1工作簡況

1.1標準修訂背景

全球氣候問題日益嚴重，人類活動引起的氣候變化已成為各國政府、社會所

面臨的重大問題之一。在第75屆聯合國大會上，習近平總書記指出“中國將提高

國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前

達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和”。《2030年前碳達峰行動方案》（國

發〔2021〕23號）提出：重點耗能行業能源利用效率達到國際先進水平，從源頭

推進節能降碳。2021年11月，為指導各地科學有序做好高耗能行業節能降碳技術

改造，有效遏制“兩高”項目盲目發展，國家發展改革委等印發《高耗能行業重

點領域能效標桿水平和基準水平（2021年版）》（發改產業〔2021〕1609號），

規定焦化行業噸焦能耗先進水平為110千克標煤/噸焦，頂裝焦爐基準水平為135

千克標煤/噸焦，搗固焦爐基準水平為140千克標煤/噸焦。

焦化生產需要消耗大量的一次能源（煤炭等）和二次能源（電、蒸汽、煤氣

等），面臨著能源與資源短缺、單位產品能耗與物耗高等問題，且各企業能耗差

距十分巨大。2020年中國焦炭產量4.71億噸，常規焦爐產量約4.18億噸，占焦炭

總產量的88.7%，常規焦爐企業能源消耗6000余萬噸標準煤，年耗電量約300億千

瓦時，年耗水量約6億噸，碳排放量約1.3億噸。因此，在節能減排、低碳發展的

時代背景下，焦化行業應加快行業的產業升級，加強節能降耗，提高行業發展水

平，實現我國焦化行業全面高質量可持續發展。

《焦炭單位產品能源消耗限額》（GB21342-2013）自2014年10月1日實施以

來，焦化生產企業嚴格執行標準，主管部門對焦化企業進行嚴格考核,對焦化企

業節能減排、提質降耗發揮了積極作用。

該標準自實施到現在已過去了8年時間，這期間焦化生產企業通過工藝結構

調整、節能技術創新、裝備水平升級和生產管理優化等措施的實施，部分工序能

耗指標得到改善。但焦化企業分布范圍廣，各企業細分工藝復雜，入爐原料、燃

料、產品結構存在差異；且近幾年企業按生態環境部門要求，新增了很多環保措

施，單位產品能耗也發生了較大變化，現行標準和企業實際能源消耗差距較大，

生產企業反映較強烈，不能滿足節能管理的需要。

2

通過焦炭單位產品能耗限額標準的修訂，建立統一規范、公平合理的能耗統

計核算體系，強化國家標準的可操作性，滿足節能環保要求愈發嚴格的發展趨勢，

進一步推動焦化行業升級改造，提高焦化企業生產效率，減少環境污染，實現節

能降耗，綠色發展。

本次標準修訂將在GB21342-2013基礎上，對標準限額指標進行修改、補充

和完善。

1.2任務來源

本標準修訂由中國國家標準化管理委員會提出并歸口。

1.3起草人員及所在單位

本標準主要起草單位：中國煉焦行業協會、中冶焦耐（大連）工程技術有限

公司、北京首鋼國際工程技術有限公司、華泰永創(北京)科技股份有限公司、唐

山首鋼京唐西山焦化有限責任公司、沂州科技有限公司。

序號主要起草單位主要起草人

1中國煉焦行業協會

2中冶焦耐（大連）工程技術有限公司

3北京首鋼國際工程技術有限公司

4華泰永創(北京)科技股份有限公司

5唐山首鋼京唐西山焦化有限責任公司

6沂州科技有限公司

1.4工作過程

標準修訂從2021年4月開始至今，共分為以下幾個階段。標準修訂基本框

圖如下：

3

成立標準修訂小組

編制工作計劃和修訂大綱

相關調研及數據收集

查閱國內外相關資料

用現場生產數據驗證模擬計算模型

編寫標準修訂初稿

專家討論

修改、形成征求意見稿

征求意見

修改，形成送審稿

修改，形成報批稿

2021年4月，中國煉焦行業協會牽頭，成立由設計研究單位及重點生產企業

參加的標準修訂工作組，召開啟動會，明確主要任務，編制工作計劃。

2021年5月，收集資料。收集國家關于節能工作有關政策、法規、標準等；

收集整理近六年中國煉焦行業協會部分會員企業噸焦能耗及煉焦耗熱量數據并

進行分析；走訪參與現行標準編制有關人士，了解現行標準制定過程及先進值、

準入值、限定值取值依據。

2021年6月，修訂組調研不同地區代表性企業噸焦能耗及生產過程中能源物

質、耗能工質消耗情況，現行標準執行過程中存在的問題，征求對標準修訂的建

議等。對調研企業噸焦能耗情況進行核算。

組織開展《焦炭單位產品能源消耗限額》（GB21342-2013）執行情況實地

調研。修訂組對焦化生產企業落實國家有關節能政策，不同原料結構、不同生產

4

工藝、不同產品結構噸焦能耗完成情況，節能技術應用情況及近幾年企業按環保

要求，新增環保裝備增加能耗情況進行調研；走訪相關設計、科研部門，調研在

新項目工程設計中噸焦能耗情況、干熄焦等節能技術在不同產品結構企業適用性

情況等。

2021年9月，與相關設計院合作，通過仿真模型計算不同爐體結構、不同炭

化室高度、不同煤氣凈化工藝各工序理論能耗。

2021年10～12月，將調研數據按企業不同生產工藝整理歸納，按照GB

21342-2013核算噸焦能耗，并與企業自報噸焦能耗數據、協會年報數據、仿真模

型計算數據進行對比分析，驗證仿真模型數據準確性。

2022年1～4月，修訂組進一步選取有代表性企業開展針對性調研；結合仿真

模型計算結果、企業噸焦能耗實際完成情況、現有研究成果（《焦化工序能效評

估導則》（GB/T34192-2017）），完成《焦炭單位產品能源消耗限額》修訂稿

草稿。組織召開由生產企業及設計研究單位行業專家參加的標準修訂稿草稿內部

研討會，就標準限額指標取值依據、限額指標值、參數修正等重要事項再次征求

意見，并按意見進行修改調整。

2編制原則及相關依據

2.1編制原則

本標準編制原則是：

——科學、客觀、公正，可操作性強；

——鼓勵先進、鞭策落后；

——覆蓋常規焦爐不同爐型、不同燃料結構、不同原料結構、不同產品結構、不

同生產工藝。

2.2主要技術要求的依據及理由

主要技術要求的依據：

焦炭單位產品能耗限額的取值主要以仿真模型計算數據、課題組調研數據、

《焦化工序能效評估導則》（GB/T34192-2017）及統計數據為依據確定先進值、

5

準入值及限定值。

理由：

1、焦化行業是重要的能源轉化行業，有非常成熟的工藝流程，經過數十年

的發展壯大，我國已建立了世界上產能、產量最大，品種齊全，主要技術經濟指

標先進的焦化工業體系，完全能夠滿足以鋼鐵工業為代表的下游用戶需求。多年

的生產實踐證明，業內典型生產企業的主要技術經濟指標具有代表性。

2、中國煉焦行業協會會員單位分布在全國29個省區，會員單位焦炭產量占

全國總產量的60%以上；下設由我國焦化行業知名專家組成的“中國煉焦行業協

會專家委員會”及“環保節能專業委員會”“煉焦專業委員會”等八個專業委員

會，集中了我國焦化行業的主要科研和技術力量，協會基于二十余年企業生產數

據及經驗的積累，能反映企業噸焦能耗真實情況和發展趨勢。

3、近幾十年，焦化行業主體設備及最大耗能單元——焦爐，沒有發生革命

性的工藝改進，國內外對焦爐傳熱耗能過程研究非常充分，為數學模型建立奠定

基礎。

4、噸焦能耗影響因素較多，如焦化生產細分工藝復雜，不同細分工藝能耗

存在一定差別（如不同裝煤方式、不同焦爐煤氣凈化工藝等）；企業煉焦煤揮發

分、水分及產能利用率存在差別，對噸焦能耗存在較大影響；甚至焦化企業處于

不同地理區位，因環境溫度的差異，也會對噸焦能耗造成影響，需要對統計數據

進行修正。

5、中冶焦耐工程技術有限公司是世界上最大的焦化專業設計公司，參與中

冶南方牽頭的國家863項目——“冶金工業系統能效監測評估及優化控制技術

與系統”，基于六十多年的焦化技術研發和現場生產數據的積累，結合焦化工序

能源消耗總量大、能源種類多、熱工設備龐大、工藝流程復雜、生產操作影響因

素眾多等實際情況，從焦化工序邊界的劃分出發，利用專業的基礎理論和科學的

計算方法，結合實踐經驗,通過理論分析和計算及現場生產數據的標定驗證，建

立了一套精細化的焦化能耗分析模型，為準確計算焦化各生產工序噸焦能耗奠定

了基礎。

6、《焦化工序能效評估導則》（GB/T34192-2017）是基于焦化工序全流程

的能耗評價方法和體系，可科學評估各企業焦化工序能效水平。

6

2.3適用范圍說明

焦化行業是重要的煤炭能源轉換產業，按爐型劃分可分為常規焦爐、熱回收

焦爐和半焦（蘭炭）炭化爐。半焦（蘭炭）炭化爐有對應的噸焦能耗強制性標準

——《蘭炭單位產品能源消耗限額》（GB29995-2013）。受政策及經濟性影響，

熱回收焦爐產能少，據生態環境部排污許可信息平臺統計，截至2020年底，熱回

收焦爐產能1441萬噸，占全國焦炭總產能2.27%，且普遍是2008年以前建成投產，

整體裝備水平不高；因企業新建熱回收焦爐熱情不高，影響了設計、科研部門對

熱回收焦爐創新技術研發的投入，目前僅有浙江、河南、河北數個新建項目。故

本標準與GB21342-2013保持一致，適用于常規焦爐。

2.4能耗邊界說明

2.4.1原標準條款

GB21342-2013規定的能耗統計范圍為：焦炭單位產品能耗的統計范圍包括

生產系統（備煤工段、煉焦工段和煤氣回收與凈化工段等）和輔助生產系統（生

產管理及調度指揮系統和機修、化驗、計量、環保等）消耗的總能源量扣除工序

回收的能源量。不包括洗煤、焦油深加工、苯精制、焦爐煤氣資源化利用以及附

屬生產系統（食堂、保健站、休息室等）所消耗的能源量。對于煤氣回收與凈化

工段屬于另一法人、其能耗未計入焦化工序能耗的，增加25千克標煤/噸。

2.4.2修訂的主要內容及原因

1、將“煤氣回收與凈化工段”修改為“煤氣凈化工段”。

原因：煤氣回收與凈化目前均統稱為煤氣凈化。

2、明確計算邊界不包括煤調濕、解凍庫、（燃用各種燃料的）鍋爐、焦化廢

水RO后濃水處理、附屬生產系統。

為建立統一規范、公平合理的能耗統計核算體系，各生產企業能耗統計范圍

應保持一致，依據《綜合能耗計算通則》（GB/T2589-2020）相關規定，煤調濕、

解凍庫、（燃用各種燃料的）鍋爐、焦化廢水RO后濃水處理、食堂、保健站等不

列入能耗統計范圍。原因如下：

7

（1）煤調濕在焦化企業裝備數量較少。新建焦爐充分考慮節能措施，焦爐

蓄熱室經過科學計算，煙道氣溫度設計充分考慮了節能需求，煙道氣剩余熱量有

限；按環保要求，焦爐煙囪煙氣需進行脫硫脫硝處理，大部分以煙道氣為熱源的

煤調濕裝置停用，目前我國僅太鋼、寶鋼等企業裝備以蒸汽為熱源的煤調濕裝置；

為使各生產企業能耗統計范圍保持一致，煤調濕裝置不在能耗統計范圍之內。

（2）我國焦化生產企業分布于除北京、海南、西藏、香港、澳門以外的29

個省級行政區（包括中國臺灣）。解凍庫不是焦化行業的標準配置。受氣候條件

影響，東北、西北等高寒地區焦化企業一般設置解凍庫，不同地區解凍庫運行時

間有較大差別，影響噸焦能耗0.8千克標煤左右，本次標準修訂解凍庫不列入噸

焦能耗統計范圍。

（3）焦化生產企業生產過程中需要使用蒸汽，其中鋼鐵聯合企業焦化廠一

般由集團公司統一供應蒸汽，獨立焦化企業一般由自有燃氣、燃煤或余熱鍋爐供

汽。原標準對蒸汽輸入端能源物質種類沒有具體要求，調研中發現有獨立焦化企

業以鍋爐使用的能源物質輸入量參與噸焦能耗計算，差異較大。為體現公平，統

一以焦化工序輸入端蒸汽作為輸入能源物質進行計算。

（4）不同地區焦化企業焦化廢水處理執行的政策、標準不同，所采取的處

理工藝不同。如部分企業焦化廢水處理后達到《煉焦化學工業污染物排放標準》

（GB16171-2012）的排放限值要求后可以排放；鋼鐵聯合企業焦化廠可利用鋼

鐵產業流程長的特點消納焦化廢水（濃水）；部分焦化企業特別是獨立焦化企業

因采用干熄焦，且處理后的焦化廢水不允許外排，廢水處理工藝流程長，除普遍

采用的預處理、生化處理、深度處理、膜（RO）處理方法外，還采用MVR（蒸發）

或分鹽方法處理RO濃水，濃水處理能耗高，本次修訂RO濃水處理不列入噸焦能

耗統計范圍。

（5）部分企業生產流程較長，包括焦爐煤氣綜合利用、焦油加工、苯精制

等，附屬生產系統服務人數不等，因此食堂、保健站等不列入能耗統計范圍。

3、修訂“煤氣回收與凈化工段屬于另一法人”的能耗計算數值

按照環保要求，與現行標準發布時（2013年）相比，焦化生產企業煤氣凈

化工序普遍增加了兩級焦爐煤氣脫硫、脫硫廢液資源化利用（提鹽或制酸）等裝

置，客觀上增加了能耗。按現有裝備水平（冷鼓、兩級焦爐煤氣HPF脫硫、脫硫

廢液提鹽、硫銨、洗脫苯），煤氣凈化工序噸焦能耗為23.84千克標煤/噸，焦化

8

廢水處理能耗0.74千克標煤/噸，合計24.58千克標煤/噸。因此將煤氣凈化工

段屬于另一法人、其能耗未計入焦化工序能耗的，增加值由“25千克標煤/噸”，

調整為“26千克標煤/噸”。

修訂后能耗統計范圍為：焦炭單位產品能耗的統計范圍包括生產系統（備煤

工段、煉焦工段、煤氣凈化工段）及相應的環保設施、公輔設施和輔助生產系統

（生產管理系統和設備維護、化驗、計量設施等）消耗的總能源量扣除回收的能

源量。不包括洗煤、解凍庫、煤調濕、焦化廢水反滲透后的濃水處理、（燃用各

種燃料的）鍋爐、焦油加工、苯精制、焦爐煤氣資源化利用以及附屬生產系統（食

堂、保健站等）所消耗的能源量。

對于焦爐煤氣凈化和廢水處理工序屬于另一法人、其能耗未計入焦化工序能

耗的，增加26千克標煤/噸。

2.5增加客觀因素修正

焦化生產企業在生產過程中，很多因素會對實際噸焦能耗產生影響，可以分

為客觀因素和主觀因素。

客觀因素是指受工序邊界外固有條件的影響，工序內不可控制的因素，主要

指燃料條件、原料條件、工藝條件、產品條件、地理環境和氣候溫度等。客觀因

素是造成企業間噸焦能耗不可比的主要原因。在進行噸焦能耗考核時，應盡量剔

除客觀因素差異造成的影響，在修訂標準時需對客觀因素進行修正。

主觀因素是指與企業自身管理水平、技術裝備水平、操作水平、系統匹配性

等相關的因素，可以通過管理流程優化、技術裝備改造、控制水平改善、管理水

平提升等途徑進行改善和提高。這些因素是與先進指標比對時產生差距的主要原

因，是進行指標差異性分析的重點，是制定綜合改進措施和方案的依據，也是節

能監察的重點。

為使標準限值公平合理，本次標準修訂增加客觀因素修正，因氣候條件對噸

焦能耗影響較小，客觀因素修正包括：燃料條件、原料條件、工藝條件及爐齡修

正。

9

2.6調整爐齡修正公式

GB21342-2013采用爐齡校正，爐齡小于等于15年，校正系數為1.0，即EJT

/1.0；爐齡大于15年小于等于25年，校正系數為0.98，即/0.98；爐齡大

于25年，校正系數為0.96，，即/0.96。一般情況下隨著焦爐爐齡的增加，

焦爐串漏率加大，能源消耗隨之加大。標準中能源消耗校正計算公式是/校

正系數（是單位產品能耗），按此計算公式計算，對于大于15年爐齡的焦爐，

其計算結果大于實際單位產品能耗，而標準限額沒變，爐齡校正公式不合理。

本次修訂參照《焦化工序能效評估導則》（GB/T34192-2017）給出的爐齡修

正方法，取頂裝焦爐和搗固焦爐中間值，即“焦爐爐齡修正系數——焦爐爐齡小

于或等于15年時，噸焦能耗不做修正；焦爐爐齡大于15年、小于或等于25年

時，計算結果減2.5千克標煤；焦爐爐齡大于25年時，計算結果減5.2千克標

煤”。

2.7技術指標確定依據

2.7.1常規焦爐噸焦能耗模擬計算

2.7.1.1能耗核算基礎及范圍

按照“在滿足‘遵守國家法規、符合產業政策、產品質量符合國家標準’的

原則，選擇最簡單、最直接的流程”為原則，以4×50孔炭化室高6米頂裝焦爐

為基礎，生產能力200萬噸/年全焦，采用焦化企業常規配置子工序（包括：備

煤子工序、煉焦子工序、熄焦子工序、煤氣凈化子工序、焦化廢水處理子工序、

除塵子工序和四電子工序（變配電、照明、儀表和自動控制），對常規焦爐焦化

工序的各子工序能源消耗進行理論核算。

各耗能單元基準能耗按下列原則計算：

1、基準電耗等于做功與傳動效率、電機效率等的比值。電機效率根據《電

動機能效限定值及能效等級》（GB18613）與《高壓三相籠型異步電動機能效限

定值及能效等級》（GB30254）中電機一級能效等級進行取值。

10

2、帶式輸送機的功率計算依據《連續搬運設備帶承載托輥的帶式輸送機運

行功率和張力的計算》（GB/T17119）進行。

3、依據《焦爐熱平衡測定與計算規范》（CSM/T1-2008）、《焦爐熱平衡測試

與計算方法》（GB/T33962-2017）和《焦爐物料平衡和熱量平衡》（冶金工業出

版社,1988.鄭國舟,楊開蓮,楊厚斌）計算焦爐所需加熱煤氣量。

4、煤氣的低發熱值按下式計算：

)

式中CO、H2、CH4、CmHn、H2S分別表示煤氣中各成分的體積含量，用百分數

表示（%）；為低發熱值，單位：千焦/立方米。

5、低溫水消耗根據用水設備的冷卻負荷計算，制冷機效率根據《溴化鋰吸

收式冷水機組能效限定值及能效等級》（GB29540-2013）中的一級能效等級進行

取值。

6、蒸汽按不同壓力和溫度下的焓值折算。

2.7.1.2計算模型

1、模型邊界

焦化工序能耗計算模型的邊界考慮焦化工序的構成特點及各工序間應無縫

連接。據此，將焦化工序劃分為備煤子工序、煉焦子工序、熄焦子工序、煤氣凈

化子工序、焦化廢水處理子工序、除塵子工序和四電子工序（變配電、照明、儀

表和自動控制），各子工序又由若干工藝單元和耗能單體構成。確定的邊界如圖

2-1所示。

11

圖2-1焦化工序能耗計算模型邊界

在整個焦化工序邊界的框架下，原料和產品的接口如下：

（1）原料入口：原料煤進入原料煤場開始。

（2）焦炭出口：篩儲焦槽的槽口。

（3）煤氣出口：煤氣凈化后（按無煤氣儲配站考慮）。

（4）化產品出口：裝車點（不含焦油加工和粗苯加工）。

2、模型建立的取值方法

能耗計算模型涉及的蒸汽按不同壓力和溫度下的焓值折算，其他能源及耗能

工質折標系數按《焦炭單位產品能源消耗限額》（GB21342-2013）附錄取值，

電力折標煤系數取當量值。模型的最終計算結果均折算成噸焦能耗。

采用的計算方法如下：

（1）物料守恒：

QQinout

式中：Qin——表示進入裝置物料的流量，kg/h或m3/h

Qout——表示離開裝置物料的流量，kg/h或m3/h

（2）能量守恒：

EEinout

式中：Ein——表示進入裝置物料的能量，kcal/h或kJ/h

Eout——表示離開裝置物料的能量，kcal/h或kJ/h

（3）流體力學原理——伯努利(Bernoulli)方程：

12

Pu2

zconst.

gg2

式中：z——表示流體的位能，m

P——表示流體的壓強，Pa

ρ——表示流體的密度，kg/m3

u——表示流體的流速，m/s

g——表示重力加速度，m/s2

（4）理想氣體狀態方程：

PVnRT

式中：P——表示理想氣體的壓強，Pa

V——表示理想氣體的體積，m3

n——表示理想氣體的物質的量，mol

R——表示理想氣體常數

T——表示理想氣體的溫度，K

（5）變壓器損耗：

Sjs2

WiPktPd()

Se

式中：ΔWi——表示變壓器年電能損耗，kWh/a

ΔPk——表示變壓器空載有功功率損耗，kW

ΔPd——表示變壓器短路有功功率損耗，kW

t——表示變壓器全年投入運行小時，h/a

Sjs——表示變壓器輸出側的計算負荷，kW

Se——表示變壓器的額定容量，kVA

τ——表示最大年負荷損耗小時，h/a

（6）噸焦能耗計算（以千克標準煤(kgce)計）：

按照上述計算方法，結合各子工序特點，建立相應的計算模型，利用各子工

序的相關參數進行能耗計算。

13

2.7.1.3計算結果

1、備煤子工序

（1）工藝條件及取值

備煤子工序是將運入焦化廠的單種煤制成符合質量要求的煉焦煤料，包括以

下幾個單元：原料煤場、粉碎單元、配煤單元、煤運輸單元。

原料煤來源一般有兩種方式：火車受煤和汽車受煤，工藝布置一般采用火車

受煤坑、翻車機室、汽車受煤坑，幾種方式能耗接近。對大型焦化企業，基于環

保和成本考慮，應優先選用火車運輸。本次計算選火車來煤，翻車機卸煤的方式，

最大耗能單體為翻車機。

配煤單元工藝為先配煤后粉碎的工藝流程，所有帶式輸送機長度為此工序可

能的最短長度。

（2）模型計算結果

備煤子工序能耗：e'備煤=1.4131千克標煤/噸焦

2、煉焦子工序

（1）工藝條件及取值

A.煉焦生產規模200萬噸/年。

B.以炭化室高6.0米頂裝焦爐為基準爐型，4×50孔，每年365天連續工作。

C.焦爐采用焦爐煤氣加熱或混合煤氣加熱（97.5%高爐煤氣+2.5%焦爐煤氣）。

D.入爐煤干基揮發分（Vd）26%、入爐煤水分（Mt）10%。

E.焦爐的熱量散失量10.5%。

F.根據原料煤量及組成通過物料平衡計算焦化產品產量。

（2）模型計算結果

混合煤氣加熱時煉焦子工序能耗：

e'煉焦=155.749千克標煤/噸焦

焦爐煤氣加熱時煉焦子工序能耗：

e'煉焦=147.639千克標煤/噸焦

3、熄焦子工序

（1）工藝條件及取值

A.熄焦過程分干熄焦和濕熄焦工藝。按照《干熄焦工程設計標準》（GB

1363-2019）規定：“每套干熄焦連續運行周期應大于1年，包括小修、定修在內

14

的平均折合到每年的檢修時間宜為10～15天”。干熄焦在設計和實際運行過程中

一般每兩年安排一次定修，定修持續時間為20～25天。考慮到干熄焦是焦化企

業最主要的節能項目，定修期間對噸焦能耗影響較大，設定干熄焦子工序的工作

制度為：干熄焦年工作時間為345天，濕熄焦年工作時間為20天。

B.在考慮干熄爐熱效率先進性和焦粉燒損符合規范要求的基礎上，根據干熄

焦的熱量平衡，計算蒸汽的產量、除鹽水及冷焦（含焦粉）量。

C.根據焦炭處理量、循環風量及壓頭、除鹽水輸送量及壓頭等確定耗電量。

D.壓縮空氣、氮氣根據實際值及工作制度計算耗量。

E.紅焦顯熱作為煉焦單元的產出，同時又是熄焦單元的輸入，兩者可以互相

抵消，計算工序能耗時不考慮焦炭顯熱。

F.濕熄焦不計算焦炭的化學能。濕熄焦過程需要補充的水源由處理后的焦化

廢水補充，不消耗新水，電耗由工藝參數計算確定。

（2）模型計算結果

e'干熄焦=-46.41千克標煤/噸焦

e'濕熄焦=0.0639千克標煤/噸焦

4、煤氣凈化子工序

（1）工藝條件及取值

A.模型計算范圍包括煤氣凈化、油庫、化驗室及配套的循環冷卻水、制冷

站（蒸汽型溴化鋰制冷機）、VOCs治理設施（包括各儲罐排放尾氣、脫硫再生尾

氣、廢水處理尾氣等治理）。其中煤氣凈化工藝為冷鼓、焦爐煤氣兩級HPF脫硫

（脫硫廢液提鹽）、飽和器法生產硫銨、剩余氨水間接蒸氨、蒸汽加熱洗油生產

粗苯。凈化前后煤氣指標見表2-1，具體流程如圖2-2所示。

表2-1凈化前后煤氣的雜質含量

硫化氫氰化氫氨萘苯焦油

凈化前（g/m3）61.56.91234.447.5

凈化后（g/m3）0.020.150.050.340.02

15

圖2-2煤氣凈化流程圖

B.煤氣凈化裝置內各工藝單元的能耗依據物料平衡、熱量平衡、化學反應等

計算獲得。

C.煤氣鼓風機的功率按絕熱壓縮過程所耗的功計算。

D.基準蒸汽消耗根據耗能單體設備（如脫苯塔、蒸氨塔等）的物料平衡和熱

量平衡計算獲得。

E.循環水系統包括煤氣凈化循環水單元及低溫水系統。低溫水系統包含制冷

機單元、低溫水單元及制冷機循環水單元。

F.循環水系統能耗由水泵及泵組的能耗、冷卻塔風機能耗、循環水補水能耗

以及其他設備能耗組成。

G.冷卻塔的熱力計算采用焓差法。

（2）模型計算結果

煤氣凈化子工序噸焦能耗：e'煤氣凈化=23.84千克標煤/噸焦

5、焦化廢水處理子工序

（1）工藝條件

焦化廢水處理子工序包括酚氰廢水處理和循環冷卻水排污水處理（不包括酚

氰廢水處理尾氣治理）。酚氰廢水處理采用預處理+生物處理（A/O工藝）+后處

理+臭氧氧化+雙膜法深度處理工藝；循環冷卻水排污水處理采用預處理+雙膜法

深度處理工藝。處理后產水回用至循環冷卻水做補充水，未考慮濃水處理能耗。

（2）模型計算結果

焦化廢水處理子工序噸焦能耗：e'廢水處理=0.7355千克標煤/噸焦

6、大氣污染治理工序

（1）工藝條件

大氣污染治理工序包括各污染源除塵及脫硫脫硝子工序。除塵子工序包括以

16

下幾個除塵單元：裝煤除塵、出焦除塵、機側爐門除塵、干熄焦除塵、篩焦除塵、

焦轉運除塵、煤（預）粉碎機除塵等單元，除塵方式均為干法布袋除塵，布袋清

灰采用壓縮空氣。脫硫脫硝子工序指焦爐煙囪煙氣脫硫脫硝，采用的工藝為以碳

酸氫鈉為脫硫劑的SDS脫硫工藝，干熄焦含二氧化硫尾氣并入焦爐煙囪煙氣脫硫

脫硝處理。大氣污染治理工序包括工藝能源物質消耗和除塵設施排氣筒煤塵、焦

塵損失。

（2）模型計算結果

能源物質消耗：1.9516千克標煤/噸焦

除塵設施排氣筒煤塵排放量：0.0867千克/噸焦，折標煤：0.0879千克標煤/

噸焦

各工序噸焦能耗：e'大氣治理=1.9516+0.0879=2.0395千克標煤/噸焦

7、四電子工序

（1）工藝條件

包括：變配電、照明、儀表和自動控制等單元能耗。

（2）模型計算結果

四電子工序噸焦能耗：e'四電=0.143千克標煤/噸焦

8、小結

綜上所述，常規焦爐焦化企業噸焦能耗如表2-2所示：

表2-2焦化工序能耗匯總

噸焦能耗

工序名稱備注

(kgce/t焦)

備煤1.4131裝爐煤干基揮發分26%、裝爐煤水分10%

155.749混合煤氣加熱

頂裝焦爐

147.639焦爐煤氣加熱

-46.48干熄焦（工作天數345天）

熄焦

0.0639濕熄焦

兩級HPF脫硫、飽和器法生產硫銨、間接蒸

煤氣凈化23.84

氨、蒸汽加熱洗油工藝

焦化廢水處理0.7355包括酚氰廢水及循環冷卻水排污水處理

大氣治理設施2.0395

四電子工序0.143

采用同樣的數學模型計算，搗固焦爐噸焦能耗一般比頂裝焦爐大約9千克標

煤；不同高度炭化室焦爐噸焦能耗基本相同；以混合煤氣（97%高爐煤氣+3%焦爐

煤氣）為燃料的搗固焦爐比以焦爐煤氣為燃料的同等焦爐噸焦能耗大12千克標

17

煤。

從以上模擬計算結果可知，在頂裝焦爐原料條件為裝爐煤干基揮發分（Vd）

26%，搗固焦爐裝爐煤干基揮發分（Vd）28%、裝爐煤水分（Mt）10.5%，產能利用

率100%前提下，模擬計算噸焦能耗結果見表2-3。

表2-3模擬計算噸焦能耗結果

焦爐煤氣加熱混合煤氣加熱

爐型

干熄焦濕熄焦干熄焦濕熄焦

頂裝焦爐噸焦能耗（kgce/t焦）129.40175.87137.51183.98

搗固焦爐噸焦能耗（kgce/t焦）138.40184.87149.51195.98

焦化企業最大的耗能單元為煉焦子工序和煤氣凈化子工序，實現煉焦子工序

和煤氣凈化子工序的能效優化是提升焦化工序能效的重要前提和必要條件。

2.7.2影響噸焦能耗因素分析

2.7.2.1焦爐爐型及爐齡

1、裝煤方式

常規焦爐按裝煤方式可分為頂裝焦爐和搗固側裝焦爐。搗固焦爐入爐煤的細

度要求更為嚴格，需要裝備搗固機，且煉焦初期導熱率低，機側爐門除塵風量大，

噸焦能耗一般比頂裝焦爐大9千克標煤左右。

2、不同炭化室高度

模擬計算及協會調研情況顯示，同種類型、不同炭化室高度焦爐噸焦能耗基

本相同。

3、焦爐爐齡

焦爐是由耐火磚砌筑而成的復雜工業爐窯，加熱系統均存在著不同程度的串

漏，且隨著焦爐運行周期延長，焦爐串漏率會有加大傾向，能耗增加。

2.7.2.2燃料種類

焦爐加熱燃料可采用焦爐煤氣或混合煤氣（高爐煤氣摻加少量焦爐煤氣）等，

部分企業將馳放氣作為焦爐加熱的補充燃料。因加熱燃氣熱值不同，燃燒后廢氣

體積及帶走的熱量差異較大。模擬計算及調研結果顯示，以混合煤氣（2.5%焦爐

煤氣+97.5%高爐煤氣）為燃料的頂裝焦爐噸焦能耗比以焦爐煤氣為燃料的同等焦

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爐大8千克標煤；以混合煤氣（3%焦爐煤氣+97%高爐煤氣）為燃料的搗固焦爐噸

焦能耗比以焦爐煤氣為燃料的同等焦爐大12千克標煤。

2.7.2.3原料條件

1、入爐煤揮發分

入爐煤揮發分對噸焦能耗影響較大。煉焦過程即煤的干餾過程，相同爐型噸

焦能耗隨入爐煤揮發分的增加而增加。

一般情況下，焦化生產企業依據原料價格、焦化產品市場價格等動態調整入

爐煤揮發分，以調整產品結構，取得最大經濟效益。

2、入爐煤水分

相同爐型，噸焦能耗隨入爐煤水分（Mt）的增加而增加。入爐煤水分每增加

1%時，相當于濕煤中1%的干煤量被1%的水分取代。當煤的水分為7%～10%時，1

千克入爐煤水分每增減1%，煉焦耗熱量變化值用焦爐煤氣加熱時為29.31千焦，

用高爐煤氣加熱時為33.49千焦。

2.7.2.4工藝條件

1、熄焦方式

熄焦方式分為干熄焦和濕熄焦，兩種熄焦方式對噸焦能耗影響較大（具體見

2.7.2.8）。

2、煤氣凈化工藝

不同焦化企業煤氣凈化主體工藝基本相同，分為冷鼓、脫硫、脫氨、脫苯等

工段，但細分工藝有較大的差別，造成各種細分工藝噸焦能耗有較明顯差異。如

負壓煤氣凈化系統噸焦能耗大于正壓煤氣凈化系統；冷鼓工段的焦油氨水分離裝

置分臥式分離與立式分離，焦油脫水分靜置加熱分離與離心分離，焦油渣處理分

回配煉焦煤與油渣離心分離，電捕焦油器可布置在風機前或風機后，煤氣鼓風機

可采取液力耦合器調速或變頻調速；焦爐煤氣脫硫工藝可分為氨硫聯合洗滌法脫

硫(AS)、真空碳酸鉀法脫硫、真空碳酸鈉法脫硫、TH法脫硫、濕式氧化法脫硫

（HPF）、改良ADA、低溫甲醇洗等方法，其中HPF法脫硫占90%以上，HPF脫硫

工藝硫磺處理可分為熔硫或板框壓濾機壓生硫，脫硫廢液處理可采用回配煉焦煤、

19

提鹽或制酸等方式；煤氣脫氨方法有飽和器法生產硫銨、磷酸吸收法生產無水氨

和水洗氨工藝，其中飽和器法生產硫銨占比95%以上；剩余氨水蒸氨工序可分為

管式爐蒸氨、導熱油蒸氨和蒸汽蒸氨，蒸汽蒸氨可分為直接蒸氨和間接蒸氨；脫

苯工序依產品結構可分為生產粗苯或輕苯，終冷工序可采用直冷或間冷，洗油加

熱可采用管式爐或蒸汽。不同細分工藝能源消耗存在差別。其中主流工藝為冷鼓

+兩級HPF焦爐煤氣脫硫+脫硫廢液提鹽+蒸汽法間接蒸氨+飽和器生產硫銨+蒸汽

加熱洗油生產粗苯的工藝。

3、焦化廢水處理工藝

焦化廢水處理工藝主要差別在生化處理和深度處理。其中生化處理工藝可分

為AO、AAO、OAO、AOO、AAOAO、OAOAO等；后處理工藝可采取混凝、過濾、BAF

等不同工藝組合；深度處理工藝分吸附或強氧化，吸附工藝可細化為活性炭（包

括粉末、固定床、移動床）或樹脂吸附，部分企業采用活性炭在線再生，增加了

能耗，強氧化工藝分為芬頓、臭氧或電磁氧化，臭氧制備工藝分為空氣或氧氣；

膜處理工藝可分為超濾、納濾、反滲透等不同工藝或級數的組合，反滲透分常壓

膜與高壓膜等，不同細分工藝能耗差別較大。

4、循環冷卻水

循環冷卻水依原水（補充水）條件不同循環冷卻水濃縮倍數不同，旁濾器濾

料不同，反洗水量不同，新水消耗和排污水水量會有一定差異，造成噸焦能耗的

差異。

5、大氣污染治理措施

（1）焦爐煙囪煙氣脫硫脫硝

焦爐煙囪煙氣脫硫脫硝依煙氣溫度、工藝不同，噸焦能耗差異巨大。《煉焦

化學工業污染防治可行技術指南》（HJ2306-2018）焦爐煙囪脫硫脫硝可采用SDS

（碳酸氫鈉）脫硫+SCR脫硝、半干法脫硫+SCR脫硝、鈣基移動床脫硫+SCR脫硝、

活性炭脫硫脫硝、SCR脫硝+脫硫（干法、半干法、濕法）等不同工藝，工藝不

同噸焦能耗差別巨大。協會調研情況表明，其中SDS脫硫+SCR脫硝噸焦能耗最

低，噸焦能耗可小于1千克標煤。

（2）裝煤除塵

裝煤除塵可采用地面站、導煙車、單炭化室壓力調節等不同方式，其中地面

站除塵方式裝備量最多，噸焦能耗略大。

20

（3）推焦除塵

推焦除塵全部采用地面站除塵方式。《煉焦化學公告也污染物排放標準》（GB

16171-2012）規定，推焦地面站考核因子為顆粒物和二氧化硫，焦爐在正常生產

時二氧化硫不能穩定達標，部分企業裝備了脫硫措施，脫硫工藝不同，噸焦能耗

存在一定差異。

（4）干熄焦尾氣治理

《煉焦化學公告也污染物排放標準》（GB16171-2012）規定，干熄焦地面站

考核因子為顆粒物和二氧化硫，干熄焦二氧化硫處理工藝不同，噸焦能耗存在一

定差異。

（5）VOCs治理

焦化VOCs治理工藝可分為洗滌法、負壓回收法、焚燒法等，焚燒法又可分

為引入焦爐焚燒和RTO爐焚燒等，不同治理工藝，噸焦能耗有差異。

（6）焦轉運除塵

按照環保要求，焦轉運需配備除塵設施，不同企業焦轉運站個數不同，除塵

器數量不同，導致噸焦能耗有差異。

2.7.2.5氣候條件

我國焦化生產企業分布范圍廣，氣候條件差異大。南方焦化企業制冷機運行

天數多，北方企業冬季取暖能耗大，部分地區需要裝備解凍庫；同時因煤料入爐

溫度不同，煉焦過程中消耗的能源物質不同。調研數據顯示，北方焦化生產企業

普遍大于南方企業。按照《焦化工序能效評估導則》（GB/T34192-2017），氣候

條件對噸焦能耗影響為0.6千克標煤。

2.7.2.6結焦時間

受市場、生產故障或政策性限產影響，焦爐通常不能滿負荷運行，結焦時間

延長將增加生產單位產品爐體散熱時間，增加噸焦能耗。焦餅的最終成熟溫度與

結焦時間長短沒有相關性，在延長結焦時間的情況下，爐內平均溫度與正常結焦

時間情況下雖然稍有差別，但不是成正比變化的，延長結焦時間增加煉焦耗熱量；

同時，延長結焦時間，單位時間煤氣發生量減少，但煤氣凈化及部分公輔設施仍

21

需滿負荷運行才能達到凈化后煤氣指標。所以，任何超出設計結焦時間的生產節

奏調整，都將增加噸焦能耗。焦爐設計結焦時間與焦爐爐型和炭化室寬度有關，

一般為24小時左右，爐體散熱量占煉焦耗熱量的10%左右，延長10%結焦時間，

將增加煉焦耗熱量約3千克標煤。

2.7.2.7生產規模

一般情況下一組焦爐對應一套煤氣凈化設施，焦爐生產規模不同、煤氣凈化

及公輔設施配置存在差異，會導致噸焦能耗存在差異。

2.7.2.8主觀因素

模擬計算是在理想狀況下得出的最佳噸焦能耗，而生產企業因自身管理水平、

技術裝備水平、操作水平、系統匹配性能等相關因素影響，會造成實際噸焦能耗

高于理論計算結果。

焦爐是由耐火磚砌筑的復雜工業爐窯，是焦化生產企業最大的耗能單元，每

組焦爐有數千個溫度、壓力控制點，熱工調火難度大，影響煉焦耗熱量的主觀因

素非常復雜；煤氣凈化工藝流程長，影響因素多。焦化生產企業爐體維護及生產

管理水平，對噸焦能耗的影響非常大。

2.7.2.9節能措施

1、干熄焦

干熄焦是采用惰性氣體為紅焦降溫冷卻同時回收余熱的一種熄焦方法，是焦

化生產企業最重要的節能措施，噸焦可降低能耗46千克標煤。按產業政策要求，

鋼鐵企業焦化廠已基本完成干熄焦改造；獨立焦化企業干熄焦比例逐年提高，但

焦化廢水分鹽技術尚不成熟，獨立焦化企業實現全干熄尚有難度。

（1）《水污染防治行動計劃》（國發〔2015〕17號）要求“2017年底前，鋼

鐵企業焦爐完成干熄焦技術改造”；《產業結構調整指導目錄（2019年本）》將“未

配套干熄焦裝置的鋼鐵企業焦爐”列為淘汰類項目。截至目前，鋼鐵企業焦化廠

已基本完成干熄焦改造。

（2）獨立焦化企業生產流程短，絕大部分地區不允許經處理達到《煉焦化

22

學工業污染物排放標準》（GB16171-2012）要求的焦化廢水外排，焦化廢水“零

排放”（分鹽）工藝尚不成熟且能耗大，一定程度上限制了干熄焦（全干熄）在

獨立焦化企業的推廣。

（3）我國新疆、寧夏、內蒙古等省區部分焦化企業利用當地煤資源生產化

工焦。化工焦與冶金焦相比冷熱強度低、焦炭粒度小。而干熄焦為保證干熄爐的

正常生產，需要焦炭具備一定強度，以避免焦炭在干熄爐從上至下的冷卻過程中

因擠壓、摩擦而粉化，影響爐內的透氣性。由于化工焦強度低、易粉化、殘余揮

發分高，干熄爐運行中易造成阻力大，甚至堵塞；在裝焦及系統負壓段易形成爆

炸性氣體，存在安全風險。我國生產化工焦企業尚沒有采用干熄焦先例。

2、上升管余熱回收

近幾年，焦化企業對節能工作較為重視，上升管余熱回收技術逐漸成熟，已

在部分企業成功應用。按照《焦爐上升管荒煤氣顯熱利用技術規范》（YB/T

4723-2018）規定，焦爐上升管荒煤氣顯熱利用技術產汽量不小于60千克/噸焦

（根據爐型及并網蒸汽壓力不同而定）。按行業平均產汽量0.6兆帕、80千克/

噸焦計算，產蒸汽折標煤7.536千克標煤/噸焦，工藝消耗能源物質（除鹽水、

電力等）0.123千克標煤/噸焦，上升管余熱回收技術噸焦節能7.413千克標煤/

噸焦。

上升管余熱回收普遍采用夾套式上升管，一旦泄漏有可能對焦爐爐體造成不

可逆損壞，且檢修更換會造成污染物無組織排放，限制了此項節能措施在行業內

的廣泛推廣。

3、循環氨水及初冷器上段余熱利用

循環氨水及初冷器上段余熱為低品質熱源，可利用其為企業或周邊城鎮供暖，

也可利用其作為制冷機熱源。以循環氨水為熱源的制冷機為近幾年開發的新的節

能技術，配合初冷器上段余熱利用，可全部替代蒸汽型制冷機所消耗的蒸汽，依

制冷機開機時間，最大可降低噸焦能耗3.075千克標煤。

在此之前大部分企業使用蒸汽型溴化鋰制冷機，蒸汽型制冷機設計使用壽命

為10年，大部分蒸汽型制冷機尚在生命周期內。

4、焦爐煙囪煙氣余熱利用

焦爐燃燒廢氣帶走熱量與煙氣溫度有關，一般占焦爐能耗的17%左右。

焦爐蓄熱室是降低煉焦耗熱量的主要節能措施，在此部位燃燒后高溫廢氣與

23

參與焦爐加熱的空氣或貧煤氣換熱以達到節能目的。焦爐在設計時蓄熱室換熱面

積需經過嚴格計算以控制煙氣溫度。成熟的焦爐設計無需裝備焦爐煙囪煙氣余熱

利用裝置。

按環保要求，焦爐煙囪煙氣需采取脫硫脫硝措施，在煙道上如果裝備過多的

設備，會影響焦爐煙囪煙氣的穩定達標，一定程度上限制了煙道氣余熱的利用。

5、焦爐加熱計算機優化控制技術

焦爐加熱控制系統基本可分為前饋控制系統、反饋控制系統及前饋與反饋相

結合三種形式的控制系統。每種形式的控制系統均以爐組、炭化室為控制單元，

通過煤氣流量、熱值、空燃比、供熱量等參數的調整，控制焦餅最終溫度、蓄熱

室頂部溫度、火道溫度、火落溫度等相關溫度參數，從而實現焦爐加熱燃燒過程

溫度優化控制。通過溫度優化控制可節約焦爐加熱用煤氣量2%～3%，是降低焦

化能源消耗的有效手段。

6、高導熱硅磚爐墻或高輻射覆層節能技術

高導熱硅磚爐墻或高輻射覆層節能技術可以提高燃燒室熱量向炭化室墻面

的傳熱速度，從而可以降低立火道的溫度，降低煉焦耗熱量。

2.7.2.10小結

1、影響因素匯總

通過以上分析，影響企業實際噸焦能耗因素分析見表2-4。

表2-4影響實際噸焦能耗因素匯總

項目基準情況客觀因素對噸焦能耗影響備注

焦爐爐型頂裝焦爐搗固焦爐增加

不同炭化室高

基本相同

度

一般隨焦爐爐齡增

焦爐爐齡

加而增加

燃料種類焦爐煤氣混合煤氣增加

入爐煤揮發分隨入爐煤揮發分

（Vd）（Vd）增加而增加

隨入爐煤水分（Mt）

入爐煤水分（Mt）

增加而增加

干熄焦應用有一定局

熄焦方式干熄焦濕熄焦增加

限性

24

項目基準情況客觀因素對噸焦能耗影響備注

無法達到焦爐煤氣

AS增加

“精脫硫”要求

脫硫工藝HPF脫硫

真空碳酸鉀不能緩解脫氨、洗苯

減少

脫硫設備腐蝕

HPF脫硫廢液處制酸工藝不同能耗

提鹽制酸稀酸不易處理

理有差別

飽和器法水洗氨增加

脫氨

生產硫銨無水氨增加

粗苯輕苯增加產品結構不同

脫苯管式爐加蒸汽加熱洗

略有減少需要有中壓蒸汽

熱洗油油

管式爐加熱增加管式爐尾氣需處理

蒸汽間接

蒸氨蒸汽直接加

加熱基本持平增加廢水量

熱

AAO、OAO、

AOAOO、AAOAO、增加多級AO處理效率高

焦化廢水處理OAOAO等

電磁氧化增加

臭氧

芬頓減少增加濃水處理難度

取決于原水水質，濃

循環冷卻水濃隨濃縮倍數提高而

4縮倍數過高節水效果

縮倍數減小

不明顯

焦爐煙囪煙氣SDS脫硫

其他工藝增加脫硫灰處理難度大

脫硫脫硝+SCR脫硝

導煙車減少

裝煤除塵地面站單炭化室壓

減少

力調節

沒有脫硫

推焦除塵有脫硫措施增加

措施

干熄焦含硫尾并入脫硫

單獨處理增加

氣脫硝處理

化產有氧VOCs引入焦爐焚RTO焚燒治理徹底，不

RTO焚燒減少

治理燒影響焦爐操作

隨焦轉運站數量增

焦轉運除塵

加而增加

南方無解高寒地區有

增加

凍庫解凍庫

氣候條件

南方不采

北方采暖增加

暖

設計結焦

結焦時間延長或縮短增加

時間

單套煤氣凈化及公

生產規模輔裝置處理能力

大，能耗減少

主觀因素理想狀態實際情況增加與管理操作水平有關

25

項目基準情況客觀因素對噸焦能耗影響備注

上升管余熱回降低7.413千克標

沒有有應用有一定局限性

收煤

循環氨水及初冷最大可降低3.075

沒有有應用有一定局限性

器上段余熱利用千克標煤

焦爐煙囪煙氣