“十二五”時期,我國電石行業保持較快增長,產能產量屢創新高、技術裝備水平持續提升、節能減排成效顯著,為保障國民經濟平穩增長、滿足下游產業需求做出了重要貢獻。但是,受國際油價暴跌、國內經濟增速放緩以及行業自身發展周期影響,電石行業生產運行陷入困境,產能過剩嚴重、資源依賴度高、自動化程度低等矛盾突顯。為適應新常態下節能減排與安全生產的新要求,電石行業須改變“高投入、高消耗、低效益”發展模式,依靠技術進步提高資源和能源利用效率,減少二氧化碳排放,實現綠色可持續發展。
規模大型化 布局漸完善
2016年,電石行業在全球經濟疲軟,國內經濟下行壓力加大的形勢下,遭受了前所未有的沖擊和壓力。價格持續下跌并一度跌破2000元/噸的關口,創8年來的新低。企業盈利水平也大幅下降,行業虧損面加大,停產與半停產企業增加,生存尤為艱難。下半年,在下游PVC等行業復蘇的拉動下,電石價格開始回升,企業盈利情況有所改觀,但是蘭炭、石灰的原材料價格也隨之上漲,沖淡了企業效益。
截至2015年底,據中國電石工業協會不完全統計,國內共有電石生產企業255家,產能為4500萬噸,與2010年相比幾乎翻了一番。全國電石產量為2650萬噸,同比增長2%,增幅較2014年下降11個百分點。行業整體開工率不足60%,為近年來最低。
“十二五”期間,電石企業大型化趨勢愈發明顯。2015年,國內最大電石生產企業——新疆天業集團的電石產能已經達到289萬噸,占國內總產能的6.4%。同年,產量前10位企業共生產電石1175.4萬噸,占國內總產量的44.4%。據統計,2015年產能在20萬噸及以上的企業有57家,產能合計3240萬噸,占全國總產能的72%。
此外,西北地區煤炭儲量豐富、電力供應充足、土地廣袤,發展電石產業具有得天獨厚的優勢。近年來,全國電石生產重心繼續向西北地區轉移?!笆濉逼陂g,新疆、內蒙古、陜西、寧夏、甘肅等5省區新增產能均累計超過100萬噸。2015年,6省區電石產能合計超過3600萬噸,占國內電石總產能的80%以上。
高能耗倒逼 行業節能在即
電石生產能耗主要包括兩部分,一是作為生產原料的炭材,二是產生反應熱的電能,即電爐電耗。其中,原料炭材消耗約為0.6~0.7噸/噸電石。但是,除生成電石的主反應之外,一些副反應也會吸收一些熱量,煙氣和出爐電石帶走的顯熱,電爐變壓器、短網、電極、爐體等設備的熱損失,均會導致電爐電耗的提高。因此,國內噸電石產品(折標準發氣量)的平均綜合能耗高于1噸標準煤,電爐電耗高于3200千瓦時。導致電石生產能耗較高的另一個重要原因是原材料質量。部分企業為追求經濟效益最大化而使用價格低廉、質量較差的炭材和石灰原料,導致電爐電耗和綜合能耗的上升。例如,電石企業使用的原料焦炭含碳量不足90%,原料蘭炭則更低,只有約80%;部分企業采購的蘭炭含有大量水分,在入爐前需要烘干;石灰產品質量參差不齊,導致副反應較多等等。
(一)繼續探索和完善新型電石生產工藝
目前,國內電石生產全部采用電冶煉工藝,該工藝對于電力能源的依賴度較高,易受到宏觀調控影響。為此,有關企業和院校積極開發氧熱法、蓄熱式等新型電石生產工藝。
氧熱法電石生產工藝利用含炭原料與富氧或純氧燃燒提供電石反應所需的熱量。原料中C與Ca的比值高于電冶煉法,多輸入的炭和氧氣使得一氧化碳產量增加。其電耗主要用于制氧工序,只有750千瓦時/噸電石,綜合能耗降幅明顯。該工藝副產大量一氧化碳,可生產多種有機化工產品,能夠與其他煤化工裝置耦合形成多聯產,經濟效益顯著。
蓄熱式電石生產工藝采用低階粉煤和石灰為原料,經粉碎、混合、成球后,再經過蓄熱式輻射管旋轉床熱解,熱解產生的高溫球團送入密閉電石爐中,在電石爐內發生還原反應制得電石,同時副產甲烷氣和油品。理論上,該工藝噸產品電爐電耗、綜合能耗均低于電冶煉工藝。
(二)大力推廣先進技術裝備
1.大型密閉式電石爐
密閉爐節能和安全環保優勢明顯,是目前電石行業技術裝備發展主流。在引進25000千伏安密閉爐之后,行業相繼開發出27000千伏安、33000千伏安、40500千伏安等多種型號的大型密閉爐,并順利實現產業化應用。目前,國內新建電石項目大多使用40500千伏安密閉爐,部分企業還嘗試建設了63000千伏安和81000千伏安等更大規模的密閉爐,促使密閉爐產能比重從2011年的40%迅速上升到2014年的79%。目前來看,從項目建設投資、產品能耗物耗、單位產能用工數量、裝置運行穩定性等方面綜合考慮,40500千伏安密閉爐優勢較為明顯,用戶認可度最高,已經成為行業主流裝備。
2.爐氣制化工產品
電石爐氣的主要成分是一氧化碳和氫氣,凈化后可用于生產碳一及其下游化工產品。爐氣生產化工產品,既可以實現資源利用效益的最大化,又可以減排溫室氣體二氧化碳,因此爐氣綜合利用是發展方向。目前,已有新疆天業、四川茂縣新紀元、寧夏大地等電石企業(產能合計占電石總產能的8%)成功利用爐氣生產化工產品,產品涉及乙二醇、合成氨、二甲醚等。
3.凈化灰返爐燃燒
每生產1噸電石約產生50~70公斤凈化灰,大部分企業采用填埋或堆存的方式處理。行業開發出凈化灰返爐燃燒技術,該技術將凈化灰輸送到沸騰爐內燃燒,用其替代部分烘干炭材用的燃料。燃燒后的灰渣無可燃成份且性質穩定,對生態環境影響小,可外運填埋或作為建筑原料利用。
4.無功補償技術
無功補償裝置由濾波和補償兩部分組成,可以有效提高電石爐的功率因數和變壓器的有功輸出率。同時還可有效避免了涌流、過電等問題。該技術操作簡單、設備體積小、動態響應時間短,運行安全穩定,能夠提高電石產量和質量,降低電爐電耗和原料消耗。
(三)加快淘汰落后產能
淘汰落后產能是電石行業優化產業結構、緩解產能過剩矛盾、提升技術裝備水平的重要舉措。2010~2014年,行業累計淘汰落后產能611.66萬噸,2015~2016年又有數十萬噸的落后產能主動退出或淘汰。淘汰落后產能工作的深入開展,促使電石行業整體技術裝備、節能減排、安全生產水平大幅提升,公眾形象大為改善。
(四)完善能效領跑者發布制度
為樹立能效標桿,增強企業節能降耗動力,電石行業建立了能效領跑者發布制度,定期發布綜合能耗、電爐電耗指標處于行業領先地位的企業名單。能效領跑者為企業對標提供了參考,引導企業互相趕超,不斷提升技術裝備和管理水平。2015年,能效領跑者第一名企業噸電石綜合能耗為726公斤標準煤,電爐電耗為3011千瓦時,大大低于《電石行業準入條件》(2014年修訂)規定的準入值。
在上述措施的推動下,電石行業整體能源利用效率不斷提升,單位產品電爐電耗、綜合能耗持續下降。噸電石綜合能耗由2011年的1052公斤標準煤下降至2014年的991公斤標準煤。部分企業電爐電耗下降至3200度以下,先進企業已經低于3000千瓦時。
多種形式打造行業綠色升級
我國油氣資源短缺、煤炭資源豐富,決定了“十三五”時期,電石行業仍將在滿足下游需求方面發揮不可替代的作用。但是,隨著國內資源能源供應的日趨緊張和環境保護形勢的日益嚴峻,電石行業將承擔更繁重的節能減排任務。另外,當前電石產能過剩矛盾依然比較突出,行業裝置整體開工率不到60%,因此化解產能過剩矛盾仍將是“十三五”時期電石行業的工作重點。
目前,聚氯乙烯行業消耗的電石量約占電石總消費量的80%,因此“十三五”時期國內電石市場行情主要取決于聚氯乙烯-燒堿產品的走勢。目前,世界經濟雖然已經開始復蘇,但是勢頭較弱,特別是國際油價仍然保持低位運行,國內經濟增長速度放緩的趨勢也比較明顯,對外貿易缺乏活力,房地產市場疲軟。盡管2016年下半年聚氯乙烯行業強勢復蘇,價格沖至近年來的高位,但是考慮到行業整體過剩嚴重,預計到2020年,國內聚氯乙烯市場走勢難以發生根本性扭轉,行業整體開工率只能維持在較低水平,不會對電石市場形成有力支撐。因此短期內,電石行業的重點任務仍是控制產能無序擴張,同時抓好節能減排工作,降低生產成本,增加效益。
(一)繼續推動內燃式電石爐退出市場
“十一五”期間和“十二五”初,行業全面淘汰了開放式電石爐和12500千伏安以下的內燃式電石爐。未來,行業將通過改造升級、等量或減量置換等多種形式,推動剩余近1000萬噸的內燃式電石爐產能逐步退出市場,提升行業整體技術裝備和節能減排水平。
(二)做好《電石單位產品能源消耗限額》宣貫工作
《電石單位產品能源消耗限額》(2008年版)中有關綜合能耗、電爐電耗的準入門檻已脫離電石行業的發展實際,喪失了約束性作用。結合《電石行業準入條件》的相關要求,中國電石工業協會于2015年對該標準進行了修訂,提出了更加符合行業實際的綜合能耗和電爐電耗指標。標準已于2016年10月正式發布實施,協會將配合有關政府部門做好該《標準》的宣傳貫徹工作。
(三)加大先進節能工藝裝備的研發和推廣力度
推動氧熱法、蓄熱式等新型電石生產工藝的產業化進程,爭取盡早建成示范裝置并盡快達標達產。加快研發凈化灰無害化處理及綜合利用、余熱顯熱和石灰窯尾氣中二氧化碳回收利用等新技術,推廣電石爐氣制化工產品、自動化出爐機等技術裝備,促使電石行業整體技術裝備和節能減排水平大幅提升,徹底轉變行業“高投入、高消耗、低效益”的粗放型發展模式,構建“綠色、節能、低碳、安全、高效”的新型電石工業體系。
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