焦?fàn)t煤氣利用不僅是煉焦生產(chǎn)資源綜合利用的重要方式，也是焦化行業(yè)節(jié)能減排的必要途徑。按煤料加工的重量轉(zhuǎn)換計(jì)算，焦?fàn)t煤氣是僅次于焦炭的煉焦產(chǎn)品，每噸焦炭可副產(chǎn)400多立方米的焦?fàn)t煤氣。這些焦?fàn)t煤氣除焦?fàn)t自身加熱使用外，每生產(chǎn)1噸焦炭還有200多立方米的富余。

    我國(guó)焦炭產(chǎn)量巨大，每年由此而產(chǎn)生的數(shù)百億立方米焦?fàn)t煤氣的綜合利用已經(jīng)成為我國(guó)煉焦行業(yè)必須關(guān)注的問(wèn)題。根據(jù)焦?fàn)t煤氣的特點(diǎn)（含氫量高），我國(guó)焦化行業(yè)應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出符合企業(yè)特點(diǎn)的應(yīng)用技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)煤氣資源的優(yōu)化開(kāi)發(fā)利用，增加焦?fàn)t煤氣的利用價(jià)值，增強(qiáng)煉焦行業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。近年來(lái)，我國(guó)焦?fàn)t煤氣利用程度不斷提高，在開(kāi)發(fā)利用技術(shù)方面進(jìn)行了一系列的探索。

    一、焦?fàn)t煤氣用作氣體燃料

    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(gè)以上個(gè)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(guó)油氣資源缺乏，為解決大中城市民用燃?xì)饩o張的問(wèn)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)域。目前，在天然氣還沒(méi)有通達(dá)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?dú)怏w燃料提供者。如我國(guó)景德鎮(zhèn)等地將焦?fàn)t煤氣用作陶瓷廠(chǎng)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。

    二、利用焦?fàn)t煤氣發(fā)電

    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(guó)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(jī)發(fā)電和內(nèi)燃機(jī)發(fā)電。目前這幾種發(fā)電方式在國(guó)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(yíng)，且上網(wǎng)電價(jià)合適，焦?fàn)t煤氣用于發(fā)電可作為優(yōu)先選擇的技術(shù)路線(xiàn)之一。其運(yùn)行與管理簡(jiǎn)便，生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，可采取多種方式，企業(yè)收益穩(wěn)定。

    1、蒸汽發(fā)電，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱與發(fā)電兼用。蒸汽發(fā)電由鍋爐-凝汽式氣輪機(jī)-發(fā)電機(jī)組成。該工藝以焦?fàn)t煤氣作為熱源燃燒鍋爐，生成高壓蒸汽，用以帶動(dòng)汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)而發(fā)電。蒸汽發(fā)電技術(shù)過(guò)關(guān)、成熟可靠。在我國(guó)焦化行業(yè)應(yīng)用較廣泛，但其系統(tǒng)復(fù)雜、占地面積大、啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。

    2、焦?fàn)t煤氣用于燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電是用焦?fàn)t煤氣直接燃燒，驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組設(shè)備緊湊、占地少、效率高、效益好、啟動(dòng)速度快。不過(guò)，燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行一段時(shí)間后必須遠(yuǎn)距離運(yùn)回制造廠(chǎng)檢修，因此需要較多的備品，要求工人有較高的技術(shù)素質(zhì)。

    3、燃?xì)猓羝?lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（CCPP）。該技術(shù)的基本原理是將剩余的焦?fàn)t煤氣和回收的高爐煤氣經(jīng)凈化、混合、加壓后送往燃?xì)廨啓C(jī)燃燒、膨脹做功，帶動(dòng)燃?xì)廨啺l(fā)電機(jī)組發(fā)電。同時(shí)燃?xì)廨啓C(jī)排放的高溫?zé)煔饧訜嵊酂徨仩t，產(chǎn)生蒸汽，帶動(dòng)蒸汽輪發(fā)電機(jī)組，形成聯(lián)合循環(huán)發(fā)電。燃?xì)猓羝?lián)合發(fā)電是熱能資源的高效梯級(jí)綜合利用，其發(fā)電效率高達(dá)45%以上，實(shí)現(xiàn)了鋼電聯(lián)產(chǎn)，目前我國(guó)的濟(jì)鋼、寶鋼、太鋼、沙鋼、通鋼、鞍鋼、馬鋼、邯鋼、安鋼、漣鋼等多家鋼廠(chǎng)都在使用該技術(shù)。

    4、用煤氣內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。我國(guó)山東、山西、寧夏、安徽、河北、新疆、內(nèi)蒙古、云南、江蘇等地的一些焦化廠(chǎng)采用煤氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電。可供選擇的焦?fàn)t煤氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組有400千瓦、500千瓦、1200千瓦和2000千瓦。目前焦化行業(yè)大多采用的是500千瓦焦?fàn)t煤氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組。按焦?fàn)t煤氣熱值（低熱值）16720千焦/立方米計(jì)算，1立方米焦?fàn)t煤氣可發(fā)電1.1千瓦時(shí)。

    三、利用焦?fàn)t煤氣制氫

    焦?fàn)t煤氣中的氫含量達(dá)55%～60%，是重要的氫資源提供者。目前，焦?fàn)t煤氣制氫（PSA）的主要方法是采用變壓吸附技術(shù)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(dá)99.99%。從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)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(shí)至5000立方米/時(shí)、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(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的一套已達(dá)20多年。我國(guó)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(chǎng)保護(hù)性氣體。

    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(guò)改進(jìn)工藝，未來(lái)其供應(yīng)量將進(jìn)一步增加。另外，由于大多數(shù)日本鋼廠(chǎng)位于城市中心附近，所以未來(lái)城市所需的大部分清潔能源可由鋼廠(chǎng)負(fù)責(zé)供應(yīng)。在我國(guó)，隨著氫電池開(kāi)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(diǎn)。采用煉焦煤氣生產(chǎn)氫氣將是未來(lái)煉焦煤氣資源化應(yīng)用的新途徑。

    四、焦?fàn)t煤氣用于生產(chǎn)直接還原鐵

    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(kāi)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(kāi)發(fā)焦?fàn)t煤氣直接還原鐵，可以大大降低煉鐵過(guò)程對(duì)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%CO）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(jìn)行熱裂解（重整）即可獲得74%的H2和25%的CO，以此作為直接還原生產(chǎn)海綿鐵的還原性氣體非常廉價(jià)。

    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(guò)在自身還原段中生成還原氣體而實(shí)現(xiàn)最佳的還原效率，因此，該工藝無(wú)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(dá)94%。