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论焦炉煤气资源化2011-3-14 目录 焦炉煤气资源化开发应进一步优化 1 1. 焦炉煤气用作气体燃料 1 2. 利用焦炉煤气发电 2 3. 利用焦炉煤气制氢 3 4. 焦炉煤气用于生产直接还原铁 3 5. 焦炉煤气用于高炉喷吹炼铁 3 6. 焦炉煤气作为化工原料生产合成气 4 7. 焦炉煤气直接生产合成气 5 焦炉煤气利用不仅是炼焦生产资源综合利用的重要方式，也是焦化行业节能减排的必要途径。按煤料加工的重量转换计算，焦炉煤气是仅次于焦炭的炼焦产品，每吨焦炭可副产400多m3的焦炉煤气。这些焦炉煤气除焦炉自身加热使用外，每生产1吨焦炭还有200多m3的富余。我国焦炭产量巨大，每年由此而产生的数百亿m3焦炉煤气的综合利用已经成为我国炼焦行业必须关注的问题。根据焦炉煤气的特点(含氢量高)，我国焦化行业应进一步开发出符合企业特点的应用技术，进而实现煤气资源的优化开发利用，增加焦炉煤气的利用价值，增强炼焦行业的整体竞争力。 近年来，我国焦炉煤气利用程度不断提高，在开发利用技术方面进行了一系列的探索。 焦炉煤气用作气体燃料 焦炉煤气是优质的中热值气体燃料，其热值为17兆焦~19兆焦/标准m3，煤气的主要成分(体积百分比)为氢50%~60%、甲烷23%~27%、一氧化碳5%~8%，含两个以上个碳原子的不饱和烃2%~4%，以及少量的二氧化碳、氮、氧等。由于我国油气资源缺乏，为解决大中城市民用燃气紧张的问题，20世纪80年代焦炉煤气曾一度广泛应用于民用燃气领域。目前，在天然气还没有通达而焦化行业有一定基础的地区，焦炉煤气仍是民用煤气和其他工业生产的主要气体燃料提供者。如我国景德镇等地将焦炉煤气用作陶瓷厂窑炉的加热燃料，生产出优质的陶瓷制品。此外，焦炉煤气还可用作水泥和玻璃等工业生产的燃料。 利用焦炉煤气发电 由于焦炉普遍采用了高效的烟气余热回收技术，约有50%~55%的焦炉煤气富余。我国许多焦化企业将剩余的焦炉煤气用于发电。焦炉煤气发电有三种方式，分别为蒸汽发电(热电联产)、燃气轮机发电和内燃机发电。目前这几种发电方式在国内均有应用，技术成熟。如果焦化企业与高电耗生产匹配或与发供电企业联营，且上网电价合适，焦炉煤气用于发电可作为优先选择的技术路线之一。其运行与管理简便，生产作业时间长，可采取多种方式，企业收益稳定。 蒸汽发电，热电联产供热与发电兼用。蒸汽发电由锅炉-凝汽式气轮机-发电机组成。该工艺以焦炉煤气作为热源燃烧锅炉，生成高压蒸汽，用以带动汽轮机、发电机而发电。蒸汽发电技术过关、成熟可靠。在我国焦化行业应用较广泛，但其系统复杂、占地面积大、启动时间长。 焦炉煤气用于燃气轮机发电。燃气轮机发电是用焦炉煤气直接燃烧，驱动燃气轮机以带动发电机发电。燃气轮机发电机组设备紧凑、占地少、效率高、效益好、启动速度快。不过，燃气轮机运行一段时间后必须远距离运回制造厂检修，因此需要较多的备品，要求工人有较高的技术素质。 燃气－蒸汽联合循环发电技术(CCPP)。该技术的基本原理是将剩余的焦炉煤气和回收的高炉煤气经净化、混合、加压后送往燃气轮机燃烧、膨胀做功，带动燃气轮发电机组发电。同时燃气轮机排放的高温烟气加热余热锅炉，产生蒸汽，带动蒸汽轮发电机组，形成联合循环发电。燃气－蒸汽联合发电是热能资源的高效梯级综合利用，其发电效率高达45%以上，实现了钢电联产，目前我国的济钢、宝钢、太钢、沙钢、通钢、鞍钢、马钢、邯钢、安钢、涟钢等多家钢厂都在使用该技术。 用煤气内燃机带动发电机发电。我国山东、山西、宁夏、安徽、河北、新疆、内蒙古、云南、江苏等地的一些焦化厂采用煤气内燃机发电。可供选择的焦炉煤气内燃机发电机组有400千瓦、500千瓦、1200千瓦和2000千瓦。目前焦化行业大多采用的是500千瓦焦炉煤气内燃机发电机组。按焦炉煤气热值(低热值)16720千焦/m3计算，1m3焦炉煤气可发电1.1千瓦时。 利用焦炉煤气制氢 焦炉煤气中的氢含量达55%~60%，是重要的氢资源提供者。目前，焦炉煤气制氢(PSA)的主要方法是采用变压吸附技术从冷焦炉煤气中分离氢气，该工艺生产的氢气纯度可达99.99%。从上世纪80年代开始，我国宝钢、鞍钢、武钢、本钢、包钢等钢铁企业先后建设了多套100m3/h至5000m3/h、纯度为99.999%的焦炉煤气变压吸附制氢装置，其中投产运行时间最长的一套已达20多年。我国有多家钢铁企业采用PSA从焦炉煤气中分离氢气，用作轧钢厂保护性气体。 据了解，日本钢铁行业每年提供约40亿m3氢气供应给燃料电池行业使用，通过改进工艺，未来其供应量将进一步增加。另外，由于大多数日本钢厂位于城市中心附近，所以未来城市所需的大部分清洁能源可由钢厂负责供应。在我国，随着氢电池开发、应用成本的降低，利用炼焦煤气提氢将成为焦炉煤气资源化利用的新亮点。采用炼焦煤