焦爐煤氣制天然氣的重要意義

李慧敏

(晉中市節(jié)能監(jiān)察支隊，山西 晉中 030600)

引 言

焦爐煤氣是煉焦過程中煤炭經高溫干餾后所產生的可燃性氣體，是煉焦生產的副產品。生產1 t焦炭約副產400 m3焦爐煤氣[1]，據相關統計顯示，我國每年生產焦炭4億多t，煉焦廠約副產焦爐煤氣1 600億m3，除去一半回爐自用，還有約800萬m3焦爐煤氣可以綜合利用，但是由于我國大多數焦化企業(yè)未能經濟有效地回收焦爐煤氣，大量的焦爐煤氣被直接排放燃燒，不僅造成了極大的經濟損失，而且造成了資源的極大浪費，同時也加重了周邊地區(qū)的環(huán)境污染。回收焦爐煤氣制取天然氣可以降低焦化企業(yè)經濟損失，節(jié)約能源，減少污染物排放，實現工業(yè)企業(yè)綠色發(fā)展，產生良好的經濟效益、環(huán)境效益和社會效益。

1 焦爐煤氣的性質及使用現狀

1.1 焦爐煤氣性質

焦爐煤氣是在煉焦爐中經過高溫干餾后，在產出焦炭和焦油產品的時所產生的一種可燃性氣體，是煉焦工業(yè)的副產品。焦爐煤氣熱值高、燃燒快、火焰短、生產廢氣比重小；可用作燃料和化工原料。其成分主要包括H2、CH4、CO、CO2和一些輕烴，其中氫氣含量最高，達54%～59%，其次是CH4，通常占1/4[2]。焦爐煤氣因富含H2、CH4、CO等氣體，可以經過深度凈化加工合成天然氣等，提高焦爐煤氣的綜合利用，減少不必要的能源損失，實現更高的經濟效益和節(jié)能環(huán)保效益。焦爐煤氣的主要成分，如表1所示。

表1 焦爐煤氣的主要成分[1]

1.2 焦爐煤氣的使用現狀

我國是焦炭生產大國，每年生產焦炭4億多t，約副產1 600億m3焦爐煤氣，除去大約50%回爐自用外，約富裕800億m3焦爐煤氣。由于我國焦化企業(yè)長期以來將重心放在焦炭生產方面，忽略對焦爐煤氣回收利用，同時焦爐煤氣深加還沒有得到長足發(fā)展，導致焦爐煤氣供大于求，大量焦爐煤氣未能綜合利用，而是直接燃燒排放。尤其是處于中、西部省份的獨立焦化企業(yè)，經常是多個焦炭廠聚集，但周邊缺乏其他工業(yè)，焦爐氣沒有需求，做燃料售價很低，只能燃燒排放(“點天燈”)。每年未被利用的焦爐煤氣高達300多億m3，造成能源損失將近1 740萬t標煤，經濟損失高達百億元，在造成經濟、資源大量損失的同時，加重了周邊地區(qū)的環(huán)境污染。

2 焦爐煤氣制取天然氣的重要意義

天然氣的主要成分是烷烴，其中CH4占絕大多數，焦爐煤氣中含有7%～10%的CO和CO2，2%～3%的多烴，以及54%～59% H2，由焦化工序副產的焦爐煤氣經過脫硫脫氰等深度凈化后，在一定溫度、壓力、催化劑作用下甲烷化，經過膜分離系統后，通過壓縮得到壓縮天然氣，通過低溫分離后可合成液化天然氣[3]。

2.1 焦爐煤氣制取天然氣的社會需求

煤炭、石油、天然氣是當今世界主要的一次能源，隨著世界經濟的快速發(fā)展，天然氣作為清潔能源將逐漸替代煤炭、石油作為主要能源。我國“富煤貧油少氣”的能源結構決定我國天然氣需求量大，2016年，我國天然氣消費總量為27 904.00(噸標煤)，占全國能源消費總量(435 819.00噸標煤)的6.4%，遠遠低于世界平均水平。“十二五”以來，我國天然氣產量隨穩(wěn)步上升，但仍沒有改善市場供不應求的現狀，2015年，我國天然氣消費量1 931.25億m3，產量1 346.1億m3，天然氣的產量不能滿足市場的需求，供需嚴重不平衡。隨著我國環(huán)境污染壓力的劇增，天然氣的需求不斷增長，每年需要大量的天然氣進口，導致我國能源安全問題面臨嚴峻挑戰(zhàn)[4]。回收利用富裕的焦爐煤氣制取天然氣即可滿足國民經濟的需求，也可以降低焦化企業(yè)的經濟損失，實現焦爐煤氣的變廢為寶，同時實現我國的能源結構的逐步優(yōu)化[5]，因此大力發(fā)展焦爐煤氣制天然氣成為現實選擇。我國2011—2015年天然氣消費情況，如表2所示。

表2 2011—2015年我國天然氣消費情況

2.2 焦爐煤氣制取天然氣的節(jié)能環(huán)保意義

天然氣是一種清潔能源，幾乎不含硫、粉塵和其他有害物質，替代煤炭和石油燃燒時可減少CO2及其他有害氣體的排放，有利于緩減溫室效應，從根本上改善環(huán)境質量。天然氣可以代替汽油作為汽車燃料，排氣污染小，性價比高，已成為世界車用清潔燃料的發(fā)展方向，而天然氣汽車則已成為發(fā)展最快、使用量最多的新能源汽車。天然氣的熱值高，燃燒充分，現已逐漸代替煤炭作為冬季供暖的有效能源走進千家萬戶。利用富裕的焦爐煤氣制取天然氣不僅降低了焦爐煤氣直接燃燒排放帶來的能源損失，而且緩減了煤炭氣油燃燒所造成的環(huán)境污染，具有重要的節(jié)能環(huán)保意義。

為實現資源能源可持續(xù)發(fā)展，天然氣作為清潔能源勢必得到廣泛應用。社會對天然氣的需求將與日俱增，為焦爐煤氣制取天然氣提供了良好的市場，滿足了循環(huán)經濟的長效發(fā)展，實現資源綜合利用，有效提高經濟效益，緩減節(jié)能環(huán)保壓力，促進綠色工業(yè)發(fā)展。

3 結語

焦爐煤氣制取天然氣對我國經濟社會發(fā)展具有重要的意義。通過焦爐煤氣合成天然氣即解決了社會對天然氣的需要，也減輕煤炭汽油等資源緊缺的現狀。利用富裕焦爐煤氣制取天然氣，實現了焦爐煤氣變廢為寶，彌補了焦爐煤氣直接燃燒帶來的經濟損失，降低了能源損耗，減少了有害物質的排放，減輕了環(huán)保壓力，實現了資源有效利用，促進了工業(yè)企業(yè)綠色發(fā)展，具有重要的經濟意義、節(jié)能環(huán)保意義和社會意義。