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摘 要：焦炉煤气是一种十分宝贵的能源，是炼焦工业的副产物，文章试分析焦炉煤气的组成、利用价值及利用现状，例如发电、燃料、化工制品等，可以将焦炉煤气变废为宝，充分利用，不仅可以节约资源创造价值，还可以减轻煤燃烧对大气的污染，今后的发展方向会使能源的清洁化、系统化、产业化，推动社会的可持续发展。

关键词：焦炉煤气；利用

我国的煤炭资源丰富，是世界上焦炭产量最大的国家，约占世界焦炭生产总量的百分之六十，在生产焦炭的过程中会产生大量的焦炉煤气，是一种非常丰富的能源，如何高效利用焦炉煤气是各国研究的重要课题，对于营造低碳环境，创造经济效益具有很大的推动作用，实现资源的循环利用，对于我国经济的可持续发展具有很大的积极意义。

1.焦炉煤气分布状况

焦炉煤气的来源主要有生产焦炭的焦化企业、供应城市煤气的焦化企业、钢铁企业的附属焦化企业，钢铁企业附属的焦化企业所产生的焦炉煤气主要用于轧钢，供给企业自用，供应煤气的焦化企业和生产焦炭的焦化企业产生的焦炉煤气有一半用于企业生产的自加热，剩余的一半能源可做他用，潜值巨大。

2.焦炉煤气的利用价值

焦炉煤气是烟煤在炼焦炉中经高温（950℃～1050℃）干燥、热解、熔融、黏结、固化、收缩等一系列过程，最终产生焦炭和焦油以及其他化学产品的同时所获得的可燃性气体，这一过程叫做高温炼焦。焦炉煤气的主要成分是H2和CH4，另外还有少量CO、CO2、N2等，生产1t焦炭可以产生约350～450m3的焦炉煤气，其净煤气的热值可达18000kJ·Nm-3，对于焦炉煤气的利用，可以利用其物理热，温度约为650℃～ 700℃；可以利用其化学热，将焦炉煤气中可燃性气体燃烧释放的化学热用作燃料；另外还可以利用其化学成分的特点生产化工原料，利用的方式多种多样，企业可结合实际情况最大限度提高焦炉煤气的使用率。

3.焦炉煤气的利用现状

3.1焦炉煤气用于发电

焦炉煤气用于发电是其回收利用的一种有效途径，相比较于传统的原煤发电，焦炉煤气具有特效率高、环境污染小、输送成本低的特点，发电模式主要有以下三种：

（1）蒸汽轮机发电：此技术在我国的焦化行业中应用广泛，技术成熟可靠，由锅炉、凝汽式汽轮机、发电机组构成，利用锅炉直接燃烧焦炉煤气产生蒸汽，驱动发电机组发电，发热效率可达90%。此技术运行稳定，单机效率高，是我国焦化企业应用最为广泛的发电技术。

（2）燃气轮机发电：是直接燃烧焦炉煤气来驱动燃气轮机带动发电机组发电，这种方式燃机运行效率高、设备占地少、建设工期短、回收周期短、效益良好的特点，但是燃气轮机对于焦炉煤气的要求较高，必须经过严格净化，并且对焦炉煤气的热值要求也很高，同时燃机余热还会带走大量热能，损失较大，燃气轮机还面临着可靠性差和使用寿命短的问题。

（3）内燃机发电：内燃机发电是由火花塞点火，运用煤气机带动发电机组发电，发电效率相对较高，可达30%～40%，这种方法是热能直接转化成机械能，能量的转化率高，运行效率高，辅助设备少，投入少回报快，适合中型焦化厂使用。

目前燃气——蒸汽联合循环发电技术（CCPP）是我国大中型钢铁联合企业正在积极推广的新技术，热能资源能够得到高效梯级综合利用，发电效率可达45%以上，值得推广。焦炉煤气发电虽然技术很成熟，但是规模较小，且发出的电难以并入国家电网，这些都需要合适的解决之道。

3.2焦炉煤气用作燃料

焦炉煤气最传统的利用方式是作为气体燃料，比固体燃料更加便捷，输送方便，传热效率高，在民用或工业领域使用广泛。焦炉煤气经过净化后可以通入城市供气管道，其供热值较高，CO含量低，但是与天然气相比，在热值、洁净度、燃烧产物方面都略逊一筹，但是在天然气输送不到的地方，使用焦炉煤气作为替代还是十分普遍的，据资料分析，目前保守估计约有200亿m3的规模，煤气直接为民用，减少了占地，销售价格较高，能够创造一定的经济效益。

3.3焦炉煤气用于制氢

氢能源是一种清洁无污染的能源，焦炉煤气中含有50%以上的氢，将焦炉煤气中的氢分离出来作为新能源是今后的一个发展方向，并且焦炉煤气提取氢的技术工艺已经成熟，与水电解法制氢相比具有更高的经济性。水电解法制氢耗电为 6.5 k w h·m-3，而焦炉煤气制氢耗电仅为0.5 k w h·m-3，，焦炉煤气制氢的技术关键在于煤气净化后的变温吸附和变压吸附过程。

3.4焦炉煤气生产甲醇

甲醇是一种很好的液体燃料，也是一种重要的化工原料，随着技术的发展，甲醇应用的拓宽，其前景市场更加广阔。焦炉煤气中的甲烷含量在24%～28%左右，在6.0MPa压强下即可合成甲醇，反应速度快，流程短，相较于天然气、煤制作甲醇成本要低，合成甲醇也是目前高效利用焦炉煤气的重要方式之一。焦炉煤气合成甲醇技术的关键步骤是将焦炉煤气深度净化，然后将焦炉煤气中的甲烷及少量多碳烃转化为一氧化碳和氢气，以满足甲烷转化催化剂和甲醇合成催化剂的要求，提高其催化能效和使用寿命。目前，焦炉煤气甲烷转化工艺主要有催化氧化转化法、 非催化转化法、 蒸汽转化法三种， 催化氧化转化法因其流程短、 投资低而被广泛采用。

3.5焦炉煤气用于制天然气

天然气是一种绿色的清洁型能源，经济实惠又安全可靠，大力发展天然气是未来能源发展的一个重要趋势。焦炉煤气中含有天然气的成分甲烷，并且焦炉煤气中的CO、CO2、H2在一定条件下还可以反应转化为甲烷，这些都为焦炉煤气合成天然气提供了有利的条件。焦炉煤气合成天然气的工艺有两种，一种是甲烷化工艺，一种是分离工艺，技术先进工艺简单，能够产生极好的社会效益、经济效益和环境效益。合成天然气可以利用管道直接输送至用户使用，还可以进一步加工形成压缩天然气和液化天然气，目前压缩天然气已经推广到我国城市的公交、出租车领域，在油量减少油价攀升的局势下，使用压缩天然气有明显的价格优势，也有利于推广焦炉煤气转化成压缩天然气作为新型的汽车燃料，对建设节约型社会起到积极的助推作用。

3.6焦炉煤气生产还原铁

焦炉煤气经过加氧热裂解后可以将CH4热解成还原性气体CO和H2，可以作为还原剂直接还原含杂质量较少的高品位铁矿来生产海绵铁，大大降低了炼铁过程对炼焦煤和焦炭的消耗量，技术已经非常成熟，所得经济效益也远高于焦炉煤气发电。目前我国的直接还原铁实际需求量已经超过500万t，但是生产量仅为20万t，供需差极大，国内的海绵铁还是依赖于进口，价格较高，而开发焦炉煤气生产还原铁将为我国提供还原铁生产的新途径，对于合理利用资源具有积极作用。

3.7焦炉煤气生产化肥

用焦炉煤气生产化肥是其综合利用的又一主要途径。焦炉煤气生产化肥的成本比无烟煤当作原料生产化肥的成本要低，产品性能稳定并且容易储存。用焦炉煤气在30MPa压强下在合成塔内合成氨，然后和二氧化碳在20MPa压强下合成尿素。我国山西华瑞1830项目、中煤九鑫1830项目都采用了焦炉煤气生产化肥的技术，并且研究进行改进，取得了良好的成果。

在可持续发展以及新能源开发的战略背景下，焦炉煤气的综合利用无疑是符合社会发展轨道的，在现有的成果基础上，我们需要进一步研究探讨，将焦炉煤气的利用更加清洁化，产品更加多元化，利用效率最大化，这不仅是能源、环境发展的需要，也是企业寻求发展的生存需要。

参考文献

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[3]李克兵，陈健.焦炉煤气和转炉煤气综合利用新技术[J].化工进展2012，29.

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