焦爐煤氣

焦爐煤氣，又稱焦爐氣，英文名為CokeOven Gas(COG)，由于可燃成分多，屬于高熱值煤氣，粗煤氣或荒煤氣。是指用幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)出焦炭和焦油產(chǎn)品的同時所產(chǎn)生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產(chǎn)品。焦爐氣是混合物，其產(chǎn)率和組成因煉焦用煤質(zhì)量和焦化過程條件不同而有所差別，一般每噸干煤可生產(chǎn)焦爐氣300~350m3（標準狀態(tài)）。其主要成分為氫氣（55%~60%）和甲烷（23%~27%），另外還含有少量的一氧化碳（5%~8%）、C2以上不飽和烴（2%~4%）、二氧化碳（1.5%~3%)、氧氣(0.3%~0.8%))、氮氣(3%~7%)。其中氫氣、甲烷、一氧化碳、C2以上不飽和烴為可燃組分，二氧化碳、氮氣、氧氣為不可燃組分。

概述

焦爐氣屬于中熱值氣，其熱值為每標準立方米17~19MJ，適合用做高溫工業(yè)爐的燃料和城市煤氣。焦爐氣含氫氣量高，分離后用于合成氨，其它成分如甲烷和乙烯可用做有機合成原料。焦爐氣為有毒和易爆性氣體，空氣中的爆炸極限為6%~30%。

構(gòu)成

焦爐煤氣主要由氫氣和甲烷構(gòu)成，分別占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣和其他烴類；其低發(fā)熱值為18250kJ/Nm3，密度為0.4~0.5kg/Nm3，運動粘度為25×10`(-6)m2/s。根據(jù)焦爐本體和鼓冷系統(tǒng)流程圖,從焦爐出來的荒煤氣進入之前,已被大量冷凝成液體,同時,煤氣中夾帶的煤塵,焦粉也被捕集下來，煤氣中的水溶性的成分也溶入氨水中。焦油、氨水以及粉塵和焦油渣一起流入機械化焦油氨水分離池。分離后氨水循環(huán)使用，焦油送去集中加工,焦油渣可回配到煤料中煉焦煤氣進入初冷器被直接冷卻或間接冷卻至常溫，此時，殘留在煤氣中的水分和焦油被進一步除去。出初冷器后的煤氣經(jīng)機械捕焦油使懸浮在煤氣中的焦油霧通過機械的方法除去，然后進入鼓風機被升壓至19600帕(2000毫米水柱)左右。為了不影響以后的煤氣精制的操作，例如硫銨帶色、脫硫液老化等，使煤氣通過電捕焦油器除去殘余的焦油霧。為了防止萘在溫度低時從煤氣中結(jié)晶析出，煤氣進入脫硫塔前設(shè)洗萘塔用于洗油吸收萘。在脫硫塔內(nèi)用脫硫劑吸收煤氣中的硫化氫,與此同時，煤氣中的*也被吸收了。煤氣中的氨則在吸氨塔內(nèi)被水或水溶液吸收產(chǎn)生液氨或硫銨。煤氣經(jīng)過吸氨塔時，由于硫酸吸收氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，煤氣的溫度升高，為不影響粗苯回收的操作，煤氣經(jīng)終冷塔降溫后進入洗苯塔內(nèi)，用洗油吸收煤氣中的苯、甲苯、二甲苯以及環(huán)戊二烯等低沸點的炭化氫化合物和苯乙烯、萘古馬隆等高沸點的物質(zhì)，與此同時，有機硫化物也被除去了。

特點

1、焦爐煤氣發(fā)熱值高16720—18810kJ/m3，可燃成分較高（約90%左右）；

2、焦爐煤氣是無色有臭味的氣體；

3、焦爐煤氣因含有CO和少量的H2S而有毒；

4、焦爐煤氣含氫多，燃燒速度快，火焰較短；

5、焦爐煤氣如果凈化不好，將含有較多的焦油和萘，就會堵塞管道和管件，給調(diào)火工作帶來困難；

6、著火溫度為600~650 ℃。

7焦爐煤氣含

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

高爐煤氣

定義

高壓鼓風機（羅茨風機）鼓風，通過熱風爐加熱后進入了高爐，這種熱風和焦炭助燃，產(chǎn)生二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙熱的焦炭產(chǎn)生一氧化碳，一氧化碳在上升的過程中，還原了鐵礦石中的鐵元素，使之成為生鐵，這就是煉鐵的化學(xué)過程。鐵水在爐底暫時存留，定時放出用于直接煉鋼或鑄錠。這時候在高爐的爐氣中，還有大量的過剩的一氧化碳，這種混和氣體，就是“高爐煤氣”。

成分

高爐煤氣為煉鐵過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品，主要成分為:CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量約占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、 N2的含量分別占15%、55 %，熱值僅為3500KJ/m&sup3;左右。高爐煤氣的成分和熱值與高爐所用的燃料、所煉生鐵的品種及冶煉工藝有關(guān)，現(xiàn)代的煉鐵生產(chǎn)普遍采用大容積、高風溫、高冶煉強度、高噴煤粉量的生產(chǎn)工藝，采用這些*的生產(chǎn)工藝提高了勞動生產(chǎn)率并降低能耗，但所產(chǎn)的高爐煤氣熱值更低，增加了利用難度。高爐煤氣中的CO2,N2既不參與燃燒產(chǎn)生熱量，也不能助燃，相反，還吸收大量的燃燒過程中產(chǎn)生的熱量，導(dǎo)致高爐煤氣的理論燃燒溫度偏低。高爐煤氣的著火點并不高，似乎不存在著火的障礙，但在實際燃燒過程中，受各種因素的影響，混合氣體的溫度必須遠大于著火點，才能確保燃燒的穩(wěn)定性。高爐煤氣的理論燃燒溫度低，參與燃燒的高爐煤氣的量很大，導(dǎo)致混合氣體的升溫速度很慢，溫度不高，燃燒穩(wěn)定性不好。

燃燒反應(yīng)能夠發(fā)生的另一條件是氣體分子間能夠發(fā)生有效碰撞，即擁有足夠能量的相互之間能夠發(fā)生氧化反應(yīng)的分子間發(fā)生的碰撞，大量的C02、N2的存在，減少了分子間發(fā)生有效碰撞的幾率，宏觀上表現(xiàn)為燃燒速度慢，燃燒不穩(wěn)定。

高爐煤氣中存在大量的CO2、N2，燃燒過程中基本不參與化學(xué)反應(yīng)，幾乎等量轉(zhuǎn)移到燃燒產(chǎn)生的煙氣中，燃高爐煤氣產(chǎn)生的煙氣量遠多于燃煤。

特點

v 高爐煤氣中不燃成分多，可燃成分較少（約30%左右），發(fā)熱值低，一般為3344—4180千焦/標米&sup3;；

v 高爐煤氣、無臭的氣體，因CO含量很高、所以毒性*；

v 燃燒速度慢、火焰較長、焦餅上下溫差較?。?/span>

v 用高爐煤氣加熱焦爐時，煤氣中含塵量大，容易堵塞蓄墊室格子磚；

v 安全規(guī)格規(guī)定在1米&sup3;空氣CO含量不能超過30mg；

v 著火溫度大于700℃。

v 高爐煤氣含有H2（1.5-3.0%），CH4（0.2-0.5%），CO（25-30%），CO2（9-12%），N2（55-60%），O2（0.2-0.4%）;密度為1.29-1.30Kg/Nm3。

加熱特點

一、高爐煤氣需要預(yù)熱

同體積的高爐煤氣的發(fā)熱量較焦爐煤氣低得多，一般為3300—4200KJ/m3。熱值低的高爐煤氣是不容易燃燒的，為了提高燃燒的熱效應(yīng)，除了空氣需要預(yù)熱外，高爐煤氣也必須預(yù)熱。因此使用高爐煤氣加熱時，燃燒系統(tǒng)上升氣流的蓄熱室中，有一半用來預(yù)熱空氣，另一半用來預(yù)熱煤氣。煤氣與空氣一樣，經(jīng)過斜道進入燃燒室立火道進行燃燒。

二、燃燒系統(tǒng)的阻力大

用高爐煤氣加熱時，耗熱量高（一般比焦爐煤氣高15%左右），產(chǎn)生的廢氣多，且密度大，因而阻力也較大。而上升氣流雖然供入的空氣量較少，但由于上升氣流僅一半蓄熱室通過空氣，因此上升氣流空氣系統(tǒng)和阻力仍比焦爐煤氣加熱時要大。

三、高爐煤氣燃燒火焰較長

高爐煤氣中的惰性氣體約占60%以上。因而火焰較長，焦餅上下加熱的均勻性較好。

由于通過蓄熱室預(yù)熱的氣體量多，因此蓄熱室、小煙道和分煙道的廢氣溫度都較低。小煙道廢氣出口溫度一般比使用焦爐煤氣加熱時低40--60℃。

四、高爐煤氣毒性大

高爐煤氣中CO的含量一般為25%--30%，為了防止空氣中CO含量超標，必須保持煤氣設(shè)備嚴密。高爐煤氣設(shè)備在安裝時應(yīng)嚴格按規(guī)定達到試壓標準，如果閑置較長時間再重新使用前，必須再次進行打壓試漏，確認管道、設(shè)備嚴密后才能改用高爐煤氣加熱。日常操作中，還應(yīng)對交換旋塞定期清洗加油，對水封也應(yīng)定期檢查，保持滿流狀態(tài)，蓄熱室封墻，小煙道與聯(lián)接管處的檢查和嚴密工作應(yīng)經(jīng)常進行。

高爐煤氣進入交換開閉器后即處于負壓狀態(tài)。一旦發(fā)現(xiàn)該處出現(xiàn)正壓，應(yīng)立即查明原因組織人力及時處理，確保高爐煤氣進入交換開閉器后處于負壓狀態(tài)。

五、高爐煤氣含塵量大

焦爐所用的高爐煤氣含塵量要求大不超過15mg/m3。2012年以來由于高壓爐頂和洗滌工藝的改善，高爐煤氣含塵量可降到5mg/m3以下，但*使用高爐煤氣后，煤氣中的灰塵也會在煤氣通道中沉積下來，使阻力增加，影響加熱的正常調(diào)節(jié)，因而需要采取清掃措施。

另外，高爐煤氣是經(jīng)過水洗滌的，它含有飽和水蒸汽。煤氣溫度越高，水分就越多，會使煤氣的熱值降低。從計算可知，煤氣溫度由20℃升高到40℃時，要保持所供熱量不變，煤氣的表流量約增加12%。因此要求高爐煤氣的溫度不應(yīng)超過35℃。當煤氣溫度發(fā)生一定變化時，交換機工應(yīng)立即調(diào)整加熱煤氣的表流量，以保證供給焦爐的總熱量的穩(wěn)定。