焦?fàn)t煤氣綜合利用技術(shù)分析

周軍武

（內(nèi)蒙古慶華集團(tuán)烏斯太能源化工有限公司，內(nèi)蒙古阿拉善盟 750306）

現(xiàn)如今，我國已經(jīng)成為鋼鐵生產(chǎn)大國之一，焦炭年產(chǎn)量排在了世界排名的前幾名，同時(shí)年生產(chǎn)總量也在持續(xù)增長。焦炭產(chǎn)量在2005年約是1.33×108噸，2010年約為2.45×108噸，2015年就已經(jīng)快速增加到3.78×108噸。在生產(chǎn)焦炭期間會(huì)產(chǎn)出大量的焦?fàn)t煤氣，假如參照1噸焦炭產(chǎn)出340m3焦?fàn)t煤氣計(jì)算，2015年我國生產(chǎn)焦?fàn)t煤氣的總產(chǎn)量為2.689億噸，在這當(dāng)中73%用于民用以及工業(yè)行業(yè)當(dāng)中，剩下的便通過燃燒直接排放到空氣當(dāng)中，不但使能源被浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境也帶來了很多的污染。所以，焦?fàn)t煤氣的回收再運(yùn)用對(duì)我國資源反復(fù)使用以及經(jīng)濟(jì)收益的長時(shí)期穩(wěn)定進(jìn)步均有著非常重要的作用。

1 焦?fàn)t煤氣綜述

伴隨國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的快速進(jìn)步，我國的焦化事業(yè)也有了很大的進(jìn)步。2017年，行業(yè)里面用戶的現(xiàn)實(shí)需求量有所下降，以及受到綠色環(huán)保理念的局限，本來預(yù)設(shè)的生產(chǎn)總量是4.621 3億噸上下，但是國內(nèi)1月份到9月份的焦炭總產(chǎn)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(jié)合企業(yè)生產(chǎn)的9.32Mt，同比下浮了5.2 %。假如依照焦炭產(chǎn)量340m3/t計(jì)算，得出焦?fàn)t煤氣的總產(chǎn)量應(yīng)為1.954×1011m3，其中用在自行發(fā)熱的大約占據(jù)了37%～42%，剩下的用于能源供給到各項(xiàng)工藝中，或是用在發(fā)電方面。最近幾年當(dāng)中，政府有關(guān)部門對(duì)焦化企業(yè)做出了整治，要求焦?fàn)t生產(chǎn)的煤氣必須回收再使用，使得中型小型類的焦化企業(yè)獲得了全新的機(jī)會(huì)，增加了許多經(jīng)濟(jì)收益。比方說，當(dāng)前，有很多煉金企業(yè)借助于再次回收的焦?fàn)t煤氣，用來產(chǎn)液化天然氣、氫氣等，為焦化企業(yè)增加了許多經(jīng)濟(jì)收益，繼而提高了本企業(yè)在行業(yè)中的總體競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

2 焦?fàn)t煤氣組成以及實(shí)際利用情況

2.1 焦?fàn)t煤氣的組成

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

2.2 焦?fàn)t煤氣實(shí)際利用情況

其是焦化產(chǎn)業(yè)的主要附屬產(chǎn)物，也是鋼鐵工業(yè)中的一種附屬產(chǎn)物。其每噸產(chǎn)量在340m3，產(chǎn)生的熱值在4.1×103～4.5×103kJ/m3，其與固體燃料對(duì)比來說，實(shí)際使用會(huì)更加便捷，借助管道來運(yùn)送的效能以及熱值傳送的效能都會(huì)更高等，因此深受工業(yè)行業(yè)以及家用的歡迎。

用于工業(yè)行業(yè)的煤氣：其是煤氣燃料，能用在焦?fàn)t加熱以及高爐熱風(fēng)爐當(dāng)中。但是，伴隨節(jié)能技術(shù)的升級(jí)以及新型代替燃料的面世與實(shí)際運(yùn)用，致使其的總體消耗量已經(jīng)減少了很多。

用于民用住宅的煤氣：將回收而來的焦?fàn)t煤氣通過凈化處理供給百姓使用。然而，最近幾年當(dāng)中，伴隨輸氣工程的建設(shè)，有些大型城市以及中型城市已經(jīng)開始用天然氣，使得其實(shí)際需求總量減少了非常多。為此，其實(shí)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(shù)的改進(jìn)與升級(jí)。

3 焦?fàn)t煤氣綜合利用

3.1 焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)氫氣

假如電解消耗氫氣為7.1kW·h/m3時(shí)，用其生產(chǎn)氫氣時(shí)只會(huì)消耗0.55kW·h/m3，生產(chǎn)總規(guī)模為1 100m3/h，年度節(jié)約電力總成本費(fèi)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(chǎn)氫氣設(shè)施?，F(xiàn)如今，我國內(nèi)生產(chǎn)氫氣能源的主要渠道就是借助其轉(zhuǎn)化技術(shù)來完成的。由于其本身含有的氫氣量占比就已經(jīng)達(dá)到了55%～58%，所以在生產(chǎn)氫氣的時(shí)候，應(yīng)該選用變壓吸附的方法將氫氣分離出來。

3.2 焦?fàn)t煤氣用作燃料

以前是將其視為多種加熱設(shè)施當(dāng)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(yè)行業(yè)的歡迎。家用燃料：對(duì)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(fā)熱量，本身含有的CO成分不多，與天然氣相比，其無論是在發(fā)熱情況、環(huán)保、燃燒產(chǎn)物等若干方面都稍差于天然氣。除此之外，工業(yè)燃料：其一，用作發(fā)電燃料。其二，用作煉鋼燃料、軋鋼燃料以及燒結(jié)燃料等。

3.3 焦?fàn)t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(zhuǎn)為成了焦?fàn)t氣，有75%轉(zhuǎn)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(yùn)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(jié)省大量的焦煤能源，繼而減少生產(chǎn)總體費(fèi)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(yùn)用焦?fàn)t煤氣的設(shè)施當(dāng)中。首先，在其具備了還原能力以后到能力減弱時(shí)候降低排量，并且運(yùn)用效能減量，不借助外界重整煤爐設(shè)施來降低或是更改氣體的產(chǎn)生系統(tǒng)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(chǎn)中。

3.4 制備甲醇

由于其本身當(dāng)中含有25%～27%的甲烷，CH4與高碳?xì)浠衔锖铣苫旌蠚怏w，甲醇的組成成分可以在0Pa壓力作用下制備完成。有關(guān)數(shù)據(jù)指出，1.1×103m3的焦?fàn)t氣能夠生產(chǎn)出1t的甲醇。經(jīng)過對(duì)比國內(nèi)一些地區(qū)的天然氣和相等規(guī)模的煤炭來生產(chǎn)甲醇期間所用到的總體費(fèi)用，可得出，焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的性價(jià)比會(huì)高很多。當(dāng)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(fèi)用較低、制備流程簡單等特點(diǎn)。

3.5 發(fā)電

蒸汽輪機(jī)發(fā)電，是指讓焦?fàn)t煤氣經(jīng)過直接燃燒而產(chǎn)生的蒸汽，借助于蒸汽輪機(jī)當(dāng)中的發(fā)電機(jī)來進(jìn)行發(fā)電，其是一種老式的煤氣發(fā)電技術(shù)，因其生產(chǎn)效能不高，但是單一設(shè)施的生產(chǎn)效能卻比較高，因此適用在大型的燃?xì)怆娬?。除此之外，還有一種就是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，是經(jīng)過本身的渦輪來壓縮空氣，使得高壓狀態(tài)下的空氣在燃燒室中與焦?fàn)t煤氣融合燃燒，讓空氣在極短時(shí)間內(nèi)體積鼓脹，繼而推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種發(fā)電形式由于性能以及穩(wěn)固能力都不大好，并且發(fā)電功率在35%以下，在借助燃?xì)馀c蒸汽融合發(fā)電期間，發(fā)電的功率可在46%以上，因此，日后使用焦?fàn)t煤氣來發(fā)電的大體方向是燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。

4 結(jié)束語

總而言之，伴隨焦化行業(yè)的進(jìn)步，焦?fàn)t煤氣作為主要能源以及化工行業(yè)的生產(chǎn)原材料愈來愈受到歡迎。與此同時(shí)，其綜合利用技術(shù)也應(yīng)當(dāng)順應(yīng)社會(huì)的進(jìn)步，做出改進(jìn)與完善。鑒于此，首先對(duì)焦?fàn)t煤氣做出了介紹，然后對(duì)焦?fàn)t煤氣組成以及實(shí)際利用情況做出了分析，最后對(duì)焦?fàn)t煤氣的綜合利用展開了論述，期望可以為焦化企業(yè)帶來一些幫助。