焦炉煤气综合利用技术分析

周军武

（内蒙古庆华集团乌斯太能源化工有限公司，内蒙古阿拉善盟 750306）

现如今，我国已经成为钢铁生产大国之一，焦炭年产量排在了世界排名的前几名，同时年生产总量也在持续增长。焦炭产量在2005年约是1.33×108吨，2010年约为2.45×108吨，2015年就已经快速增加到3.78×108吨。在生产焦炭期间会产出大量的焦炉煤气，假如参照1吨焦炭产出340m3焦炉煤气计算，2015年我国生产焦炉煤气的总产量为2.689亿吨，在这当中73%用于民用以及工业行业当中，剩下的便通过燃烧直接排放到空气当中，不但使能源被浪费，而且对环境也带来了很多的污染。所以，焦炉煤气的回收再运用对我国资源反复使用以及经济收益的长时期稳定进步均有着非常重要的作用。

1 焦炉煤气综述

伴随国内经济的快速进步，我国的焦化事业也有了很大的进步。2017年，行业里面用户的现实需求量有所下降，以及受到绿色环保理念的局限，本来预设的生产总量是4.621 3亿吨上下，但是国内1月份到9月份的焦炭总产量却只有3.675 4亿吨，同比下浮了1.21 %，其中涵盖了焦炭与钢铁的结合企业生产的9.32Mt，同比下浮了5.2 %。假如依照焦炭产量340m3/t计算，得出焦炉煤气的总产量应为1.954×1011m³，其中用在自行发热的大约占据了37%～42%，剩下的用于能源供给到各项工艺中，或是用在发电方面。最近几年当中，政府有关部门对焦化企业做出了整治，要求焦炉生产的煤气必须回收再使用，使得中型小型类的焦化企业获得了全新的机会，增加了许多经济收益。比方说，当前，有很多炼金企业借助于再次回收的焦炉煤气，用来产液化天然气、氢气等，为焦化企业增加了许多经济收益，继而提高了本企业在行业中的总体竞争实力。

2 焦炉煤气组成以及实际利用情况

2.1 焦炉煤气的组成

通常来讲，1t焦煤可生产出310～345m3的焦炉煤气，其主要是由55%～58%的氢气、25%～27%的甲烷组成，当中含有少量的CO、N2、CO2、O2以及较少量的焦油。除此之外，焦炉煤气的实际使用方法是由其组成以及本身特点决定的。组成成分不同，其实际操作方法也就有所差异。当前焦炉煤气主要用在民用天然气、生产化肥以及工业生产氢气等。其主要的特点有：可燃速度快、有臭味但无色的气体等。

2.2 焦炉煤气实际利用情况

其是焦化产业的主要附属产物，也是钢铁工业中的一种附属产物。其每吨产量在340m3，产生的热值在4.1×103～4.5×103kJ/m3，其与固体燃料对比来说，实际使用会更加便捷，借助管道来运送的效能以及热值传送的效能都会更高等，因此深受工业行业以及家用的欢迎。

用于工业行业的煤气：其是煤气燃料，能用在焦炉加热以及高炉热风炉当中。但是，伴随节能技术的升级以及新型代替燃料的面世与实际运用，致使其的总体消耗量已经减少了很多。

用于民用住宅的煤气：将回收而来的焦炉煤气通过净化处理供给百姓使用。然而，最近几年当中，伴随输气工程的建设，有些大型城市以及中型城市已经开始用天然气，使得其实际需求总量减少了非常多。为此，其实际综合利用也遇到了很大的难题，继而激起了其综合利用技术的改进与升级。

3 焦炉煤气综合利用

3.1 焦炉煤气生产氢气

假如电解消耗氢气为7.1kW·h/m3时，用其生产氢气时只会消耗0.55kW·h/m3，生产总规模为1 100m3/h，年度节约电力总成本费用约为6亿～8.5亿元，等同于总体投资成本1.1×103/h的生产氢气设施。现如今，我国内生产氢气能源的主要渠道就是借助其转化技术来完成的。由于其本身含有的氢气量占比就已经达到了55%～58%，所以在生产氢气的时候，应该选用变压吸附的方法将氢气分离出来。

3.2 焦炉煤气用作燃料

以前是将其视为多种加热设施当中的燃料气体，与固体燃料相比，其具备了操控简捷、管道配送效能高、传送热量效能高等好处，受到了百姓以及工业行业的欢迎。家用燃料：对其做完净化处理以后，可以直接供给城市中的百姓用于烹饪。但是由于其具备很高的发热量，本身含有的CO成分不多，与天然气相比，其无论是在发热情况、环保、燃烧产物等若干方面都稍差于天然气。除此之外，工业燃料：其一，用作发电燃料。其二，用作炼钢燃料、轧钢燃料以及烧结燃料等。

3.3 焦炉煤气用来还原铁

由于其主要组成成分为55%～58%的氢气、25%～27%的甲烷，这些都是无毒的气体。借助物料衡算可得，1t焦煤中有25%转为成了焦炉气，有75%转化成了焦炭。但是，这两者的还原比率却为1∶1。原因是将氢气用作还原剂的能力是一氧化碳还原能力的20倍左右。所以，全面运用其还原功能直接还原炼铁能够起到很显著的成果。使用其还原铁，除了能够节省大量的焦煤能源，继而减少生产总体费用，而且还能够限制温室中气体的排放量。这种还原能力可以适用在仍旧运用焦炉煤气的设施当中。首先，在其具备了还原能力以后到能力减弱时候降低排量，并且运用效能减量，不借助外界重整煤炉设施来降低或是更改气体的产生系统来完成。等到其含有的甲烷全部热解完成以后，就能得到75%的氢气以及24%的一氧化碳组成的混合气体用作回收气体，再将这种回收气体用在直接还原铁的生产中。

3.4 制备甲醇

由于其本身当中含有25%～27%的甲烷，CH4与高碳氢化合物合成混合气体，甲醇的组成成分可以在0Pa压力作用下制备完成。有关数据指出，1.1×103m3的焦炉气能够生产出1t的甲醇。经过对比国内一些地区的天然气和相等规模的煤炭来生产甲醇期间所用到的总体费用，可得出，焦炉煤气生产甲醇的性价比会高很多。当前，将其用在制备甲醇的方式普遍使用催化氧化法，原因是其具备投入费用较低、制备流程简单等特点。

3.5 发电

蒸汽轮机发电，是指让焦炉煤气经过直接燃烧而产生的蒸汽，借助于蒸汽轮机当中的发电机来进行发电，其是一种老式的煤气发电技术，因其生产效能不高，但是单一设施的生产效能却比较高，因此适用在大型的燃气电站。除此之外，还有一种就是燃气轮机发电，是经过本身的涡轮来压缩空气，使得高压状态下的空气在燃烧室中与焦炉煤气融合燃烧，让空气在极短时间内体积鼓胀，继而推动发电机发电。这种发电形式由于性能以及稳固能力都不大好，并且发电功率在35%以下，在借助燃气与蒸汽融合发电期间，发电的功率可在46%以上，因此，日后使用焦炉煤气来发电的大体方向是燃气轮机发电。

4 结束语

总而言之，伴随焦化行业的进步，焦炉煤气作为主要能源以及化工行业的生产原材料愈来愈受到欢迎。与此同时，其综合利用技术也应当顺应社会的进步，做出改进与完善。鉴于此，首先对焦炉煤气做出了介绍，然后对焦炉煤气组成以及实际利用情况做出了分析，最后对焦炉煤气的综合利用展开了论述，期望可以为焦化企业带来一些帮助。