近年來，焦化行業取得了較快發展，自身結構、運行質量、環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、煉焦配煤優化技術等八大技術的突破和有序集成，實現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。
創新“脫困” 焦化行業尚有潛力可挖
我國焦化行業已進入產能過剩、成本上升、環境壓力增大、同質化競爭日趨激烈、經濟效益微利的發展紅海區。面對資源、成本、環境、市場四道關卡的焦化行業必須創新轉型發展，尋找新的價值和發展空間。
當然，我國焦化行業仍有許多潛力可挖。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電1.08億千瓦時/年，節約成本5400萬元/年；上升管余熱按50%回收，節約成本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。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。其三，我國焦化行業能源消耗仍存差距與潛力。這些差距與潛力主要體現在節能觀念、節能管理模式、節能技術的創新能力和對余熱余能系統集成優化的能力等方面。我國焦化行業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 用高效技術開發低碳流程
焦化行業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發展新階段的關注點。
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同狀態思路，為鋼鐵企業和焦化企業系統能效、系統價值的優化開發指明了方向。
流程工業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，將自然原料轉化變為適用產品的連續性生產過程。流程工業在國民經濟中占有重要位置，其中鋼鐵、焦化、煤炭、發電、石油、化工、造紙等行業均屬流程工業。但是，目前流程工業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。
由此來看，焦化企業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。基于對碳素流程產業的認識，必須改變傳統流程只重視物質流，即產品加工的模式，而提倡工藝全價開發，由只注重產品到也注重過程，實現過程能質轉化價值最大化，以價值創新重塑工藝過程。
流程工業過程均由“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、穩定，取決于“三傳一反”裝置是否高效優化和清潔環保。焦化工業更是如此。基于對流程產業的認識，焦化行業的技術創新和開發就有了清晰的目標：用高效裝備技術、工藝技術、管理技術開發低碳高效焦化流程，構建清潔、高效，環境友好、市場競爭力強的低碳焦化產業。
優化結構 走潔凈高效發展之路
將能量高效回收和利用，防止能量貶值是節能之本。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量大，能質差別大，因此系統能質結構優化是提高系統能效的基礎。為低品質余能找到用戶是過程能效提高的重點，因此鋼鐵企業焦化余熱余能利用技術的目標是實現低質高用、能質匹配、等效替代、集成優化、梯級利用。焦化流程產業管控模式轉換（三流一態）由“以量為綱”逐漸轉向“以潔凈為綱”。
焦化企業要想實現創新轉型，一是要優化工藝結構，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，實現過程低能耗、高附加值中間產品產出。二是要優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始端和終端穩定，使系統處在能級對口、高質高用、緊湊連續、耦合匹配、動態有序的高效網化度運行，大幅降低能耗成本。三是要優化管控結構，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，實現焦化產品高附加值開發，扭轉高品質資源低效使用和獨立焦化廠“只焦不化”的現象。
此外，構建潔凈焦化技術創新平臺，建設高效、潔凈、綠色焦化企業也是焦化行業未來的發展方向。
首先要開發流程能質轉換功能，構建潔凈技術創新平臺。以流程工業目標多樣性、功能多樣性、價值多樣性的認知，深度開發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、高效優化集成。焦化制造流程能量系統具有非平衡、非穩態、非線性和綜合性大系統的本質特點，須要系統診斷分析、優化，使之從無序到有序、從低效到高效。其中，在蒸汽系統方面，實現采暖余熱化、工藝和生活用蒸汽最小化，高質、高壓蒸汽用于發電和動力用戶，從而獲得高質、高效用能價值；在水系統方面，注重水質，降低總水耗，實現溫度對口、水質匹配、分質優化，實現外排水為零；在電力系統方面，努力提高自發電比例和自發電無功補償功能，發揮峰谷發用電功能，發揮設備節電、系統節電、管理節電的作用，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。
在企業創新轉型發展的今天，創新能力成為企業發展競爭力的標志和主導推動力。為此，面對激烈的挑戰和壓力，焦化企業應轉變“以量為綱”的發展模式，樹立“以潔凈為綱”的創新思維，堅定不移地走潔凈高效、綠色發展之路。
來源：中國冶金報
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