焦炉与高炉煤气的特性

焦炉煤气

焦炉煤气，又称焦炉气，英文名为CokeOven Gas(COG)，由于可燃成分多，属于高热值煤气，粗煤气或荒煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。焦炉气是混合物，其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别，一般每吨干煤可生产焦炉气300~350m3（标准状态）。其主要成分为氢气（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外还含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不饱和烃（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧气(0.3%~0.8%))、氮气(3%~7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃为可燃组分，二氧化碳、氮气、氧气为不可燃组分。

概述

焦炉气属于中热值气，其热值为每标准立方米17~19MJ，适合用做高温工业炉的燃料和城市煤气。焦炉气含氢气量高，分离后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有机合成原料。焦炉气为有毒和易爆性气体，空气中的爆炸极限为6%~30%。

构成

焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm3，密度为0.4~0.5kg/Nm3，运动粘度为25×10`(-6)m2/s。根据焦炉本体和鼓冷系统流程图,从焦炉出来的荒煤气进入之前,已被大量冷凝成液体,同时,煤气中夹带的煤尘,焦粉也被捕集下来，煤气中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉尘和焦油渣一起流入机械化焦油氨水分离池。分离后氨水循环使用，焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中炼焦煤气进入初冷器被直接冷却或间接冷却至常温，此时，残留在煤气中的水分和焦油被进一步除去。出初冷器后的煤气经机械捕焦油使悬浮在煤气中的焦油雾通过机械的方法除去，然后进入鼓风机被升压至19600帕(2000毫米水柱)左右。为了不影响以后的煤气精制的操作，例如硫铵带色、脱硫液老化等，使煤气通过电捕焦油器除去残余的焦油雾。为了防止萘在温度低时从煤气中结晶析出，煤气进入脱硫塔前设洗萘塔用于洗油吸收萘。在脱硫塔内用脱硫剂吸收煤气中的硫化氢,与此同时，煤气中的*也被吸收了。煤气中的氨则在吸氨塔内被水或水溶液吸收产生液氨或硫铵。煤气经过吸氨塔时，由于硫酸吸收氨的反应是放热反应，煤气的温度升高，为不影响粗苯回收的操作，煤气经终冷塔降温后进入洗苯塔内，用洗油吸收煤气中的苯、甲苯、二甲苯以及环戊二烯等低沸点的炭化氢化合物和苯乙烯、萘古马隆等高沸点的物质，与此同时，有机硫化物也被除去了。

特点

1、焦炉煤气发热值高16720—18810kJ/m3，可燃成分较高（约90%左右）；

2、焦炉煤气是无色有臭味的气体；

3、焦炉煤气因含有CO和少量的H2S而有毒；

4、焦炉煤气含氢多，燃烧速度快，火焰较短；

5、焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，给调火工作带来困难；

6、着火温度为600~650 ℃。

7焦炉煤气含

有H2（55~60%），CH4（23~27%），CO（5~8%），CO2（1.5~3.0%），N2（3~7%），O2（<0.5%），c2h4(2~4%);密度为0.45~0.50 Kg/Nm3。

高炉煤气

定义

高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。

成分

高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、 N2的含量分别占15%、55 %，热值仅为3500KJ/m&sup3;左右。高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些*的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。高炉煤气中的CO2,N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。

燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，大量的C02、N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。

高炉煤气中存在大量的CO2、N2，燃烧过程中基本不参与化学反应，几乎等量转移到燃烧产生的烟气中，燃高炉煤气产生的烟气量远多于燃煤。

特点

v 高炉煤气中不燃成分多，可燃成分较少（约30%左右），发热值低，一般为3344—4180千焦/标米&sup3;；

v 高炉煤气、无臭的气体，因CO含量很高、所以毒性*；

v 燃烧速度慢、火焰较长、焦饼上下温差较小；

v 用高炉煤气加热焦炉时，煤气中含尘量大，容易堵塞蓄垫室格子砖；

v 安全规格规定在1米&sup3;空气CO含量不能超过30mg；

v 着火温度大于700℃。

v 高炉煤气含有H2（1.5-3.0%），CH4（0.2-0.5%），CO（25-30%），CO2（9-12%），N2（55-60%），O2（0.2-0.4%）;密度为1.29-1.30Kg/Nm3。

加热特点

一、高炉煤气需要预热

同体积的高炉煤气的发热量较焦炉煤气低得多，一般为3300—4200KJ/m3。热值低的高炉煤气是不容易燃烧的，为了提高燃烧的热效应，除了空气需要预热外，高炉煤气也必须预热。因此使用高炉煤气加热时，燃烧系统上升气流的蓄热室中，有一半用来预热空气，另一半用来预热煤气。煤气与空气一样，经过斜道进入燃烧室立火道进行燃烧。

二、燃烧系统的阻力大

用高炉煤气加热时，耗热量高（一般比焦炉煤气高15%左右），产生的废气多，且密度大，因而阻力也较大。而上升气流虽然供入的空气量较少，但由于上升气流仅一半蓄热室通过空气，因此上升气流空气系统和阻力仍比焦炉煤气加热时要大。

三、高炉煤气燃烧火焰较长

高炉煤气中的惰性气体约占60%以上。因而火焰较长，焦饼上下加热的均匀性较好。

由于通过蓄热室预热的气体量多，因此蓄热室、小烟道和分烟道的废气温度都较低。小烟道废气出口温度一般比使用焦炉煤气加热时低40--60℃。

四、高炉煤气毒性大

高炉煤气中CO的含量一般为25%--30%，为了防止空气中CO含量超标，必须保持煤气设备严密。高炉煤气设备在安装时应严格按规定达到试压标准，如果闲置较长时间再重新使用前，必须再次进行打压试漏，确认管道、设备严密后才能改用高炉煤气加热。日常操作中，还应对交换旋塞定期清洗加油，对水封也应定期检查，保持满流状态，蓄热室封墙，小烟道与联接管处的检查和严密工作应经常进行。

高炉煤气进入交换开闭器后即处于负压状态。一旦发现该处出现正压，应立即查明原因组织人力及时处理，确保高炉煤气进入交换开闭器后处于负压状态。

五、高炉煤气含尘量大

焦炉所用的高炉煤气含尘量要求大不超过15mg/m3。2012年以来由于高压炉顶和洗涤工艺的改善，高炉煤气含尘量可降到5mg/m3以下，但*使用高炉煤气后，煤气中的灰尘也会在煤气通道中沉积下来，使阻力增加，影响加热的正常调节，因而需要采取清扫措施。

另外，高炉煤气是经过水洗涤的，它含有饱和水蒸汽。煤气温度越高，水分就越多，会使煤气的热值降低。从计算可知，煤气温度由20℃升高到40℃时，要保持所供热量不变，煤气的表流量约增加12%。因此要求高炉煤气的温度不应超过35℃。当煤气温度发生一定变化时，交换机工应立即调整加热煤气的表流量，以保证供给焦炉的总热量的稳定。