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元素。鋼鐵材料本質上(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。預計到本世紀中葉我國鋼鐵制品在國民經(jīng)濟的交通、建筑、機械等方面仍然不可替代。焦炭生產企業(yè)隨著鋼鐵企業(yè)的發(fā)展將進一步發(fā)展，其提高能源效率，工藝運行效率和節(jié)能減排任重道遠，責任重大。

流程工業(yè)及流程工業(yè)特征

流程工業(yè)流程工業(yè)是指物質流在能量流的推動和作用下，按照信息流設定的“程序”及“流程網(wǎng)絡”，通過物理變化和化學變化的方法，將原料轉化變?yōu)楫a品的連續(xù)性生產過程。流程工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要位置，占國民經(jīng)濟總產值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。煉焦工業(yè)的物質流、碳素流均為能源介質，屬于典型的能源流程產業(yè)，也稱碳素流程產業(yè)。生產原料處理量大，過程連續(xù)，產品品種相對穩(wěn)定，工藝流程基本不變，但工藝參數(shù)多變．其產品通常不是以新取勝，而是以質量、成本取勝。生產裝置安全穩(wěn)定、長周期、滿負荷、優(yōu)質高效運行是企業(yè)實現(xiàn)低成本的關鍵。流程高效運行表現(xiàn)在：物質流、能量流、信息流的穩(wěn)定有序、連續(xù)緊湊、高效轉化、耦合匹配。目前流程工業(yè)均存在能耗高、成本高、污染重、勞動生產率低、資源利用率低等特點。由于人們對流程產業(yè)功能多樣性、目標多樣性、價值多樣性及工藝過程能質轉換價值認識不足，遠末開發(fā)。物質流基本處于有序，但能量流、信息流遠未有序是這一狀態(tài)的根本原因。流程工業(yè)物質流是增值過程，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，亦是社會能源危機的根源。流程工業(yè)的內循環(huán)度，表現(xiàn)在物質流的資源再利用及物質流增值能力和環(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)能量流的高效運行有量的平衡，更有質的效率及能量、能質、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進行網(wǎng)絡優(yōu)化、集成優(yōu)化，追求集約能效。做到：能質級匹、等效替代、梯級利用、藕合匹配。流程工業(yè)的物質流是從無形到有形，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、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(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．基于對流程產業(yè)的認識，焦化工業(yè)的技術創(chuàng)新、技術開發(fā)就有了明晰的目標：就是用高效裝備技術、高效工藝技術、高效管理技術開發(fā)低碳高效焦化流程。

焦化工藝的解構分析

長期以來，我們一直關注產品形成技術的開發(fā)和產品主流程的資源保證及管理，而較忽視產品形成過程中能質轉換技術的開發(fā)和管理，忽視能質轉換及傳遞過程的耦合匹配。而恰恰是這些能質轉換技術直接涉及資源、能源的高效利用和高效轉化，因而造成過程運行成本高、效率低、污染嚴重，其實質是資源、能源的流失，我們焦化產業(yè)尤其突出。從焦爐能源平衡看能效按年產焦炭120萬噸／年計算，配煤水份下降4％(11％→7％)，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，少消耗高爐煤氣8000萬m3／年，降低費用800萬元／年，(煤調濕利用煙囪余熱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，每噸焦炭將降低成本70．3元。2009年我國共生產3．45億噸焦炭，共消耗3899萬噸標準煤熱量，其中，廢氣從煙囪帶走746萬噸標準煤熱量，荒煤氣帶走1248萬噸標準煤熱量。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、預冷、脫硫、預熱、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。化工生產換熱效率不高。工藝加熱蒸汽當家，掃氣、保溫和消防大量使用蒸汽，熱效率低，產生大量難處理的含酚廢水。焦爐生產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。產品品種少、精度低，附加值不高。含酚酚水產生點多、量大、分布廣，處理難度大，運行成本高。能源轉化效率低，傳遞使用不耦合、不匹配。總之，基于對碳素流程產業(yè)的認識，必須改變傳統(tǒng)流程只重視物質流—產品的加工模式。提倡工藝全價開發(fā)，由只注重產品到也注重過程，取得過程能質轉化價值最大化，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，改變消耗高、污染重、成本高狀況，提高綜合競爭力。