獨立焦化企業(yè)干熄焦技術經(jīng)濟分析

鄭立國，祝新全，秦 強，王志偉

(河北南網(wǎng)電力節(jié)能服務有限公司，河北 石家莊 050011)

0 引言

干熄焦是一項采用循環(huán)惰性氣體冷卻焦炭回收余熱資源的節(jié)能技術，與傳統(tǒng)濕熄焦相比，干熄焦技術可節(jié)約用水，減少大氣污染物排放，有效提高能源利用效率，同時提高焦炭質量，降低煉鐵工序耗能，對于鋼鐵、焦化等高耗能行業(yè)節(jié)能效果顯著［1－4］。我國自1985年上海寶鋼引入日本4臺75 t/h干熄焦裝置以來，干熄焦技術在我國得到了迅速發(fā)展［5－9］，國內大中型鋼鐵企業(yè)干熄焦普及率已達85%以上。但與世界發(fā)達國家95%以上焦炭生產(chǎn)能力布局在鋼鐵企業(yè)內部不同，我國焦炭生產(chǎn)能力約三分之二布局在獨立焦化企業(yè)，這些企業(yè)干熄焦普及率很低，還不到20%，節(jié)能潛力巨大。為了加快獨立焦化企業(yè)干熄焦技術的推廣，本文分析了獨立焦化企業(yè)干熄焦普及率低的原因，提出了一種適合獨立焦化企業(yè)建設干熄焦的模式—EMC，對該模式下的經(jīng)濟可行性進行了分析，并將計算結果與燃煤供熱發(fā)電項目進行了對比，最后提出了實施建議。

1 獨立焦化企業(yè)干熄焦普及率低的原因

與自身建有焦化廠的鋼鐵企業(yè)相比，獨立焦化企業(yè)干熄焦普及率偏低主要有以下原因:

1.1 廢水處理

焦化企業(yè)在煤干餾、氨水冷卻煤氣等工藝中產(chǎn)生大量的焦化廢水，焦化廢水含有大量酚類、氰類、聯(lián)苯、吡啶等難降解的有機化合物，還含有無機氟離子等無機物，污染物濃度高，難以處理，其中氨氮、COD很難達到排放標準。采用濕熄焦工藝時，濕熄1 t焦炭約消耗0.5 t水，企業(yè)每天產(chǎn)生的廢水基本與濕熄焦耗水量平衡，焦化廢水不需外排。采用干熄焦工藝后，鋼鐵企業(yè)可以將焦化廢水送到燒結、煉鋼等工序循環(huán)利用，獨立焦化企業(yè)通常沒有消化焦化廢水的工藝，廢水處理成了難題，只能配套深度水處理裝置，投資和運行成本大大增加。

1.2 投資成本

獨立焦化企業(yè)比鋼鐵企業(yè)建設干熄焦在投資上的增加除了深度水處理裝置外主要有以下三個方面:

(1)干熄焦采用惰性氣體冷卻焦炭，最常用的惰性氣體是氮氣，運行中氮氣的補充主要是通過干熄爐負壓吸入空氣與焦炭進行化學反應從而間接補充氮氣。平時氮氣主要用于儀表吹掃、停爐時水汽系統(tǒng)管道保養(yǎng)、事故狀態(tài)下快速充氮備用。1套處理能力100 t/h的干熄焦裝置氮氣用量約為200 m3/h。鋼鐵企業(yè)建有制氧站，副產(chǎn)的氮氣可以直接供應給干熄焦裝置，對于獨立焦化企業(yè)，如果沒有焦爐煤氣制甲醇等附屬工藝副產(chǎn)氮氣，則需要增加投資配套制氮裝置;

(2)干熄焦裝置設有汽輪發(fā)電系統(tǒng)，需要鍋爐補給水和冷卻循環(huán)水，有些鋼鐵企業(yè)建有現(xiàn)成的能滿足干熄焦裝置需要的制水車間和循環(huán)水系統(tǒng)，獨立焦化企業(yè)則需要重新投資建設;

(3)干熄焦裝置設備多、體積大，獨立焦化企業(yè)早期建設的焦爐一般沒有預留干熄焦場地，一旦建設干熄焦對原有設備的改造量較大，工程投資增加。

1.3 延伸效益

干熄焦與濕熄焦相比，避免了濕熄焦急劇冷卻對焦炭結構的不利影響，機械強度、耐磨性提高，粒度更均勻，入爐焦比降低約2%，能為鋼鐵企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。對于獨立焦化企業(yè)，該效益屬于延伸效益，在本企業(yè)內部不能直接體現(xiàn)，需要與下游鋼鐵企業(yè)客戶進行商業(yè)談判，受市場因素影響較大。

另外，干熄焦炭的水分約為0.1% ～0.3%，濕熄焦炭為2%～5%，而焦化企業(yè)向鋼鐵企業(yè)出售焦炭時是連帶水分的，水分低給干熄焦帶來的經(jīng)濟損失也需要商業(yè)談判來爭取，同樣受市場因素制約。

1.4 市場狀況

獨立焦化企業(yè)容易受產(chǎn)業(yè)鏈上游煤炭企業(yè)、下游鋼鐵企業(yè)的擠壓，抵御市場風險的能力較差。鋼鐵企業(yè)在遇到市場需求下降時，首先會減少外部焦炭采購。2008年以來受經(jīng)濟形勢影響，焦炭市場低迷，獨立焦化企業(yè)產(chǎn)能過剩，企業(yè)處于微利或虧損狀態(tài)，再加上干熄焦裝置投資較大，一套處理能力100 t/h干熄焦裝置投資約1.4億元，所以大部分獨立焦化企業(yè)都沒有足夠的富裕資金建設干熄焦。

1.5 技術力量

鋼鐵企業(yè)有燒結余熱發(fā)電、高爐煤氣發(fā)電等多種余熱余壓發(fā)電技術，自身建有電站，有長期穩(wěn)定的發(fā)電機組運行和檢修隊伍，能提供現(xiàn)成的技術力量，獨立焦化企業(yè)則缺乏相關經(jīng)驗和技術力量。

1.6 國家政策

2005年發(fā)布的《國家鋼鐵產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》、2008年修訂的《焦化行業(yè)準入條件》對鋼鐵企業(yè)焦爐配套干熄焦裝置提出了強制性要求，但尚未有明確要求獨立焦化企業(yè)建設干熄焦的政策，所以由于以上原因獨立焦化企業(yè)很少主動建設干熄焦。

2 獨立焦化企業(yè)建設干熄焦選擇EMC模式的優(yōu)點

合同能源管理，國內簡稱EMC(Energy Management Contracting)，是20世紀70年代在加拿大、美國等歐美發(fā)達國家發(fā)展起來的一種基于市場運作的全新節(jié)能機制，合同能源管理項目的實施主體是節(jié)能服務公司(國外簡稱ESCO)。節(jié)能服務公司通過與客戶簽訂節(jié)能服務合同，為客戶提供能源效率審計、節(jié)能項目設計、材料和設備采購、工程施工、設備安裝調試、人員培訓、運營管理等一條龍服務，并從客戶節(jié)能改造后獲得的節(jié)能效益中收回投資、獲取利潤。在EMC模式下，用戶零投資，沒有資金、技術風險，在降低用能成本的同時獲得節(jié)能帶來的收益并最終擁有節(jié)能設備資產(chǎn)。EMC模式已成為美國、日本等發(fā)達國家普遍推行的、運用市場手段促進節(jié)能的服務機制，我國于20世紀90年代引入合同能源管理機制，“十一五”以來得到了快速的發(fā)展［10］。

EMC模式比較適合獨立焦化企業(yè)建設干熄焦。對于獨立焦化企業(yè)，不需要投入資金、技術，不受投資成本、技術力量、市場狀況等因素的制約，在運營期享受延伸效益，運營期過后擁有全部節(jié)能效益和設備資產(chǎn)。對于節(jié)能服務公司，有技術和資金優(yōu)勢，盡管承擔一定經(jīng)營風險，但干熄焦技術節(jié)能量大，無燃料成本，國家政策支持，享有財政補貼和稅收優(yōu)惠，有較大的節(jié)能和環(huán)保社會效益。

3 EMC模式下經(jīng)濟評價指標計算

由于干熄焦技術方面已比較成熟，EMC模式下建設干熄焦項目的可行性主要取決于經(jīng)濟指標。下面以節(jié)能服務公司在某獨立焦化企業(yè)投資建設處理能力100t/h的干熄焦裝置為例，計算該項目的主要經(jīng)濟評價指標。

(1)基礎條件

根據(jù)經(jīng)驗假設1 t干熄焦可生產(chǎn)0.55 t壓力3.8 MPa、溫度450℃的蒸汽，發(fā)電120 kWh，則處理能力100 t/h的干熄焦裝置可配12 MW汽輪發(fā)電機組;項目總投資約1.4億，自用資金和貸款各50%，貼現(xiàn)率取10%，貸款10年還清;EMC模式運營期為20年。

(2)運營期年收入

假設節(jié)能公司所分享的節(jié)能效益為全部售電收入，不含延伸效益、焦粉利潤，不考慮財政補貼，稅收減免。

發(fā)電機組負荷率取90%，年運行時間取7 200 h，則年發(fā)電量為:

12×103kW/h×90% ×7200h=77.8×106kWh

干熄焦裝置廠用電率取經(jīng)驗值15%，則年供電量為:

77.8 ×106kWh×85%=66.1×106kWh

該焦化企業(yè)自用電量為45×106kWh，節(jié)能服務公司向焦化公司售電電價取0.60元/kWh，富裕電量上網(wǎng)電價取0.39元/kWh。則售電收入為:

0.60元/kWh×45×106kWh+0.39元/kWh×(66.1－45)×106kWh=3523萬元

(3)運營期年成本

水費、材料費約200萬元;檢修費約431萬元(結合實際情況取總投資的3.0%)，人工費約100萬元(16～20人)，管理費約282萬元(取年營業(yè)收入的8%)，設備折舊按20年計提每年717.5萬元。不考慮焦炭燒損，氮氣、壓縮空氣的消耗計入廠用電率，蒸汽消耗假設取自汽輪機抽汽。

(4)計算結果

經(jīng)計算該項目投資回收期為8.1年，資本金財務內部收益率為14%(所得稅后)，財務凈現(xiàn)值為2621萬元(所得稅后)，項目經(jīng)濟上可行。銷售電價、檢修費、負荷率是影響經(jīng)濟評價指標最重要的三個因素。不考慮節(jié)能服務公司向焦化公司所售電價的增加，將所發(fā)電量全部按照0.39元/kWh計算時，投資回收期為13.0年;檢修費按800萬元計算時，投資回收期為10.4年;發(fā)電機組負荷率取80%時，投資回收期為9.7年。

將以上結果與某300 MW燃煤供熱發(fā)電項目的經(jīng)濟評價指標進行對比，見表1。

表1 干熄焦與燃煤發(fā)電項目經(jīng)濟評價指標對比

由上表可以看出干熄焦項目經(jīng)濟可行性優(yōu)于300 MW燃煤供熱發(fā)電項目，主要原因是干熄焦項目的燃料是免費的，而燃煤發(fā)電項目燃料成本開支較大，約占其經(jīng)營成本的85%。

4 結語

(1)目前鋼鐵企業(yè)內部的干熄焦市場已經(jīng)基本飽和，干熄焦主力市場開始由鋼鐵企業(yè)轉向獨立焦化企業(yè)。EMC模式能發(fā)揮節(jié)能服務公司的技術資金優(yōu)勢，順應國家節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)政策，經(jīng)濟指標良好，適合獨立焦化企業(yè)選擇。

(2)EMC模式下節(jié)能服務公司承擔資金和經(jīng)營風險，風險防控主要有兩方面:一是在合作伙伴上優(yōu)先選擇進入《焦化行業(yè)準入條件》公告、經(jīng)營狀況好的焦化企業(yè)，嚴控合作伙伴的行業(yè)政策風險和經(jīng)營風險;二是在節(jié)能效益談判中除了售電收益外，爭取獲得部分焦炭延伸效益，以便盡快收回投資，降低資金回收風險。

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