独立焦化实现“零碳工厂”的工艺路径

据2025年(截止8月份)统计，我国焦化企业数量约500余家，焦炭总产能为6.3亿吨，其中独立焦化企业焦炭产能占比为59%；钢铁焦化联合企业(包括钢铁企业自建附属焦化工厂)焦炭产能占比为4.1%。总产能平均利用率约75%左右，焦炉煤气制甲醇总产能约1400万吨/a 。

近日，工业和信息化部等五部门联合印发《关于开展零碳工厂建设工作的指导意见》，工信部联节(2026)13号文，指出到2027年，在汽车、轻工、机械等行业领域，培育建设一批零碳工厂。到2030年，在逐步拓展至钢铁、有色金属、石化化工、建材、纺织等行业领域，探索传统高载能产业脱碳新路径。

依据国标GB/T32150－2025《工业企业温室气体排放核算和报告通则》；GB/T32151.13－2023《碳排放核算与报告要求 第13部分： 独立焦化企业》，团标T/CISA273－2024 T/CCIAA32－2024《温室气体 产品碳足迹量化方法与要求 冶金焦炭》的工厂区内核算边界，独立焦化企业CO₂排放总量中，焦炉等热工设备加热燃料燃烧生成CO₂直接排放占比最大，约为80～90%；CO₂间接和生产过程排放占比约为10～20%。

采用全干法熄焦双超余热发电技术；焦炉烟道气余热、上升管荒煤气余热利用生产蒸汽；焦炉循环氨水余热、煤气横管初冷器顶部煤气余热利用产生热水作制冷机组热源制取低温水；利用中压饱和蒸汽作粗苯富油加热器热源加热富油替代粗苯富油加热管式炉；焦炉集气管单孔炭化室自动调压；焦炉装煤孔盖密封、干熄焦焦罐自动加盖密封技术；工厂区内装卸、运输车辆由油动改用电动，将用碳酸盐(如碳酸钠等)作吸收剂的脱硫工艺改造成其它脱硫工艺等节能环保降碳措施，可实现独立焦化企业CO₂间接等排放降至很低或趋于零排放(企业内余热发电量、蒸汽量自用多余时，可供给核算边界外)。

炼焦炉加热用焦炉煤气燃烧排放烟气中含CO₂浓度为6.25%^【1】，较煤电、水泥、石炭窑等排放烟气中含CO₂浓度低得多，导致捕集焦炉烟气CO₂装置消耗原料、电力增大，运行成本较高。国外至今未有配套的焦炉烟气捕碳装置，国内建成投运的焦炉烟气二氧化碳捕集示范装置，目前很难推广。

为了解决不利因素导致焦炉烟囱烟气CO₂捕集难以推广应用的工艺技术问题，现探索改变焦炉加热煤气、空气组分及燃烧生成烟气量和组分，创造利于焦炉加热燃料燃烧排放烟气CO₂捕集的工艺路径。

先将焦炉加热用的常规焦炉煤气进行提取氢气得到脱氢焦炉煤气，再将脱氢焦炉煤气作焦炉加热燃料。脱氢焦炉煤气组分范围(%)如下^〔2〕：H2  3～6 ；CO  9～12 ；CH₄ 50～52  C_mH_n 3.5～4.5  CO₂－；N₂ 23～26 ；O₂0.9～1.1 ，低热值 20.92～23.43 MJ/m³ 。

脱氢焦炉煤气与常规焦炉煤气相比，H/C比低，单位热值含碳量(吨碳/GJ)高。

用脱氢焦炉煤气作焦炉加热燃料，并应用开发富氧燃烧^〔3、4〕+烟道废气外循环(以阻断富氧燃烧不利于焦炉加热燃烧火焰的某些特性)+智能自动调控加热(单排燃烧室调控加热煤气、富氧空气)三组合工艺技术，此三组合工艺技术既有焦炉加热过程控碳，而且有利于末端烟气脱碳。可以减少废气生成排放量，即减少废气带出的热量，提高热效率，节省焦炉加热消耗煤气，减少CO₂排放。应用富氧燃烧与普通空气燃烧相比，焦炉烟道气中含有的CO₂浓度提高，有利于焦炉烟囱烟气中CO₂的捕集利用。独立型焦化企业干法熄焦装置或液氨装置配套制N₂机组排放的含氧尾气，可考虑尝试作为焦炉加热富氧燃烧的富氧气源。应用以上组合工艺技术具有节能降碳、环保和经济意义，是独立焦化企业实现“零碳工厂”的一条工艺路径。创造有利于焦炉烟气CO₂捕集后，可利用焦炉烟气捕集得到的CO₂与焦炉煤气的副产氢气制取甲醇产品(目前国内已有焦化企业利用石灰窑烟气捕集CO₂与焦炉煤气副产氢气生产甲醇产品的案例)。