焦爐煤氣
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-27
焦爐煤氣的實例教程
然而, 從國內總體狀況和各企業的實際情況分析, 仍然存在許多規模和數量不等的焦爐煤氣供應源。對于有焦化廠的鋼鐵聯合企業, 自產焦爐煤氣基本得到利用,主要用于焦爐加熱、軋鋼加熱爐、高爐熱風爐、燒結點火以及燃燒發電等。但是, 隨著企業內能量利用率的提高和替代燃料的使用, 加熱所需要的焦爐煤氣將不斷減少, 焦爐煤氣會有一定的富裕量供高爐噴吹。
另外, 基于上面的分析, 將焦爐煤氣用于發電的成本遠遠高于將焦爐煤氣用于高爐噴吹, 所以將用于發電的焦爐煤氣也改用高爐噴吹, 則能更好地體現焦爐煤氣的價值和使用效果。因此, 對鋼鐵聯合企業來說, 應盡可能多地將焦爐煤氣供給高爐噴吹。綜上所述, 高爐噴吹焦爐煤氣具有工藝成熟、設備技術投資小、運行成本低等優點。但是需要特別指出的是, 在焦爐煤氣的供應量相對并不多, 且存在一定的波動的情況下, 高爐噴吹焦爐煤氣不是噴煤的替代品, 而是噴煤的補充和完善, 以期獲得最佳的經濟效益。
結論
(1) 焦爐煤氣用作加熱燃料, 仍是目前焦爐煤氣的主要利用途徑之一, 但焦爐煤氣的需求量正在逐漸下降。
(2) 對于獨立焦化廠而言, 利用焦爐煤氣發電時經濟效益顯著。而對于國內大中型鋼鐵企業而言, 利用焦爐煤氣發電時, 普遍存在設備一次性投資大、維護及備件費用高、電價居高不下等問題。
(3) 利用焦爐煤氣生產氫氣的技術成熟且經濟合理, 但受氫氣產量的限制, 其并不能作為鋼鐵企業利用焦爐煤氣的主要途徑。
(4) 目前利用焦爐煤氣生產甲醇的焦化廠多為獨立焦化廠。對于鋼鐵企業而言, 其主要存在的問題是, 沒有充足的焦爐煤氣富余量且投資規模較大。
展開 近年來開發新的綠色能源如天然氣、焦爐煤氣等富含還原劑( 碳、氫) 的物質，來進行高爐噴吹，既能通過替代部分冶金焦炭緩解煤炭資源緊張局面，又能實現節能減排，同時也為煤氣尋求一種更為高效的利用途徑[1-2]。焦爐煤氣屬于氫系還原劑，與碳系還原劑相比，在還原鐵礦石時產生的是H2O 而非CO2，所以更有利于減少CO2排放。因此，高爐噴吹焦爐煤氣技術的實施，不僅可通過節焦作用產生一定的經濟效益，也會起到CO2減排作用，能夠給企業帶來經濟和環保的雙重效益。
2 高爐噴吹焦爐煤氣工藝特點
2.1 焦爐煤氣的性質
焦爐煤氣( Coke Oven Gas，簡寫COG) 是在煉焦過程中，在隔絕空氣條件下，精煤經高溫干餾產生的氣體產物[3]。經過生產回收和凈化處理后成為煉焦最主要的副產品。生產1t 焦炭大約產生425m3煤氣量，除去回爐助燃外，會產生約200 m3的焦爐煤氣供用戶使用。凈化后焦爐煤氣的主要成分如表1 所示。凈焦爐煤氣的主要成分是H2和CH4，發熱值為16500～18500kJ/m3。因此，焦爐煤氣是一種氣體燃料，更是一種高氫含量的良好還原劑。
表1 焦爐煤氣凈化后的主要組成成分%
2.2 高爐噴吹焦爐煤氣工藝
將焦爐煤氣加壓至高于風口壓力，然后經管路系統輸送到達高爐各風口，在壓力的作用下，經噴qiang噴入高爐內，實現焦爐煤氣的高爐噴吹[4]。
在高爐風口回旋區前端，焦炭與氣體中氧反應主要生成二氧化碳，并放出大量的熱。在回旋區后端及邊界層，氧基本消耗殆盡，焦炭與二氧化碳發生碳的溶損反應并吸收部分熱量。同時還有碳的不完全燃燒反應、水煤氣反應、碳與氫氣的反應等等，其中以碳的完全燃燒和溶損反應為主[5]。回旋區的主要反應詳見表2。
展開 孔治勇 方錦浩 洪葉發
焦爐煤氣中含有硫化物按其化合狀態可分為兩類：一類是硫的無機物，主要是硫化氫（H2S）無機硫；另一類是硫的有機化合物，如二硫化碳（CS2）、羰基硫（COS）及噻吩（C4H4S）等有機硫。
在煉焦過程中，配合煤中硫的分布于焦爐煤氣中有機硫約為1～2%（質量分數）。焦爐荒煤氣中有機硫含量大約是其無機硫的5～10%，與煉焦配合入爐煤中硫化物結構及煉焦條件有關。硫的化學轉化始于煤的分解溫度，到初次分解結束（約600℃）基本完成。所析出的H2S和S在高溫分解階段又與其它高溫分解產物進行反應，例如生成有如下有機硫化物：
S+CO＝COS （可逆）
2COS ＝CS2+CO2（可逆）
2H2S+ C →CS2 +2H2
同時還有更復雜的反應有機硫生成物，如C4H4S、C2H5SH、CH3SH、CH3SCH3等。
焦爐荒煤氣（注：指凈化前的焦爐煤氣）中的有機硫總質量濃度為500～900mg/立方米，其中主要有機硫包括：二硫化碳300～500mg/立方米（分子中硫質量分數84.2%）；羰基硫100～200mg/立方米（分子中硫質量分數53.3%）；噻吩100～150/立方米（分子中硫質量分38.1%）；甲基噻吩5～10mg/立方（C5H6S，分子中硫質量分數32.6%）；甲硫醇5%（CH3HS，分子中硫質量分數66.6%），還有少量的其他硫醇、硫醚類有機硫等。
焦爐荒煤氣中有機硫化物的平均含硫質量分數約60%，其總含硫質量濃度300～600mg/立方米。
由煉焦爐煙囪煙氣排放SO2來源構成看，焦爐加熱用焦爐煤氣時，源自煤氣中有機硫燃燒生成SO2約占10～13% 。因此，脫除焦爐煤氣中有機硫化物對于降低焦爐煙囪煙氣中SO2排放濃度具有重要意義。
展開 近年來，我國鋼鐵工業迅猛發展，鋼鐵冶金技術不斷進步，使得鋼鐵廠富產煤氣資源量越來越多。焦爐煤氣、高爐煤氣和轉爐煤氣是鋼鐵企業生產過程中的副產品，煤氣資源占到企業總能耗的比例達到40%左右，是影響生產成本和利潤的重要因素。因此，實現煤氣的充分回收、合理利用，對于鋼鐵廠降低成本、發揮其能源轉化作用具有重要的意義。
表1、焦爐煤氣、高爐煤氣、轉爐煤氣特性分析
一、煤氣利用途徑
煤氣資源受煤種配比、原料結構等影響，焦爐、轉爐、高爐煤氣熱值在可控范圍內波動，按照煤氣結構調整和煤氣熱值調整的要求，根據煤氣種類和工藝劃分，煤氣資源合理利用可參照以下原則：
1、 高爐煤氣首先應考慮供給焦爐、高爐熱風爐、鍋爐以及軋鋼等用戶，其中焦化工序盡量以高爐煤氣替代焦爐煤氣，實現以高爐煤氣為主，焦爐煤氣為輔；置換出的焦爐煤氣可以用于發電效率達45%的燃氣——蒸汽聯合循環發電上。
2、 焦爐煤氣產量相對穩定，各種參數波動小，熱值高，毒性較小，主要考慮用在熱值要求高的設備上，如燒結點火爐等，還可與高爐煤氣、轉爐煤氣混合供軋鋼等用戶，高熱值的煤氣可有效減少加熱時間，降低鑄坯燒損。
3、 轉爐煤氣應優先煉鋼工序自用，比如鋼包烘烤、合金烘烤、混鐵爐保溫、在線烘烤、連鑄中間包烘烤等，然后供給低壓鍋爐或直接供給軋鋼加熱爐，最后再供給對燃料要求不嚴的用戶或當使用轉爐煤氣時對車間生產影響小的用戶，例如石灰車間、初軋車間等。同時要考慮轉爐煤氣用量的最大化，以提高轉爐煤氣回收量，置換出更多的高爐煤氣、焦爐煤氣。
大部分鋼鐵企業煤氣都作為燃料使用，其中焦爐煤氣因其發生穩定、熱值較高，燃燒后煙氣能夠達到較高的溫度，作為各用戶優先使用的介質，經常出現焦爐煤氣量不足的情況。
展開 焦爐煤氣中的硫化物是一種有害物質,若不對其進行脫除,不僅會腐蝕生產設備,而且會帶來環境污染，因此焦爐煤氣在使用前必須進行脫硫處理。本文對目前國內應用較多的焦爐煤氣脫硫技術方案進行介紹，包括PDS法、HPF法、改良ADA法等。通過對這些脫硫工藝在脫硫效果、堿源、成本等方面進行比較，發現PDS法和HPF法因其脫硫效率高、不需要外加堿源、生產流程簡潔，被大多數企業所青睞，綜合效益最佳。
引言
煤在煉焦生產時一般72%～78%轉化為焦炭，22%～28%轉化為荒煤氣，干煤中含有質量分數為0.5%～1.2%的硫，其中有20%～30%的硫轉到荒煤氣中，形成有機和無機硫化物。而焦爐煤氣中，硫化氫的含硫量占總含硫量的90%以上。焦爐煤氣中的硫化氫是一種有害物質，它會對化學產品回收設備和煤氣輸送管道產生腐蝕。硫化氫含量高的焦爐煤氣用于煉鋼，會導致鋼的質量下降; 用于合成氨生產，會導致催化劑中毒失效和管道設備等腐蝕;用于工業和民用燃料，其燃燒所排放廢氣中的硫化物會污染環境，對人體健康造成危害。
因此，焦爐煤氣不論是用作工業原料還是城市燃氣都需要對其進行脫硫凈化。煤氣脫硫不僅可以改善煤氣質量，減輕設備腐蝕，還可以提高經濟效益。本文對目前企業中常用的焦爐煤氣脫硫方法進行分類介紹，主要對常用的一些濕式氧化脫硫法，包括PDS法、HPF法、改良ADA法等進行分析對比，說明各種工藝的優缺點。
1 焦爐煤氣脫硫方法
焦爐煤氣脫硫工藝發展至今已經有50余種。雖然工藝數量眾多，但是根據反應的接觸條件以及催化劑的種類的不同，總體上可以分為兩大類: 一類是干法脫硫; 另一類是濕法脫硫。
1.1 干法脫硫
干法脫硫是利用固體吸附劑，例如活性炭、氫氧化鐵等脫除煤氣中的硫化氫，使煤氣中硫化氫的含量達到1～2mg/m3。該工藝在脫硫反應中無液體存在，脫硫環境完全干燥。
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焦爐煤氣的最新內容
首先，氣化煤經過熱解生成焦炭和焦爐煤氣，焦炭進入氣化單元與CO2發生氣化反應，氣化單元出來的合成氣與焦爐煤氣經過換熱過程后，進入變換單元發生水煤氣變換反應，得到了富含H2與CO2的合成氣。然后，氣體在凈化單元中除去硫化物以及CO2，凈化之后的H2作為燃料進入燃氣輪機做功發電。
某項目的工藝流程為高爐焦爐煤氣進入燃氣鍋爐燃燒，燃燒后的煙氣進入SDA脫硫塔脫硫，再進入袋除塵器除塵，最后經出口煙道進入煙囪排出。在整個系統的運行中，SDA脫硫塔需在負壓條件下運行，由于現場實測3#線出口管道阻力大，導致正壓區處于脫硫塔旋轉霧化器處，致使旋轉噴霧器無法正常運行。對3#線系統進行模擬分析，并提出方案優化降阻。
在鋼鐵冶煉公司自備電廠中，高爐煤氣、焦爐煤氣和轉爐煤氣的混合氣一般作為鍋爐燃燒的主要能源，因此鍋爐煙道廢氣中CO含量檢測結果可為鍋爐燃燒的改善提供良好的指導。良好的燃燒效率不僅能提高企業的經濟效益，還能節能降耗。
電捕焦油器使用說明書，電捕焦油器主要用于化肥，焦化，城市煤氣，冶金，建材，碳素，陶瓷等行業的氣體凈化，用以回收煤氣，焦爐氣中的焦油，同時去除其中的粉塵，水霧等雜質，達到物料回收和氣體凈化雙重效果，對保證工藝流程中后工段設備的正常穩定運行也起著至關重要的作用。
循環氨水、剩余氨水
循環氨水是指從焦爐煤氣初冷系統冷凝下來后又送回焦爐集氣管用以噴灑冷卻粗煤氣的氨水。
剩余氨水，由裝爐煤的表面水及煉焦過程的化合水溶入氨后形成的氨水。
典型的焦化廠剩余氨水組成
經過蒸氨塔處理后的廢水氨含量一般設計要求在100mg/L以內，固定氨需加NaOH進行反應。
焦爐煤氣是燒結、煉焦、煉鐵、煉鋼和軋鋼生產的主要燃料。
2、干熄焦
2.1 干熄焦工藝
2.1.1 干熄焦的裝置
干熄焦的主要設備包括：電機車、焦灌車及其運載車、提升機、裝料裝置、排焦裝置、干熄爐、鼓風裝置、循環風機、干熄焦鍋爐、一次除塵器、二次除塵器等。
a) 電機車與焦罐車 電機車是牽引機車，車上備有行走裝置和空壓機等，用來牽引焦罐車（或熄焦車）和開閉熄焦車車門。
一般用焦爐煤氣加熱時，每公斤干煤的耗熱量約為 550千卡；用高爐煤氣加熱時約為630千卡。
護爐
煉焦爐烘爐階段由于硅磚的膨脹是非線性的，上下部位膨脹速度不一，有被拉成階梯裂紋的可能。正常生產過程中，由于炭化室的周期性裝煤和出焦，爐溫波動很大，砌體也會產生一定程度的脹縮變化。再加各種機械設備對砌體的撞擊，均可能導致砌體變形和開裂。
電捕焦油器是指利用高壓直流電場的作用分離焦油霧滴和煤氣的焦爐煤氣初冷設備。電捕焦油器可設于焦爐煤氣鼓風機之前或后。電捕焦油器與機械除焦油器相比，具有捕焦油效率高、阻力損失小、氣體處理量大等特點 。不僅可保證后續工序對氣體質量的要求，提高產品回收率，而且可明顯改善操作環境。電捕焦油器采用結構形式有同心圓式、管式和蜂窩式等三種。
JNX3－70型焦爐采用加大廢氣循環量、設置焦爐煤氣高低燈頭和空氣分段供給的措施，減少NOX產生，煙道廢氣中NOX濃度小于500mg/m3。
2.2大型焦爐爐體結構差異性
我國已成為世界煉焦技術強國，目前幾乎擁有了世界上所有頂裝焦爐爐型。
它是指利用高壓直流電場的作用分離焦油霧滴和煤氣的焦爐煤氣初冷設備。電捕焦油器可設于焦爐煤氣鼓風機之前或后。電捕焦油器與機械除焦油器相比，具有捕焦油效率高、阻力損失小、氣體處理量大等特點 。不僅可保證后續工序對氣體質量的要求，提高產品回收率，而且可明顯改邊操作環境
按電場理論， 正離子吸附于帶負電的電暈及，負離子吸附于帶正電的沉淀及；所有被電離的正負離子均充滿電暈及與沉淀及之間的整個空間。
