天然气与发生炉煤气使用的比较

张秀珍

( 白银有色集团股份有限公司第三冶炼厂，甘肃 白银 730900)

摘 要: 本文在天然气和发生炉煤气的特点及使用情况对比中，介绍并分析了它们各自的优缺点，最后得出使用天然气优于发生炉煤气。

关键词: 天然气; 发生炉煤气; 比较

1 引言

天然气作为一种清洁优质能源，不仅做居民的生活燃料，目前也大量用于工业燃料。我厂是个金属冶炼单位，使用的燃料是混合发生炉煤气。从多年的生产运行来看，主要不足是制气过程中存在污染物，煤气质量及压力波动，而从长远的眼光看，应该对燃料的制气方式进行改造，使之适应我国的发展需要。在此我将它同天然气的某些特点及使用情况做个比较，也为日后燃料改造的选用提供一种思路。

2 两种燃料成分及热值的比较

我厂发生炉煤气，也是一种多组分的混合气体，由两部分气体组成: 一部分是一氧化碳、氢气、甲烷、乙烷、丙烷、硫化氢及重碳氢化合物等可燃气体，另一部分是氮气、二氧化碳及微量的氧气等不可燃气体。我厂发生炉煤气含 CO( 30． 0%) 、H2( 16． 0%)CH4( 3． 0%) 、CO2( 4． 4%) 、CmHn( 0． 2%) 、O2( 0．2% ) 、N2( 46． 2%) ，低发热值为 6． 635 kJ/Nm3。

天然气，是一种多组分的混合气体，主要成分是烷烃，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般还含有少量硫化氢、二氧化碳、氮和水气，以及微量的惰性气体等。在标准状况下，甲烷至丁烷以气体状态存在，戊烷以上为液体。纯天然气含: CH4( 98%) 、C3H8( 0． 3%) 、C4Hm( 0． 3% ) 、CmHn( 0． 1% ) 、N2( 1． 3%) ，低发热值为 36 000 kJ/Nm3。从以上数据对比，可知天然气的发热量约为我厂发生炉煤气的 5． 43 倍。

3 两种燃料的输配系统比较

我厂发生炉煤气是自己生产、净化、加压，通过煤气排送机由 Φ1220 ×6 的主管线输送到各个用户处。在使用的过程中，用户意见最多的就是输送压力和煤气质量波动大、不能满足生产需要。这几年的煤气压力一般维持在 3 000 ～7 000 Pa 间，输送压力变化是由于煤气用量的多少而变化。而煤气用量除了同各家生产条件发生改变有关外，还同煤气站生产出的煤气质量好坏有关，而煤气质量除了同岗位操作人员的技能、责任心有关外，同制气的原料质量关系很大，从而可知影响煤气压力的因素还有一个不易控制的煤块质量。天然气的输配系统，依靠我市的末站管线铺设入我厂门站，入站的压力较高，管径的尺寸与压力呈反比关系，若压力为 6 ～8 kgf/cm2，管径尺寸可能在Φ200 以下( 天然气为低压管线，材质不同于我厂煤气的 A3 钢) 。在门站内依靠减压设施调压，可以通过两条 Φ273 的管线出站，一条供厂里方向，一条供电解方向，压力可降为 2 ～4 kgf/cm2，为了生产的稳定，这两个方向的管线在门站内应该设 2 条线，平时为一开一备的状态，送到各用户点的管径，依据用气量大小相应变化，管径小的有可能仅为 Φ20，在使用时依据各用户点的压力需求，经调压装置调制即可完全满足。从输配及实际效果方面来讲，天然气管线占地少、压力和热值均稳定; 我厂煤气管线占地大、压力和质量均处于波动状态，不利于用户对生产情况的控制。另外发生炉煤气中的杂质较多，时间长久后管线易腐蚀和局部堵塞，不利于生产的稳定。

4 两种燃料使用费用的比较

我厂发生炉煤气的使用点为精馏、烧结、电解、熔炼车间等处，2009 年九个半月的生产中共用煤气量为 1． 79 亿方; 2010 年生产煤气 2． 2 亿方; 2011 年上半年生产煤气 1． 1 亿方。这三个数据都是在终端产品没达到设计量的情况下所得，不能代表我厂全负荷的生产状况。由于只有烧结车间管线上安装了计量仪，对于其它几家单位的用气量只是通过经验推算出，数据见表 1。

若是精馏塔全部运行，正常的煤气连续用量为37 000 Nm3/ h，全 年 以 330 d 计，则 用 气 量 为293 040 000 Nm3; 考虑厂年度检修热风炉和焦炭加热炉的间断用气，按照 8 000 Nm3/ h 计，20 d 煤气用量为3 840 000 Nm3，则全年煤气用量为 2． 97 亿Nm3; 结合发热值比值，换算为天然气 0． 547 亿Nm3。据厂财务部门综合计算得出发生炉煤气费用0． 27 元 / Nm3，按 2． 97 亿方则全年成本为 0． 8 亿元;天然气的费用暂按 2． 10 元/Nm3计，全年成本为 1．14 亿元，经比较使用天然气的费用多出 0． 34 亿元 /年。

5 两种燃料生产定员和备件比较

我厂煤气站目前岗位人员共有 66 人，负责上料、制气、加压、出灰和维修工作。管辖的有煤气炉、双竖管、电除焦、洗涤塔、集汽包、排送机、鼓风机、捕滴器、水泵、空压机、皮带运输机、龙门吊车等共计60 多个大型设备，还有沉淀池、冷热循环水沟、焦油沟、焦油池、排水器、煤气输送管线等设施，有些设备和设施在技术方面比较落后，在操作维修时耗时耗力，可以说点多面广的同时劳动强度并不低。天然气的定员在 8 ～10 人即可，主要负责门站的管理、管线压力的调整及设施的维护工作。管辖的主要是厂门站内的调压装置，具体就是切断阀门、过滤器、计量表、减压阀门及监测管网等，随着电子技术的进步，有的设施几乎都是自动化操作，另外各用户处的减压装置不需设置人员，只需定期检查维护即可。

通过对比，使用天然气大大减少了人力资源，工作劳动强度和环境也能得到改善。减余人员可以再次调配安置到厂里需缺岗位。

6 两种燃料的其它效益比较

6． 1 安全性

发生炉煤气中 CO 与红血素的结合能力是 O2与红血素的 300 倍，而生成的碳氧红血蛋白的分离要比氧红血蛋白慢 3600 倍。煤气泄漏于空气中，一旦被人体吸入后，CO 抢先与血红素结合生成碳氧红血蛋白，身体不能正常输入氧气，导致中毒事故发生，中毒性质为化学性窒息; 天然气中的 CH4 无毒害性，不会与血液发生化学作用，若发生窒息性中毒，那也是由于大气中没有足够的氧量供给，缺氧所致的中毒。天然气是较为安全的燃气之一，它不含CO，也比空气轻，一旦泄漏，立即会向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，另外天然气中 CH4含量占据98% ～ 99% ，在空气中的着火爆炸极限含量为 5．0% ～ 15． 0% ，而发生炉煤气的爆炸极限含量为 15．0% ～ 75． 0% ，爆炸范围是天然气的几倍。特别是当遇到突发停电、岗位人员处理不及的情形时，很易发生煤气的爆炸危险，且造成的伤害又多是群体性的。从燃料的使用角度讲，天然气的安全性远优于我厂的发生炉煤气。

6． 2 环保性

发生炉煤气的生产过程，存在洗涤循环的环节，洗涤过程中煤气与水直接接触，尽管洗涤水不外排，但通过蒸发散失到大气中对周边环境也造成极大的危害。此水内所含物质极多，2009 年经我市环境监测站对其中的 7 种物质进行检测，化验结果全部超标。而在生产制气的操作二楼、上料三楼、出灰及净化一楼，由于运转的设备多、煤气维修人员管辖区域广、加之岗位人员的综合操作技能等因素，在实际运行中多少都有煤气泄漏问题存在。另外在输送煤块制气时，从龙门吊直到煤气站三楼，煤尘及煤气的污染泄漏伤害上料岗位人员身心健康。天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，根本不存在上述的生产污水等物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，能减少二氧化硫和粉尘排放量近 100%，减少二氧化碳排放量 60%和氮氧化合物排放量 50%，还有助于减少酸雨形成，舒缓地球温室效应，从根本上改善环境质量。

7 结语

通过以上五方面的比较，可知除了在经济效益上天然气具有劣势外，在其它方面都有优势。它稳定的质量和压力，对延长精馏塔盘寿命、提高单塔能力、精锌的品级率是十分有利的，对其它用户的生产也很有利; 天然气的使用，能彻底根除点炉时放散的煤气对周围大气的污染，也能根除生产发生炉煤气时产生的废水、废渣等对现场环境的二次污染; 彻底杜绝中毒危害，减少 CO、洗涤水等有害物质对身体的伤害，降低爆炸事故的发生，给员工的身心带来真正地健康，实现清洁、安全、文明生产。