基于全流程系统优化理念的焦化行业发展模式探讨

  一、我国焦化行业现状与发展瓶颈

  近年来,我国经济形势好于预期,经济结构不断优化,新旧动能加快转换,质量效益明显提升,总体上呈现稳中向好态势。焦化行业经历了产能压减、错峰限产、安全环保加严、升级改造等政策影响,焦炭价格在波动中保持上涨,行业经济效益进一步好转。随着环保治理力度加大以及重点地区错峰限产政策的出台,如何实现稳定健康发展,并在起伏不定的市场中保持赢利,是焦化企业面临的新难题。全体焦化企业必须深刻认识到,环保治理、限产错峰生产将成为常态,是我国经济由高速增长阶段转向高质量发展阶段的必然趋势,中国炼焦行业仍然面临产能过剩、环境压力日趋加大的严峻挑战;焦化企业要在新的市场环境下求得生存和发展,必须努力提高综合竞争力,积极推进转型升级,优化管理体系与工艺,提高全要素生产率,实现生产经营全过程安全稳定、低消耗、低排放、高效率运行,提高发展质量和效益。

  二、国家相关政策及行业调整方向

  经过 2013 至 2015 年企业的分化调整,淘汰落后产能、煤钢行业化解过剩产能、环保安全监管督察的规范治理,煤钢行业企业效益的明显改善,但我们必须清醒的认识到,钢铁化解过剩产能任务依然艰巨,钢铁消费的减缓已经是大势所趋。作为与钢铁发展高度相关联的焦化行业,同样面临着加快供给侧结构性改革与转型升级的考验,短期内我国焦化产品市场的供需状况,还处于供过于求的局面,仍将在波动调整中运行,焦化企业的调整分化还将继续演变。焦化行业供给侧结构性改革是一项长期的战略任务,不可能在短期内得到根本性解决,需要持续推进、不断深化。

  与此同时,环保督察常态化、监管制度日益严格、碳减排亦是焦化行业可持续发展所不容忽视的重大限制政策。

  可见,我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期,将加快建设现代化经济体系,把发展经济的着力点放在实体经济上,把提高供给侧体系质量作为主攻方向,焦化行业在积极应对转型升级、提高发展质量的同时,机遇与挑战并存。

  三、全流程系统优化理念下的焦化行业发展模式探讨

  1.全流程系统优化理论来源及焦化行业全流程系统优化基本定义

  全流程系统优化的指导理论为过程系统工程。系统工程是实现系统最优化的科学,其功能是指导复杂系统的工程,强调整体的运行,是沟通各专业工程学科的桥梁;其方法是用定量和定性相结合的系统思想和方法处理大型复杂系统的问题。系统工程应用非常广泛,其在过程工业的应用称为过程系统工程。过程系统工程(Process Systems Engineering,简称 PSE) 是在系统工程、化学工程、过程控制、计算数学、信息技术、管理科学等学科的基础上产生的一门综合性学科,它以处理物料流—能量流—信息流—资金流的过程系统为研究对象,研究其设计、控制、运行和组织管理,目的是在总体上达到最优化;简言之,PSE 即为“选择优化的单元设备及其联结工艺来组成一个过程系统,从设定的产品组织生产,在最少的总费用和最小的环境污染条件下安全地生产,并在运行中采取和保持最优的操作条件”;其关键是单元和联结关系优化,目标值是在安全条件下费用最低和污染最小。

  全流程最优理念是欧美等发达国家工业发展的主导思想,成熟广泛应用且效果显著。我国焦化行业全流程系统优化,由中国炼焦行业协会首次提出并付诸实践,即按照清洁生产和系统最优理念,定性、定量对焦化企业所有工段进行评估,依据评估结论制定企业最适宜优化方案,通过组织实施所制定的全流程系统优化方案,实现焦化企业生产的安全、环保、稳定、顺行,以达到优化工艺参数和管理制度、降低企业运行成本、提升企业盈利能力的效果。全面推动焦化行业产、学、研、用共享服务平台,创新焦化行业服务理念和模式,实现煤炭焦化领域企业和科研单位的共赢发展。

  2.全流程系统优化实施目的与意义

  从国民经济发展及行业发展层面看,全流程系统优化的意义在于:

  一是可实现煤炭清洁高效综合利用。焦化是传统煤化工行业,是中国第二大煤炭消费转化行业,焦化流程应是煤炭能源洁净化转换效率高的工艺。通过实施焦化全流程系统优化, 推动焦化企业绿色转型,提升行业整体水平,实现与冶金、化工、建材、现代煤化工等行业深度产业融合,并结合国家分布式能源建设要求,实现煤炭清洁高效利用。

  二是可推动焦化行业发展向中国制造 2025 迈进和新旧动能转换。通过焦化全流程系统优化,全面、精准优化工艺和强化规范、科学管理制度,使焦化行业在能效提升、节能减排、循环利用、“两化”融合等方面,取得具有突破传统管理理念、技术与管理措施针对性强、经济效益显著的可行性方案,有效降低企业运行成本,提升企业盈利能力和安全环保水平。根据实施效果,并结合焦化行业生产力评价指标体系,建立示范性绿色焦化企业,在行业推广,提升行业整体发展水平。从而实现中国由焦化大国向焦化强国的转变,寻求焦化新旧动能转换进程的有效途径。

  三是创新服务模式。目前,中国焦化行业科研、设计、制造等相关服务单位的人才和技术优势还没能充分有效发挥,不能满足整个行业转型升级步伐的需要。为此,中国炼焦行业协会将通过发挥桥梁纽带作用,搭建开放的产学研开放服务平台,整合行业优质资源,创新焦化行业服务理念和模式,为焦化生产企业提供规范优质技术管理服务,提高生产企业的全要素生产率,提升生产企业安全环保管理水平,提升生产企业的经济效益,同时也为服务单位提供技术成果转化的平台,开拓应用市场,实现企业和服务单位的合作共赢发展。

  从大多数焦化企业现状看全流程系统优化的意义在于:

  一是可切实保障企业安全、环保、稳定、顺行。生产实践及调查研究发现,我国焦化企业均不同程度存在安全、环保隐患及稳定、顺行难题。安全、环保是企业生存不可触碰的高压线,近年来尤为受到国家重视,不容出现丝毫纰漏;稳定、顺行既与安全、环保问题密切相关,又对企业经济效益产生重要影响;可见,安全、环保、稳定、顺行是当前我国焦化企业亟待解决的重大问题,是企业生存与发展的基础。全流程系统优化排查诊断环节,则是对制约焦化企业健康发展问题的“全面体检”,将及时发现企业生产经营中所存在的问题并制定优化方案乃至逐步实施,从而切实保障企业安全、环保、稳定、顺行。

  二是可全面提升企业经济效益和核心竞争力。经济效益是企业永恒追求的目标,但由于技术基础管理薄弱、关键技术人员匮乏、适用技术把握不准确等问题的存在,致使我国焦化行业自身可控成本居高不下。据中国炼焦行业协会调研分析:由于生产管理水平差导致国内焦化企业的吨焦生产成本差最高可达 150 元/吨焦,按照目前国内技术条件,如果实施精细化

  管理和采用适用先进技术,国内焦化企业可实现 30 ~50元/吨焦的平均成本下降;此外,合理选择先进适用技术也是保障企业长远发展的不竭动力。通过全流程系统优化的实施,将着重改善焦化企业工艺设备管理中的缺陷、针对性培训企业各岗位关键技术人员、科学判断企业先进适用技术,以实现企业综合经济效益与核心竞争力的全面提升。

  三是牢固树立企业在行业中的地位和话语权。中国煤-焦-钢产业链都属于产能过剩行 业,随着中国现代化进程的逐步完善,国家对钢铁需求将逐步下降,焦炭需求也必将呈现下降趋势,所以未来我国焦化企业将存在产能压缩与适者留存的竞争。焦化企业欲在时代变迁浪潮中逆势而上,则需环保一流、管理先进、效益丰润。通过全流程系统优化的实施,中焦协推广焦化示范企业,在行业中全面推广其先进发展模式,以实现其在未来激烈竞争市场环境中的可持续发展。

  3.全流程系统优化实施方法

  全流程系统优化工作范围可概括为:焦化企业全流程优化的边界为从精煤进厂至净煤气出厂,以及煤气利用和深加工,具体排查诊断及优化环节主要包括:配煤、炼焦、煤气净化、煤气利用、深加工(煤焦油加工、苯精制等)、公辅(水、电、蒸汽、自动化、检化验)和相应安全、环保和设备等。其具体优化方向为:生产工艺优化、安全和环保提升、能效梯级利用、管理理念提升。

  4.全流程系统优化工作方法

  焦化行业全流程系统优化工作主要涵盖:排查诊断、优化方案制定与实施、优化效果评价与示范企业建立等阶段。整体工作的开展以系统优化和清洁生产理念为指导思想。排查诊断阶段,工作组将组织国内焦化行业各领域专家集中对实施企业的安全、环保、生产工艺(配煤、炼焦、煤气净化、污水处理、公辅系统、自动化系统及相关分析化验)、能效、管理等方面进行全面排查诊断;根据排查诊断结果,通过计算机模拟仿真、与国内外先进工艺指标对标等方法,并结合企业实际情况制定本企业最适宜的全流程系统优化方案;此后,组织专家对各项优化方案按照系统最优的原则进行综合评定,结合企业生产情况有计划地分步实施,并对实施效果进行实时跟踪,进而建立焦化行业生产系统评价体系,确立焦化示范企业,在全行业推广。此外,还将对企业相关管理与技术人员进行分专业的培训,培训内容涵盖:全流程优化理念、配煤优化、煤焦检验、焦炉管理、煤气净化管理、循环水管理、废水源头治理、污水处理、制冷机合理操控、能效评估等。

  四、焦化行业工艺管理共性问题及优化方向

  据中国炼焦行业协会在实施全流程系统优化工作中发现,当前我国焦化行业在技术基础管理、全流程综合考量等方面均存在较大优化空间,下表所示为我国焦化行业管理典型共性问题分析及优化方向。

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  由于生产管理水平差导致国内焦化企业的吨焦生产成本差异较大,按照目前国内技术条件,如果实施精细化管理和采用适用先进技术,可实现平均 30~50元/吨焦的成本下降。目前,焦化企业生产管理粗放的主要原因可归纳为以下三个方面:一是技术基础管理薄弱,许多企业技术管理理念仍旧延续传统小焦化管理理念;二是合格的焦化技术人员严重缺乏,如按产能为标尺,目前合格的焦化技术人员缺口高达 60%以上;三是焦化技术市场鱼龙混杂,有许多违背基本科学原理的技术在应用。可见,焦化企业改进管理需要系统分析,从基础管理和技术管理等多维度全面考虑,实现综合效益最大化。

  在深入推进供给侧结构性改革、环保要求日益趋严的新时代背景下,独具中国特色的焦化产业正面临着深化改革、优化结构、转型升级、化解过剩产能、节能减排等艰巨任务和诸多困难的严峻挑战。我国焦化行业应坚持市场导向,进一步转变环保治理理念,以企业现有生产工艺设施全流程系统优化、完善和提升为落脚点,补齐全系统生产要素运行的短板,降低系统运行成本,提高盈利能力,为促进我国焦化行业的绿色、健康、可持续发展而不懈努力。

  作者:石岩峰 中国炼焦行业协会

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