（本钢集团北营公司，本溪 117017）
摘要 为有效提高北营公司供应北化公司焦炉煤气中甲烷含量，满足其生产要求，北营焦化厂特组织有关技术人员进行了初步研究，以期寻找到影响焦炉煤气中甲烷含量的主要因素，指导工业生产调节，有效提高焦炉煤气中甲烷含量。
关键词 焦炉煤气，甲烷含量，影响因素，初探
为有效提高北营公司供应北化公司焦炉煤气中甲烷含量，满足其生产要求，北营焦化厂特组织有关技术人员进行了初步研究，以期寻找到影响焦炉煤气中甲烷含量的主要因素，指导工业生产调节。
1、焦炉煤气理论成分组成
根据华东理工大学1991年8月出版的《工业化学》和冶金工业出版社2003年出版的《焦化厂化产生产问答》有关数据知，净煤气（经回收化产品后的焦炉煤气，又称回炉煤气）的组成大致（体积%）如表1所示。
表1 焦炉煤气理论成分组成
O2% | CO2% | CO% | CmHm% | CH4% | H2% | N2% |
0.3-0.7 | 1.5-2.5 | 5.5-7.0 | 2.0-3.0 | 23-28 | 54-59 | 3.0-5.0 |
2、北营焦化厂焦炉煤气成分组成
2021年1月13日-3月18日焦炉煤气成分组成指标，参见下表2。
表2 北营焦化厂焦炉煤气成分指标
日期 | O2% | CO2% | CO% | CmHm% | CH4% | H2% | N2% |
理论范围 | 0.3-0.7 | 1.5-2.5 | 5.5-7.0 | 2.0-3.0 | 23-28 | 54-59 | 3.0-5.0 |
1月13日 | 0.20 | 1.97 | 6.73 | 1.93 | 22.81 | 60.49 | 3.77 |
1月14日 | 0.25 | 2.05 | 6.62 | 2.20 | 25.11 | 59.43 | 3.41 |
1月15日 | 0.60 | 2.07 | 6.86 | 1.78 | 23.91 | 59.82 | 4.78 |
1月16日 | 0.14 | 1.90 | 6.99 | 1.29 | 23.68 | 61.03 | 4.47 |
1月17日 | 0.62 | 2.01 | 6.24 | 2.42 | 24.35 | 57.78 | 6.08 |
1月18日 | 0.27 | 2.00 | 6.65 | 1.22 | 22.35 | 60.82 | 6.78 |
1月19日 | 0.17 | 2.10 | 6.90 | 1.92 | 24.50 | 59.50 | 5.00 |
1月20日 | 0.13 | 2.06 | 7.03 | 2.02 | 23.88 | 59.63 | 5.25 |
1月21日 | 0.38 | 2.30 | 7.46 | 2.00 | 25.22 | 59.21 | 3.43 |
1月22日 | 0.20 | 2.00 | 6.94 | 2.06 | 26.59 | 57.38 | 4.83 |
1月23日 | 0.27 | 2.07 | 7.07 | 1.86 | 24.42 | 60.26 | 4.05 |
1月24日 | 0.07 | 2.13 | 6.99 | 2.17 | 25.93 | 60.81 | 1.90 |
2月17日 | 0.50 | 2.66 | 8.01 | 2.01 | 22.04 | 58.26 | 6.52 |
2月18日 | 0.16 | 2.59 | 8.10 | 2.31 | 25.73 | 56.18 | 4.93 |
2月19日 | 0.13 | 2.37 | 7.29 | 2.21 | 25.95 | 57.54 | 4.51 |
2月20日 | 0.26 | 2.25 | 6.98 | 2.01 | 22.74 | 60.15 | 5.61 |
2月21日 | 0.26 | 2.57 | 7.49 | 2.26 | 23.54 | 56.88 | 7.00 |
2月22日 | 0.16 | 2.78 | 7.80 | 2.52 | 26.95 | 55.12 | 4.64 |
2月23日 | 0.38 | 2.28 | 6.37 | 1.59 | 21.39 | 53.06 | 14.93 |
2月24日 | 0.18 | 2.45 | 7.00 | 1.88 | 21.77 | 61.03 | 5.69 |
2月25日 | 0.52 | 2.66 | 7.81 | 2.07 | 25.23 | 57.94 | 3.71 |
2月26日 | 0.25 | 2.57 | 7.60 | 2.25 | 25.22 | 57.04 | 5.07 |
2月27日 | 0.17 | 2.79 | 7.57 | 2.09 | 24.46 | 60.91 | 1.95 |
平均 | 0.26 | 2.39 | 7.28 | 2.03 | 24.23 | 58.79 | 4.86 |
正常标准 | 0.3-0.7 | 1.5-2.5 | 5.5-7.0 | 2.0-3.0 | 23-28 | 54-59 | 3.0-5.0 |
通过分析上表数据可知，北营焦化厂焦炉煤气成分组成特点如下：
（1）CO2、CO、H2含量普遍偏高，大多超出上限；
（2）CnHm、O2、CH4普遍偏低，有时低于下限，但CH4含量平均在正常标准范围；
（3）N2含量波动较大，时高时低。
下面重点研究焦炉煤气中甲烷含量的影响因素。
3、焦炉煤气甲烷含量影响因素对比分析
根据北营焦化厂1月13日-3月18日焦炉煤气中甲烷成分指标，按时间对应列出炼焦配煤比、配煤挥发份以及炼焦加热制度数据。
根据北营焦化厂1月13日-3月18日焦炉煤气甲烷含量与配煤比、配煤挥发份以及炼焦加热制度对应数据，具体研究各项指标与焦炉煤气甲烷含量的相关性如下（在研究1项指标与甲烷含量关系时其他指标视为相对不变）：
（1）空间温度在840℃时煤气中的甲烷含量最高，大于840℃直线下降，空间温度高容易导致CnHm和CH4裂解。
（2）甲烷含量随标准温度（按机焦侧平均值对比甲烷含量分析）变化先降低后升高，有明显线形关系，其中标温在1290℃左右时甲烷含量最低。
（3）由于1月13日-3月18日周转时间只变化2次，不能明确其与焦炉煤气甲烷含量的关系，但从总趋势看周转时间越短煤气甲烷含量越高。
（4）主焦（按高低硫主焦煤加和对比甲烷含量分析）配比在50-63%时煤气中的甲烷含量较高，但整体看没有明确的线形关系。
（5）肥煤（按高低硫肥煤加和对比甲烷含量分析）比例在15-20%煤气中的甲烷含量较高，有明显线形关系，其中肥煤配比18%时甲烷含量最高。
（6）1/3焦（为鹤岗和其他1/3焦的加和对比甲烷含量分析）配比在17%时煤气中的甲烷含量最高，体现的线形关系是甲烷含量随1/3焦配比的增加先升后降再升。
（7）瘦煤（对比甲烷含量分析）配比在5%时煤气中的甲烷含量最高，体现的线形关系是甲烷含量随瘦煤配比的增加先升后降再升。
（8）煤气中甲烷含量与配合煤挥发份没有明确关系。
4、结论
4.1空间温度在840℃左右时煤气中的甲烷含量最高，大于840℃直线下降。
4.2甲烷含量随标准温度（按机焦侧平均值对比甲烷含量分析）变化先降低后升高，有明显线形关系，其中标温在1290℃左右时甲烷含量最低。
4.3从总趋势看周转时间越短煤气甲烷含量越高。
4.4主焦配比在50-63%时煤气中的甲烷含量较高，但整体看没有明确的线形关系。
4.5肥煤配比在15-20%时煤气中的甲烷含量较高，有明显线形关系，其中肥煤配比18%时甲烷含量最高。
4.6 1/3焦配比在17%时煤气中的甲烷含量最高，体现的线形关系是甲烷含量随1/3焦配比的增加先升后降再升。
4.7瘦煤（对比甲烷含量分析）配比在5%时煤气中的甲烷含量最高，体现的线形关系是甲烷含量随瘦煤配比的增加先升后降再升。
4.8 煤气中甲烷含量与配合煤挥发份没有明确关系。
4.9焦炉煤气甲烷含量受炼焦各单种煤配煤比和加热制度影响较大，与配合煤挥发份没有直接影响。
北营公司下步提高焦炉煤气甲烷含量措施：（1）合理优化调整炼焦配煤比，特别是肥煤和1/3焦煤；（2）合理优化稳定炼焦加热制度，特别是标准温度和炉顶空间温度。
参考文献
[1]郑文华，韩海涛，孙思伟. 炼焦工艺的节能减排，第七届（2009）中国钢铁年会论文集，冶金工业出版社，2009.
[2]李建锁，王宪贵，王晓琴主编. 焦炉煤气制甲醇技术，化学工业出版社，2009.5.
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