焦炉煤气的综合利用

焦炉煤气作为钢铁产业的副产品具有极高的利用价值，特别是脱硫、脱氰后焦炉煤气的可燃分高、杂质低的特点更为明显，从而焦炉煤气可以广泛应用在以下方面：

1、焦炉煤气用于发电。常见有蒸气发电、燃气轮机发电、内燃机发电三种形式。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，1m3的煤气可发电1.1-1.3Kwh；内燃机发电是用煤气直接燃烧驱动燃气轮机进行发电，1m3的煤气可发电1.3Kwh。

2、焦炉煤气用于生产化肥。用焦炉煤气可以合成氨，用于制造化肥。在合成塔内，30Mpa压力下可以合成氨，进而在20Mpa压力下和二氧化碳可以合成尿素。数据表明，1720m3焦炉煤气可生产1t合成氨，生产成本低于用天然气做原料生产尿素，生产成本优势明显。

3、焦炉煤气用于生产甲醇。焦炉煤气组分本身含有甲烷24%-28%，简单的转化就可以很容易满足合成甲醇合成气的比例要求。数据表明，2000-2200m3焦炉煤气可生产1t甲醇。2×106m3的焦炉煤气就可以满足一条10万t甲醇生产原料需要，而制成的甲醇，掺入10%-15%的汽油中可以代替汽油，还可以进而制成液化气或和氢气相当的环境友好型燃料的二甲醚。

4、焦炉煤气用于生产氢。焦炉煤气组分本身含有氢气50%以上，简单的分离就可以获得氢气。通过焦炉煤气变压吸附制备的氢气既可以作为能源，又可以作为化工原料进而制备成苯类产品，还可以用于医学的过氧化氢（双氧水）制备。如国内石家庄焦化厂就具备10万t/a的过氧化氢生产线。

5、焦炉煤气用于生产直接还原铁。焦炉煤气中的甲烷热分解可获得74%的H2和25%的CO，可以作为直接还原铁的还原性气体，能大大降低炼铁过程中对煤炭资源的依赖。

我国年生产焦炉煤气1200亿m3,应加大焦炉煤气的利用率，且近年来随着钢铁成本的上升，为降低焦炭成本，各大型钢企也有上马焦炉的规划，应在规划中重视到焦炉煤气利用。

；使用100%金属化率为65%的球团矿，燃料比可降到364kg/t的水平。虽然生产金属化炉料也要耗能，但一般使用的是非焦煤，而且包括高炉在内的总能耗不一定增加。日本的研究表明，使用100%预还原度40%的炉料，总燃料比可降低1%；将预还原度提高到70%，总燃料比可降低11.5%。此外，还可以利用高炉粉尘中的碳素和铁制备还原球团，在高炉中每使用30kg这种还原球团可节约7kg还原剂。

直接还原铁的生产工艺分气基和煤基两大类。采用气基直接还原法，要有可靠的天然气供应。采用Corex与Midrex联合工艺，可以利用Corex过程产生的高还原势煤气。中国缺少天然气资源，推广Corex与Midrex联合工艺的时机也还未成熟，而高炉用金属化炉料对预还原度和杂质含量的要求远低于电炉用直接还原铁，所以可采用煤基工艺生产。

煤基法又分竖炉、回转窑、转底炉和烧结法等。竖炉工艺落后，产品质量差。中国现有海绵铁回转窑可改造用于生产低品质预还原球团矿。回转窑法的缺点是生产能力低。转底炉技术的研究开发已经有20余年历史，但仍然不够成熟。北京科技大学先后在舞阳和鞍山建成了小型的试验装置，2000年在原国家经贸委的支持下，与山西民营企业合作建起了我国第一台生产金属化球团矿的转底炉。炉底面积为100平方米，设计年产金属化球团矿7万吨，2006—2007年为印尼一家公司和昆明钢铁公司进行了金属化球团矿工业生产试验，连续6个多月，获得成功。这是一项具有我国自主知识产权的金属化球团矿转底炉生产工艺，但在生产率和能耗指标还有待提高。利用烧结法制备适合高炉冶炼要求的金属化炉料，有着漫长的历史。钢铁研究总院进行了烧结法生产自熔性烧结含碳球团的研究，球团矿的强度较高但还原性差。日本的最新研究表明，可以在普通烧结机上生产预还原度40%~60%的人造块矿，冶金性能较好。

总之，已有的研究表明，金属化炉料炼铁可显著减少优质焦煤的使用量，是一个重要的发展方向，但是，如何进一步减少金属化炉料本身的生产能耗，是能否顺利推动这一发展的关键，尚有大量的研究工作要做