山西探路焦炉煤气制氢

（原标题：山西探路焦炉煤气制氢）

曾经被用来“点天灯”的焦炉煤气，正被视为山西焦化业未来的增长点。

山西是焦化大省。山西焦化总产能约有1.42亿吨，已建成的焦炉产能达1.18亿吨。2024年山西焦炭产量9211.6万吨，占全国18.8%，位居全国第一。这些焦炭绝大部分作为原料，供应给山西省内及周边省份的钢铁厂。

但国内钢铁产量已趋于稳定。2021年全国粗钢产量约10.3亿吨，2024年产量约10.05亿吨。钢厂利润持续走低，2021年热卷年均生产利润约800元/吨，2024年已不足100元/吨。

受钢铁行业下行影响，山西焦化行业增长承压。2024年，山西焦化行业工业增加值增速全年累计下降0.4%，全行业实现营收2356亿元，同比下降12.1%，实现利润-69.3亿元，同比增亏30.9亿元。

在此背景下，山西焦化企业将目光投向炼焦过程中的各类副产品——如煤焦油、焦炉煤气甚至余热，试图通过延伸煤化工产业链寻求突破。

苗茂谦是太原理工大学教授、原太原理工大学煤化工研究所副所长，同时担任山西省化工协会、焦化协会专家委员会副主任，长期从事煤化工、煤焦化、气体净化等污染物及固废资源化的研究。他向经济观察报表示：“最开始，焦化企业只回收炼焦过程中的化学品，比如粗苯、煤焦油，之后通过焦炉煤气发电，现在则逐步通过焦炉煤气制氢，将其用作燃料或合成化学品”。

焦炉煤气的价值

焦炉煤气的主要价值在于其氢含量较高——炼焦行业的焦炉煤气中，氢含量能达到60%，其余分别是23%的甲烷、8%的一氧化碳、3%的二氧化碳、3%的氮气等。

据苗茂谦测算，山西省每年可产生超过400亿Nm（标准立方米）焦炉煤气，其中约45%用于回炉加热，剩余55%用来提氢，总开发潜力达130亿Nm/年以上。

此外，焦炉煤气制氢成本低，约为10元—12元/千克，而山西省本地绿氢成本大约为20元/千克，若涵盖管道运输，用氢端成本约为18元/千克。焦炉煤气制氢过程中的碳排放也比煤、电制氢等低。未来，随着本地储氢及长距离运氢方案成熟，绿氢有望与副产氢互补协同，并逐步发展为主要氢源。

制氢领域的优势，促使山西焦化企业逐步加强对焦炉煤气的利用。目前，山西本地有20多家钢铁企业，其中6家拥有自备焦化厂，绝大部分企业将炼焦过程中产生的焦炉煤气作为热源燃烧，但企业对副产氢的关注度正持续提升。

落基山研究所重工业与循环经济项目主管薛雨军向记者表示，山西省的焦化企业具有丰富的焦炉煤气资源，更倾向优先利用其中的副产氢，在投资需求和项目风险可控的前提下，扩展氢能的高质量应用场景。同时，积极提升绿电绿氢的技术积累和试点实践，稳步扩大绿氢供给。

苗茂谦提供的数据显示，一个建设规模为14000Nm3/h（标准立方米/每小时）的焦炉煤气制氢项目，总投资约5亿元，预计年营收约3亿元，利润总额约1亿元。“氢的利用方式很多，一种是用于燃烧，另一种是作为化工原料，可制甲醇、合成天然气、氨、碳酸二甲酯，炼油、制苯等过程也要加氢。”苗茂谦说。

比如，太原市清徐县焦化产业以1100万吨焦化为基础，对副产品进行集中精深加工，实现了“煤焦化工—基础化工—精细化工—碳素材料”上下游全产业链的持续延伸；美锦能源和梗阳化工的焦炉煤气除自用外，还输送至美锦工业高纯氢、液化天然气装置，亚鑫的焦炉煤气则送至甲醇联产合成氨装置；焦化项目生产的粗苯，会被输送至潞安太化新材料园区。

近几年兴起的氢能重卡，为焦炉煤气制氢提供了新的应用场景。目前，山西已有多家企业在氢能重卡领域积极布局，如鹏飞集团、美锦能源和晋南钢铁等。其中，鹏飞集团从2019年开始布局氢能行业，2022年投产一期2万吨/年焦炉煤气制高纯氢项目，目前已有数百台氢能卡车投运；美锦能源则入主了氢能卡车企业飞驰科技，2022年曾募资约35亿元投入氢能项目。

目前，山西省运营的氢能重卡总计约1000辆，其中美锦能源约350辆，晋南钢铁约500辆、鹏飞集团约300辆、潞宝集团约10辆。

但苗茂谦也表示，这些氢能卡车主要依托企业自身氢能产业发展和既有产业运输需求，以政府主导的公共交通、环卫、社会物流、冷链等专用车辆应用较少。

一家头部氢能企业表示，氢能车辆造价过高是推广难点，氢能重卡售价在百万元以上，而燃油重卡和燃气重卡只需要30万元/辆—40万元/辆。如果城市不位于国家燃料电池示范城市群，用户购车无法享受国补和省补，推广难度会很大。

国家燃料电池示范城市群共5个，分别是京津冀城市群、上海城市群、广东城市群、河北城市群和郑州城市群；今年三月，财政部、国家发展改革委、工信部、科技部、能源局等部委批准，新增新疆哈密市、河南濮阳市、山西吕梁市、河南济源市、河北沧州市、辽宁大连市6个城市，分别加入这5个示范城市群。

副业转主业

一家山西大型焦化企业人士向记者表示，其公司6.78米高的捣固焦炉已建成，投产后增产的焦炉煤气部分，拟投向氢能物流领域。

经济观察报采访过程中，多家钢铁企业、焦化企业均认为，氢冶金是钢铁行业的未来，未来焦炭使用量势必减少，但焦炉煤气中含有的氢气，反而可能成为钢铁企业的新需求点。

上述大型焦化企业人士向记者表示，未来焦化应“轻焦重气”，从聚焦焦炭产品转向重视焦炉煤气，同时加强煤气向氢能转移。“焦炉使用寿命长达30年，现在市场发展太快，必须提前布局产业链。一旦氢冶金技术成熟了，全面推广会很快。”他说。

为实现降碳目标，钢铁企业正逐步将原料从碳排放较高的焦炭，转向碳排放更低的电和氢。数据显示，每减少1吨使用焦炭生产的钢铁，约可减少0.7吨焦炭，同时减少超过200Nm的焦炉煤气。目前，已有企业在试验多种技术路线，如电炉炼钢、电解铁矿石、氢直接还原等。

虽然短期内，电炉短流程炼钢的推广速度较快，但展望至2030年，氢将在钢铁行业的脱碳中发挥重要作用。2022年7月，工业和信息化部、国家发展改革委和生态环境部联合印发《工业领域碳达峰实施方案的通知》，提出到2030年，富氢碳循环高炉冶炼、氢基竖炉直接还原铁、碳捕集利用封存等技术取得突破性应用。

薛雨军向记者表示，目前氢冶金成本依然较高，仅当氢价低于10元/千克时，才能与高炉炼钢长流程竞争。现阶段，焦炉煤气副产氢的碳排放虽相对较高，但在经济性和稳定性上优于绿氢，可作为山西省发展氢冶金的过渡性氢源。

但在苗茂谦看来，焦化产业需要“固焦强化”——没有焦，就没有后续的化工延伸。“‘固焦强化’要做好回炉焦炉煤气替代，实现富氢富甲烷气体的高质化利用；在保证焦炭质量基础上，优化配煤挥发和优化工艺操作等，提高焦炉气产量及焦油、苯收率，为下游产业链延伸提供原料保障。”