攀钢富余焦炉煤气的综合利用

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! ! 攀枝花地区依 靠 攀 钢， 已形成较为完备的人工 煤气管网， 但 仍 有 #.( 左 右 的 居 民 在 使 用 液 化 气。 焦炉气作为人工煤 气 的 一 种， 其使用成本比水煤气 还要低。焦炉煤气应该在满足企业使用煤气发热量 的条件下， 尽量多供民用 )& ’! 发电 利用焦炉气发电主要有四种方式： （ " ）锅炉和蒸汽轮机。此工艺的优点是对燃料 气体要求比较低， 燃 气 处 理 系 统 投 资 比 较 简 单。 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， 通常不到 ’.( 。这一技术过去是中国利用焦化煤气的主要 技 术方式， 它可以与燃煤电厂结合， 在燃煤锅炉中安装 燃气燃烧器， 将焦化 厂 的 焦 化 气 直 接 喷 入 锅 炉 炉 膛 燃烧。这种方式最大的优点是可以适应焦化厂间歇 性生产的特性， 有 气 时 少 燃 煤， 无 气 时 多 燃 煤， 不会 影响电力供应的品质和能力。 （ ’ ）燃气内燃机。燃气内燃机的发电效率通常 在 ).( 9 #.( 之间， 比较常 见 的 机 型 一 般 可 以 达 到 )2( 。燃气 内 燃 机 最 突 出 的 优 点 是 发 电 效 率 比 较 高， 对于气体中的 粉 尘 要 求 不 高， 基 本 不 需 要 水， 设 备的单位千瓦造价也比较低。主要缺点是内燃机燃 烧低热值燃料时， 机组出力明显下降， 内燃机需要频 繁更换机油和火花塞， 消耗材料比较大， 还影响到设 万方数据 备的可用性及可靠性两个主要的设备利用指标。内
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冶 金 丛 刊
总第 $%& 期 !
农业的需要。近年来， 由于受多种因素的影响， 我国 化肥市场一直产大 于 销， 整个化肥行业一直处于亏 损状态。攀钢富余 焦 炉 气 如 用 来 生 产 合 成 氨， 进而 生产化肥， 不具优势。 ’( ’( )! 生产炭黑 炭黑 是 采 用 精 密 控 制 的 生 产 方 法 制 造 的， 可形 成约 "# 种 不 同 品 种， 用 于 橡 胶 工 业 的 即 达 ’# 种。 我国炭黑行业主要存在三方面的问题。一是产业集 中度低、 厂家多、 规模小， 生产能力大于需求， 开工率 低。二是生产技术 和 装 备 仍 较 落 后、 产品质量还不 能充分满足需求。 三 是 国 外 炭 黑 大 量 进 口， 使国内 炭黑企业更为困 难。 炭 黑 的 主 要 原 料 为 煤 焦 油， 利 用富余焦炉煤气生 产 炭 黑 有 一 定 的 成 本 优 势， 但鉴 于国内市场和技术情况尚不宜介入。 ’( ’( ’! 生产甲醇 甲醇 是 用 途 十 分 广 泛 的 基 本 有 机 化 工 原 料， 在 发达国家的产量 仅 次 于 乙 烯、 丙 烯 和 苯， 居 第 四 位。 甲醇可作为能源， 用甲醇还可制取许多种化工产品， 甲醇的用途非常广， 几乎找不到另外一种有机产品 能有如此 广 阔 的 使 用 范 围［ % ］。 能 源 危 机 的 日 渐 来 临， 将使甲醇体系的 能 源 化 工 面 临 更 广 阔 的 发 展 前 景。 焦炉 煤 气 经 净 化 处 理 用 于 合 成 甲 醇， 可使资源 得到有效 利 用， 更 能 大 幅 度 地 减 少 污 染 物 的 排 放。 同时通过甲醇工艺 的 引 入， 也可为今后焦化工业萎 缩时企业转入化工生产打下基础。只要用洁净煤气 化技术置换焦化工艺， 甲醇体系就能可持续发展， 符 合新时代可持续发 展 要 求， 也是化学工业发展的新 方向。 利用 焦 炉 煤 气 制 甲 醇 技 术 在 国 内 已 很 成 熟， )##* 年 $) 月， 世界首套焦炉 煤 气 制 甲 醇 年 产 + 万 , 的设备在云 南 曲 靖 大 为 焦 化 公 司 投 产。 )##" 年 河 北建滔焦化公司又有年产 $# 万 , 的 生产 装 置 投 用， 采用的均是化学工业第二设计院开发的焦炉煤气加 压纯氧部分氧化转化工艺。大为焦 化 公司 + 万 , 的 生产装置投入使用后， )##" 年 取 得 了 可 观 的 经 济 效
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攀钢富余焦炉煤气的综合利用
赵迪锋
（ 攀钢集团钢城企业总公司）
摘 ! 要 ! 针对攀钢焦炉煤气大量富余这一问题， 提出 了 富 余 焦 炉 煤 气 在 保 证 企 业 煤 气 平 衡 的 前 提 下， 可作为燃料 和化工原料进行综合利用， 以实现清洁生产的见解。 关键词 ! 焦炉煤气；燃料；化工原料；清洁生产 中图分类号： ?$<@! ! 文献标识码： *! ! 文章编号： "#$" = A<"< （ %&&# ） &" = &&@< = &A
表 "! 主要民用燃气使用成本对比
名称 人工煤气 民用天然气 液化气 价格 . & $2 元 0 / ) ’ & ’ 元 0 /) 2 & "% 元 0 38 热值 0 34 "# 52) & * )2 2*% & * #5 .2# & * " 34 价格 0 元 5 & #* 6 ". 5 & "* 6 ". "" & ’) 6 ".
万方数据 作者简介：赵迪锋 （ ";$< = ） ， 男， 学士， 助理工程师 >
! 第"期
赵迪锋：攀钢富余焦炉煤气的综合利用
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罩式炉和退火炉等设备， 占总气量的 #%& ’( 。 （ ’ ）用于蒸汽锅炉发电， 占总气量的 #’& #( 。 占总气量的 #& *( 。 （ ) ）用作民用燃料， （ # ）极少 量 采 用 +,- 提 氢 生 产 氢 气 供 冷 轧 薄 板罩式炉保护气使用， 约 ’ .../ ) 0 1 。 （ 2 ）少量燃烧放散， 最高时达 ’& # 万 / 0 1 。
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燃机设备对焦化煤气中的水分子含量和硫化氢比较 敏感， 硫化氢和水形成硫酸会腐蚀设备。 燃气轮机无 （ ) ）燃气轮机。从 工 作 原 理 上 看， 疑是最适合利用焦化煤气为燃料的。燃气轮机通过 压气机涡轮将空气 压 缩， 高压空气在燃烧室与燃料 混合燃烧， 使空气急遽膨胀做功， 推动动力涡轮旋转 做功而驱动发电机发电。其产生的废热烟气温度高 达 #2. 9 22.: ， 可以通过 余 热 锅 炉 再 次 回 收 热 能 转 换成蒸汽， 驱 动 蒸 汽 轮 机 再 发 一 次 电， 形成燃气轮 机—蒸汽轮 机 联 合 循 环 发 电， 总 发 电 效 率 ’.( 9 #.( 。其主要优点是对焦炉煤气纯净度和燃烧值要 求不高。 （ # ）微型燃气轮机。研究焦化煤气发电就不得 不涉及到微型燃气轮机技术。尽管微燃机目前还没 有普及， 但是未来 它 在 这 一 行 业 的 潜 力 将 是 非 常 巨 大的。微型 燃 气 轮 机 采 用 离 心 式 涡 轮 和 回 热 器 技 术， 其发电效率可达到 #.( 。 现 在 科 学 家 们 正 在 为 其研发陶瓷转子。航天飞机上使用的陶瓷隔热瓦可 以承受远远超过各 种 金 属 溶 化 温 度 的 高 温 极 限， 并 具有很高的强度， 而 且 制 造 简 单， 加 工 成 本 低 廉， 能 够适应各种燃料而不被腐蚀。目前已经投入市场的 微型燃气轮机使用寿命在 2 9 * 万 1 ， 设备的维护工 作量极少， 可以采用多台 机 组 并 联 的 “ 模块化组合” 方式， 非常机动灵活。 攀钢 现 有 热 电 厂 采 用 锅 炉 加 蒸 汽 轮 机 方 案， 可 以混烧焦炉、 转炉、 高 炉 煤 气 和 煤， 焦炉气消耗能力 5& " 9 $ 万 / ) 0 1 。焦化厂煤气波动在 "5& ’ 9 "$& * 万 / ) 0 1 之间， 扣 除 其 它 单 位 所 用， 需平衡煤气量 5 9 现有热 电 厂 焦 炉 煤 气 平 衡 能 力 和 蒸 汽 $& 5 万 / ) 0 1 ， 产量基本满足企业需要。三期改造后焦炉煤气将有 ’ 万 / ) 0 1 左右的 增 量， 再 建 热 电 机 组， 宜采用效率 较高的燃气轮机或内燃机。 )& )! 用作化工原料 焦炉煤气主 要 成 分 为 甲 烷 和 氢 气 （ 见表 #） ， 国 内焦炉煤气在化 工 方 面 的 利 用 主 要 方 向 是 合 成 氨， 生产炭黑、 甲醇等。
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单位： (
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)& )& "! 合成氨 合成氨 是 氮 肥 的 基 础 原 料。 ’..5 年 我 国 合 成 氨能力是 # *2. 万 @ ， 实 际 产 量 估 计 在 # %.. 万 @ 左 右。目前， 氮肥生 产 合 成 氨 消 耗 量 约 占 全 国 合 成 氨 消耗总量 的 *%( 。 我 国 氮 肥 产 量 已 基 本 能 够 满 足
%］ 家 “ 西气东输” 设计年输气量的 % 倍多［ " ， 。
焦炉煤气则用 来 发 电。 另 外， 当煤气波动超过企业 平衡能力 时， 则 有 一 部 分 放 散。 %&&" 年 和 %&&A 年 全国重点钢 铁 企 业 副 产 煤 气 放 散 率 分 别 为 %> &<Y 和 %> A;Y［ A ］。 %> "> %! 小型焦化厂焦炉气利用情况 小型焦化厂的焦炉煤气除部分用作锅炉燃料 外， 大部分点燃 放 空 处 理。 近 年 来 全 国 兴 起 焦 炉 煤 气制甲醇热潮， 现已有两家建成投产， 分别是云南曲 靖大为焦化公司 < 万 L 装置和河北建滔焦化公司 "& 万 L 装置。 %> %! 攀钢焦炉煤气生产、 利用情况 攀钢 焦 化 厂 现 年 产 焦 炭 %@@ 万 L ， 煤气发生量 "X& &&&2O A Z C 。到 %&&< 年底， 攀钢焦炉大修工 程将 进入尾声。届时， 焦 炭 年 产 量 将 达 到 A<& 万 L ， 焦炉 气发生量将达到 %& 万 O A Z C 。根据现 有热电 厂消 耗 焦炉 气 能 力 和 煤 气 平 衡 测 算， 可富余焦炉气超过 X 万 OA Z C。 攀钢焦炉煤气主要利用于： （ " ）和高炉气混合用作加热燃料， 用于焙烧炉、
"! 前言
中国 是 全 世 界 最 大 的 焦 炭 生 产 国， 焦炭产量占 全世 界 总 产 量 的 @XY ， 产 生 的 焦 炉 煤 气 达 $#& 亿 O A 。目前至 少 有 " Z A 以 上 的 焦 炉 煤 气 未 能 加 以 利 用， 每 年 白 白 烧 掉 焦 炉 煤 气 A&& 多 亿 O A ， 相当于国
表 #! 攀钢焦炉煤气的成分
成分 含量 ;< *& " ;< ’ ’& ) =’ 5’ & 2 ;= # ’. & . >’ #& $ <’ .& ’
)! 焦炉气综合利用初步探讨
)& "! 作为民用燃料 虽然天然气 使 用 成 本 占 有 一 定 优 势 （ 见表 "） ， 但我国是一个相对多煤、 少气、 少油的国家。天然气 是优质的化工原 料， 应 该 有 更 好 的 利 用 方 向。 目 前 攀枝花地区尚没有 接 入 天 然 气 管 网， 最近川渝气田 也因缺气和天然气涨价等因素影响了泸天化等公司 的生产。
攀枝花钢铁 （ 集团） 公司 （ 以下简称攀钢） 三期 工程完工后， 焦 炉 煤 气 将 大 量 富 余。 这 些 资 源 如 不 加以利用， 将造 成 严 重 的 资 源 浪 费 和 环 境 污 染。 本 文对如何利用这些资源做了初步探讨。
%! 基本情况
%> "! 国内焦炉气利用情况 %> "> "! 钢铁企业焦炉气利用情况 全国共有 $% 家重点钢铁企业及大大小 小 % &&& 家左右的钢铁企业。大部分钢铁联合企业的焦炉煤 气一部分用来制造 民 用 燃 气； 一部分和高炉煤气混 合用于各种类型 的 锅 炉、 烧 结 机 点 火、 初 轧 均 热 炉、 薄板加热、 焙烧矿 石 的 竖 炉、 耐 火 材 料 窑 炉 等； 富余