.6%、-3.3%、0.
6、8%、5.2%、0%、-2.2%，焦炭产量波动下行趋势明显。截至2021年，我国焦炭产量最高纪录为2014年的47 691万t。伴随我国进入工业化后半阶段，钢铁生产需求减弱，外加钢铁短流程结构调整、节能环保等因素影响，预测今后焦炭产量将波动下行，且年总产量将保持在47 000万t以下。2.2能源消费水平经过多年发展，焦化行业节能减碳工作取得一定成效。截至2021年底，全行业先进焦炉产能占比DOI:10.16044/ki.rlyhg.2023.02.0046燃 料 与 化 工Fuel&Chemical ProcessesMar.2023Vol.54 No.2相比2010年提高20个百分点，全行业
7、干熄焦率已超过60%，上升管余热回收、焦炉循环氨水余热回收、烟道气余热回收等技术得到不断推广和应用，焦化工序能耗不断降低。根据统计局统计的焦炭产量和行业统计的工序能耗等数据测算的20012021年焦化行业能源消费总量变化情况见图2。从图2可以看出，2019年我国焦化行业能源消费总量最高，达到5 000万t标煤。2.3碳达峰时间研判2019年焦化行业能源消费量与实际情况存在偏差，2019年行业配套节能设施和能效水平相比2014年有明显进步，而工序能耗相比2014年高出8 kg标煤/t，行业统计工序能耗存在偏差，因此2019年能源消费总量实际应比2014年小。焦化行业碳排放量与能源消费量存在线性关
8、系，从产量达峰和能效水平判断，2014年我国焦炭产量最高为47 691万t，结合当年的能效水平，参考焦化企业相关碳排放核算方法，判断当年行业碳排放总量应为历史最高。预测2022年开始焦炭产量均不会超过2014年，且行业能效水平不断提升，吨焦碳排放强度也低于2014年。基于以上情景综合判断，焦化行业2014年已经达到碳排放峰值，按照当年行业碳排放强度估算，焦化行业年排放二氧化碳约1.67亿t2-3。3焦化行业降碳路径（1）控制好生产规模，提高资源利用效率。焦化行业应严控新增产能，合理控制行业规模，在生产过程中充分利用境内、境外煤炭资源，优化配煤结构，控制好配合煤挥发分，降低吨焦煤炭消耗，同时提高
9、除尘灰、焦油渣、废活性炭等含碳固废回配炼焦水平，提高资源产出效率。（2）采用先进技术，提升企业能效水平。一是鼓励限制类装备升级改造，进一步推进焦炉大型化，焦炉炭化室的容积增大，吨焦能耗、水耗以及污染物的排放量都能得到相应的减少。二是采用先进清洁生产技术，减少蒸汽、煤气等能源介质消耗，主要包括负压蒸馏技术、焦炉加热精准控制技术、隔热材料减少焦炉的散热技术、凉水塔改造技术、长寿命高效率换热技术、高压变频改造技术、管线保温技术、煤调湿技术等。三是加强余热余能回收利用，减少一次能源利用，重点推广红焦显热回收、荒煤气显热回收、烟道废气余热回收、循环氨水余热及初冷器上段热水余热回收等4。（3）加强焦炉煤气
10、资源化利用，推进以化固碳。推动煤气低碳化利用，走焦炉煤气生产氢气、天然气、甲醇、烯烃、聚甲氧基二甲醚、高端石蜡等化工产品技术路线，实现以化固碳5。鼓励钢化联产，打造钢铁、焦化间循环经济产业链，提取焦炉煤气中的H2和转炉煤气或高炉煤气中的CO、CO2作为原料生产化工产品，将煤气中的碳氧化物固化下来，实现降碳目标。研发应用二氧化碳生产相关图 1我国历年焦炭产量变化情况图 2焦化行业历年能源消费总量变化情况焦炭产量/万 t增长率/%50 00045 00040 00035 00030 00025 00020 00015 00010 0005 00002021201920172015201320112
11、0092007200520032001302520151050-5-10年份/a能源消费量/万 t 标煤6 0005 0004 0003 0002 0001 00002001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021年份/a7燃 料 与 化 工Fuel&Chemical Processes2023 年 3 月第 54 卷第 2 期化工产品技术，对焦炉煤气燃烧产生的二氧化碳实施捕集利用等。（4）探索上下游协同，发展低碳循环经济。推动钢铁、焦
12、化、煤炭企业间实现上下游产业联合，不断加强“煤-焦-钢”循环经济产业链的建设和深度融合。探索构建“煤炭-焦化-精细化工-新材料”等多元联合发展新路，发挥协同效应，推进焦化企业采用焦化-热电化多联产新工艺，利用余热为周边社区供暖，推进产城融合，实现共融发展。（5）强化公用辅助系统支撑，实施管理降碳。优化物流系统，利用皮带、轨道、辊道运输系统减少汽车倒运，推进新能源运输方式替代燃油机动运输方式，提升外部大宗原燃料和产品的清洁运输比例。优化电力系统，包括建设企业电力需求侧管理平台、建设智能电力调度系统、机电系统能效提升、变压器经济运行优化等，实现企业电能精细化管理以及高效率节电。优化管控系统，拓展能
13、源管控中心功能，开展碳排放信息管控平台建设，利用数字化、信息化技术实现管理降碳。（6）充分利用可再生能源，实现多能互补。加快发展非化石能源，加强新能源、可再生能源利用，积极推进清洁能源替代，重点包括建设煤场顶棚、屋顶光伏发电，太阳能绿色照明改造，加大绿电采购力度等。4结论我国焦化行业在绿色、低碳发展方面取得明显进步，通过分析近20年焦炭产量、能效水平变化等，综合研判焦化行业于2014年碳排放已达到峰值，按照当年行业碳排放强度估算，二氧化碳排放峰值量约1.67亿t。焦化行业碳达峰后，严控生产规模、追求极致能效、实施以化固碳、推进产业协同、优化公辅配套、发展可再生能源是行业减碳发展的重要路径。参考
14、文献 1 潘登，翁雪鹤.我国焦化行业“十三五”如何破局J.燃料与化工，2016，47（5）：1-3.2 段理杰，党照亮，魏未.独立焦化企业碳排放现状及减排途径分析J.资源节约与环保，2018（11）：37-39.3 姬江峰，葛晓华，苏旭东.焦化行业碳减排效益探索分析J.能源与节能，2017（1）：73-74.4 陈恒，卫海涛.碳排放政策下煤化工生产工艺技术路线优化研究与应用J.煤炭与化工，2021，44（8）：132-135，141.5 苗茂谦，卢建军，牛志勇，等.新常态下山西焦化产业科学减排、低碳发展之思路J.煤炭加工与综合利用，2015（10）：16-18，28.张晓林编辑16Nomura
15、 S，Naito M，Yamaguchi K.Post-reaction strength of catalyst-added highly reactive cokeJ.Isij International，2007，47（6）：831-839.17Takeda K，Anyashiki T，Sato T，et al.Recent developments and mid-and long-term CO2 mitigation projects in ironmakingJ.Steel Research International，2011，82（5）：512-520.18鲍继伟，储满生，柳
16、政根，等.炭化工艺参数对铁焦冶金性能的影响J.钢铁研究学报，2020，32（7）：532-541.19梁磊，孙章，梁英华.钢渣基高反应性焦炭气孔结构的溶损演化行为J.化工进展，2019，38（7）：3136-3142.20曲思建.我国低阶煤转化利用的技术进展与发展方向J.煤质技术，2016（S1）：1-4，11.张晓林编辑（上接第10页）处理焦炉煤气脱硫产低品质硫磺及副盐废液系统本实用新型涉及焦炉煤气脱硫产低品质硫磺及副盐废液焚烧制酸的预处理技术领域，尤其涉及一种处理焦炉煤气脱硫产低品质硫磺及副盐废液系统。包括分离设备、浓缩设备、溶解槽与混合槽。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过分离操作，副盐滤液中的悬浮硫含量非常低，避免了脱硫单元和浓缩设备的堵塞；通过分离操作，低品质硫磺、硫磺含量非常高，便于溶解操作；通过溶解操作，降低了送焚烧炉的乳浊液中的水含量，降低了后续的稀酸产生量和运行成本。专利申请号：202120422658.7专利发明人：刘元德王嵩林张素利