本文作者：白思聰 鞏明健 單位：黑龍江建龍鋼鐵有限公司

碳是影響鋼鐵性能的基礎(chǔ)元素。鋼鐵材料本質(zhì)上(占總量90％以上)是鐵一碳合金。焦炭是高爐中熱量、支架及還原劑的主要來源，作用不可替代。預(yù)計到本世紀(jì)中葉我國鋼鐵制品在國民經(jīng)濟(jì)的交通、建筑、機(jī)械等方面仍然不可替代。焦炭生產(chǎn)企業(yè)隨著鋼鐵企業(yè)的發(fā)展將進(jìn)一步發(fā)展，其提高能源效率，工藝運(yùn)行效率和節(jié)能減排任重道遠(yuǎn)，責(zé)任重大。

流程工業(yè)及流程工業(yè)特征

流程工業(yè)流程工業(yè)是指物質(zhì)流在能量流的推動和作用下，按照信息流設(shè)定的“程序”及“流程網(wǎng)絡(luò)”，通過物理變化和化學(xué)變化的方法，將原料轉(zhuǎn)化變?yōu)楫a(chǎn)品的連續(xù)性生產(chǎn)過程。流程工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要位置，占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值66％以上，主要行業(yè)能耗占全國工業(yè)總能耗的70％。鋼鐵、煤炭、造紙、化工、石油等八大行業(yè)均為流程工業(yè)，并被貫以“二高一資”行業(yè)，屬于節(jié)能減排重點(diǎn)。煉焦工業(yè)的物質(zhì)流、碳素流均為能源介質(zhì)，屬于典型的能源流程產(chǎn)業(yè)，也稱碳素流程產(chǎn)業(yè)。生產(chǎn)原料處理量大，過程連續(xù)，產(chǎn)品品種相對穩(wěn)定，工藝流程基本不變，但工藝參數(shù)多變．其產(chǎn)品通常不是以新取勝，而是以質(zhì)量、成本取勝。生產(chǎn)裝置安全穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行是企業(yè)實(shí)現(xiàn)低成本的關(guān)鍵。流程高效運(yùn)行表現(xiàn)在：物質(zhì)流、能量流、信息流的穩(wěn)定有序、連續(xù)緊湊、高效轉(zhuǎn)化、耦合匹配。目前流程工業(yè)均存在能耗高、成本高、污染重、勞動生產(chǎn)率低、資源利用率低等特點(diǎn)。由于人們對流程產(chǎn)業(yè)功能多樣性、目標(biāo)多樣性、價值多樣性及工藝過程能質(zhì)轉(zhuǎn)換價值認(rèn)識不足，遠(yuǎn)末開發(fā)。物質(zhì)流基本處于有序，但能量流、信息流遠(yuǎn)未有序是這一狀態(tài)的根本原因。流程工業(yè)物質(zhì)流是增值過程，能量流是耗散過程。能量流的價值在于防止和減少能量的衰變和貶值，這是節(jié)能的意義所在，亦是社會能源危機(jī)的根源。流程工業(yè)的內(nèi)循環(huán)度，表現(xiàn)在物質(zhì)流的資源再利用及物質(zhì)流增值能力和環(huán)境價值，表現(xiàn)在能量流的回收再利用能力和能量效率。流程工業(yè)能量流的高效運(yùn)行有量的平衡，更有質(zhì)的效率及能量、能質(zhì)、能級、時間、空間和用戶的耦合匹配。提高流程工業(yè)的能源效率，就要對工藝過程進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化、協(xié)同優(yōu)化，追求系統(tǒng)能效；就要對工序間能源介質(zhì)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、集成優(yōu)化，追求集約能效。做到：能質(zhì)級匹、等效替代、梯級利用、藕合匹配。流程工業(yè)的物質(zhì)流是從無形到有形，能量流是從有型到無形。對他們的有序運(yùn)行必須靠信息流的可視化，智能優(yōu)化和智能控制來保障。流程工業(yè)過程均由“三傳”(傳質(zhì)、傳熱、傳遞動力)“一反”(反應(yīng)器、轉(zhuǎn)化器)物理、化學(xué)工程裝備組成．流程是否高效、有序，穩(wěn)定，決定于這“三傳一反”裝置的高效優(yōu)化和開發(fā)，決定這“三傳一反”裝置的信息受控和匹配運(yùn)行，決定于這“三傳一反”裝置是否清潔和低碳。焦化工業(yè)更是如此．基于對流程產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識，焦化工業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新、技術(shù)開發(fā)就有了明晰的目標(biāo)：就是用高效裝備技術(shù)、高效工藝技術(shù)、高效管理技術(shù)開發(fā)低碳高效焦化流程。

焦化工藝的解構(gòu)分析

長期以來，我們一直關(guān)注產(chǎn)品形成技術(shù)的開發(fā)和產(chǎn)品主流程的資源保證及管理，而較忽視產(chǎn)品形成過程中能質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)的開發(fā)和管理，忽視能質(zhì)轉(zhuǎn)換及傳遞過程的耦合匹配。而恰恰是這些能質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)直接涉及資源、能源的高效利用和高效轉(zhuǎn)化，因而造成過程運(yùn)行成本高、效率低、污染嚴(yán)重，其實(shí)質(zhì)是資源、能源的流失，我們焦化產(chǎn)業(yè)尤其突出。從焦?fàn)t能源平衡看能效按年產(chǎn)焦炭120萬噸／年計算，配煤水份下降4％(11％→7％)，少產(chǎn)生廢水6．5萬噸／年，降低廢水處理費(fèi)用65萬元／年：扣除煤調(diào)濕本身能耗，少消耗高爐煤氣8000萬m3／年，降低費(fèi)用800萬元／年，(煤調(diào)濕利用煙囪余熱2200億KJ／年)：干熄焦回收焦炭余熱發(fā)電1．08億度／年，5400萬元／年；上升管余熱按50％回收，其收益為2170萬元／年；總計以上各項(xiàng)，每噸焦炭將降低成本70．3元。2009年我國共生產(chǎn)3．45億噸焦炭，共消耗3899萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤熱量，其中，廢氣從煙囪帶走746萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤熱量，荒煤氣帶走1248萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤熱量。從回收工藝看能源狀況煤氣凈化流程采用正壓工藝，溫度曲線如下：初冷、預(yù)冷、脫硫、預(yù)熱、硫銨、終冷和洗苯加熱溫度曲線。回收工藝過程加熱、冷卻大于100℃，消耗蒸汽69t／h，新水消耗800t／h，產(chǎn)生酚廢水99t／h。煤氣洗滌、蒸餾采用正壓工藝造成物料蒸發(fā)耗散，工藝效率低、污染環(huán)境。化工生產(chǎn)換熱效率不高。工藝加熱蒸汽當(dāng)家，掃氣、保溫和消防大量使用蒸汽，熱效率低，產(chǎn)生大量難處理的含酚廢水。焦?fàn)t生產(chǎn)除焦炭余熱由于熄焦回收外，其余余熱基本未回收利用，且回收值效率低。槽罐、塔器放散管對環(huán)境污染突出。產(chǎn)品品種少、精度低，附加值不高。含酚酚水產(chǎn)生點(diǎn)多、量大、分布廣，處理難度大，運(yùn)行成本高。能源轉(zhuǎn)化效率低，傳遞使用不耦合、不匹配。總之，基于對碳素流程產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識，必須改變傳統(tǒng)流程只重視物質(zhì)流—產(chǎn)品的加工模式。提倡工藝全價開發(fā)，由只注重產(chǎn)品到也注重過程，取得過程能質(zhì)轉(zhuǎn)化價值最大化，以價值創(chuàng)新重塑工藝過程。提高資源效率、能源效率，即在源頭節(jié)約資源和減少污染，開發(fā)提高效率技術(shù)，改變消耗高、污染重、成本高狀況，提高綜合競爭力。