窑炉改造:铁合金电石行业很渴求
工业窑炉节能环保服务是基于工业窑炉清洁生产和资源循环利用的系统解决方案，市场需求迫切。 2006年～2009年，中国工业窑炉节能减排工作进展顺利，环保工程需求增长较快，带动工业窑炉节能环保服务的市场规模稳定增长。相关市场调查显示，按照目前铁合金及电石行业产能规模，预计铁合金和电石行业节能环保密闭炉改造需求规模近200亿元。
我国《节能中长期专项规划》就已经将燃煤工业锅炉(窑炉)改造工程、余热余压利用工程等确定为十大重点节能工程。然而，直到现在，我国电石行业工业窑炉仍有很大节能减排空间，在不锈钢冶炼等行业，节能环保密闭炉的比例甚至更低，大量的可燃副产气仍然没有得到有效利用。那么，窑炉改造能带来什么效益？技术、市场和政策状况如何？
开放式内燃式炉会淘汰
环保密闭炉节能减排效益明显
目前我国大多数工业炉型都是开放式或内燃式，由于开放式炉型污染严重、效率低下，国家已经制定了相关行业准入条件淘汰开放式矿热炉，目前矿热炉的炉型主要为内燃式和密闭式，按照相关行业产业结构调整规划，为进一步推动节能减排，我国将积极推广节能环保密闭矿热炉。
据调查，内燃式炉是前几年我国西部的一些电石生产企业，根据我国原料资源的具体条件、环保治理条件和节能等诸多因素，充分吸收了大量先进技术，在开放式炉的基础上发展起来的一种半密闭式电石炉，即在高温电弧炉上方设计一个高温炉盖，使电弧炉在冶炼电石的过程中产生的一氧化碳气体在炉面完全燃烧，产生的烟气用抽气设备抽出后，集中送入炉气利用系统和炉气净化系统。内燃式电石炉炉盖四周留有操作孔和观察孔，其产生的一氧化碳和氧气反应，生成二氧化碳，因此内燃炉生产的炉气主要是二氧化碳和粉尘，节能效果仍不理想，特别是生产过程中产生的余气还不能得到充分的综合利用。
而密闭电石炉的电化学反应在密闭容器(包括炉体及炉盖等)中进行，外部空气不能进入反应的容器内。由于密闭电石炉炉内隔绝了空气，其反应生成的一氧化碳气体不会在炉内发生燃烧反应。
与密闭炉相比，内燃炉尾气排放量大。据电石行业相关专家介绍，每生产1吨电石，内燃炉排放9000立方米左右含尘烟气，而密闭炉只产生400～600 立方米。据测算，每年我国仅电石行业排放的含尘烟气就超过600亿立方米。另外，密闭炉吨产品电耗在3300千瓦时以下，采用组合式电极把持器、中空电极等技术的企业，其吨产品电耗甚至可以控制在3000千瓦时以下，平均比内燃炉可节能170千克标煤/吨。
窑炉改造技术已不是问题
我国业界已开发多项关键技术
电石行业相关专家告诉记者，国内现有的密闭电石炉基本上采用的是上世纪90年代初引进的挪威埃肯式密闭电石炉，容量为25500千伏安，生产效果及产量不甚理想，甚至感到不如开放式电石炉好操作，运行效果与经济指标也不尽如人意。归结到一点，挪威埃肯电石炉是在铁合金炉基础上发展起来的，更适合于铁合金冶炼，并不适用于电石生产，我国用于电石生产的原料品质差距较大，国外引进的密闭电石炉不能适应炉料比电阻的变化，电气冶炼参数不能自动调整，往往造成装置无法正常运行。如引进的5项关键技术(密闭电石炉及其组合把持器、炉气干法净化、空心电极、计算机控制、气烧石灰窑)中，只有密闭电石炉及其组合把持器还能基本保持运行，其余4项引进技术不适合我国生产实际，引进的9套成套装置，现已基本被拆除或改造。
我国研究机构和业界针对埃肯炉存在的设计缺陷，已经进行了几十项改进和优化设计，开发了多项关键技术。以某企业环保密闭矿热炉技术为例，目前这个企业已经研发了包括计算机仿真优化控制系统、节能型不结垢循环冷却水系统、改进型组合把持器系统、节能型短网设计及布置、电炉参数优化设计、低压功率因素补偿系统、焦炭专用立式烘干窑及高比电阻炉料工艺、粉料压球利用系统在内的各种密闭矿热炉优化系统。经过技术改造后的埃肯密闭矿热炉运行较为可靠，环保和节能效果较好，同时也便于炉气综合利用(见表1、表2)。此项技术已经有多个应用案例。
窑炉生产企业产能不足
市场集中度高，行业企业产能利用率高，不能满足增长中的市场需求
据相关调查，2008年，中国节能环保密闭矿热炉设备市场规模高达2.77亿元，较2007年增长25.71％。目前国内节能环保密闭矿热炉在电石行业的推广程度较高，其中，2008年电石行业密闭矿热炉市场规模为2.07亿元，较铁合金行业密闭矿热炉市场规模高出1.37亿元。预计2009 年～2012年中国节能环保密闭矿热炉设备年复合增长率将达到35.30％(图2)。
而与此同时，节能环保密闭矿热炉市场、尤其是电石行业的市场集中度较高。据统计，2008年，市场占比较大的前5家企业加起来约占整个密闭矿热炉市场规模的90％左右。其中，前三位占密闭矿热炉市场的市场份额分别为23.44％、19.50％、17.34％，后两位市场份额分别为14.01％、 12.07％(图3)。
据调查，2008年节能环保密闭矿热炉企业的产能利用率普遍较高，甚至出现产能不足情况(图4)。相关专家分析认为，如果从业企业不能迅速扩大产能，或没有更多的企业进入节能环保密闭炉市场，将会在一定程度上影响我国电石、铁合金等行业产业升级的速度和效率。但是同时，由于窑炉改造系统复杂，对技术要求较高，行业门槛相对也较高；而目前行业内技术的“隔膜”较为严重，对先进技术设备的推广和扩散缺乏有针对性的优惠政策，致使业内企业无法迅速扩张产能。
产能不足的某节能环保密闭矿热炉企业董事长在接受记者采访时表示，希望国家相关部门能够对目前的项目进行实地考察，并通过现场推广会等方式，向行业介绍先进技术，打破行业技术隔膜；同时，出台针对节能减排技术研发企业、工业窑炉节能环保服务行业企业的鼓励政策，在资金、税收等方面给予支持，推动工业窑炉升级换代，更大限度地实现节能减排。
工业窑炉节能环保服务是基于工业窑炉清洁生产和资源循环利用的系统解决方案，市场需求迫切。2006年～2009年，中国工业窑炉节能减排工作进展顺利，环保工程需求增长较快，带动工业窑炉节能环保服务的市场规模稳定增长。相关市场调查显示，按照目前铁合金及电石行业产能规模，预计铁合金和电石行业节能环保密闭炉改造需求规模近200亿元。我国《节能中长期专项规划》就已经将燃煤工业锅炉(窑炉)改造工程、余热余压利用工程等确定为十大重点节能工程。然而，直到现在，我国电石行业工业窑炉仍有很大节能减排空间，在不锈钢冶炼等行业，节能环保密闭炉的比例甚至更低，大量的可燃副产气仍然没有得到有效利用。那么，窑炉改造能带来什么效益？技术、市场和政策状况如何？目前我国大多数工业炉型都是开放式或内燃式，由于开放式炉型污染严重、效率低下，国家已经制定了相关行业准入条件淘汰开放式矿热炉，目前矿热炉的炉型主要为内燃式和密闭式，按照相关行业产业结构调整规划，为进一步推动节能减排，我国将积极推广节能环保密闭矿热炉。据调查，内燃式炉是前几年我国西部的一些电石生产企业，根据我国原料资源的具体条件、环保治理条件和节能等诸多因素，充分吸收了大量先进技术，在开放式炉的基础上发展起来的一种半密闭式电石炉，即在高温电弧炉上方设计一个高温炉盖，使电弧炉在冶炼电石的过程中产生的一氧化碳气体在炉面完全燃烧，产生的烟气用抽气设备抽出后，集中送入炉气利用系统和炉气净化系统。内燃式电石炉炉盖四周留有操作孔和观察孔，其产生的一氧化碳和氧气反应，生成二氧化碳，因此内燃炉生产的炉气主要是二氧化碳和粉尘，节能效果仍不理想，特别是生产过程中产生的余气还不能得到充分的综合利用。而密闭电石炉的电化学反应在密闭容器(包括炉体及炉盖等)中进行，外部空气不能进入反应的容器内。由于密闭电石炉炉内隔绝了空气，其反应生成的一氧化碳气体不会在炉内发生燃烧反应。与密闭炉相比，内燃炉尾气排放量大。据电石行业相关专家介绍，每生产1吨电石，内燃炉排放9000立方米左右含尘烟气，而密闭炉只产生400～600立方米。据测算，每年我国仅电石行业排放的含尘烟气就超过600亿立方米。另外，密闭炉吨产品电耗在3300千瓦时以下，采用组合式电极把持器、中空电极等技术的企业，其吨产品电耗甚至可以控制在3000千瓦时以下，平均比内燃炉可节能170千克标煤/ 吨。 电石行业相关专家告诉记者，国内现有的密闭电石炉基本上采用的是上世纪90年代初引进的挪威埃肯式密闭电石炉，容量为25500千伏安，生产效果及产量不甚理想，甚至感到不如开放式电石炉好操作，运行效果与经济指标也不尽如人意。归结到一点，挪威埃肯电石炉是在铁合金炉基础上发展起来的，更适合于铁合金冶炼，并不适用于电石生产，我国用于电石生产的原料品质差距较大，国外引进的密闭电石炉不能适应炉料比电阻的变化，电气冶炼参数不能自动调整，往往造成装置无法正常运行。如引进的5项关键技术(密闭电石炉及其组合把持器、炉气干法净化、空心电极、计算机控制、气烧石灰窑)中，只有密闭电石炉及其组合把持器还能基本保持运行，其余4项引进技术不适合我国生产实际，引进的9套成套装置，现已基本被拆除或改造。我国研究机构和业界针对埃肯炉存在的设计缺陷，已经进行了几十项改进和优化设计，开发了多项关键技术。以某企业环保密闭矿热炉技术为例，目前这个企业已经研发了包括计算机仿真优化控制系统、节能型不结垢循环冷却水系统、改进型组合把持器系统、节能型短网设计及布置、电炉参数优化设计、低压功率因素补偿系统、焦炭专用立式烘干窑及高比电阻炉料工艺、粉料压球利用系统在内的各种密闭矿热炉优化系统。经过技术改造后的埃肯密闭矿热炉运行较为可靠，环保和节能效果较好，同时也便于炉气综合利用(见表1、表2)。此项技术已经有多个应用案例。
据相关调查，2008年，中国节能环保密闭矿热炉设备市场规模高达2.77亿元，较 2007年增长25.71％。目前国内节能环保密闭矿热炉在电石行业的推广程度较高，其中，2008年电石行业密闭矿热炉市场规模为2.07亿元，较铁合金行业密闭矿热炉市场规模高出1.37亿元。预计2009年～2012年中国节能环保密闭矿热炉设备年复合增长率将达到35.30％(图2)。而与此同时，节能环保密闭矿热炉市场、尤其是电石行业的市场集中度较高。据统计，2008年，市场占比较大的前5家企业加起来约占整个密闭矿热炉市场规模的 90％左右。其中，前三位占密闭矿热炉市场的市场份额分别为23.44％、19.50％、17.34％，后两位市场份额分别为14.01％、12.07％ (图3)。据调查，2008年节能环保密闭矿热炉企业的产能利用率普遍较高，甚至出现产能不足情况(图4)。相关专家分析认为，如果从业企业不能迅速扩大产能，或没有更多的企业进入节能环保密闭炉市场，将会在一定程度上影响我国电石、铁合金等行业产业升级的速度和效率。但是同时，由于窑炉改造系统复杂，对技术要求较高，行业门槛相对也较高；而目前行业内技术的“隔膜”较为严重，对先进技术设备的推广和扩散缺乏有针对性的优惠政策，致使业内企业无法迅速扩张产能。产能不足的某节能环保密闭矿热炉企业董事长在接受记者采访时表示，希望国家相关部门能够对目前的项目进行实地考察，并通过现场推广会等方式，向行业介绍先进技术，打破行业技术隔膜；同时，出台针对节能减排技术研发企业、工业窑炉节能环保服务行业企业的鼓励政策，在资金、税收等方面给予支持，推动工业窑炉升级换代，更大限度地实现节能减排。
市场需求量大
下游行业落后现状与发展趋势决定了窑炉改造需求强劲
工业窑炉节能环保服务行业与下游电石、铁合金、钢铁冶金行业具有较强的关联性。电石行业相关专家分析说，以电石行业为例，我国是世界电石生产第一大国，产量超过世界其他国家产量总和。我国电石主要用于生产PVC聚氯乙烯，约占消费量的60％左右，生产金属切割用的乙炔类产品约占10％，其余用于生产氯丁橡胶、聚乙烯醇(PVA)、石灰氮及衍生物等产品。近几年来，随着下游PVC聚氯乙烯行业的大力发展，我国电石行业进入了一个黄金增长阶段。据统计，2000年～2007年，我国电石产量由340万吨/年(产能480万吨/年，开工率70.8％)提高到1481.9万吨/年(产能2000万吨 /年，开工率74.1％)。近两年，电石行业发展更快，目前，我国共有电石生产企业300多家，最大厂家的生产能力已经达到100万吨/年。
电石是高耗能行业，生产1吨电石的电炉用电约为3400千瓦时，而2007年时的综合能耗约为1.3吨标准煤。2007年，我国电石产量为1481万吨，这意味着当年整个电石行业大约消耗了1950万吨左右的标准煤。另据上文所述，电石生产过程中含尘烟气排放量巨大。
我国电石行业在生产规模和技术装备上均落后于工业发达国家。2007年，电石产量在5万吨以下的企业占国内电石企业总数的80％以上。从技术装备看，工艺技术较为先进、有效控制排放、资源综合利用比较充分的密闭式电石炉只占总能力的10％左右，而内燃式电石炉约占90％。
另外，我国电石生产主要集中在华北、西北和西南等地区。内蒙古和山西电石产量曾经超过全国电石总产量的40％以上。这两个区域，一度分布着数量众多的产能在2万吨/年～5万吨/年的小企业，其中多数不符合环保要求，对当地环境构成了很大的威胁。
对铁合金行业来说，存在的问题主要是资源匮乏，配置不合理；布局分散，企业规模小，低水平重复建设严重；技术装备水平低，环境污染严重；经营体制不适应市场需要，成本高，经济效益水平低。2007年，年生产能力1万吨以下的企业数量和总生产能力分别占总量的50.1％和18.3％，企业数量多、规模小的问题非常突出。另外，全行业污染问题仍比较严重，仅有1/3的企业环保达标。
近年来，国家把节能减排作为重要宏观调控内容，综合运用经济和法律手段，控制“两高”行业盲目发展，加快推进产业结构调整和经济增长方式的转变，电石、铁合金、钢铁冶金等行业的技术改造、环保治理项目显著增加，这为工业窑炉节能环保服务行业提供了广阔的发展前景。
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