高炉煤气资源现状、回收利用及其技术发展概况

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1、高炉煤气资源现状、回收利用及其技术发展概况1前言高炉煤气是钢铁工业中的高炉炼铁过程中副产的一种可燃气体。高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是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，这就是高炉炼铁的化学过程。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”。这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。也可以

2、供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。高炉煤气的主要成分为：CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%3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，采用这些先进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

3、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。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。在钢铁工业用能结构中，煤炭约占70%左右，在煤炭的热能转换中有65.88%是以焦炭和煤粉形式参与冶炼生产的，另有34.12%的热能是以可燃气体（包括高炉煤气、转炉煤气

4、、焦炉煤气）形式出现。可燃气体的热能数值大，合理、科学，充分地利用对钢铁工业节能工作具有积极的作用。与转炉煤气、焦炉煤气相比，高炉煤气热值低，应用范围小，许多钢铁厂还没有充分利用，甚至大量放散，既浪费了能源，又污染了环境。3我国是钢铁生产大国，高炉煤气年产生量达7000亿m左右。虽然，目前我国大型钢铁企业高炉煤气回收利用率可达92%以上，但许多中小型钢铁厂对高炉煤气的回收和利用未引起足够的重视，全国仍有10%左右的高炉煤气被直接排空或放散燃烧，这一方面，由于高炉煤气中含有大量一氧化碳和其它有害化学物质，严重污染了环境，另一方面，也造成了能源的巨大浪费。2高炉煤气资源情况高炉煤

5、气的产生量约为高炉鼓风风量的1.2～1.40倍。冶炼1吨生铁可产生高炉煤气31500～2000Nm左右。高炉煤气发生量主要与鼓风量有关，与富氧和冶炼生铁品种也有关系，喷吹煤粉和烧结矿中的残碳量也会对高炉煤气的产生量有较大影响。高炉煤气的典型组成见表1。高炉煤气中有大量的N2和CO2，其主要可燃的成份为CO、H2和CH4（含量很少），33故其发热值较低。一般冶炼制钢铁时，发热值为2850kJ/m～3220kJ/m；冶炼铸造铁时，33发热值为3550kJ/m～4200kJ/m。因高炉煤气中含CO量在30％以下，造成燃烧速度低、火焰长。高炉煤气的理论燃烧温度在1400～1500℃。

6、表1高炉气典型组成主要组分COCO2H2CH4N2硫化物体积百分含量/%22～2713～191～40.2～0.454～58微量我国是钢铁生产大国，2008年粗钢产量5.02亿吨，占世界产量的37.75%，相应地2008年生铁产量达4.71亿吨，高炉煤气产生量巨大，每年产生高炉煤气约7000亿立方米。虽然经多年努力，大部分已回收用作燃料和发电，但每年放散量仍达约500亿立方米。表2近年我国钢铁产量和高炉气产生量项目200320042005200620072008钢产量/万吨2223427280349364187849489.8950048.8生铁产量/万吨21373252003

7、37404041647141.9470673高炉气量*/亿m3200378050606060707070603放散量/亿m>700～500*以每吨生铁产生高炉气1500m3计表3中国重点钢铁企业高炉煤气产生和放散情况煤气产生和放散情况2007年2006年增减率/%高炉煤气放散量/万立方米34589253516240-1.63高炉煤气放散率/%9.9910.13-1.38表4近两年我国重点钢铁企业企业副产煤气回收利用情况平均值先进值落后值项目2008年2007年2008年2007年2008年2007年高炉