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1、2005中国煤炭加工与综台利用技术、市场、产业化发展战略研讨会论文囊焦炉煤气：发电、制氢、生产甲醇、生产直接还原铁等不同利用方式技术经济比较王太炎(鞍山钢铁公司，鞍山 114000)随着钢铁工业和化学工业的飞速发展，焦化工业 焦炉煤气问题。 在我国出现超常规的发展态势，2003 年中国的焦炭 目前，钢铁企业中大量的高炉煤气、焦炉煤气的 产量已达 1 6亿 t，占全世界焦炭产量的 1 3强，目 富余，甚至直接放散、排空、污染环境，已成为企业的 前正在设计和即将投产的焦炭的产能约 7 000-8 000 突出的问题。因此f调整企业的燃气结构，充分利用高 万 t，预计 2005 2007年，我国焦炭
2、产量将达 2 0 炉煤气或高、焦混合煤气作为所有设备的加热燃科，2 4亿 t，如此高速发展，致使我国炼焦工业凸现 3 将是各钢铁厂合理利用燃气资源的重要措施。)焦炉煤大难题： 气具有其他燃气不可替代的特性 (如 H：含量为 56 -1)炼焦煤资源问题； 58 )，合理地、科学地利用焦炉煤气，不仅可以充分发2)环境污染问题； 挥煤资源的潜能，又为钢铁工业和化学工业提供重要3)焦炉煤气的利用问题。 的原、燃料资源。 本文就焦炉煤气的利用问题作重点论述。2焦炉煤气的利用途径1焦炉煤气的利用背景2 1 焦炉煤气的开发与利用 由于我国天然气工业的崛起，西气东输工程已经 根据多年的生产实践和近年来的技术成
3、果，焦炉贯通，天然气已代替焦炉煤气管道气成为民用的主要 煤气的开发已经在 5个方面形成了工业化生产和商 燃料。为此，各大中城市的独立焦化厂，为维持其生存 业性运行。如：发电、加热、制纯 H：、生产甲醇及生产直与发展，必需寻找新的利用途径，以解决大量富余的 接还原铁(DRI)，见图l。煤气净化 气化圈1 蕉炉煤气的利用和处理连径一 241 2005中国煤炭加工与综合利用技术、市场、产业化发展战略研讨会论文集22 相关产品的吨焦生产量 结果表明， lm3COG 仅能产生 1度电，可见每度电的成 相关产品的吨焦生产量见图 2。其中： 本之昂贵。因此，用焦炉煤气发电是不得已而为之的1)发电量为 0 8
4、95MWh t焦，热效率 =35 利用途径。2)加热为2485MWh； 3 1 3生产纯氢3)生产纯 H2为 365m3 ； 利用焦炉煤气生产纯 H2(PSA 法 )，在我国已有多4)生产甲醇为295kg； 年的历史，其生产技术成熟，经济合理，特别是与水电5)DRI(直接还原铁 )1 120kg。 解法制 Hz比较，效益更显著。据统计，水电解法生产 H2，耗电为 6 5kwh m3，而利用焦炉煤气生产 H2，仅 耗电 O， 5kWh m3，当生产规模为 1 000mVh 的制 H2 装置，每年节约电费 500 800万元 (人民币 )，相当 1000m3 h PSA 法制 H2装置的总投资。焦
5、炉煤气生产纯 H：，必需具备管道输送的固定用 户，否则很难维持正常生产。据笔者了解，德国 Pros发电 加热 制氢 甲醇 直接还原铁 per焦化厂，每小时生产纯氢 10 000m3，一旦用户发生0 895MWh 2 485MWh 365m3(STP)295kg 1 120kg 变化，也只能转产。h=35 ) 3 1 4生产甲醇图 2相关产品的吨焦生产量 由于焦炉煤气中 CIl4含量为 26 28，恰为天然气生产甲醇的一段炉出口的 c吼含量范围。因此，3焦炉煤气利用的现状与分析 焦炉气制甲醇可以省去天然气制甲醇工艺的一段炉， 直接人二段炉进行转化，这样大大减少了建设投资。3 1 不同利用方式的分
6、析 焦炉煤气加压至 2 2MPa后送去脱硫，使焦炉煤311传统的利用方式加热燃料 气中含硫降至 0 1ppm以下 (包括有机硫 )，这是焦炉煤 焦炉煤气的传统利用方式普遍用于燃料，作为不 气合成甲醇的技术难点之一。根据资料报导，日本大 同加热设备的气体燃料，延用近百年的历史。与固体 阪煤气公司，经过 FRC脱硫后，再经干法脱硫可将有燃料比较，有使用便捷、管道输送和传热效率高等优 机硫脱至为零，不妨尝试之。 点，受到工业和民用的青睐。由于焦炉煤气含有 H舞、 以山西天浩 10万 t甲醇为例，技术经济指标如 HCN、 NH，等有害物质，在民用的燃烧过程产生大量 下： 污染物质，因此，随着天然气的开
7、发和崛起，焦炉煤气 项目总投资万元 28 774 1 必将被天然气所代替。焦炉煤气的富余、放散与排放 建设投资万元 27 1786已成为普遍现象。 建设期利息万元 1 364 9在钢铁企业中，存在大最的低热值燃气富余、排 流动资金万元 771 6 空 (高炉气，转炉气等 )。随着节能技术的进步，热风炉 年销售收入万元 15 5599 的双预热技术、蓄热化加热炉技术等的不断涌现，大 年总成本费用万元 6 756 6 量的低热值燃气被利用，焦炉煤气的富余已无可质 年利润总额万元 8 3665 疑。以鞍钢为例，预测 2006年，高炉煤气富余 46万 全投资内部收益率 税后 ) 23 4 mSh，焦炉
8、煤气富余46万mVh。 投资回收期(税后)a 556312焦炉煤气发电 甲醇成本元-t-1 716当天然气代替焦炉煤气时，一些独立的民用煤气 3 1 5生产直接还原铁焦化厂，焦炉煤气只能放散或用于本身加热来维持焦 焦炉煤气经加氧热裂解成还原性气体后 (H： =炉的正常生产。利用焦炉煤气发电可以回收热能，减 70， C0=30 )，作为气基竖炉的还原性气体的气源，少放散对大气与环境的污染，但焦炉煤气发电的经济 生产直接还原铁是焦炉煤气利用的重要途径，对缺少 效益较低。据一些焦化厂利用 COG发电的成本核算 天然气而大量富余的焦炉煤气地区，生产直接还原铁一 242 一2005 中国煤炭加工与综合利
9、用技术、市场，产业化发展战略研讨盒论文集提供最佳的气体资源，是未来钢铁企业中生产直接还 富余问题的一个途径。利用富余焦炉煤气生产 DRI与 原铁的最佳工艺选择。 用于发电的经济效益进行比较，生产 DRI成倍地优于 在钢铁联合企业中普遍采用焦炉煤气 (包括配高 发电的经济效益。德国人根据南美的生产厂家数据， 炉煤气 )燃气发电，这也是解决焦炉煤气和高炉煤气 对钢铁企业中利用 COG 生产 DRI 和发电的数据比较表 1生产 DRI 和利用 COG 发电的数据比较 冕表 1、表 2。裹 2 COG 不同利用方式的技术经济比较1)原、燃料消耗降低257；4结论 2)液钢产量增加 38；3)co：排放量减少34；(1)焦炉煤气作为还原剂生产 DRI、作为合成气生 41生铁成本降低 10欧元 t。 产甲醇和制纯氢原料较适宜，不适宜作为燃料发电 (3)利用 COG方式排列的技术经济指标顺序 (COG 含 H256 一 58 )；而天然气最适用于作燃料 (NG 1)用 COG 生产 DRI ；中 CH。含量为 94 )。 2)用 COG生产甲酵； (2)推进高炉炼铁和直接还原铁两种技术的整合， 3)利用 PsA法制氢；既可生产高炉铁，又生产 DRI。采用 COG生产 DRI与 4)高炉、焦炉煤气发电；高炉炼铁比较的效益如下： 5)加热燃烧。一 243
