027-苏亚杰.

被撕裂的工业生态关系——独立焦化与独立钢铁企业直接还原铁融入生态工业园区的研究1山西省焦煤集团焦炭集团公司苏亚杰2015年9月一、钢铁工业中的生态工业关系。二、被撕裂的工业生态关系——独立焦化与独立钢铁企业。三、钢铁工业的发展方向。四、煤化工的发展方向。五、生态工业园区。六、直接还原铁融入生态工业园区的研究。七、流程中的问题与改进。2发言内容一、钢铁工业中的生态工业关系焦化与高炉炼铁间的工业生态关系：焦炭用于炼铁；燃烧高炉煤气加热焦炉炼焦；焦化厂污水经过生化、电催化氧化、电絮凝等技术预处理，结合超滤和反渗透技术处理，中水回用，浓污水可以用来冲高炉水渣；焦化污水被水渣吸收，水渣在生产水泥的过程中，在高温下水分蒸发，有机污染物氧化分解，无机盐固化在水泥中，可以实现污水零排放。焦化厂由于处理了焦化污水，可以实施干法熄焦。焦化厂和高炉炼铁之间形成了生态工业关系。焦炉煤气配转炉煤气生产甲醇：赛鼎工程有限公司（原化学工业第二设计院）设计的四川达钢焦炉煤气配转炉气年产10万甲醇装置，开车两年来生产运行稳定。使钢铁企业富余焦炉煤气和转炉煤气得到有效利用，产生了明显的经济效益、环保效益和社会效益。将煤化工技术扩散到钢铁企业，为钢铁行业转型发展、节能减排提供了有效途径。据《中国化工报》2014年10月1日报道：四川达钢达兴能源年产10万吨甲醇制聚甲氧基二甲醚（DMMn）(柴油添加剂)“煤代油”项目通过了中国石油和化学工业联合会组织的可行性论证。宝钢集团新疆八一钢铁多余煤气和焦炉煤气生产甲醇：据《中国煤化工月报》报道：2014年10月14日，宝钢八一钢厂与中国成达工程签订节能减排尾气综合利用示范性项目方案研究合同。成达工程提出利用八一钢铁现有多余煤气和焦炉气为原料生产甲醇，再用甲醇制作烯烃，最终生产聚丙烯和聚乙烯产品的项目方案。3一、钢铁工业中的工业生态关系4焦炭供焦炉炼铁高炉煤气供焦炉焦化污水高炉渣生产水渣焦炉一、钢铁工业中的工业生态关系焦化厂生产的焦炭供高炉炼铁；高炉产出的煤气供加热焦炉，焦炉产出的焦化污水净化后中水回用，浓污水可以用于冲高炉渣制水渣。焦化和高炉炼铁之间形成了生态工业关系。我们称其为：生态工业关系，而不是生态工业，是因为炼焦包括炼铁及铁前工序烧结、球团都是高污染工序。因此只能称其为：生态工业关系而不是生态工业。二、被撕裂的工业生态关系——独立焦化与独立钢铁企业独立焦化与钢厂焦化厂比，存在两个难以克服的工艺缺陷。一是钢厂焦化厂用低热值剧毒高炉煤气加热焦炉炼焦，独立焦化企业燃烧自产焦炉煤气加热焦炉炼焦，吨焦少回收焦炉煤气200m3；二是钢厂焦化厂可实施干熄焦，吨焦回收3.82MPa，温度为450℃的蒸汽约0.54吨，可回收热量为1.35GJ,折合46kg标煤，同时由于干熄焦质量提高，含水量减少可以降低炼铁焦比2%～5%，同时提高高炉生产能力约1%；独立焦化厂由于焦化废水不能直接排放，用焦化废水湿法熄焦，难以实施干熄焦，用焦化废水湿法熄焦，炽热的焦炭遇污水急剧蒸发，水蒸气、未分解的有机污染物与粉尘腾空而起，是造成雾霾的因素之一，同时污染物随风飘落到周边或更远的地区。根据中国炼焦协会报道，独立焦化厂与钢厂焦化厂比吨焦效益相差200元～600元。根据我们在首钢集团长钢调研，山西长治地区吨焦相差300元。目前由于煤炭降价估计效益相差250元左右。在市场竞争中独立焦化厂与钢铁企业焦化厂比处于弱势地位，大部分都将被率先淘汰。二、被撕裂的工业生态关系——独立焦化与独立钢铁企业2014年我国焦炭产量4.77亿吨，其中钢铁行业生产23%，半焦约占5%，独立焦化企业生产72%，产量3.43亿吨。独立焦化用焦炉煤气烧焦炉与用高炉煤气烧焦炉比，高质低用浪费了约686亿m3焦炉煤气折标煤3910万吨；与干熄焦比浪费了46kg/t热量，折标煤1578万吨标煤；两项合计约5488万吨标煤。湿法熄焦吨焦耗水0.5t，污水遇炽热的红焦，产生大量的水蒸气携带粉尘、酚类、硫化物、氰化物直冲百米高空，严重污染大气及周边环境，是造成雾霾的主要原因之一。国际上钢铁企业90%配套有焦化厂，焦化厂是钢铁企业的一个生产车间。我国焦化与钢铁之间的生态工业关系被撕裂了。历年山西和全国焦炭产量及山西占全国焦炭产量比重变化情况二、被撕裂的工业生态关系——独立焦化与独立钢铁企业0100002000030000400005000060000产量（万吨）0.00%5.00%10.00%15.00%20.00%25.00%30.00%35.00%40.00%45.00%50.00%比重%山西焦炭产量中国焦炭产量山西焦炭产量占全国比重山西焦炭产量57034960496749885851674772937891920298978295770584769048861390778722中国焦炭产量1280612073121841313114280177762061925412297683355332031355103886443271443234763647691山西焦炭产量占全国比重44.5341.0840.7737.9940.9737.9635.3731.0530.9129.5025.9021.7021.8120.9119.4319.0518.291998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年2013年2014年湿法熄焦国外建焦化厂淘汰落后炼铁生产能力钢厂建焦化厂提高钢材质量降低消耗非高炉炼铁焦炭出口关税征收煤炭可持续发展基金收焦炭运销管理费、服务费国家建设高峰期过后燃烧焦炉煤气加热焦炉富氧喷煤等节焦技术废钢炼钢钢材出口关税独立焦化内因2个征收焦炭生产排污费钢铁行业内因6个外因6个焦化行业内因9个企业装备落后，生产成本高企业生产规模小，环保成本高，经济效益低限产，优势企业不能发展，劣势不能淘汰的矛盾结构调整“关小上大”“产能置换”产能没减焦炭生产能力过剩失去了低价煤优势独立焦化企业发展矛盾与内外因素分类图（23个）国家焦化行业结构调整政策炼焦技术进步，用非焦煤炼焦的矛盾二、被撕裂的工业生态关系——独立焦化与独立钢铁企业二、被撕裂的工业生态关系——独立焦化与独立钢铁企业独立焦化企业发展矛盾内因：是独立焦化企业与钢厂焦化厂比的两个工艺缺陷：在山西省独立焦化厂与钢铁厂焦化厂比吨焦效益相差300元。与沿海地区钢铁厂焦化厂比相差400元～600元。独立焦炭企业与钢铁企业焦化厂相比的两个工艺缺陷难以克服，是独立焦化企业发展矛盾的内因。独立焦化企业发展矛盾外因：在梳理出的23个矛盾中，有2条内因，21条外因。独立焦化企业发展矛盾外因包括：焦化行业内因9个；钢铁行业内因6个；外因6个。其中，焦化行业内因，钢铁行业内因都是独立焦化企业发展矛盾的外因。内因是变化的根据，外因是变化的条件。中国经济的快速发展拉动了焦炭市场需求，2007年焦炭价格曾经达到3000元/t的高价，山西焦炭曾经为为中国钢铁工业的高速发展做出了贡献，也为山西经济发展做出了重要贡献。也因高速发展的经济掩盖了独立焦化企业的发展矛盾。时至今日，由于环保的压力、市场竞争的压力、市场逐步萎缩矛盾逐步暴露了出来。实际上自2008年金融危机前的6、7、8三个月，山西焦炭产量就已经开始减产萎缩，国际金融危机也是外因，金融危机不是焦炭销售市场萎缩的主要原因。内因是矛盾发展的根据，外因是条件。鸡蛋可以孵出小鸡，石头是孵不出小鸡的，鸡蛋是内因，温度是外因。徐乐江说：“今天钢铁工业面临的一系列问题表面上是需求变化导致的市场问题，实际上都可以归咎为环境与资源的约束问题”。“能否适应绿色发展决定钢铁工业未来的兴衰，”“传统钢铁业在今天已经无法适应日益苛刻的绿色环保潮流，若固守传统发展模式行业有被边缘化的趋势并不可避免走向衰败。”“能否适应绿色发展要求，将成为钢铁企业盛衰的分水岭”。摘自——主题为“科技创新，生态文明，绿色钢铁”2013年中国钢铁年会，上海宝钢集团董事长徐乐江报告“以绿色商业模式铸造绿色钢铁——宝钢的认识与实践”。11三、钢铁行业的发展方向三、钢铁行业的发展方向不同炼铁工艺能耗比较表12注：1、CTR能耗，根据张涛等“煤气化竖炉直接还原铁工艺的开发”P96中582.9kgce/t.DRI电是按等价值0.404kgce/kwh计算的，耗电105kwh/t.DRI.为计算可比能耗，统一按2011年全国供电煤耗330g/kwh计算能耗为：582.9－（0.404－0.330）×105=575kg/t.DRI。2、余热炼铁能耗低的原因是：炉顶煤气生产化工产品和作为燃料全部利用。三、钢铁行业的发展方向1、钢铁材料向高质低耗方向发展。即提高钢材强度降低钢材消耗。2、向绿色低碳方向发展。用废钢炼钢，向电炉废钢炼钢短流程方向发展。3、加大余热、余压、余气的回收利用。回收高炉、焦炉、转炉煤气生产化工产品，或生产钢厂自用的高热值燃料。4、积极寻找替代高炉的新的炼铁工艺——非高炉炼铁。因为高炉炼铁工序，包括炼焦和烧结，其能耗占粗钢能耗的80%以上，污染排放占90%以上。我国2014年直接还原铁产量已经达到200万吨，气基直接还原铁工艺已经初见端倪。5、钢铁行业“一带多点网络式布局”。钢铁规划研究院“十三五”规划：沿海“一带”建设长流程钢铁联合企业，内地“多点”布局短流程钢厂。6、钢铁行业应重新融入煤炭转化生态工业园区。13四、煤化工的发展方向现代煤化工：煤制天然气、煤直接液化油、煤间接液化油、煤制烯烃（乙烯、丙烯）、煤制乙二醇、煤制甲醇—制汽油、焦油精加工（粗苯加氢精制、焦油加氢制汽柴油）二甲醚、碳酸二甲脂、……。传统煤化工：煤制合成氨、煤制尿素、硝酸、硝酸铵、煤制甲醇、煤制乙炔、焦油粗加工。14四、煤化工的发展方向一、水资源。直接液化7t/t;间接液化13.5t/t;煤制天然气6.9t/1000m3;煤制烯烃32～68t/t;煤制甲醇7～17t/t。二、污水零排放。还没有做到。三、碳排放。碳排放高。四、空气污染。较重。五、煤炭资源。煤种和气化炉要求匹配。六、石油降价。市场与政治双重因素，石油价格还会反弹。七、政策限制。政策从来没有放开。15发展煤化工的制约因素四、煤化工的发展方向政策制约：国家发展煤化工六个方面的指导性意见：一是，仍然把煤化工作为替代石油的发展战略；二是，清洁、节约、安全地发展煤化工，提高技术装备水平；三是，严格准入，严格项目审批；四是，控制总量，稳步发展，淘汰落后工艺，重点做好煤制油示范工程；五是，引导煤化工合理布局，在煤资源、水资源富集地方发展煤化工，严控缺水地区发展煤化工；六是，开发甲醇、二甲醚的应用领域。2014年7月22日，国家能源局发出《国家能源局关于规范煤制油、煤制天然气产业科学有序发展的通知》。正在征求意见制定《关于有序推进煤制油示范项目建设的指导意见》；《关于稳步推进煤制天然气产业化示范的指导意见》。国家政策层面却始终保持了冷静和慎重，对现代煤化工试验示范先行、从严控制新上项目的基调始终没有改变，项目审批放行也都遵循了一个基本的原则：优先鼓励技术创新和升级示范，暂不鼓励大规模产业化发展。发展单一煤化工项目受资源、环境、碳排放、以及政策制约，前景不好。煤化工融入生态工业园区可与钢铁行业“一带多点网络式布局”重合16五、生态工业园区•早在2002年第198次北京香山科学会议指出：生态工业是我国解决资源、能源、环境问题的根本出路。•在此前后清华大学、东北大学、国家环保部都设立了相关研究机构，国家级各类生态工业示范园区相继建立达50多个，出版相关书籍十几部，国家环保部制定了生态工业园区的相关标准。17五、生态工业园区•生态工业园区：是依据循环经济理念、工业生态学原理和清洁生产要求而建设的一种新型工业园区。它通过理念更新、体制革新、机制创新，把不同工厂、企业、产业联系起来，提供可持续的服务体系，形成共享资源和互换副产品的产业共生组合，建立“生产者—消费者—分解者”的循环方式，寻求物质闭环循环、能量多级利用、信息反馈，实现园区经济的协调