焦爐煤氣綜合利用技術分析

周軍武

（內蒙古慶華集團烏斯太能源化工有限公司，內蒙古阿拉善盟 750306）

現如今，我國已經成為鋼鐵生產大國之一，焦炭年產量排在了世界排名的前幾名，同時年生產總量也在持續增長。焦炭產量在2005年約是1.33×108噸，2010年約為2.45×108噸，2015年就已經快速增加到3.78×108噸。在生產焦炭期間會產出大量的焦爐煤氣，假如參照1噸焦炭產出340m3焦爐煤氣計算，2015年我國生產焦爐煤氣的總產量為2.689億噸，在這當中73%用于民用以及工業行業當中，剩下的便通過燃燒直接排放到空氣當中，不但使能源被浪費，而且對環境也帶來了很多的污染。所以，焦爐煤氣的回收再運用對我國資源反復使用以及經濟收益的長時期穩定進步均有著非常重要的作用。

1 焦爐煤氣綜述

伴隨國內經濟的快速進步，我國的焦化事業也有了很大的進步。2017年，行業里面用戶的現實需求量有所下降，以及受到綠色環保理念的局限，本來預設的生產總量是4.621 3億噸上下，但是國內1月份到9月份的焦炭總產量卻只有3.675 4億噸，同比下浮了1.21 %，其中涵蓋了焦炭與鋼鐵的結合企業生產的9.32Mt，同比下浮了5.2 %。假如依照焦炭產量340m3/t計算，得出焦爐煤氣的總產量應為1.954×1011m3，其中用在自行發熱的大約占據了37%～42%，剩下的用于能源供給到各項工藝中，或是用在發電方面。最近幾年當中，政府有關部門對焦化企業做出了整治，要求焦爐生產的煤氣必須回收再使用，使得中型小型類的焦化企業獲得了全新的機會，增加了許多經濟收益。比方說，當前，有很多煉金企業借助于再次回收的焦爐煤氣，用來產液化天然氣、氫氣等，為焦化企業增加了許多經濟收益，繼而提高了本企業在行業中的總體競爭實力。

2 焦爐煤氣組成以及實際利用情況

2.1 焦爐煤氣的組成

通常來講，1t焦煤可生產出310～345m3的焦爐煤氣，其主要是由55%～58%的氫氣、25%～27%的甲烷組成，當中含有少量的CO、N2、CO2、O2以及較少量的焦油。除此之外，焦爐煤氣的實際使用方法是由其組成以及本身特點決定的。組成成分不同，其實際操作方法也就有所差異。當前焦爐煤氣主要用在民用天然氣、生產化肥以及工業生產氫氣等。其主要的特點有：可燃速度快、有臭味但無色的氣體等。

2.2 焦爐煤氣實際利用情況

其是焦化產業的主要附屬產物，也是鋼鐵工業中的一種附屬產物。其每噸產量在340m3，產生的熱值在4.1×103～4.5×103kJ/m3，其與固體燃料對比來說，實際使用會更加便捷，借助管道來運送的效能以及熱值傳送的效能都會更高等，因此深受工業行業以及家用的歡迎。

用于工業行業的煤氣：其是煤氣燃料，能用在焦爐加熱以及高爐熱風爐當中。但是，伴隨節能技術的升級以及新型代替燃料的面世與實際運用，致使其的總體消耗量已經減少了很多。

用于民用住宅的煤氣：將回收而來的焦爐煤氣通過凈化處理供給百姓使用。然而，最近幾年當中，伴隨輸氣工程的建設，有些大型城市以及中型城市已經開始用天然氣，使得其實際需求總量減少了非常多。為此，其實際綜合利用也遇到了很大的難題，繼而激起了其綜合利用技術的改進與升級。

3 焦爐煤氣綜合利用

3.1 焦爐煤氣生產氫氣

假如電解消耗氫氣為7.1kW·h/m3時，用其生產氫氣時只會消耗0.55kW·h/m3，生產總規模為1 100m3/h，年度節約電力總成本費用約為6億～8.5億元，等同于總體投資成本1.1×103/h的生產氫氣設施。現如今，我國內生產氫氣能源的主要渠道就是借助其轉化技術來完成的。由于其本身含有的氫氣量占比就已經達到了55%～58%，所以在生產氫氣的時候，應該選用變壓吸附的方法將氫氣分離出來。

3.2 焦爐煤氣用作燃料

以前是將其視為多種加熱設施當中的燃料氣體，與固體燃料相比，其具備了操控簡捷、管道配送效能高、傳送熱量效能高等好處，受到了百姓以及工業行業的歡迎。家用燃料：對其做完凈化處理以后，可以直接供給城市中的百姓用于烹飪。但是由于其具備很高的發熱量，本身含有的CO成分不多，與天然氣相比，其無論是在發熱情況、環保、燃燒產物等若干方面都稍差于天然氣。除此之外，工業燃料：其一，用作發電燃料。其二，用作煉鋼燃料、軋鋼燃料以及燒結燃料等。

3.3 焦爐煤氣用來還原鐵

由于其主要組成成分為55%～58%的氫氣、25%～27%的甲烷，這些都是無毒的氣體。借助物料衡算可得，1t焦煤中有25%轉為成了焦爐氣，有75%轉化成了焦炭。但是，這兩者的還原比率卻為1∶1。原因是將氫氣用作還原劑的能力是一氧化碳還原能力的20倍左右。所以，全面運用其還原功能直接還原煉鐵能夠起到很顯著的成果。使用其還原鐵，除了能夠節省大量的焦煤能源，繼而減少生產總體費用，而且還能夠限制溫室中氣體的排放量。這種還原能力可以適用在仍舊運用焦爐煤氣的設施當中。首先，在其具備了還原能力以后到能力減弱時候降低排量，并且運用效能減量，不借助外界重整煤爐設施來降低或是更改氣體的產生系統來完成。等到其含有的甲烷全部熱解完成以后，就能得到75%的氫氣以及24%的一氧化碳組成的混合氣體用作回收氣體，再將這種回收氣體用在直接還原鐵的生產中。

3.4 制備甲醇

由于其本身當中含有25%～27%的甲烷，CH4與高碳氫化合物合成混合氣體，甲醇的組成成分可以在0Pa壓力作用下制備完成。有關數據指出，1.1×103m3的焦爐氣能夠生產出1t的甲醇。經過對比國內一些地區的天然氣和相等規模的煤炭來生產甲醇期間所用到的總體費用，可得出，焦爐煤氣生產甲醇的性價比會高很多。當前，將其用在制備甲醇的方式普遍使用催化氧化法，原因是其具備投入費用較低、制備流程簡單等特點。

3.5 發電

蒸汽輪機發電，是指讓焦爐煤氣經過直接燃燒而產生的蒸汽，借助于蒸汽輪機當中的發電機來進行發電，其是一種老式的煤氣發電技術，因其生產效能不高，但是單一設施的生產效能卻比較高，因此適用在大型的燃氣電站。除此之外，還有一種就是燃氣輪機發電，是經過本身的渦輪來壓縮空氣，使得高壓狀態下的空氣在燃燒室中與焦爐煤氣融合燃燒，讓空氣在極短時間內體積鼓脹，繼而推動發電機發電。這種發電形式由于性能以及穩固能力都不大好，并且發電功率在35%以下，在借助燃氣與蒸汽融合發電期間，發電的功率可在46%以上，因此，日后使用焦爐煤氣來發電的大體方向是燃氣輪機發電。

4 結束語

總而言之，伴隨焦化行業的進步，焦爐煤氣作為主要能源以及化工行業的生產原材料愈來愈受到歡迎。與此同時，其綜合利用技術也應當順應社會的進步，做出改進與完善。鑒于此，首先對焦爐煤氣做出了介紹，然后對焦爐煤氣組成以及實際利用情況做出了分析，最后對焦爐煤氣的綜合利用展開了論述，期望可以為焦化企業帶來一些幫助。