摘　要：焦爐煤氣作為焦化企業的重要副產品之一，通過甲烷化可以將焦爐煤氣資源化利用。對符合《焦化行業準入條件》的6個批次企業的焦爐煤氣利用情況進行分析，對焦爐煤氣制LNG產業發展的區域分布進行了研究。

關鍵詞：焦爐煤氣  液化天然氣  焦爐煤氣制液化天然氣

Research on Industry Development of Production of LNG from Coke Oven Gas

Abstract：The coke oven gas is an important byproduct of coking enterprise and can be used as resource via methanation．7rhe utilization of coke oven gas from 6 batches of enterprises confoHTl to the Market Access Conditions for the Coking Industry is analyzed．Fhe area distribution of industry development of production of LNG from coke oven gas is studied．

Key words：coke oven gas；LNG；production of LNG from coke oven gas

天然氣作為國際社會公認的清潔能源，在能源結構中的比例逐年上升。焦爐煤氣(COG)是焦化企業的副產品，COG的主要組分為H2、CO、CO2、CH4等^[1]，如果將CO、CO2與H2發生甲烷化反應生成甲烷，可以得到高熱值的天然氣^[2]。

1　焦爐煤氣資源規模與可利用規模分析

COG是非常寶貴的能源和資源，COG是僅次于焦炭的煉焦副產品，據測算2008年我國無法回收利用的COG氣量達到400×10⁸m³／a^[3]。COG產率與入爐煤的揮發分相關，隨揮發分增加COG產量也會增加。焦爐煤氣資源可分為三大類^[4]：已利用資源、可利用資源(機焦爐已收集的煤氣資源)、潛在可利用資源(土焦和改良焦等焦化企業還沒有收集的煤氣資源和現已利用將來被天然氣取代的煤氣資源)。

不同類型焦化企業所產生COG的利用狀況不同。根據焦化企業COG利用狀況，焦化企業可分成四種類型：鋼鐵企業附屬焦化企業、城市燃氣氣源焦化企業、以生產焦炭為主的獨立焦化企業、土焦和改良焦焦化企業。

鋼鐵企業附屬焦化企業大多采用復熱式焦爐且用高爐煤氣加熱，焦化過程生產的焦爐煤氣都被用于軋鋼等需要高熱值煤氣的工藝中。鋼鐵企業附屬焦化廠的煤氣資源屬已利用資源。

城市燃氣氣源焦化企業是以供應城市燃氣為目標而建的大型機焦企業。大型機焦爐所產焦爐煤氣約48％用于焦爐自身加熱(部分焦化廠用焦爐煤氣和水煤氣混合氣進行焦爐自身加熱)，其余部分外輸用作城市民用燃料。大中城市燃氣氣源焦化廠生產的煤氣一般供不應求。這部分煤氣資源曾經是已利用資源。但是，隨著西氣東輸相關工程的實施，城市民用焦爐煤氣將被天然氣取代，逐步成為潛在可利用資源。

獨立焦化企業約有48％的焦爐煤氣用于自身加熱，約52％的焦爐煤氣剩余，剩余煤氣用于發電、合成氨、合成甲醇、金屬鎂和建材生產消費的僅占少許比例(5％左右)。所以獨立焦化企業可利用資源量豐富。

土焦煉焦和大多數改良焦不回收煤氣和化學產品，除了48％的焦爐煤氣用于自身加熱外，其他均為潛在可利用資源。另外，隨著國家與地方政府的煉焦行業準入條件嚴格實施及企業升級轉型，這部分企業將逐步淘汰或升級為機焦焦化廠。所以土焦和改良焦焦化企業潛在資源豐富。

據統計，201 1年中國焦炭產量達到4.28×10⁸t，按照1t焦炭副產430m³ COG計算，2011年副產品COG約1840×10⁸m³。城市燃氣氣源焦化企業、獨立焦化企業、土焦和改良焦焦化企業焦炭產量合計3.04×10⁸t，副產品COG約1307×10⁸m³。按照上述對不同類型焦化企業所產生COG利用情況分析，48％的COG用于自身加熱，則其余的COG達到680×10⁸m³。按照每2.2～2.6m³的焦爐煤氣生產出1m³天然氣計算，可每年生產天然氣達(262～309)×10⁸m³，約等于西氣東輸二線年輸氣能力；如果考慮我國焦爐煤氣制甲醇的900×10⁴t／a產能可達產70％，按照每2100m³的COG生產出1t甲醇，630×10⁴t甲醇消耗COG約132×10⁸m³，則實際富余的COG仍然達到548×10⁸m³，可生產出天然氣(211～249)×10⁸m³／a。如果僅考慮中國獨立焦化廠作為可利用資源(獨立焦化廠占產量比例為62.9％)，2011年獨立焦化廠COG副產品1158×10⁸m³，自身加熱(消耗556×10⁸m³)、生產甲醇(132×10⁸m³)之外，COG可利用資源量為470×10⁸m³，年可生產天然氣(180～213)×10⁸m³。

2　焦爐煤氣制LNG潛在空間分析

①取得焦化行業準入條件企業的利用情況

截至2012年中，符合《焦化行業準入條件》的企業共計6個批次，其利用情況主要為制甲醇、發電、外供(用途不確定)、供熱、供城市燃氣及自用幾個方面。據西南化工研究設計院有限公司所提供至2012年共計6個批次獲得準入條件企業的利用情況，分析整理得到焦化企業COG利用情況(見表1)。

制甲醇、發電、供熱、供城市燃氣是主要利用方式，分別為61、49、36、35家企業；已經進行外供銷售但不確定用途的企業36家；其余利用方式還可用于化工原料、提氫等；熱回收焦爐和機焦爐等目前無法確定其準確利用情況的企業99家，占總統計企業數量的25.6％，這部分企業值得進一步關注。

作為城市燃氣氣源的焦爐煤氣企業過去在大中城市供不應求，但是隨著未來城市燃氣的利用和管道天然氣供應增加，越來越缺乏市場競爭力，這部分的供應可作為COG制取LNG的潛在可利用資源；目前將COG外供的企業均可作為COG制LNG可利用資源；目前不確定利用情況的機焦爐和熱回收爐企業也具有COG回收功能，可作為COG制LNG叫+利用資源考慮；其余制甲醇、發電、供熱、白用等其他明確用途且具有一定產品市場的企業均作為已利用資源。綜合測算：COG可利用資源(不確定企業、外供不確定用途企業)企業數量占總統計企業數量的34.9％；潛在町利用資源(外供城市燃氣)企業數量占總統計企業數量的9.1％。潛在可利用資源是未來隨市場情況可以轉化為“可利用資源”的資源，故具有可利用資源的焦化企業占總統計企業數量的44％，統計企業共計386家，因此大約相當于l67家焦化企業可以作為COG制LNG產業潛在合作伙伴。

②COG可利用資源企業地域分布

前述分析顯示，目前中國焦化企業中將COG用于外供(用途不確定)、城市燃氣以及目前不確定利用情況的l67家企業是COG可利用資源，這些企業主要分布在山西、河北、山東，分別有53、40、19家企業；少量分布在河南、陜西、內蒙古等地，分別有11、7、6家企業。2011年我國焦炭產量前三名省份為山西、河北、山東，焦炭產量分別為0.9×10⁸、0.6×10⁸、0.4×10⁸t。從地域分布上看，COG可利用資源企業分布情況與焦炭產量分布情況相同，前三名均鎖定在山西、河北、山東，這也印證了COG是焦炭企業的重要副產品的特點。

根據COG甲烷化進而可得到LNG的技術路線，主要對川西、河北、山東焦化園區及大型焦化集團地理集中度進行分析，尋找COG制LNG產業發展的潛在區域。此外，云南、貴州近年提出發展焦化企業的政策，也值得進一步研究。這些企業獲得政府準入條件，具有經營的可持續性，都是潛在的COG制LNG產業發展(合作)企業。

①山西

山西省的焦炭產能的93％集中在臨汾、呂梁、太原、運城、長治、晉中地區，其中，太原、晉中、臨汾、運城、呂梁等是焦化生產規模大且集中的地區。

按照《山西省人民政府關于印發山西省焦化產業調整和振興規劃的通知》(晉政發[2009]7號)，將置換建設的新型大型焦化項目重點布局在呂梁、臨汾、晉中、長治、運城現有的焦化園區內或焦化集中區內。這些焦化園區均可能成為高集中度的COG制LNG產業基地。

在這些地區周圍發展焦爐煤氣制LNG產業，可將COG資源形成規模，保障穩定供應。目前在建的項目中，山西孝義新能源焦爐煤氣制SNG(代用天然氣)項目、山西沁縣國華燃氣焦爐煤氣制LNG、古縣正泰焦爐煤氣制天然氣項目、山西安泰焦爐煤氣制取LNG項目均選址在山西焦化園區內或集中區內，資源相對穩定。COG制取LNG產業布局建議首選呂梁、晉中、運城等目前沒有COG制取LNG項目的區域，早進入早獲利。總體來看，山西省COG資源集中趨勢將在這幾個區域，可作為產業發展的重點關注對象。

②河北

河北省焦化企業主要分布在富產煤炭、鋼鐵產業集中和交通便利的地區，包括唐山、邯鄲、邢臺、石家莊井陘、宣化、承德等地區。受下游鋼鐵價格起伏和上游煤炭價格堅挺的雙重擠壓，2011年河北省焦化行業絕大多數企業處于虧損狀態。大型獨立焦化企業經濟效益較好，鋼鐵聯合企業的焦化廠由于需求有保證，很少限產或減產。而部分中小獨立焦化企業的生存發展面臨困難。COG作為焦化企業的主要副產品，其有效的利用可以為焦化企業提供良好的經濟效益，反過來可以補貼上游企業，穩定甚至擴大產能。對于獨立小型焦化企業，聯合后可作為COG制取LNG項目的穩定資源供應商。

因此，COG制取LNG產業布局可將河北唐山、邯鄲、邢臺、石家莊、宣化、承德等地的小型獨立焦化企業作為潛在合作目標。天然氣利用企業、運輸企業通過研究這些地區COG資源規模、可利用資源情況等，在這些區域進行COG制LNG項目的整體規劃和布局。

③山東

從地理分布上看，山東省已形成魯中、魯南、魯西南三大焦化產業集群，已建成8個產業園區。8個園區可作為COG制LNG產業重點發展區域。山東獲得準入條件的重點焦化企業，如山東鐵雄能源集團有限公司、濟南鋼鐵股份有限公司焦化廠、萊蕪鋼鐵集團股份有限公司焦化廠，具有焦爐煤氣可利用資源，是COG制LNG產業發展的重點合作對象。

④貴州

貴州省國土資源廳規劃處2008年發布的《貴州省“十一五”煤化工產業發展規劃》指出，在全省重點建設六盤水一威赫煤化工區，應該依托六盤水焦煤資源和大型煤炭企業的優勢進行發展；六盤水煤焦化產業帶將圍繞水城鋼鐵(集團)公司、盤江煤電(集團)公司、水城礦業(集團)公司等大型企業發展建設新型煤焦化基地。分析準入焦化企業的COG利用情況，可為COG制LNG產業提供COG資源的企業有貴州水礦西洋焦化有限公司、盤縣天能焦化有限公司，天然氣利用企業、運輸企業可將其作為進一步了解貴州對COG利用情況的切入點，在有產業扶持政策的區域加大前期調研力度，進行整體規劃和布局。

⑤云南

云南是后起發展焦化企業的省份之一，其COG產量位居全國第9位。分析準入焦化企業利用情況，可供COG制LNG產業利用資源企業有昆明焦化制氣廠、曲靖市盛凱焦化有限責任公司、馬龍縣明龍焦化實業有限公司，焦化企業焦炭設計能力在100×10⁴t／a以下，COG沒有得到充分利用，未來可考慮聯合利用的方式，作為COG制LNG產業重點發展區域之一。

3　結論與建議

2011年焦爐煤氣(COG)資源規模與可利用規模分析顯示，不同情境下焦爐煤氣資源量(470～680)×10⁸m³／a，可生產天然氣(180～309)×10⁸m³／a，這種可利用資源潛力相當巨大。經濟發展對能源具有高度依賴性，隨著我國環境保護和節能減排要求加強，國家對COG資源化利用的關注程度會不斷提高。

通過對符合焦化行業政策的企業焦爐煤氣利用情況進行分析，發現山西、河北、山東是焦爐煤氣資源主要分布地區，云南、貴州近年提出一些新政策，也是焦爐煤氣制LNG產業重要的發展地區。

焦炭屬于高污染、高能耗的資源性商品，提高焦化產品利用率是焦化企業節能減排的關鍵。建議天然氣利用企業、運輸企業與焦化企業整體規劃布局，加強合作，一方面有利于解決COG綜合利用問題，增加焦化產品經濟附加值；另一方面有利于緩解國內天然氣短缺局面，對焦化行業發展循環經濟及節能減排具有重要意義。

參考文獻：

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本文作者：都大永莊妍

作者單位：中海石油氣電集團技術研發中心