高炉煤气和焦炉煤气特性对比及流量测量
高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气的区别？
高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气的区别？冶金企业煤气安全知识一、高炉煤气高压鼓风机鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。
铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭。
这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是高炉煤气。
每炼一吨铁可产生2100-2200立方米的高炉煤气。
这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。
也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为:CO, C02, N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2, N2的含量分别占15%,55 %，热值仅为3500KJ/m3左右。
高炉煤气的成分和热值与高炉所用的燃料、所炼生铁的品种及冶炼工艺有关，现代的炼铁生产普遍采用大容积、高风温、高冶炼强度、高喷煤粉量的生产工艺，采用这些先进的生产工艺提高了劳动生产率并降低能耗，但所产的高炉煤气热值更低，增加了利用难度。
高炉煤气中的CO2, N2既不参与燃烧产生热量，也不能助燃，相反，还吸收大量的燃烧过程中产生的热量，导致高炉煤气的理论燃烧温度偏低。
高炉煤气的着火点并不高，似乎不存在着火的障碍，但在实际燃烧过程中，受各种因素的影响，混合气体的温度必须远大于着火点，才能确保燃烧的稳定性。
高炉煤气的理论燃烧温度低，参与燃烧的高炉煤气的量很大，导致混合气体的升温速度很慢，温度不高，燃烧稳定性不好。
燃烧反应能够发生的另一条件是气体分子间能够发生有效碰撞，即拥有足够能量的相互之间能够发生氧化反应的分子间发生的碰撞，大量的C02,N2的存在，减少了分子间发生有效碰撞的几率，宏观上表现为燃烧速度慢，燃烧不稳定。
焦炉煤气流量测量的比较与分析
ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２１，３１（６）焦炉煤气流量测量仪表的比较与分析刘 欣 东华工程科技股份有限公司 合肥 ２３００２４摘要 本文结合超声波流量计、节流装置及平衡流量计的原理，对上述三种流量计测量焦炉煤气的主要影响因素进行分析。
结合几种不同仪表的特点，对几种流量计在焦炉煤气流量测量时选型、安装、经济效益等方面进行分析，并总结几种测量仪表的优点与不足。
关键词 焦炉煤气 超声波流量计 节流装置 平衡流量计刘 欣：工程师。
２０１３年３月毕业于上海交通大学控制理论与控制工程专业获硕士学位。
从事自动化与仪器仪表设计工作。
联系电话：１８２９７９０１３９０，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｕｘｉｎ＠ｃｈｉｎａｅｃｅｃ．ｃｏｍ。
中国是世界焦炭产量最大的国家。
２０１９年中国焦炭产量达４ ７亿吨，占世界焦炭总产量的６０％以上。
炼焦用煤生产焦炭的同时会大量产出一种中热值的可燃性气体，这种炼焦工业的副产品叫做焦炉煤气。
焦炉煤气富含氢气与甲烷，经过净化分离后可作为多种有机合成物的原料［１］，因此焦炉煤气流量的准确测量也是焦炉煤气综合利用中的重要部分。
１ 焦炉煤气常用流量测量仪表简介焦炉煤气流量测量可以利用各种类型的流量计，其中包括超声波流量计、节流装置、平衡流量计等。
这些测量方法有着各自的优缺点，适用于不同的工况要求。
１ １ 超声波流量计超声波流量计是基于超声波在流动介质中传播速度等于被测介质的平均流速与声波在静止介质中速度的矢量和的原理而开发的流量计。
超声波流量计的信号检测原理可分为传播速度差法、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
当前常用的超声波流量计采用传播速度差法，即安装在管道中的全金属超声波换能器向流体上游和下游发送声音脉冲（见图１［２］）。
根据传感器在顺流和逆流时的传输时间差异来计算流体的速度、体积和质量流量。
超声波流量计流量计算公式如下［３］：Ｖ＝ｐ２２Ｌ（ｔｕｐ－ｔｄｎ）ｔｄｎ×ｔｕｐ（１）ｑｖ＝π４×Ｄ２×Ｖ（２）式中，ｑｖ为工况下的体积流量，ｍ３／ｓ；Ｖ为流速，ｍ／ｓ；Ｐ为超声波通道长度，ｍ；Ｌ为管径，ｍ；ｔｕｐ为逆流时的传输时间，ｓ；ｔｄｎ为顺流时的传输时间，ｓ；Ｄ为上游管道内径，ｍ。
焦炉煤气流量和发热量测定和计算方法
焦炉煤气流量和发热量测定方法一、差压式焦炉煤气流量计组态计算公式1、 基本知识1.1气体密度温度压力补偿公式)15.273(325.10115.293)(0t P P N +⨯⨯+⨯=ρρ （1）简化得：tPP N ++⨯⨯=15.273893.20ρρ （2）式中：ρ------ 流量计设计工况密度，单位kg/m3 P 0----当地大气压力，单位KPa ； P ---- 表压力，单位KPa ； t ---- 温度，单位℃N ρ------ 流量计处测量介质标况密度，单位kg/m3。
如果气体为已知组分的混合气体，则混合体的标况密度为各组分标况密度与体积百分数乘积之和。
举例计算如下：已知焦炉煤气组分（体积百分数，从天安化工焦炉煤气流量测量节流装置设计计算书中获得）和各组分的标况密度（20℃，101.325KPa ）：则，该焦炉煤气标况密度N ρ：1006.2166.19.246669.09.570838.07.03302.14.21646.1⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=N ρ+1003.38296.12.81644.1⨯+⨯438014.0=N ρkg/m 31.2 工况体积流量与标况体积流量的转换v vN N Q Z Z t P P Q ⨯⨯+⨯+=15.27315.293325.1010 （3）式中：P 0----当地大气压力，单位KPa ； P ---- 表压力，单位KPa ； t ---- 温度，单位℃ Q N -----标况流量，单位Nm 3/h Q V ---- 工况流量，单位m 3/h Z N ----标况压缩因子 Z V ----工况压缩因子由于常规煤气输送和使用属于低压力范畴，压缩因子变化比较小，工业应用计算中忽略压缩因子的影响，则公式(3)可简化为：v N Q tPP Q ⨯++⨯=15.273893.20 (4)1.3 依据V 锥流量计计算书计算流量 1.3.1已知工况密度V 锥流量计计算书为工作状况，温度25度，表压力25KPa ，简称工况。
焦炉煤气流量和发热量测定和计算方法
焦炉煤气流量和发热量测定方法一、差压式焦炉煤气流量计组态计算公式1、 基本知识1.1气体密度温度压力补偿公式)15.273(325.10115.293)(0t P P N +⨯⨯+⨯=ρρ （1）简化得：tPP N ++⨯⨯=15.273893.20ρρ （2）式中：ρ------ 流量计设计工况密度，单位kg/m3 P 0----当地大气压力，单位KPa ； P ---- 表压力，单位KPa ； t ---- 温度，单位℃N ρ------ 流量计处测量介质标况密度，单位kg/m3。
如果气体为已知组分的混合气体，则混合体的标况密度为各组分标况密度与体积百分数乘积之和。
举例计算如下：已知焦炉煤气组分（体积百分数，从天安化工焦炉煤气流量测量节流装置设计计算书中获得）和各组分的标况密度（20℃，101.325KPa ）：则，该焦炉煤气标况密度N ρ：1006.2166.19.246669.09.570838.07.03302.14.21646.1⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=N ρ+1003.38296.12.81644.1⨯+⨯438014.0=N ρkg/m 31.2 工况体积流量与标况体积流量的转换v vN N Q Z Z t P P Q ⨯⨯+⨯+=15.27315.293325.1010 （3）式中：P 0----当地大气压力，单位KPa ； P ---- 表压力，单位KPa ； t ---- 温度，单位℃ Q N -----标况流量，单位Nm 3/h Q V ---- 工况流量，单位m 3/h Z N ----标况压缩因子 Z V ----工况压缩因子由于常规煤气输送和使用属于低压力范畴，压缩因子变化比较小，工业应用计算中忽略压缩因子的影响，则公式(3)可简化为：v N Q tPP Q ⨯++⨯=15.273893.20 (4)1.3 依据V 锥流量计计算书计算流量 1.3.1已知工况密度V 锥流量计计算书为工作状况，温度25度，表压力25KPa ，简称工况。
焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气
焦炉煤气的安全控制2010-3-13 11:05:35 来源:西安斯沃工业自动化科技有限公司一、冶金煤气的来源煤气是冶金生产的副产品和重要能源，生产和使用量大。
冶金煤气主要有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。
炼焦炭时产生的煤气叫焦炉煤气；将焦炭送到高炉去炼铁，它是作为还原剂使用的，把铁矿石中的铁还原出来，焦炭就生成了煤气----高炉煤气；还原过程中有多的炭浸入，铁含炭高，需要脱炭，脱炭即为炼钢，脱炭产生煤气----转炉煤气。
炼焦、炼铁、炼钢过程中煤气的发生量很大：焦炉煤气：500m3-600m3/t高炉煤气：1000m3-1400m3/t回收转炉煤气：50m3-100m3/t冶金煤气是冶金能耗的大头，占能耗的53%，冶金煤气是冶金企业的副产品，有效利用冶金煤气也是企业节能降耗的重要途径。
如转炉回收得好，可以实现负能炼钢。
二、冶金煤气的危险性煤气是混合物，由于成份不一样，煤气体现的危险性不一样。
从安全的角度，最关心的是一氧化炭、氢气、甲烷三种成份，他们既是危险成份，也是有用成份，具有较高的热值。
体现煤气的毒性上，实际主要是一氧化炭，煤气中毒，主要是一氧化炭中毒。
煤气中的氢气和甲烷具有爆炸性，爆炸极限越低，煤气爆炸性越强。
见下表：成分煤气种类COH2CH4爆炸范围焦炉煤气6-958-6022-254.5-35.8高炉煤气26-292.0-3.00.1-0.435.0-72.0转炉煤气63-662.0-3.012.5-74.0铁合金炉煤气60-6313-150.5-0.87.8-75.07发生炉煤气27-317-1016-1821.5-67.5通过这个表格看出来，焦炉煤气中CO含量比较底，毒性最小，但爆炸性下限最低，爆炸性很强；转炉煤气CO最高，含量占60-70％，毒性相当厉害。
高炉煤气既有毒性，又有爆炸性，但有所区别。
所有的煤气都具有毒性和火灾爆炸危险性。
n 焦炉煤气容易爆炸（毒性相对较低）焦炉煤气爆炸下限5.5%左右，接近甲烷、氢气。
高、焦混合煤气比较
钢铁企业的主要气态燃料为高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气。
在实际生产过程中不可避免的要求部分用户使用混合煤气以维持厂内燃料气体平衡和满足特殊的用户要求。
供应混合煤气需设置煤气混合站、加压站设施。
在混合站与加压站的设置过程中，以前通常按照系统繁简程度、投资回报率和检修维护等方面的因素进行选配，而对系统节能特性考虑较少。
在当前提倡低碳发展、节能环保的大前提下，节能因素更应摆在系统选配最优先的位置。
笔者通过对高、焦炉煤气混合、加压过程的计算和比较来阐述煤气混合加压站的合理节能配置方式。
1 煤气混合站、1.1高炉煤气和焦炉煤气在加压前先进行混合，加压机对混合后煤气加压至所需压力。
系统框图见图1先混合后加压的配置方式的主要优点为投资省、系统简单和便于生产维护和调节 1 ］1.2 先高炉煤气和焦炉煤气首先单独进行加压，加压后的高压煤气再进行混合，混合后煤气压力设定在输送用户所需压力。
系统框图见图2先加压后混合的方式可以提供多种热值混合煤气，但是加压设备多、管路复杂，不便于操作和维护；同时当混合站和加压站不是集中布置时，两根高压煤气管道的长度增加，投资比先混合后加压增加［12煤气混合和加压系统主要能耗即为煤气加压机电耗。
以下对某实际工程分别采用先混合后加2.1某厂要求高炉煤气和焦炉煤气按比例混合，形成热值为1 800kcal/Nm3，高-焦炉混合煤气供应轧钢车间使用。
混合后气体含湿量：39.65g/ Nm3Q p——加压机加压煤气的平均流量(Nm3/hKV——ΔP p——接平均流量在加压机性能曲线上确定的升压(mmH2Oη1——风机产品的全压效率（按0.8η2——机械传动效率（按0.98η3——电机效率（按0.922.2.1计算高炉煤气在80℃、大气压100kPa、表压8kPa体积校正系数：KV BFG=1.314ΔP=(15-8)kPa=7kPa≈700mmH2OQ BFG=Q M×0.677=174 000×0.677Nm3=117 798 Nm3/h将上述数据代入（1）式得：N BFG=409.1KW同上计算焦体积校正系数：KV COG=1.087ΔP=(15-4.5)kPa=11.5kPa≈1 050mmH2OQ COG=Q M×0.323=174 000×0.677Nm3=56 202Nm3/hN COG=242.2KWN先加压后混合=N BFG+N COG=651.3KW2.2.2根据焦炉煤气压力4.5kPa 1.5kPa3kPa；按照绝热混合过程，计算混合后温度为63.73体积校正系数：kVm=1.311ΔP=(15-3)kPa=12kPa≈1 200mmH2OQ M=174 000 Nm3/h将上述数据代入（1N先混合后加压=1 033.5KW从上述计算可以看出，先加压后混合比先混合后加压每小时节电382.2kW，约37%。
焦炉、高炉、转炉煤气的区别
焦炉、高炉、转炉煤气的区别煤气是钢铁厂生产的副产品和重要能源，生产和使用量大。
煤气主要有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气。
炼焦炭时产生的煤气叫焦炉煤气。
将焦炭送到高炉去炼铁，作为还原剂使用，把铁矿石中的铁还原出来，焦炭就生成了高炉煤气。
还原过程中有多的炭浸入，铁含炭高，需要脱炭，脱炭即为炼钢，脱炭产生转炉煤气。
煤气特性炼焦、炼铁、炼钢过程中煤气的发生量很大——焦炉煤气：500m³-600m³/t；高炉煤气：1000m³-1400m³/t；转炉煤气：50m³-100m³/t，三者特性如下：焦炉煤气净化后的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的易燃易爆气体，比重0.3623，热值16800-18900kJj/m³，着火温度550-650℃，爆炸极限4.5%-35.8%，理论燃烧温度2150℃左右。
焦炉煤气主要由H2和CH4构成，分别占56%和27%，并有少量CO、CO2、N2、O2和其他烃类。
虽然焦炉煤气中的CO含量较高炉煤气少，但也会造成中毒事故。
高炉煤气高炉煤气是无色、无味、有毒的易燃易爆气体，比重0.9-1.1，热值3349-4187kJ/m³，理论燃烧温度1500℃左右，着火温度730℃左右，爆炸极限30.8%-89.5%，含N2和CO2之和近70%，会致人喘息（因氧含量很低）和窒息。
高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为CO、CO2、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%、55 %。
它是一种低热值气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等；也可以供给民用；如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值。
转炉煤气转炉煤气的成分，在吹炼周期内，不同时期有所不同，而且与回收设备及回时的操作条件有关。
转炉煤气是无色、无味、有毒的易燃易爆气体，热值6800-10000kJ/m³，着火温度530℃，爆炸极限18.2%-83.2%。
焦炉煤气烧嘴和高炉煤气烧嘴选型参考
焦炉煤气烧嘴和高炉煤气烧嘴选型参考燃料为焦炉煤气的燃烧装置称为焦炉煤气烧嘴。
想让焦炉煤气燃烧效果处于最佳状态，需使用专用的焦炉煤气烧嘴，在选择烧嘴时需让燃烧器生产厂家针对此种煤气进行设计制造，不可简单的烧嘴进行替换或是改造。
焦炉煤气是烟煤在高温炼焦过程中干馏产生的可燃气体，焦炉煤气属于中热值燃气，低发热值为17590kJ/m³，标准状态下密度为0.4686kg/m³，是在工业生产中经常使用的燃料，但专门为焦炉煤气设计的烧嘴并没有形成规模，可能原因有三点，一方面天然气、液化气等清洁能源的普及，另一方面焦炉煤气的局域限制性，再就是燃烧器生产厂家市场竞争导致，更多设计生产投向了可规模化生产的烧嘴。
目前应用在工业上的焦炉煤气烧嘴或是高炉煤气烧嘴及其他低热值烧嘴非常混乱，有些使用方在向厂家咨询烧嘴时，只提供所用的燃料是煤气，并没有区分是高炉煤气还是焦炉煤气，可能自身概念模糊;针对焦炉煤气生产的烧嘴并不很多，供应方或许会用其他煤气烧嘴进行推荐，这也可能与行业内的标准不统一有关。
任何烧嘴都是按照一定的燃气成分设计的。
当燃气成分发生变化时会导致其热值、密度、燃烧特性发生变化，此时烧嘴的热负荷、一次空气系数、稳定性、火焰结构、一氧化碳含量等工况会发生改变。
之所以说焦炉煤气烧嘴最好不要用其他煤气烧嘴替换，是有原因的。
如果烧嘴设计之初不是专门为此种燃气设计，在使用过程中很可能会出现回火、黄焰、离焰和不完全燃烧等火焰特性的改变。
但并不是说所有的燃气烧嘴不能互换，万物统一于物质，燃气也有一些共性，在一定条件下燃气烧嘴可以互换，但用其他烧嘴替代焦炉煤气烧嘴的前提是互换后烧嘴的热负荷不能发生改变。
有一个参数可作为参考——华白数。
简单讲当烧嘴前压力不变时，烧嘴热负荷和燃气热值成成正比，与燃气相对密度二次方根成反比，燃气热值与密度二次方根的比值称为华白数。
如果两种燃气的华白数基本相同，可以相互替换，再者工业使用中会有专门操作人员和管道仪表阀门，对互换的烧嘴条件要求较宽。
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高炉煤气和焦炉煤气特性对比及流量测量
2009-1-4 来源：陕西上太自动化仪表有限公司 >>进入该公司展台
高炉煤气特性
（1）高炉煤气中不燃成分多，可燃成分较少（约30%左右），发热值低，一般为3344—4180千焦/标米；
（2）高炉煤气是无色无味、无臭的气体，因CO含量很高、所以毒性极大；
（3）燃烧速度慢、火焰较长、焦饼上下温差较小；
（4）用高炉煤气加热焦炉时，煤气中含尘量大，容易堵塞蓄垫室格子砖；
（5）安全规格规定在1米³空气CO含量不能超过30mg；
（6）着火温度大于700OC。
(7) 高炉煤气含有H2（1.5-3.0%），CH4（0.2-0.5%），CO（25-30%），CO2（9-12%），N2（55-60%），O2（0.2-0.4%）;密度为1.29-1.30Kg/Nm3。
焦炉煤气特性
（1）焦炉煤气发热值高16720—18810KJ/m³，可燃成分较高（约90%左右）；
（2）焦炉煤气是无色有臭味的气体；
（3）焦炉煤气因含有CO和少量的H2S而有毒；
（4）焦炉煤气含氢多，燃烧速度快，火焰较短；
（5）焦炉煤气如果净化不好，将含有较多的焦油和萘，就会堵塞管道和管件，给调火工作带来困难；
（6）着火温度为600-650 OC。
(7) 焦炉煤气含有H2（55-60%），CH4（23-27%），CO（5-8%），CO2（1.5-3.0%），N2（3-7%），O2（<0.5%），CmHn(2-4%);密度为0.45-0.50 Kg/Nm3。
煤气的流量测量
利用差压原理进行流量测量具有悠久的历史，其测量的理论基础是：在充满流体的管道中，固定放置一个流通面积小于管道截面积的阻力件（节流件），则管道内流体在通过该节流件时就会造成局部收缩，在收缩处流速增加，静压力降低，因此，在节流件前后将产生一定的压力差。
对于一定形状和尺寸的节流件、一定的测压位置和前后直管段、一定的流体参数情况下，节流件前后的差压△P与流量Q之间关系符合伯努利方程。
由于在冶金行业和煤化工行业中，各类气体成分多变复杂，如高炉、焦炉、转炉煤气中含有大量粉尘、颗粒、焦油、萘等杂质程度不等以及低流速等实际情况，尤其是煤气中的焦油和萘在节流件、测压孔上粘附和低温下结晶，煤气中的粉尘、颗粒对仪表的堵塞，煤气中的水分在冬季时的冻结，这些都会造成流量计测压孔堵塞、节流件变形，严重的甚至造成流
体不能在管道流通的恶劣情况。
在国内、外都有在特脏流体的情况下，常规 V 形锥流量计或孔板流量计测量失败的实例发生。
如南京某钢铁公司使用国外公司的常规 V 形锥流量计测量焦炉煤气，因测压通道被焦油粘附、萘结晶堵塞而导致失败；山东钢铁公司使用国内某公司的常规 V 形锥流量计测量焦炉煤气，因萘结晶、水凝液结冰导致冬季不能正常工作而被迫拆除。
其次，由于节流件的引入，导致管道压损较大，提高了工厂的能耗。
以管径为
Φ325×13mm ，使用孔板测量，压差30Kpa，β=0.7 ，孔板所产生的压损：
PPLo=0.5×30=15.0KPa
新型STF电子靶流量计采用最新的电容力传感器，应用先进的数模转换技术和微电子技术、高效的抗过载结构设计是该新型产品真正实现高精度、高稳定性的关键核心，不但具有很高的灵敏度，同时又具有与容积式流量计相媲美的测量准确度：
·无可动部件，防堵塞，抗过载，拆卸方便
·压力损失小，仅为标准孔板的1/2△P左右
·计量准确，精度可达到0.2%
·传感器不与被测介质接触,不存在零部件磨损,使用安全可靠
·具有多种安装方式供选择，如选择在线插入式，安装费用低；在线拆卸式主干管网无须停车
·具有一体化温度、压力补偿，直接输出质量或标方
·具有可选小信号切除、非线性修正、滤波时间可选择
·能准确测量各种常温、高温500度、低温-200度工况下的气体、液体流量
·重复性好，一般为0.05～0.08%，测量快速
·抗干扰，抗杂质能力特强
·抗震动性强，一定范围内可测脉动流
实践证明，电子靶流量计以其特有的抗干扰、抗杂质性能，在粘附、结晶、脏污工况下的煤气计量，具有很好的适应性。