洪叶发方锦浩

焦炉煤气（CokeOvenGas,简称COG）一般产率为15～19%（对炼焦干煤的质量分数），COG中含有氢气（H2）和甲烷（CH4）既是优质廉价的清洁能源燃料，又是良好的化工原料。COG中一般含有氢气50～65%（V）和甲烷22～30%（V）是主要的可燃组分和综合利用深加工制（提）取H2、LNG（或CNG）、甲醇（CH3OH）、合成氨等清洁能源化工产品。

COG中甲烷含量低，氢气含量高时，其热值降低，用作焦炉等工业窑炉加热燃料消耗量增加，富余焦炉煤气量降低，使其综合利用深加工产品产量减少。用含氢量高的焦炉煤气作燃料加热焦炉时，一是影响焦炉高向加热温差（常规焦炉炉型），导致炭化室内焦饼高向成熟不均匀，影响焦炭质量；二是使其燃烧废气生成NOx增多。若利用焦炉煤气作提取H2产品时，焦炉煤气中含氢气越高越有利。又如利用焦炉煤气作制取LNG产品时，焦炉煤气中含甲烷越高越有利。

按炼焦生产过程的干馏温度生成煤气及煤化学产品来分：在炼焦煤装入焦炉炭化室内约℃以前从煤料形成胶质体中析出的和部分从半焦中析出的气体亦称为初次分解产物，其主要组分含甲烷、一氧化碳、二氧化碳、化合水及初焦油，氢含量较低；至℃左右初次分解产物均受到炭化过程中高温的作用，进一步热解，亦称为二次裂解。二次裂解的主要反应如下：

裂解反应

C2H6→C2H4+H2

C2H4→CH4+C

CH4→C+2H2

缩合反应

C6H6+C4H6→C10H8+2H2

C10H8+C4H6→C14H10+2H2

2C6H6→C6H5·C6H5+H2

脱氢反应

C6H12→C6H6+3H2

氢化反应

C6H5CH3+H2→C6H6+CH4

以上诸多复杂反应和其他反应，使煤气中甲烷和重烃的含量降低，氢的含量增高，煤气的密度变小，发热值降低。

由炼焦期间煤气在炭化室内的气体析出流动途径可看出：炼焦煤料在焦炉炭化室内热解形成的胶质层，由两侧逐渐移向中心。由于胶质层透气性较差，在两胶质层之间形成的气体不可能横穿过胶质层，只能上行进入炉顶空间，亦称这部分气体为里行气。里行气中的是炼焦煤料析出的初次分解产物，因为它在进入炉顶空间之前，没有经过赤热的焦炭层和沿温度约℃左右的炉墙与焦饼之间的高温区，所以没有受到二次裂（热）解作用。

在胶质层外侧，由于胶质体固化和半焦热解产生大量气态产物，这些气态产物沿着焦饼裂纹以及炉墙与焦饼之间的空隙，进入炉顶空间，亦称这部分气体为外行气。外行气是经过了高温区进入炉顶空间的，故经历过二次裂（热）解作用。外行气与里行气的组成与性质是不同的，外行气量占有绝大部分。

炼焦生产过程中控制适合的炉墙温度（或代表火道标准温度；炉墙温度与结焦时间相关）、炉顶空间温度和焦饼中心温度对焦炉煤气成分、化产品组成及产率影响较大。还应控制好焦炉荒煤气集气管系统合理的操作压力，缩短气态物在炉顶空间停留时间，且炭化室内压力始终处于稳定状态。

若炼焦生产中控制的上述三个影响焦炉煤气成分的操作温度愈高，会使焦炉煤气中甲烷含量减少，氢含量增加，因而使焦炉煤气体积产量增加，而热值降低。

炼焦生产过程中的焦炉煤气成分与炼焦煤的变质程度及挥发分含量有关，变质年代轻、挥发分含量高的配合入炉煤在炼焦时生成的焦炉煤气中甲烷含量增加，而氢含量减少，反之亦然。因此，炼焦配煤对焦炉煤气组分也有较大影响。若炼焦配合入炉煤中配入较大比例无烟煤，可能会使焦炉煤气中甲烷含量减少；配合入炉煤的显微组分中，惰质组含量高，有利于降低焦炉煤气中氢气的含量，壳质组含量高，易使焦炉煤气中氢气含量增加。