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对于焦炉煤气用于竖炉直接还原的工艺,焦炉煤气的消耗量是该工艺需要考虑的一个重要问题。竖炉工艺中焦炉煤气的消耗量,包括竖炉还原带、加热炉、竖炉冷却带等。焦炉煤气中CH4和C2H6可以与O2（类似于Midrex工艺）或H20（类似于HYL工艺）发生裂解反应,本文分别计算了 CH4和C2H6与02、H2O发生裂解反应的情况。焦炉煤气的消耗量主要是由整个工艺的化学平衡和热平衡决定,即包括作为还原剂的消耗量和作为热源的消耗量,经过计算得到了如下结论。焦炉煤气中CH4和C2H6与O2发生裂解反应时:（1）竖炉的煤气量消耗是由化学平衡和热平衡决定的。热力学计算可知,作为热源的煤气量消耗大于作为还原剂的煤气量消耗。因此竖炉的总煤气量是由热平衡决定的。CH4和C2H6与02裂解时,除还原剂外,热量的补充有两种方式:a)直接补充作为热源的煤气量;b)先将CH4和C2H6的裂解放热反应由加热炉转移到竖炉进行（ZR）,再补充作为热源的煤气量。（2）理想条件下（金属化率100%）,采用“还原剂+ZR+补充煤气”的方式,若金属铁的生成温度为900℃,则1OOmol焦炉煤气可以生产2.58kg金属铁,即年产60万吨的焦炉产生的煤气可以生产金属铁27.8万t/年;若金属铁的生成温度为845℃,则100 mol焦炉煤气可以生产2.63kg金属铁,即生产金属铁28.4万t/年,是该方式的最高金属铁产量。（3）实际条件下（金属化率95%）,采用“还原剂+ZR+补充煤气”的方式,若金属铁的生成温度为900℃,则1OOmol焦炉煤气可以生产2.43kgDRI,即年产60万吨的焦炉产生的煤气可以生产DRI为26.2万t/年。（4）竖炉中金属铁生成温度为800～950℃范围内,加热炉的热收入都远远高于热消耗,热收入是热消耗的2倍多。因此,炉顶煤气净化后其中一部分用于新焦炉煤气的加热,一部分用于其他用途。CH4和C2H6即可以在加热炉进行裂解放热反应,也可以采用自重整技术（ZR,Zero Reformation）,将CH4和C2H6的裂解放热反应在竖炉中进行,为竖炉提供热量,从而提高单位焦炉煤气的DRI产量。（5）竖炉冷却带的输出煤气可以水冷后继续使用,因此实际只要保证使用量足够即可,不需要消耗。那么冷却尾气的温度不高于200℃时,提高尾气温度可明显降低单位金属铁冷却所消耗的气量。当冷却尾气温度高于200℃时,提高尾气温度对降低单位金属铁冷却所消耗气量的影响变小。因此,控制冷却尾气温度为200℃是比较合理的操作参数。如表3.6所示,a)理想条件下,若将900℃的金属铁冷却至100℃、150℃、200℃,冷却后尾气温度为200℃时,分别需要焦炉煤气2093 m3/tFe、1995m3/tFe、1893 m3/tFe,或者单位体积焦炉煤气的冷却能力为0.478 kg-Fe/m3、0.501 kg-Fe/m3、0.528 kg-Fe/m3。b)实际条件下,若将900℃的DRI冷却至100℃、150℃、200℃,冷却后尾气温度为 200℃ 时,分别需要焦炉煤气 2232 m3/t-DRI、2125 m3/t-DRI、2015 m3/t-DRI,或者单位体积焦炉煤气的冷却能力为0.449 kg-DRI/m3、0.471 kg-DRI/m3、0.497 kg-DRI/m3。