焦炉煤气利用途径分析
焦炉煤气综合利用技术探讨
焦炉煤气综合利用技术探讨摘要：我国的煤炭资源丰富，是世界上焦炭产量最大的国家，约占世界焦炭生产总量的百分之六十，在生产焦炭的过程中会产生大量的焦炉煤气，是一种非常丰富的能源，如何高效利用焦炉煤气是各国研究的重要课题，对于营造低碳环境，创造经济效益具有很大的推动作用，实现资源的循环利用，对于我国经济的可持续发展具有很大的积极意义。
因此，本文对焦炉煤气综合利用技术进行探讨。
关键词：焦炉煤气；综合利用；技术焦炉煤气是炼焦过程中产出焦炭和焦油产品的同时得到的可燃气体，是炼焦副产品。
每生产1t焦炭，约副产400m3焦炉煤气，除一半用于焦炉自身加热外，还会剩余约200m3。
若不合理利用，既造成巨大的资源浪费，又造成严重的环境污染。
随着我国能源结构的调整及排放法规的日益严格，如何合理、高效、无污染地利用焦炉煤气，已成为目前社会关注的热点之一。
1焦炉煤气综合利用技术分析1.1传统的利用方式——加热燃料焦炉煤气的传统利用方式普遍用于燃料，作为不同加热设备的气体燃料，延用近百年的历史。
与固体燃料比较，有使用便捷、管道输送和传热效率高等优点，受到工业和民用的青睐。
利用焦炉煤气生产炭黑新工艺的研究就是以焦炉煤气为燃料，以煤焦油为原料，采用油——气技术路线。
工艺特点:采用新型反应炉，利用在线高温空气预热器和油预热器，强化反应条件，提高产品质量和收率，降低一次消耗。
利用焦炉煤气特性，结合炭黑生产技术特点，研究开发利用焦炉煤气作燃料生产炭黑的新工艺技术，扩大了炭黑生产的燃料范围;高效焦炉煤气喷嘴的研制，结合焦炉煤气特点，加长燃烧器长度，在燃烧器的配风结构上采用同向双旋流沟槽，两风道入风，增大燃烧器燃烧喷嘴的配风湍流程度，使燃烧火焰更加稳定;开发研制新型煤气型反应炉，加大反应面积，结合煤气燃烧均匀的特点，改进燃烧室结构。
1.2利用焦炉煤气发电利用富余焦炉煤气，选择可靠性高、可连续性生产的直燃式航空发电机组进行发电，减少能源浪费，减少温室气体甲烷的排放，保护环境。
煤气的生产原理和利用
煤气的生产原理和利用第一节焦炉煤气的生产、净化工艺及其利用焦炉煤气是炼焦用煤在高温炼焦生产过程中的副产品，即烟煤于隔绝空气的条件下在焦炉碳化室内加热至950-1050℃的整个结焦过程中释放出来的气态产物经净化而得到的气体产品。
一：焦炉煤气的生产、原理伴随着整个结焦过程都会有气态产物释放出来，但不同时期的气态产物组成和数量是不同的。
这与炼焦工艺操作条件如装炉煤性质和配比、加热制度等有关。
另外与气态产物的析出路径、影响其停留时间的因素如炉顶空间高度、碳化室高度、单/双集气管等均有关系。
炼焦用煤被装入焦炉碳化室后，在两侧燃烧室内燃烧的煤气的加热过程中，煤炭经过干燥、热解、熔融、固化、收缩变成焦炭。
在烟煤干馏的全过程中都有大量的气态产物析出，被称之为粗煤气或荒煤气。
1t干煤在炼焦过程中大约可产生净煤气300-350Nm3.1、煤热解机理煤在隔绝空气的条件下被加热，使煤中的有机物质在不同的温度下发生一系列的变化，结果生成了数量和组成不同的气态(煤气)、液态(焦油)和固态(焦炭)产物。
炼焦是以煤的热分解为基础的复杂物理和化学变化过程。
煤的热分解主要包括煤中有机物质的裂解，裂解产品中轻质部分挥发及残余部分的缩合、地核反应。
热分解的结果，使煤中对热不稳定的部分---由缩合芳香核组成的煤炭大分子结构上的烷基侧链、官能团及连接单元之间的桥键不断裂解，挥发出煤气和焦油等化学产品;而煤的缩合芳香核大分子本身对热则相对稳定，随着加热温度的提高不断发生缩合、缔合反应，煤分子的缩合芳香核不断稠化，最终形成煤炭。
按照加热温度来划分，煤的热分解过程主要可以分为6个阶段：干燥阶段：常温-120℃，主要是蒸发脱除煤中游离的外在水分和内在水分。
(1) 脱吸阶段：120-200℃，脱去吸附在煤炭颗粒微孔结构中的CO、CO2和CH4等气体。
(2) 开始热解阶段：200-300℃，发生部分脱羧基反应，有热解水生成和蒸汽，开始分解并释放出CO、CO2和H2S等小分子气态产物，在近300℃时有微量焦油析出。
焦炉气的利用
焦炉煤气的综合利用--------------------------------------------------------------------------------[我的钢铁] 2008-09-17 12:12:54焦炉煤气作为钢铁产业的副产品具有极高的利用价值，特别是脱硫、脱氰后焦炉煤气的可燃分高、杂质低的特点更为明显，从而焦炉煤气可以广泛应用在以下方面：1、焦炉煤气用于发电。
常见有蒸气发电、燃气轮机发电、内燃机发电三种形式。
燃气轮机发电是用焦炉煤气直接燃烧，驱动燃气轮机以带动发电机发电，1m3的煤气可发电1.1-1.3Kwh；内燃机发电是用煤气直接燃烧驱动燃气轮机进行发电，1m3的煤气可发电1.3Kwh。
2、焦炉煤气用于生产化肥。
用焦炉煤气可以合成氨，用于制造化肥。
在合成塔内，30Mpa压力下可以合成氨，进而在20Mpa压力下和二氧化碳可以合成尿素。
数据表明，1720m3焦炉煤气可生产1t合成氨，生产成本低于用天然气做原料生产尿素，生产成本优势明显。
3、焦炉煤气用于生产甲醇。
焦炉煤气组分本身含有甲烷24%-28%，简单的转化就可以很容易满足合成甲醇合成气的比例要求。
数据表明，2000-2200m3焦炉煤气可生产1t甲醇。
2×106m3的焦炉煤气就可以满足一条10万t甲醇生产原料需要，而制成的甲醇，掺入10%-15%的汽油中可以代替汽油，还可以进而制成液化气或和氢气相当的环境友好型燃料的二甲醚。
4、焦炉煤气用于生产氢。
焦炉煤气组分本身含有氢气50%以上，简单的分离就可以获得氢气。
通过焦炉煤气变压吸附制备的氢气既可以作为能源，又可以作为化工原料进而制备成苯类产品，还可以用于医学的过氧化氢（双氧水）制备。
如国内石家庄焦化厂就具备10万t/a 的过氧化氢生产线。
5、焦炉煤气用于生产直接还原铁。
焦炉煤气中的甲烷热分解可获得74%的H2和25%的CO，可以作为直接还原铁的还原性气体，能大大降低炼铁过程中对煤炭资源的依赖。
国内焦炉煤气现状及综合利用情况
国内焦炉煤气现状及综合利用情况一、焦炉煤气资源利用现状2022年全国焦炭产能预计3.7亿吨，焦炉煤气产量1500多亿方/年，全国约有焦化企业2000多家，其中1/3为钢铁联合企业，2/3为独立焦化企业；而独立焦化企业主要分布在山西、河南、山东、云南、内蒙等地，其中山西为世界上焦炭最大聚集地。
山西焦炭产能约占全国22%，近期坚持焦化并举，淘汰落后产能，实施总量控制（1.4亿吨），为焦炉气综合利用市场提供良好发展环境；全省焦化投资预计330亿，将继续规范吕梁、临汾两大焦化产业基地，完善30个产焦百万吨的重点企业，孕育良好的焦炉气制甲烷市场契机；2022年，将在介休、孝义等地建设十大焦炉气综合利用园，并在河津、清徐建设两个焦炉气制甲烷示范项目(形成规模10亿m3/a)；山西、河南、山东、云南、内蒙等地焦炉气资源丰富但离中心城市距离远，许多焦炉气被直接燃放，利用率低；焦炉气制甲醇和化肥由于市场受限和发电上网困难等因素影响，目前较好的利用途径是焦炉煤气甲烷化制天燃气。
焦炉煤气是指用炼焦用煤在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品，未经净化处理的称之为荒煤气，经净化处理的称之为净煤气即本文所指的焦炉煤气。
焦炉煤气的热值约为17580kJ/m3～18420kJ/m3，天然气的热值约为35588kJ/m3，焦炉煤气的热值约为天然气热值的一半。
焦炉煤气的密度为0.45kg/m3～0.48kg/m3。
着火温度为600℃～650℃，具有燃烧速度快、着火快、火焰短的特点，理论燃烧温度为1800℃～2000℃。
每炼1吨焦炭，会产生430m3左右的焦炉煤气。
这些焦炉煤气中的一半用于企业自身回炉助燃，另外约200m3必须使用专门的装置进行回收净化处理，否则只能直接排入大气，或者燃烧排放（俗称“点天灯”）。
全国外供焦炉煤气预计就有700多亿立方米，有很多非钢焦化企业所产的焦炉煤气无法利用被“点天灯”而浪费了（这些企业一般远离城市中心），有约300亿立方米被白白排放掉。
焦炉煤气的使用流程
焦炉煤气的使用流程简介焦炉煤气是焦炉炼焦过程中产生的一种副产品，具有高热值和广泛用途的特点。
本文档将介绍焦炉煤气的使用流程，包括获取焦炉煤气、处理焦炉煤气、以及应用领域等内容。
获取焦炉煤气的主要方式•焦炉煤气是在焦炉炼焦过程中产生的，通过管道系统输送到指定的使用地点。
•焦炉煤气的产生是焦炉内煤块在高温下热解产生的副产物，通过煤气管道系统收集。
焦炉煤气的处理过程1.分离焦炉煤气中可能含有一定量的固体颗粒、液体和特定的高含硫化合物等杂质，首先需要进行分离。
常见的分离方法包括过滤、除尘和干燥等操作。
2.去除硫化物焦炉煤气中可能含有高浓度的硫化物，需要通过吸收、洗涤或催化氧化等方法进行去除。
以确保焦炉煤气的质量满足使用要求。
3.调整热值焦炉煤气的热值可能过高或过低，需要通过加热或降温的方式进行调整。
一般常用的方法是利用热交换器对焦炉煤气进行换热，以实现热值的调整。
4.储存和输送经过处理后的焦炉煤气需要储存和输送到指定的使用地点。
一般常用的储存方式包括将焦炉煤气压缩成液态储存或将焦炉煤气通过管道输送至目标地点。
焦炉煤气的应用领域•电力行业：焦炉煤气可以用作燃料，用于发电机组的燃烧，提供热能供给发电。
•炼油行业：焦炉煤气可以用作炼油厂的燃料，用于驱动设备和提供热能进行炼油过程。
•化工行业：焦炉煤气可以用作化工厂的原料，用于合成氨、合成甲醇等化学物质。
•钢铁行业：焦炉煤气可以用作炼钢过程中的燃料，提供能量和热源。
总结焦炉煤气的使用流程包括获取焦炉煤气、处理焦炉煤气和应用领域。
通过分离、去除硫化物、调整热值和储存输送等步骤，焦炉煤气可以得到净化和利用。
在电力、炼油、化工和钢铁等行业中，焦炉煤气发挥着重要的作用。
焦炉煤气 的有效利用
3.2将焦炉煤气用于发电，是近几年来焦炉煤气的主要利 用途径之一。我国焦炉煤气发电一般有三种方式：蒸气发 电、燃气轮机发电和内燃机发电。对于独立焦化厂而言， 在利用焦炉煤气发电时，多采用的是燃气内燃机技术，其 设备投资较小且焦炉煤气成本低，所以经济效益显著。而 对于国内大中型钢铁企业而言，在利用焦炉煤气发电时， 多采用的是燃气一蒸气联合循环发电技术(CCPP)，该技术 的基本原理是将剩余的焦炉煤气和回收的高炉煤气经净化、 混合、加压后送往燃气轮机燃烧、膨胀做功，带动燃气轮 发电机组发电。同时燃气轮机排放的高温烟气加热余热锅 炉，产生蒸汽，带动蒸汽轮机发电机组，形成联合循环发 电。燃气一蒸汽联合发电是热能资源的高效梯级综合利用， 其发电效率高达45％以上，实现了钢电联产，目前我国 的济钢、宝钢、太钢、沙钢、通钢、鞍钢、马钢、邯钢、 安钢、涟钢等多家钢厂都在使用该技术。
3.7作为化工原料生产合成气 近年来随着科技的进步与广大企业的勇于探索，焦 炉煤气的应用领域拓展到制化肥、甲醇一二甲醚、 提取甲烷制液化气和合成甲烷等。
以加快经济转变方式，建设环境友好型社会的总 体布局来看，我国焦炉煤气的利用也应完成其逐 步的转型，由目前多用做燃料的途径逐渐向技术 密集和利用效率更高的途径进行发展，促进焦炉 煤气利用效益的最大化，对于钢铁企业来说，要 结合自身企业的实际生产状况，合理的选择和开 发焦炉煤气的利用技术，以利于钢铁行业的节能 减排，对于独立的焦化企业，在资金充裕以及用 大量焦炉煤气的前提下也应该优先发展煤化工产 品。
3.1加热燃料 焦炉煤气的传统利用方式是作为不同加热设备的 气体燃料，与固体燃料相比较，有使用便捷、可 以管道输送和传热效率高等优点，受到工业和民 用的亲睐。 工业燃气：焦炉煤气作为气体燃料，可用于焦炉 加热、轧钢加热炉、高炉热风炉、烧结点火等。 民用燃气：焦化厂生产的焦炉煤气经过净化后， 作为燃气可供当地居民使用。但是，近几年来随 着西气东输工程的实施，沿线大中城市作为民用 燃料的焦炉煤气将逐渐被天然气替代。
焦化行业焦炉气七大综合利用节能技术
焦化行业焦炉气七大综合利用节能技术随着焦化行业的发展，焦炉煤气除部分返回焦炉加热外，剩余主要作为城市煤气，还有相当数量的焦炉煤气会通过火炬燃烧放空。
据估计每年约有350×108m3以上的焦炉煤气未被有效利用而付之一炬，这不仅造成环境污染，还浪费了大量能源。
根据焦炉煤气的特点（含氢量高），我国焦化行业应进一步开发出符合企业特点的应用技术，进而实现煤气资源的优化开发利用，增加焦炉煤气的利用价值，增强炼焦行业的整体竞争力。
近年来，我国焦炉煤气利用程度不断提高，在开发利用技术方面进行了一系列探索，本文总结出七种常用的焦炉煤气综合利用节能技术。
一、焦炉煤气用作气体燃料焦炉煤气是优质的中热值气体燃料，其热值为17兆焦~19兆焦/标准立方米，煤气的主要成分（体积百分比）为氢55％~60％、甲烷23％~27%、一氧化碳5％~8％，含两个以上的碳原子的不饱和烃2％~4％，以及少量的二氧化碳、氮、氧等。
由于我国油气资源缺乏，为解决大中城市民用燃气紧张的问题，20世纪80年代焦炉煤气曾一度广泛应用于民用燃气领城。
目前，在天然气还没有通达而焦化行业有一定基础的地区，焦炉煤气仍是民用煤气和其他工业生产的主要气体燃料提供者。
如我国景德镇等地将焦炉煤气用作陶瓷厂窑炉的加热燃料，生产出优质的陶瓷制品。
此外，焦炉煤气还可用作水泥和玻璃等工业生产的燃料。
二、利用焦炉煤气发电由于焦炉普遍采用了高效的烟气余热回收技术，约有50％~55％的焦炉煤气富余，我国许多焦化企业将剩余的焦炉煤气用于发电。
焦炉煤气发电有三种方式，分别为蒸汽发电（热电联产）、燃气轮机发电和内燃机发电，目前这几种发电方式在国内均有应用，技术成熟。
如果焦化企业与高电耗生产匹配或与发供电企业联营，且上网电价合适，焦炉煤气用于发电可作为优先选择的技术路之一。
其运行与管理简便，生产作业间长，可采取多种方式，企业收益稳定。
1、蒸汽发电，热电联产供热与发电兼用蒸汽发电由锅炉-凝气式气轮机-发电机组成。
浅析焦炉煤气的利用现状及发展前景
浅析焦炉煤气的利用现状及发展前景浅析焦炉煤气的利用现状及发展前景冯路叶摘要:焦化是我国煤炭化工转化的最主要方式，焦炉煤气是重要的能源和化工原料。
本文重点分析了我国焦化行业及焦炉煤气的利用现状, 介绍焦炉煤气的综合利用途径, 提出了以焦炉煤气为基础发展化工、工业燃料、热电联产等项目的广阔前景。
关键词:焦炉煤气; 现状; 综合利用；发展前景1 炼焦工业和焦炉煤气利用现状1.1 炼焦工业概况我国是世界上焦炭产量最大的国家，2010年焦炭产量约为3.8亿t，约占世界焦炭总产量的60%，全国约有焦化企业2000多家，其中1/3为钢铁联合企业，2/3为独立焦化企业，而独立焦化企业主要分布在山西、河南、山东、云南、内蒙等地，为焦炉煤气综合利用市场提供了良好发展环境。
所产生的焦炉煤气量巨大，如何高效、合理地利用这些煤气，是关系环保、资源综合利用、节能减排的重大课题。
1.2焦炉煤气利用现状焦化是我国煤炭化工转化的最主要方式。
2010年我国新投产焦炉57座，新增产能约3371万吨。
其中炭化室高6米及以上的顶装焦炉和炭化室高5.5米及以上的捣固焦炉48座、产能3020万吨，占新增总产能的89.59%。
以2010年我国焦炭产量为例进行估算，按吨焦产420 m3焦炉煤气计算，2010年我国焦化产业产生的焦炉煤气产量约为1596亿m3，除去焦炉用于自身加热所消耗的40% (约638亿m3)，剩余958亿m3，基本用作燃料进行各种加热或燃烧产生蒸汽发电或简单地进行化产回收处理。
有许多非钢焦化企业所产的焦炉煤气无法利用被“点天灯”浪费（这些企业一般远离城市），约有300亿m3被白白排放掉。
同时, 随着国家西气东输工程的实施, 城市民用焦炉煤气将被天然气取代, 这一部分焦炉煤气也将成为待利用的资源。
2 焦炉煤气的组成与净化2.1焦炉煤气的组成焦炉煤气的组成非常复杂，典型焦炉煤气各组分的体积分数见表1，从表中数据可以看出:焦炉煤气含H2量高, 还含有部分CH4, CO2 和N2等，其它组分还有( g/ m3): NH3 0.05, H2S 0.2～0.02,BTX 3.0 ,焦油0.05,萘0.3等等。
焦炉煤气净化的原理
焦炉煤气净化的原理
焦炉煤气净化的原理主要有以下几个方面：
1. 分离与过滤：首先通过分离器对煤气中的颗粒物进行过滤和分离，去除其中的粉尘和杂质。
2. 温度调节：将高温的煤气通过冷却装置进行降温，以保护后续设备的正常运行，同时也有助于某些污染物的分离和凝结。
3. 除尘：通过静电除尘器或过滤器进一步去除煤气中的颗粒物，包括更细小的尘埃粒子。
4. 酸碱中和：通过添加适量的酸性或碱性物质，如氨水或石灰水，来中和煤气中的酸性或碱性物质。
5. 吸附：利用特定的吸附剂，如活性炭、分子筛等材料，吸附煤气中的有机物和硫化物等有害成分。
6. 活性氧化：利用活性氧和光催化剂对煤气中的有机物进行氧化分解，使其转化为无害的气体。
7. 生物处理：利用微生物降解煤气中的有机物，如厌氧菌和好氧菌等，通过生
物反应器进行处理。
通过综合运用上述净化原理，可以有效地去除焦炉煤气中的颗粒物、有机物、硫化物、酸性物质等污染物，提高煤气的净化程度，保护环境和人体健康。
焦炉煤气的有效利用
焦炉煤气的有效利用焦炉煤气是炼焦过程中产生的一种副产品，其主要成分是一氧化碳、氢气和烃类气体。
由于它具有高热值和丰富的能源储备，因此有效利用焦炉煤气对于提高能源利用效率，降低环境污染，实现可持续发展具有重要意义。
首先，焦炉煤气的高热值使得其成为一种理想的工业燃料。
焦炉煤气的热值通常在15-20MJ/m³之间，相当于3-4倍于天然气的热值。
通过将焦炉煤气作为燃料直接燃烧，可以供应工业热能需求，替代传统的能源，如煤炭、石油等，从而减少对传统燃料的依赖，降低能源成本。
其次，焦炉煤气可以作为原料用于化工行业的生产。
焦炉煤气中富含一氧化碳和氢气，这些气体是化工行业广泛使用的原料。
例如，氢气可用于氨制造、炼油和石化等过程中的氢化反应；一氧化碳则可用于合成天然气、甲醇和二甲醚等化工产品。
通过充分利用焦炉煤气作为化工原料，不仅可以减少对有限的化石燃料的需求，还可以提高化工产品的产量和质量，促进化工行业的可持续发展。
此外，焦炉煤气还可以通过合理利用技术转化为电能。
通过焦炉煤气发电，以热能驱动发电机转子产生电能，可以满足工业和生活的用电需求。
焦化厂内的焦炉煤气发电利用高热值的化学能转化为电能，可以提高能源利用效率，减少二氧化碳等温室气体的排放，起到环保的作用。
在焦炉煤气的利用过程中，科技创新是关键。
目前，焦炉煤气的利用主要依靠传统的燃烧方式，但其存在着低燃烧效率、高排放浓度等问题。
因此，需要进一步改进燃烧技术，提高燃烧效率，减少污染物排放。
同时，可以通过气体净化技术对焦炉煤气进行净化处理，去除其中的硫化物、硫酸和重金属等有害物质，减少环境污染。
总之，焦炉煤气的有效利用具有重要的经济和环境价值。
通过将焦炉煤气作为工业燃料、化工原料和发电源，不仅可以提高能源利用效率，降低污染物排放，还可以减少对传统燃料的需求，推动可持续发展。
在利用过程中，需要注重科技创新，改进燃烧技术和净化处理技术，以实现焦炉煤气的最大化利用。
焦炉煤气综合利用
焦化产业由于受钢铁产能削减的影响，已经面临生存考验。
目前，焦化行业已经开始对焦炭下游副产品的深加工进行挖潜，包括化产、苯加氢、焦油加氢以及焦炉煤气综合利用等。
其中，焦炉煤气综合利用方式很多，在此简单做个总结。
1 焦炉煤气甲烷化制取SNG或者LNG焦炉煤气甲烷化技术是近几年才开始实现工业化应用，工艺技术分为高温和中低温两种主流工艺，反应器的形式主流是绝热式，恒温反应器国内有报道。
焦炉煤气甲烷化制取LNG，大约2.55-2.7标方焦炉煤气制取1标方合成天然气，综合能耗1.0-1.1度电。
同时富裕大约20%的氢气。
2 焦炉煤气作为化工原料生产甲醇、合成氨该技术已经完全成熟，工业化应用很广泛，由于甲醇、合成氨市场价格的影响，近期基本不选择这种方式。
现在，已经有该类项目开始着手技改，将焦炉煤气制取甲醇装置改造为“双甲”（甲醇、甲烷）联产装置。
“双甲”工艺有几种争议性方案：a 完全不不改变原甲醇装置设备、工艺路线、运行方式，只是增加煤制气获得碳源，以新增碳源和甲醇驰放气为原料合成天然气。
这种模式的优点是两种产品调节比例大，投资省，技改期间不影响原装置运行。
b 焦炉煤气先提取甲烷、同时停原甲醇装置的转化工序；新增煤制气作为甲醇合成所需的碳源。
这种模式需要对原甲醇装置设备作较大的调整或者更换，建设期间甲醇装置需要停运。
技改的投资预计比前者较大。
3 焦炉煤气综合利用煤焦油馏分加氢制取轻质燃油焦炉煤气提氢，氢气作为煤焦油馏分加氢的原料，剩余气体它用。
4 焦炉煤气综合利用煤焦油馏分加氢制取轻质燃油联产LNG一种适用于焦炉煤气为氢源的煤焦油馏份加氢改质精制联产LNG工艺成功将焦炉煤气综合利用的两种主流产品——煤焦油加氢制取轻质燃油及LNG融为一体。
实现了焦炉煤气资源利用最大化，具有产品结构合理、投资省、运行费用低等优点。
同时，可满足原料焦炉煤气负荷波动下及产品需求变化状况下的自由调节。
本工艺的另外一个优势是煤焦油加氢制取轻质燃油及LNG生产可实现单独独立运行。
钢铁企业焦炉煤气的有效利用
钢铁企业焦炉煤气的有效利用关于焦炉煤气，其在钢铁企业内部中作为高热值燃料，主要应用在多个方面，如维修烘烤、轧钢加热炉加热等。
在实际中，将焦炉煤气与高炉煤气和转炉煤气相比，其具有的优势更多，即热值高、毒性小，因而成为最受欢迎的燃气介质。
1 焦炉煤气利用中的不合理因素作为刚铁企业，其在实际生产过程中，所需要的二次能源主要是副产蒸汽和煤气。
结合实际情况发现，企业在利用二次能源过程中，由于受到多方面因素影响，使得其存在较多的现象。
具体表现在：高品质蒸汽减压成低品质蒸汽使用；利用燃气干燥物料；用高品质燃气烘烤；焦炉煤气与高炉煤气混合用于工艺加热。
在这其中，所涉及的焦炉煤气存在的不合理现象，就是将焦炉煤气当成燃料气干燥物料。
这种现象，足以说明，相关人员在工作中，没有注重对混合过程中的熵的适当增加的情况下，不合理的利用焦炉煤气，将其作为单纯的燃料来用于加热。
吃从而没有在一定程度上发挥出其所具有的重要价值。
2 刚铁冶金企业焦炉煤气的用途及分析2.1 剩余煤气余热发电和燃料蒸汽联合循环发电相关工作人员在工作过程中，要想能够将焦炉煤气作为锅炉燃料生产蒸汽进行发电，首先就需要考虑到焦炉煤气所存在少量剩余的情况。
在实际中，还要能够将燃气轮机循环与蒸汽轮机循环相结合，这样做能够使得其热能达到较高的范围，即50%-60%。
在这种方式下，有主要钢铁企业实现副产煤气高效发电的目的。
但是在CCPP系统中的应用，也是存在一定的局限性。
这是因为多数钢铁企业在内部所剩余的煤气量较少，使得经济效益较低，投入成本较高，因而主要适用在燃气资源剩余量较大的情况下。
2.2 剩余焦炉煤气合成甲醇等化工产品在这方面，需要钢铁企业按照相关标准和要求，利用焦炉煤气来适当的提取H2，其次在利用转炉煤气提取CO、CO2，最后，合成甲醇或其他相關的化工产品。
这对相关人员来说，是剩余焦炉煤气可利用的重要研究方向。
借助这种形式，在一定程度上节省过去传统的造气工序，使得企业实现其经济的可行性。
焦炉煤气炉煤气炉煤气高值化利用途径全汇总!
焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气高值化利用途径全汇总！近年来，我国钢铁工业迅猛发展，钢铁冶金技术不断进步，使得钢铁厂富产煤气资源量越来越多。
焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气是钢铁企业生产过程中的副产品，煤气资源占到企业总能耗的比例达到40%左右，是影响生产成本和利润的重要因素。
因此，实现煤气的充分回收、合理利用，对于钢铁厂降低成本、发挥其能源转化作用具有重要的意义。
表1、焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气特性分析一、煤气利用途径煤气资源受煤种配比、原料结构等影响，焦炉、转炉、高炉煤气热值在可控范围内波动，按照煤气结构调整和煤气热值调整的要求，根据煤气种类和工艺划分，煤气资源合理利用可参照以下原则：1、高炉煤气首先应考虑供给焦炉、高炉热风炉、锅炉以及轧钢等用户，其中焦化工序尽量以高炉煤气替代焦炉煤气，实现以高炉煤气为主，焦炉煤气为辅；置换出的焦炉煤气可以用于发电效率达45%的燃气——蒸汽联合循环发电上。
2、焦炉煤气产量相对稳定，各种参数波动小，热值高，毒性较小，主要考虑用在热值要求高的设备上，如烧结点火炉等，还可与高炉煤气、转炉煤气混合供轧钢等用户，高热值的煤气可有效减少加热时间，降低铸坯烧损。
3、转炉煤气应优先炼钢工序自用，比如钢包烘烤、合金烘烤、混铁炉保温、在线烘烤、连铸中间包烘烤等，然后供给低压锅炉或直接供给轧钢加热炉，最后再供给对燃料要求不严的用户或当使用转炉煤气时对车间生产影响小的用户，例如石灰车间、初轧车间等。
同时要考虑转炉煤气用量的最大化，以提高转炉煤气回收量，置换出更多的高炉煤气、焦炉煤气。
大部分钢铁企业煤气都作为燃料使用，其中焦炉煤气因其发生稳定、热值较高，燃烧后烟气能够达到较高的温度，作为各用户优先使用的介质，经常出现焦炉煤气量不足的情况。
剩余煤气采用常规的发电机组利用，其能源转化率只有32%左右，采用发电效率较高的超高压发电机组、蒸汽联合循环发电后发电效率可以适当提高37%~42%。
二、煤气在非冶金行业的利用国内煤气用于燃烧外的另外一个利用途径就是作为化工原料，实际生产过程中，这种途径又可以具体划分为多种不同的利用方式。
焦炉煤气综合利用现状及发展思路
焦炉煤气综合利用现状及发展思路1．焦炉煤气净化现状目前，中国正在生产的焦炉煤气净化工艺很多，主要包括冷凝鼓风、脱硫、脱氨、脱苯等，在净化煤气的同时回收焦油、硫磺、硫铵或氨水、粗苯等化工产品。
中国煤气净化工艺一般均采用高效的横管初冷器来冷却粗煤气，几种不同的煤气净化技术主要表现在脱硫、脱氨工艺方案的选择上。
脱氨工艺主要有水洗氨蒸氨浓氨水工艺、水洗氨蒸氨氨分解工艺、冷法无水氨工艺、热法无水氨工艺、半直接法浸没式饱和器硫铵工艺、半直接法喷淋式饱和器硫铵工艺、间接法饱和器硫铵工艺、酸洗法硫铵等。
脱硫工艺主要有湿式氧化工艺和湿式吸收工艺等。
中国煤气净化工艺已达到国际先进水平。
根据煤气用户的不同，可选用不同的工艺流程来满足用户对不同煤气质量的要求。
煤气脱硫是中国正在推广的强制性环保措施。
引进的脱硫方法由于工艺复杂、投资高，仅在大型焦化厂得到应用。
比较适合中国国情的是中国自行开发的改良ADA法、栲胶法和PDS法脱硫工艺。
改良ADA法是一种工艺成熟、过程规范化程度高、技术经济指标比较先进的脱硫方法，吸收液性能稳定；对温度、压力及气体中H2S的含量等的操作条件适用范围广；硫磺回收率高，产品纯净；溶液无毒害作用，对设备腐蚀较小；但析出的硫磺易堵塞脱硫塔填料,给操作带来不便。
栲胶法除具有改良ADA法的优点外，由于栲胶资源丰富，价格低廉，因而其操作费用较改良ADA法低，脱硫溶液的组成较改良ADA法简单，且无硫磺堵塔等问题。
PDS法是利用酞菁钴磺酸盐系的碱性环境下吸收，然后再生重复利用，PDS 脱硫剂市场价格相对较高，现在不少厂利用复合型催化剂，即指PDS法添加一定量的栲胶溶液，以增强脱硫效果，操作费用相比栲胶脱硫略高。
以上三种脱硫工艺的投资及工艺复杂程度相当，其他方面比较见下表：2．焦妒煤气综合利用现状按2001年产焦12406万t计算，全年焦炉煤气产量约为530亿m3。
其中与3000万t土焦相伴产生的约128亿m3煤气在炼焦过程中全部被烧掉，机焦炉产生的煤气则经过净化后，除部分用于焦炉自身加热外，剩余煤气均不同程度地得到了利用。
焦炉煤气的综合利用及其意义分析
74 /矿业装备 MINING EQUIPMENT焦炉煤气的综合利用及其意义分析□ 叶 圣 山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司1 焦炉煤气利用的紧迫性与重要性焦炉煤气是不同于一般的工业废气与废物，一方面是其有着一定的再利用和再开发价值，另一方面，焦炉煤气的污染十分严重，若无法对焦炉煤气进行利用，将会严重污染和破坏生态环境。
文章本部分将从焦炉煤气利用的紧迫性与重要性两个方法进行探析。
1.1 焦炉煤气利用的紧迫性我国钢铁产业和化工产业的迅猛发展，带动了炼焦产业的发展，进入新世纪以来，我国的焦炭产量已经有了2.5倍的增长，一直是世界第一大焦炭产量国。
诸多的焦化厂在生产焦炉煤气后都可以进行充分的综合再利用，但是由于众多小型焦化厂的存在，我国仍有许多焦炉煤气并未得到利用，相关排放未利用的焦炉煤气已经占到了行业所有焦炉煤气产量的二成，达到了十分巨大的一个数量，给生态环境和居民生产生活环境带来了严重的污染与破坏。
对焦炉煤气进行综合利用，减少排放带来的污染，成为了一个受到广泛关注的社会问题。
1.2 焦炉煤气利用的重要性焦炉煤气是炼焦过程中的所产生的的副产品，其主要的成分含量为23%~27%的甲烷与54%~59%的氢气，从其主要的含量中，我们可以看出，焦炉煤气有着丰富的能量资源再利用价值。
在当前我国能源的消耗中，焦炉煤气占比达到了3%，是一个非常可观的量，对焦炉煤气进行回收利用，可以节随着我国社会经济的不断发展，工业作为第二产业和我国的支柱产业，也在飞速的发展进步中，钢铁业中对于煤炭的需求量激增，焦炭和焦炉煤气也随之成为了重要的化工资源和二次能源。
焦炉煤气是在化工行业和钢铁产业生产中产生的废气，在我国钢铁产业和化工产业生产量和效益不断增加的现今，焦炉煤气的量也变得巨大。
焦炉煤气作为一种化工资源和二次能源，有着广阔的利用价值。
如何对焦炉煤气进行综合利用，发挥其价值，有着现实的意义。
省大量的能源资源，产生一定的经济效益。
焦炉煤气脱碳的方法
焦炉煤气脱碳的方法焦炉煤气是焦化过程中的一种副产品，其主要成分包括氢气、甲烷、一氧化碳和二氧化碳等。
为了提高焦炉煤气的使用效率和减少环境污染，脱碳处理显得尤为重要。
本文将详细介绍焦炉煤气脱碳的方法。
一、物理吸收法物理吸收法是利用物理溶剂对焦炉煤气中的二氧化碳进行吸收的一种方法。
常用的物理溶剂有水和碱液等。
其中，水吸收法操作简单，但脱碳效果较差；碱液吸收法脱碳效果较好，但操作复杂，且对设备有腐蚀性。
1.水吸收法：将焦炉煤气通过水洗塔，利用水对二氧化碳的溶解作用进行脱碳。
2.碱液吸收法：将焦炉煤气通过碱液吸收塔，利用碱液对二氧化碳的化学吸收作用进行脱碳。
二、化学吸收法化学吸收法是利用化学反应将焦炉煤气中的二氧化碳转化为其他物质的一种方法。
常用的化学吸收剂有MEA（乙醇胺）、DEA（二乙醇胺）等。
1.MEA吸收法：通过MEA溶液对焦炉煤气中的二氧化碳进行吸收，MEA 与二氧化碳发生化学反应，生成碳酸MEA。
2.DEA吸收法：与MEA吸收法类似，DEA溶液吸收焦炉煤气中的二氧化碳，生成碳酸DEA。
三、膜分离法膜分离法是利用特定孔径的膜对焦炉煤气中的气体进行分离的一种方法。
这种方法具有操作简便、能耗低、无污染等优点。
四、生物脱碳法生物脱碳法是利用微生物将焦炉煤气中的二氧化碳转化为生物质或其他有机物的一种方法。
这种方法具有环保、可持续等优点，但脱碳效率相对较低。
五、联合脱碳法联合脱碳法是将上述几种方法进行组合，以提高焦炉煤气脱碳效果的一种方法。
例如，物理吸收法与化学吸收法相结合，或膜分离法与生物脱碳法相结合等。
总结：焦炉煤气脱碳的方法多种多样，各种方法有其优缺点。
在实际应用中，可以根据实际情况选择合适的脱碳方法，以提高焦炉煤气的使用效率和降低环境污染。
焦炉煤气的净化和有效利用途径
焦炉煤气的净化和有效利用途径摘要:随着我国钢铁工业的发展，焦化行业进入到一个大发展时期。
大量焦炉煤气的产生，为焦炉煤气的合理开发利用提出了新的课题。
焦炉煤气的有效利用可产生巨大的经济效益，并且可避免环境污染和二次能源的浪费。
关键词:液化天然气;液化石油气;焦炉煤气;甲醇;还原铁根据“世界能源数据提要”2002年底的数据，全世界已探明的煤炭储量为9844亿吨，其中炼焦煤储量为1752亿吨，占全部煤炭储量的17.8%。
我国的炼焦煤（指气煤、肥煤、焦煤、瘦煤）资源主要分布于山西、山东、贵州、安徽、河南、河北、陕西、新疆、黑龙江等省。
截止2001年底探明的储量约为588.25亿吨，约占世界炼焦煤总储量的34%。
1.我国焦炉煤气的生产和使用概况我国是个产煤、焦炭大国，以吨煤产气320m3计算，2005年我国产焦炭2.5412亿吨,用煤达3亿余吨，可产气1000余亿m3。
2006年焦炭产量略高于2005年。
保守计算以40%焦炉自用，尚余600亿m3可外供。
相当于西气东输工程的4倍多（西气东输工程设计年供气量120亿m3）。
由此可见，焦炉煤气每年产量十分可观。
据有关统计，2005年全国有焦化厂1300余家，其中焦炭生产能力超过100万吨以上的企业达43家，总产量为85297万吨，占全国总产量的35.1%。
全国年产焦炭产能近3亿吨，日产焦炉煤气将近3亿m3。
2005年我国新建焦炉61座，新增产能约2736万吨。
筹划将于2007-2008年建设的焦炉约61座，总计产能将达到3970万吨。
其产生的煤气除工厂自用约40%外，约40%作为城市煤气，其余作为它用。
目前将焦炉煤气充分利用及进行深加工的企业为数不多，有的甚至直接放空，造成二次能源的极大浪费及环境污染。
2.焦炉煤气的利用2.1焦炉煤气的净化与石油资源相比，我国的煤炭储量十分丰富，结合当前焦炭市场需求旺盛的局面，必将会产生大量的焦炉煤气。
焦炉煤气与天然气相比，无论热值、燃烧产物，还是洁净度，都不如天然气。
焦炉煤气的生产与利用及工艺螺杆压缩机的选择R2
焦炉气的生产与利用及工艺螺杆压缩机的选择焦炉煤气是几种烟煤配制成炼焦用煤、在炼焦过程中煤炭隔绝空气高温干馏出来的除焦炭和焦油产品的气体产物。
正常生产的情况下，每炼1 t焦炭，消耗1.33 t煤炭，产生400～420 m3焦炉煤气，约一半的气体需炉助燃以维持焦炉炭化室的温度，剩余约一半的焦炉煤气可用于进一步的深加工。
在中国，每年副产焦炉煤气约为900亿m3,产生这些大量剩余焦炉煤气的主要有两类焦化厂：一是以生产焦碳为主的独立焦化企业厂，其生产的焦炉煤气不能供应城市用户，又没有合适的工业用户；二是目前供应城市煤气用户的焦化厂，在采用天然气取代焦炉煤气供应城市煤气用户后，焦炉煤气没有合适的用户[1]。
焦炉煤气中的可燃成分高达90%(体积分数)以上，净煤气的热值在16.7 MJ/m3以上，是很好的燃料。
其主要成分组成如表1所示：表1 焦炉煤气主要组成：Table 1. The main composition of coke oven gas:1.焦炉煤气的传统利用途径焦炉煤气的利用途径有很多，传统的利用方式有用作燃料、发电、制甲醇、用于工业还原[2]，如图1所示：图1 焦炉煤气的传统利用途径Fig.1 The traditional utilization ways of Coke oven gas焦炉煤气用作燃料时，与固体燃料相比，使用便捷、可以管道运输、传热效率高；用于发电比较可行，主要有蒸汽轮机、燃气轮机和内燃机发电3种方式；氢气是重要的清洁燃料和化工产品原料。
焦炉煤气中氢气的体积分数含量超过50%,是一种重要的氢源。
由于国内甲醇产能过剩，利用焦炉煤气制作工业原料甲醇经经济效益并不乐观。
故近年来，焦炉煤气制天然气（管道天然气、压缩天然气CNG、液化天然气LNG）备受关注。
该技术能量利用效率高，工艺流程简单，市场前景看好，正逐渐成为焦炉煤气综合利用具有较强竞争力的新领域之一。
在焦炉煤气制LNG及制氢新工艺中，螺杆压缩机是整个工序中第一个重要设备，下文以螺杆压缩机在焦炉煤气生产利用中的应用为例，阐述焦炉煤气制LNG及制氢新工艺特点。
最详尽的焦炉煤气利用途径全辑
最详尽的焦炉煤气利用途径全辑编者按通过对焦炉煤气用于加热、发电, 制造氢气、甲醇, 生产直接还原铁和高炉喷吹进行比较, 结合钢铁企业的实际情况, 得出钢铁企业焦炉煤气的合理应用是用于高炉喷吹。
焦炉煤气(简称COG ) 是炼焦过程中, 在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体,是炼焦过程中最重要的副产品。
COG主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其热值约为4400大卡/方，天然气热值为8500大卡/方，焦炉煤气热值约为天然气的一半。
我国每年焦炉气年产量超千亿立方米，如此之大的产量，如果能够得到充分合理的利用，所带来的经济效益和环境效益都将是巨大的。
因此，笔者探讨了焦炉煤气的各种利用途径，并结合钢铁企业的实际情况, 分别对其进行了分析。
焦炉煤气的主要利用途径1加热燃料焦炉煤气的传统利用方式是作为不同加热设备的气体燃料。
与固体燃料相比较, 有使用便捷、可以管道输送和传热效率高等优点, 受到工业和民用的青睐。
工业燃气: 焦炉煤气作为气体燃料, 可用于焦炉加热、轧钢加热炉、高炉热风炉、烧结点火等。
但随着企业内能量利用率的提高和替代燃料(如高炉煤气) 的使用, 加热所需要的焦炉煤气量将不断减少。
民用燃气: 焦化厂生产的焦炉煤气经过净化后, 作为燃气可供当地居民使用。
但是, 近几年来随着西气东输工程的实施, 沿线大中城市作为民用燃料的焦炉煤气将逐渐被天然气替代(例如北京居民用燃气已全部采用天然气)。
所以,这部分焦炉煤气的需求量也在逐渐减少。
综上所述, 虽然目前作为加热燃料仍是焦炉煤气的主要利用途径之一, 但其焦炉煤气的需求量正在逐渐下降。
2用于发电将焦炉煤气用于发电，是近几年来焦炉煤气的主要利用途径之一。
我国焦炉煤气发电一般有三种方式: 蒸气发电、燃气轮机发电和内燃机发电。
对于独立焦化厂而言, 在利用焦炉煤气发电时, 多采用的是燃气内燃机技术, 其设备投资较小且焦炉煤气成本低, 所以经济效益显著。
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收稿日期:2010-05-19李昊堃(1985- ),硕士生;100081北京市海淀区。
焦炉煤气利用途径分析李昊堃 沙永志(钢铁研究总院炼铁室)摘 要 通过对焦炉煤气用于加热、发电,制造氢气、甲醇,生产直接还原铁和高炉喷吹进行比较,结合钢铁企业的实际情况,得出钢铁企业焦炉煤气的合理应用是用于高炉喷吹。
关键词 焦炉煤气 喷吹 高炉Analysis on the utilization of coke oven gasL iH aokun Sha Yongzh i(Cen tra l Iron and Steel Research I nstitute)Abstract T he reasonab l e applica ti on of the coke oven gas i n stee l co m pany is to i nject it into t he b last furnace .T he coke oven gas can be appli ed to heati ng ,generati on ,mak i ng hydrogen gas ,producing carb i no ,l d irectly reduci ng iron and i njecti ng i nto b l ast f urnace .K eyword s COGi n j esti on b last furnace2009年全国累计生产焦炭3 45亿t 。
按吨焦产420m 3焦炉煤气计算,焦炉煤气产量为1449亿m 3。
如此之大的焦炭生产量,所产生的焦炉煤气如果能够得到充分合理的利用,所带来的经济效益和环境效益都将是巨大的。
因此,对焦炉煤气的各种利用途径进行分析,使焦炉煤气发挥最大的价值已成为亟待解决的问题。
焦炉煤气(简称COG )是炼焦过程中,在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体,是炼焦过程中最重要的副产品。
其成分除大量的氢、甲烷外,其它组分相当复杂,随原料煤不同有较大变化,另外还与焦炉的操作等条件有关。
宝钢典型的焦炉煤气组成(体积分数,%)如下:H 252 3~55 6,C H 427 1~30 4,CO 7 5,CO 22,O 20 1,C n H m 2 8,N 24 9,H 2O 饱和。
微量杂质成分:H 2S <10m g /m 3,焦油<5m g /m 3,萘<200m g /m 3,有机硫<200mg /m 3,H C N <150mg /m 3,含苯轻油<2000m g /m 3,NH 3<100mg /m 3,吸收油雾200~300mg /m 3[1]。
1 焦炉煤气的利用途径分析焦炉煤气可采用多种方式进行利用,目前主要的利用方式有如图1六种。
1 1 加热燃料焦炉煤气的传统利用方式是作为不同加热设备的气体燃料,与固体燃料相比较,有使用便捷、可以管道输送和传热效率高等优点,受到工业和民用的青睐。
工业燃气:焦炉煤气作为气体燃料,可用于焦炉加热、轧钢加热炉、高炉热风炉、烧结点火等。
但随着企业内能量利用率的提高和替代燃料(如高炉煤气)的使用,加热所需要的焦炉煤气量将不断减少。
民用燃气:焦化厂生产的焦炉煤气经过净化后,作为燃气可供当地居民使用。
但是,近几年来随着西气东输工程的实施,沿线大中城市作为民用燃料的焦炉煤气将逐渐被天然气替代(例如北京居民用燃气已全部采用天然气)。
所以,37V ol 29 No 6Nov 2010冶 金 能 源ENERGY FOR METALLURGI CAL I N DUSTRY图1 焦炉煤气的主要利用途径这部分焦炉煤气的需求量也在逐渐减少。
综上所述,虽然目前作为加热燃料仍是焦炉煤气的主要利用途径之一,但其焦炉煤气的需求量正在逐渐下降。
1 2 用于发电将焦炉煤气用于发电,是近几年来焦炉煤气的主要利用途径之一。
我国焦炉煤气发电一般有三种方式:蒸气发电、燃气轮机发电和内燃机发电[2]。
(1)蒸汽轮机发电根据国内煤气锅炉对燃料的要求,当燃料的发热量 12 56M J/m3时,即可使锅炉稳定燃烧,一般的焦炉煤气均能满足这一要求[3]。
其优点是对燃料气体要求比较低,缺点是工艺复杂,建设周期比较长,必须消耗大量的水资源,占地比较多,能源利用效率太低。
因此,目前仍在使用这一技术发电的企业并不多。
(2)燃气轮机发电燃气-蒸气联合循环发电技术(CCPP)是我国大中型钢铁联合企业正在积极推广的技术,其优点是可混烧高、焦、转炉煤气,发电效率高,停启灵活,建设周期短,占地少,用水量仅为燃煤电厂的1/3左右。
缺点是对煤气的各项指标要求严格,特别是含杂质的转炉煤气燃烧后会对发电设备有很强的腐蚀性,而且低热值煤气燃气轮机设备复杂、控制严格、维护费用高,大大超出常规。
以某燃气发电项目为例,甲、乙两站总投资25 5亿元,其中直接进口设备5 09亿元,由于进口设备多,特别是关键技术的引进,相应地增加了运行中的维护和备件备品费用,使发电成本居高不下[4]。
(3)燃气内燃机发电燃气内燃机的工作原理与汽车发动机一样,需要火花塞点火,由于内燃机是将燃料的热能直接转换为机械能,所以在小型机组中其效率大大超过了蒸汽轮机和燃气轮机。
比较常见的机型一般可以达到35%。
燃气内燃机最突出的优点是发电效率比较高,其次是设备集成度高,安装快捷,对气体的品质要求不高,对于风扇水箱式机组用水量很少,设备的单位千瓦造价也比较低。
综上所述,对于独立焦化厂而言,在利用焦炉煤气发电时,多采用的是燃气内燃机技术,其设备投资较小且焦炉煤气成本低,所以经济效益显著。
而对于国内大中型钢铁企业而言,在利用焦炉煤气发电时,多采用的是燃气-蒸气联合循环发电技术(CCPP),普遍存在设备一次性投资大、维护及备件费用高、电价居高不下等问题。
由此看来,对于钢铁企业内部的焦化厂发电并不是利用焦炉煤气的最佳途径。
1 3 焦炉煤气生产纯氢焦炉煤气中氢气资源相当丰富,氢气的体积百分含量超过50%。
目前利用焦炉煤气制氢的方法主要有深冷法和变压吸附法。
深冷法是利用焦炉气中各主要成分冷凝温度的不同,以深度冷冻部分冷凝的方法使氢与其它气体组分分离,最后用液氮洗以脱除气体中剩余的CO和C H4,最终得到的气体中含有83%~ 88%的氢,其余为氮。
深冷法是COG制氢应用最早、技术最成熟的方法,适宜于焦炉气的综合利用,它不仅能回收氢气,还能回收C H4、C O 等。
但其缺点是所用设备复杂且需在高压下操作,这使得深冷装置投资大、运转费用高、投资38冶 金 能 源ENERGY FOR M ETALLURG I C AL I NDUSTRYVo l 29 N o 6Nov 2010回收期长,因此难以被大多数焦化厂接受。
变压吸附法(PSA 法)是利用气体组分在固体材料上吸附特性的差异以及吸附量随压力变化而变化的特性,通过周期性的压力变换过程实现气体的分离或提纯。
PSA 法利用焦炉煤气生产纯H 2,在我国已有多年的历史,其生产技术成熟,经济合理,特别是与水电解法制H 2比较,效益更显著。
据统计,水电解法生产H 2耗电6 5k W h /m 3,而利用焦炉煤气生产H 2,仅耗电0 5k W h /m 3,生产规模为1000m 3/h 的制氢装置,每年节约电费500~800万元,相当于1000m 3/h PSA 法制H 2的总投资。
但焦炉煤气生产纯H 2存在必须具备管道输送的固定用户的限制,一旦用户发生变化,很难维持正常生产,只能转产。
目前国内利用PSA 法以焦炉煤气为原料生产氢气的钢铁公司如表1所示。
表1 利用PSA 法以焦炉煤气为原料生产氢气的钢铁公司公 司制氢量/m 3 h -1武汉钢铁集团公司1000,1000,1500攀枝花钢铁集团公司600本溪钢铁集团公司1000,1200鞍山钢铁集团公司1000,1000,1000马鞍山钢铁集团公司1000济南钢铁集团总公司600邯郸钢铁集团公司800综上所述,虽然利用焦炉煤气生产氢气的技术成熟且经济合理,但受氢气产量的限制,其焦炉煤气消耗量并不大。
因此,制氢气并不能作为钢铁企业利用焦炉煤气的主要途径。
1 4 合成甲醇焦炉煤气组分中甲烷含量(体积分数)为24%~28%,只需将甲烷转化成一定比例的C O 和H 2,即可大体满足合成甲醇的合成气比例要求,合成甲醇的主要反应如下:CO+2H 2=C H 3OH +Q CO 2+3H 2=C H 3OH +H 2O +Q煤气中甲烷及高碳烃转化成合成气后,在6 0M Pa 压强下即可完成甲醇合成,流程短,反应速度快,焦炉煤气利用率高,一般2000~2200m3焦炉煤气生产1t 甲醇。
云南曲靖大为炼焦制气厂8万t/a 焦炉煤气制甲醇装置已投产4年多,目前国内在建项目有30余个,共计产能481万t 。
但是,目前利用焦炉煤气生产甲醇的焦化厂多为独立焦化厂。
对于钢铁企业而言,要利用焦炉煤气合成甲醇主要存在以下两方面问题:!需要有充足的焦炉煤气富余量。
生产1t 甲醇需消耗2000~2200m 3的焦炉煤气,一个年产10万t 甲醇的项目每小时焦炉煤气的消耗量为25000m 3。
∀投资规模较大。
一个年产20万t 甲烷的项目,总投资高达4亿元。
1 5 生产直接还原铁理论上讲,焦炉煤气不需要经过热裂解,就可直接供给气基竖炉生产海绵铁。
其工艺过程为:将焦炉煤气和竖炉顶气混合而成的还原气在加热炉中加热,然后直接通入到直接还原炉中生产直接还原铁(DR I)。
在此过程中,焦炉煤气作为还原过程的还原气,而高炉煤气则作为燃料用于加热还原气体[5]。
然而,利用焦炉煤气生产直接还原铁,虽然技术上可行,但距离规模化、产业化应用还有一定的距离。
焦炉煤气生产DR I 没有发展起来,有两大主要原因:(1)焦炉煤气资源问题对于钢铁企业内部的焦化厂而言,焦炉煤气主要用于钢铁厂内热能平衡,其富余的焦炉煤气量不足以供应DR I 的生产需求。
而对于独立焦化企业而言,焦炉煤气约40%~50%用于加热焦炉,其剩余气量也很难满足DR I 生产的需要。
近几年来,虽然焦炭生产能力大幅度提高,产生了大量富余焦炉煤气。
然而,根据M idrex 法换算,生产1t DR I 需要约700m 3焦炉煤气,年产100万t DR I 需7亿m 3焦炉煤气,相当于一个300万t 的焦化厂一年产生的全部焦炉煤气量。
无论是钢铁厂中的焦化厂还是独立焦化厂,目前都很难在一个地点集中7亿m 3的焦炉煤气。
(2)富铁矿资源问题生产DR I 是固态还原,与高炉炼铁相比,不能排渣,因此要求铁矿品位在66%以上。
中国没有高品位铁矿,要生产直接还原铁必须依赖人造富矿或进口高品位铁矿,而这大幅增加了生产DR I 的成本,为焦炉煤气生产直接还原铁制造了障碍。