钢铁企业焦炉煤气利用的一个重要发展方向1

钢铁研究学报第２０卷

带来环境污染；氢通过燃料电池把化学能直接转换为电能；氢还可以用于发电、代替石油产品作汽车燃料以及城市燃气等。

１焦炉煤气成分

炼焦过程主要是洗精煤的粉碎、成型、倒运、装料、炭化室结焦、熄焦等［２１。炼焦过程如图１所示。

焦炉煤气（简称ＣＯＧ）是在炼焦过程中的副产物，除含大量的氢、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。焦炉煤气的主要成分（体积分数，％）：Ｈｚ４５－－－６４，ＣＨ４２０～３０，ＣＯ５～１０，Ｃ０２２～５，０２０．１～４，Ｃ。Ｈ。０．１～３。焦炉煤气的杂质中，碳氢化合物一般是Ｃ２～Ｃ５等饱和烃和非饱和烃，除此之外还有苯族化合物、萘、有机硫、无机硫、氮氧化合物、氨、焦油等微量组分，微量杂质成分有：ＨｚＳ＜２０ｍｇ／ｍ３，焦油＜２０ｎａｇ／ｍ３，萘＜４００ｍｇ／ｍ３，ＨＣＮ＜５００ｍｇ／ｍ３，ＮＨ３＜３５０ｍｇ／ｍ３［ａ－ｇ］。

钢铁企业中的焦炉煤气成分相似，主要是以Ｈ：和ＣＨ。为主，含量较高。宝山钢铁公司典型的焦炉煤气组成（体积分数，％）［７］：Ｈ２５２．３～５５．６，ＣＨｔ２７．１～３０．４，ＣＯ７．５，Ｃ０２２，０２０．１，Ｃ。Ｈ。２．８，Ｎ２４．９，Ｈ２０饱和。微量杂质成分：Ｈ２Ｓ＜１０ｍｇ／ｍ３，焦油＜５ｍｇ／ｍ３，萘＜２００ｍｇ／ｍ３，有机硫＜２００ｍｇ／ｍ３，ＨＣＮ＜１５０ｍｇ／ｍ３，含苯轻油＜２０００ｍｇ／ｍ３，ＮＨ３＜１００ｍｇ／ｍ３，吸收油雾２００－－－３００ｍｇ／ｍ３。

图１焦化过程示意图

Ｆｉｇ．１Ｍａｔｅｒｉａｌｆｌｏｗｏｆｃｏｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ

２焦炉煤气的利用途径

目前对焦炉煤气的利用主要有以下３种途径［１引。

（１）焦炉煤气用于发电

焦炉煤气用于锅炉生产蒸汽发电，或辅助高炉煤气一起采用燃气一蒸汽轮机联合发电。

（２）焦炉煤气制取氢气和甲醇

焦炉煤气是制氢的理想原料，其所含的５５％～６０％的Ｈ：可通过变压吸附生产纯度９９．９％或更高的Ｈ：。目前，国内已有多家钢厂采用焦炉煤气变压吸附制氢，产品氢气用于冷轧光亮退火炉的保护气。

（３）焦炉煤气生产直接还原铁

焦炉煤气含有的大量Ｈ。或ＣＨ。，本身就是还原性气体，也可经过加氧催化裂解制取优良还原气，通过气基竖炉生产海绵铁，因此促成高炉一直接还原铁一竖炉的联合流程。

钢铁联合企业的焦化厂，绝大部分焦炉为复热式焦炉，一般采用高炉煤气加热或焦炉煤气、高炉煤气联合加热，剩余焦炉煤气经净化后供给烧结、炼铁、炼钢、轧钢等用户。对于生产板材的钢厂，尤其当其深加工产品比例较高时，高热值的焦炉煤气已是钢厂必不可少的能源。目前，在我国钢铁企业中，焦炉煤气主要作为燃料用于烧结、焦化、高炉、炼钢、热轧等工序的加热。极少部分使用ＰＳＡ制氢用于冷轧光亮退火炉的保护气，尚没有用于化工产品。

焦炉煤气经加工处理后气体产品的原始数据见

表１ｎ］，不同利用途径的吨焦产品产量见图２１３，ｎ３。