环保煤气发生炉

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摘要：通过对几种常用的工业燃料煤气在燃烧应用过程中，产生的CO2过程排放量的对比，说明煤气燃烧产生的CO2较多，其次是煤气生产、净化和输配过程耗电产生的间接CO2排放，燃烧辅助系统耗电产生的间接CO2排放量较少。同时指出，几种煤气中，以焦炉煤气单位热量的CO2排放强度较低，约为天然气的89%，结合中国一次能源结构形势，发展以煤为原料生产富含氢气的人工煤气技术，符合中国能源安全和温室气体减排战略。
关键词：液化石油气；天然气；焦炉煤气；转炉煤气；发生炉煤气；高炉煤气； CO2排放量
0. 引言
    CO2是目**放气体中较主要的温室气体，其大量排放会导致**气候变暖，若不及时加以控制，将来会给人类带来毁灭性的灾难。近年来，随着中国经济的**发展，能源消耗迅速增长，CO2排放量同步急剧攀升，2007年中国能源消费总量达到了26.5亿吨标准煤，荷兰研究机构“荷兰环境评估局”（MNP）公布的数据显示，2007年中国的CO2排放量为67.2亿吨，约占世界总排放量的1/4，CO2减排压力**。
    工业生产中的燃料消耗是CO2排放的一个重要来源，目前中国生产企业的燃料组成比较复杂，煤炭、重油、轻柴油以及气体燃料等都在广泛应用，其中气体燃料的推广应用尤为迅速。目前作为工业煤气应用的常用气体燃料，按煤气热值从高至低区分，有液化石油气、天然气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气和高炉煤气等。本文仅就以上常用工业燃料煤气在生产应用过程中CO2排放强度问题，进行分析探讨。
1. 工业燃料煤气的应用现状
    中国天然气和液化石油气资源较为紧张，主要作为民用气源供应，大量的作为工业用气，在供应稳定性的**方面存在严重的风险，而且随着石油价格与国际接轨趋势的发展，作为石油衍生品的天然气和液化石油气，势必受到国际因素的影响，目前天然气和液化石油气多用于燃气消耗量较小，或企业较终产品附加值较高的行业。
    焦炉煤气是焦化厂焦炉炼焦的副产品，具有较强的价格竞争优势，而且随着民用气源领域的“天然气进、焦炉煤气退”形势的日益推进，焦炉煤气的工业供应量日益充足。但是，对于焦化厂而言，其主要产品焦炭的市场供需情况，决定着焦化厂的开工率，从而直接影响到焦炉煤气供应的稳定性，目前焦炉煤气多用于企业自备电厂或距离焦化厂较近的企业。
转炉煤气和高炉煤气作为钢铁冶炼的副产煤气，有着较高的利用价值，但是转炉煤气和高炉煤气热值较低，远距离输送的经济性较差，同时作为钢铁冶炼的副产品，其生产受钢铁市场供需关系的影响，长期供应稳定性无从**，一般多为钢铁厂自用。
    发生炉煤气气化煤种和炉型选择比较灵活，系统操作比较简单，设备投资相对较少，而且企业自建煤气站后，可以根据企业产品的市场行情，自行确定系统开工率，自主性较强，目前，发生炉煤气在诸如陶瓷、玻璃、化工、机械等行业的应用较为广泛。
2. 工业燃料煤气的过程CO2排放    
    工业燃料煤气生产、净化、输配和应用过程中，需要消耗额外的水、电、汽及其他辅助原材料等，这些水、电、汽及其他辅助原材料的生产及输送过程中同样存在CO2排放，随着节能减排技术的推广，煤气生产过程需要的水蒸气多由系统余热利用产生，而外部水的供应量和其他辅助原材料的应用量较少，所以工业燃料煤气的过程CO2排放的核算，一般仅考虑其生产、净化及输配过程用电的间接CO2排放，和其应用过程燃料本身造成的CO2排放，以及辅助燃烧用电造成的间接CO2排放。
    企业用电造成间接CO2排放，其排放强度与电力工业燃料结构、能源利用率水平等因素相关，受一次能源结构的影响，中国电力工业燃煤发电的比例高达83%，耗煤比重占中国煤炭产量的50%以上，同时，中国电力工业的能源利用率水平相对落后，全国平均供电煤耗为374gce/（kW.h），每供电1 kW.h排放CO2量约为0.845kg。
2.1 工业燃料煤气生产、净化及输配过程的CO2排放
    由于油气田及煤矿的性质状况不同，开采工艺技术存在差异，而且各应用地与气源或煤矿的运输距离相差悬殊，天然气、液化石油气及煤炭开采与运输过程的能耗相差较大，CO2排放强度相应存在较大差别，所以在CO2排放核算时暂不考虑天然气、液化石油气及造气用煤炭，在开采和运输过程中造成的CO2排放；同时由于焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气为炼焦和钢铁冶炼过程中的副产品，所以不考虑其生产过程中的CO2排放，仅就其净化和输配过程耗电产生的CO2排放进行核算。生产、净化及输配每GJ热量的工业燃料煤气，其CO2排放量参见表1。

表1工业燃料煤气生产、净化及输配过程的CO2排放量

2.2 工业燃料煤气应用过程的CO2排放
2.2.1 煤气燃烧的CO2排放
    煤气燃烧过程中，煤气中的CO2保持原态排放，其他可燃成分中的碳元素则绝大部分转化为CO2排放，只有较其少量转为CO排放，常用工业燃料煤气的成分、热值及燃烧CO2排放量参见表2，为计算方便起见，表中就每种煤气仅列出一种组分比例。

表2 常用工业燃料煤气成分、热值及燃烧CO2排放量

2.2.2 辅助燃烧系统的CO2排放
    工业燃料煤气应用过程的CO2排放，除燃料自身燃烧时释放的CO2外，还包括燃料燃烧过程中，助燃空气供给与烟气排放消耗电力所造成的CO2排放，常用工业燃料煤气辅助燃烧系统电耗及CO2排放量参见表3。

表3 常用工业燃料煤气辅助燃烧系统电耗及CO2排放量（GJ-1煤气）

注：助燃风压力取2500Pa；引风压力取1000Pa；烟气温度取250℃；风机系统效率取0.75。
2.3 工业燃料煤气应用过程中的CO2排放量
    综上所述，工业燃料煤气的过程CO2排放，由煤气生产、净化和输配过程、煤气燃烧过程和燃烧辅助过程产生，其CO2过程排放量及总排放量参见表4。

表4 常用工业燃料煤气应用过程中CO2排放量（GJ-1煤气）

3. 结论
    工业燃料煤气的过程CO2排放中，煤气燃烧产生的CO2较多，约占总排放量的92-98%，其次是煤气生产、净化和输配过程耗电产生的间接CO2排放，约占总排放量的2-8%，燃烧辅助系统耗电产生的间接CO2排放量较少。几种工业燃料煤气中，以焦炉煤气单位热量的CO2排放强度较低，其次是天然气、液化石油气、发生炉煤气、转炉煤气和高炉煤气，燃烧同等热量的煤气，焦炉煤气CO2排放量约为天然气的89%，，其主要原因是焦炉煤气中氢气含量较高，结合中国一次能源结构形势，发展以煤为原料生产富含氢气的人工煤气技术，符合中国能源安全和温室气体减排战略。

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