中國焦?fàn)t煤氣綜合利用節(jié)能技術(shù) 未來三年將迎來項目密集投產(chǎn)期

• 陳博 2023年8月9日 來源：中研網(wǎng) 1397 92
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進一步加強行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、工藝、裝備研發(fā)和推廣應(yīng)用。有效降低能耗、物耗、水耗和污染物排放量，重點是提高余熱回收利用、水循環(huán)利用、固廢資源化利用效率，更加注重源頭控制、過程管理和末端治理的有機結(jié)合。適應(yīng)高爐大型化加強高爐用焦特質(zhì)研究、煉焦用煤研究，尤其要

欲了解更多焦化行業(yè)的未來發(fā)展前景，可以點擊查看中研普華產(chǎn)業(yè)院研究報告《2023-2028年中國焦化行業(yè)深度分析及發(fā)展前景預(yù)測報告》。

我國是全球碳排放量最大的國家，為阻止全球氣溫變暖，中國已向全球承諾，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。在碳達峰、碳中和戰(zhàn)略背景下，焦?fàn)t煤氣制天然氣項目建設(shè)前景較好。

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焦?fàn)t煤氣制天然氣一舉多得，既能提高焦?fàn)t煤氣綜合利用率，也能降低天然氣對外依賴度，還能減少二氧化碳排放。目前我國已具備大力發(fā)展焦?fàn)t煤氣制天然氣的優(yōu)勢，隨著國家對其重視度提升，未來三年我國焦?fàn)t煤氣制天然氣將迎來項目密集投產(chǎn)期。

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進一步加強行業(yè)關(guān)鍵技術(shù)、工藝、裝備研發(fā)和推廣應(yīng)用。有效降低能耗、物耗、水耗和污染物排放量，重點是提高余熱回收利用、水循環(huán)利用、固廢資源化利用效率，更加注重源頭控制、過程管理和末端治理的有機結(jié)合。適應(yīng)高爐大型化加強高爐用焦特質(zhì)研究、煉焦用煤研究，尤其要從可持續(xù)發(fā)展角度研究焦炭質(zhì)量提高對煉焦煤資源的需求等問題。堅持產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的創(chuàng)新機制，切實解決行業(yè)企業(yè)生存發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)及配套裝備難題。

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持續(xù)推進“兩化”融合。開發(fā)焦化工藝流程信息化與智能化技術(shù)，提高智能制造水平；推廣自動化、信息化管控技術(shù)在焦化行業(yè)生產(chǎn)組織與經(jīng)營管理中的應(yīng)用，并及時總結(jié)先進技術(shù)成果和先進管理經(jīng)驗，求真務(wù)實，提高投入產(chǎn)出效果。

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1、焦?fàn)t煤氣用作氣體燃料

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焦?fàn)t煤氣是優(yōu)質(zhì)的中熱值氣體燃料，其熱值為17兆焦~19兆焦/標(biāo)準(zhǔn)立方米，煤氣的主要成分（體積百分比）為氫55%~60%、甲烷23%~27%、一氧化碳5%~8%，含兩個以上的碳原子的不飽和烴2%~4%，以及少量的二氧化碳、氮、氧等。由于我國油氣資源缺乏，為解決大中城市民用燃?xì)饩o張的問題，20世紀(jì)80年代焦?fàn)t煤氣曾一度廣泛應(yīng)用于民用燃?xì)忸I(lǐng)城。目前，在天然氣還沒有通達而焦化行業(yè)有一定基礎(chǔ)的地區(qū)，焦?fàn)t煤氣仍是民用煤氣和其他工業(yè)生產(chǎn)的主要氣體燃料提供者。如我國景德鎮(zhèn)等地將焦?fàn)t煤氣用作陶瓷廠窯爐的加熱燃料，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的陶瓷制品。此外，焦?fàn)t煤氣還可用作水泥和玻璃等工業(yè)生產(chǎn)的燃料。

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2、利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電

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由于焦?fàn)t普遍采用了高效的煙氣余熱回收技術(shù)，約有50%~55%的焦?fàn)t煤氣富余，我國許多焦化企業(yè)將剩余的焦?fàn)t煤氣用于發(fā)電。焦?fàn)t煤氣發(fā)電有三種方式，分別為蒸汽發(fā)電（熱電聯(lián)產(chǎn)）、燃?xì)廨啓C發(fā)電和內(nèi)燃機發(fā)電，目前這幾種發(fā)電方式在國內(nèi)均有應(yīng)用，技術(shù)成熟。如果焦化企業(yè)與高電耗生產(chǎn)匹配或與發(fā)供電企業(yè)聯(lián)營，且上網(wǎng)電價合適，焦?fàn)t煤氣用于發(fā)電可作為優(yōu)先選擇的技術(shù)路之一。其運行與管理簡便，生產(chǎn)作業(yè)間長，可采取多種方式，企業(yè)收益穩(wěn)定。

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3、利用焦?fàn)t煤氣制氫

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焦?fàn)t煤氣中的氫含量達55%~60%，是重要的氫資源提供者。目前，焦?fàn)t煤氣制氫的主要方法是采用變壓吸附技術(shù)（PSA）從冷焦?fàn)t煤氣中分離氫氣，該工藝生產(chǎn)的氫氣純度可達99.99%，從上世紀(jì)80年代開始，我國寶鋼、鞍鋼、武鋼、本鋼、包鋼等鋼鐵企業(yè)先后建設(shè)了多套100立方米/時至5000立方米/時、純度為99.999%的焦?fàn)t煤氣變壓吸附制氫裝置，其中投產(chǎn)運行時間最長的一套已達20多年。我國有多家鋼鐵企業(yè)采用PSA從焦?fàn)t煤氣中分離氫氣，用作軋鋼廠保護性氣體。

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據(jù)了解，日本鋼鐵行業(yè)每年提供約40億標(biāo)準(zhǔn)立方米氫氣供應(yīng)給燃料電池行業(yè)使用，通過改進工藝，未來其供應(yīng)量將進一步增加。另外，由于大多數(shù)日本鋼廠位于城市中心附近，所以未來城市所需的大部分清潔能源可由鋼廠負(fù)責(zé)供應(yīng)。在我國，隨著氫電池開發(fā)、應(yīng)用成本的降低，利用煉焦煤氣提氫將成為焦?fàn)t煤氣資源化利用的新亮點。采用煉焦煤氣生產(chǎn)氫氣將是未來煉焦煤氣資源化應(yīng)用的新途徑。

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4、焦?fàn)t煤氣用于生產(chǎn)直接還原鐵

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傳統(tǒng)的煉鐵工業(yè)完全依靠碳為還原劑，隨著煉焦煤和焦炭資源的日益短缺，業(yè)界正在開發(fā)資源節(jié)約、環(huán)境友好的氫冶金，用焦?fàn)t煤氣直接還原鐵是氫冶金重要的應(yīng)用技術(shù)之一。由于氫的還原潛能是一氧化碳的14倍，大力開發(fā)焦?fàn)t煤氣直接還原鐵，可以大大降低煉鐵過程對煉焦煤和焦炭的消耗。直接還原鐵生產(chǎn)技術(shù)的關(guān)鍵在于還原性氣體（70%H2和30%C0）的制備，而焦?fàn)t煤氣中H2和甲烷含量分別在55%~60%和23%~27%，只需將焦?fàn)t煤氣中的甲烷進行裂解（重整）即可獲得74%的H2和25%的CO，以此作為直接還原生產(chǎn)海錦鐵的還原性氣體非常亷價。用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵的研究以HYL-ZR（自重整）希爾工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，其通過在自身還原段中生成還原氣體而實現(xiàn)最佳的還原效率，因此，該工藝無需使用外部重整爐設(shè)備或者其他的還原氣體生成系統(tǒng)。采用HYL-ZR（自重整）希爾工藝用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)直接還原鐵的生產(chǎn)成本較低，直接還原鐵的金屬率可達94%。

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5、焦?fàn)t煤氣用于高爐噴吹煉鐵

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高爐噴吹含氫介質(zhì)強化氫還原已成為當(dāng)今冶煉工藝的熱點。首先，無論從熱力學(xué)還是從動力學(xué)條件看，高溫下氫作為鐵氧化物的還原劑比一氧化碳更具優(yōu)勢；其次，氫還原的氣態(tài)產(chǎn)物是水蒸氣而不是二氧化碳，故噴吹含氫介質(zhì)可減少二氧化碳的產(chǎn)生量。煉焦過程中，煤炭72%~78%生成焦炭，15%~18%生成焦?fàn)t煤氣。在煉鐵過程中，焦炭的還原當(dāng)量與焦?fàn)t煤氣的還原當(dāng)量之比為1：1，因為H2的還原潛能與CO的還原潛能之比為14：1。因此，將焦?fàn)t煤氣通入高爐中同樣可以煉鐵，相當(dāng)于提高了煉焦煤資源的利用率，可緩解煉焦煤資源供應(yīng)緊張的問題。與天然氣相比，焦?fàn)t煤氣的還原性能更好。法國、俄羅斯等國已把高爐噴吹焦?fàn)t煤氣作為節(jié)能減排關(guān)鍵技術(shù)進行開發(fā)，目前我國也已開始了高爐噴吹焦?fàn)t煤氣的研究，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的焦化廠應(yīng)關(guān)注該技術(shù)的發(fā)展。

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  2023-2028年中國焦化行業(yè)深度分析及發(fā)展前景預(yù)測報告

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