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【行业科普】— 煤气的分类及应用

所属分类:公司头条    发布时间:2020-11-24   作者:科普机电
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煤气是以煤为原料制取的气体燃料或气体原料。煤气是一种洁净的能源,又是合成化工的重要原料。

中文名称:煤气                                

英文名称:Coal Gas

性    质:可燃性化工原料气体

主要用途:燃料

以煤为原料加工制得的含有可燃组分的气体。根据加工方法、煤气性质和用途分为:煤气化得到的是水煤气、半水煤气、空气煤气 (或称发生炉煤气) ,这些煤气的发热值较低,故又统称为低热值煤气;煤干馏法中焦化得到的气体称为焦炉煤气,高炉煤气。属于中热值煤气,可供城市作民用燃料。煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料。

煤气分类

煤气是由多种可燃成分组成时一种气体燃料。煤气的种类繁多,成分也很复杂,一般可分为天然煤气和人工煤气两大类。

发生炉煤气

发生炉煤气是人工煤气的一种。是用固体含碳燃料作原料,在专门设备发生炉内获得的一种煤气。用于制造发生炉煤气的气化剂为空气、水蒸汽。按使用气化剂的不同,可制得不同组分和性质的发生炉煤气,通常分为四类: 

空气煤气——以空气(实际是空气中的氧气)作气化剂;
混合煤气——以空气和水蒸汽的混合物作气化剂;
水煤气——以水蒸汽作气化剂;
富氧煤气——以空气、水蒸汽和氧气(外加的纯氧)混合物作气化剂。

空气煤气

空气煤气由于固体燃料仅与氧反应,气体中可燃成份主要为一氧化碳,故其热值低,一般仅 800~900 大卡/标米3,甚至更低,故在工业上使用极少,一般是高炉生产中的副产物。

水煤气

水煤气是由水蒸汽和高温碳反应而获得的。由于反应为吸热反应,为维持炉温,必须间隙生产.所得煤气中 CO 和 H2 均较高,煤气发热值较高,但热效率低,约54%左右,成本高设备复杂。一般作为合成氨原料气使用,作工业燃料气使用的较少。有时,在制水煤气过程中加入少量空气,制得的煤气称为半水煤气。 

混合煤气

混合煤气综合了空气煤气和水煤气的特点,以水蒸汽和空气的混合物鼓入发生炉中,制得比空气煤气热值高,比水煤气热值低的混合发生炉煤气,一般在生产中简称发生炉煤气。这种煤气的热值因使用燃料性质的不同波动在 1200~1500 大卡/标米之间。目前被广泛用作各种工业炉的加热燃料。由于采用蒸气、空气混合物作气化剂,蒸汽能降低燃烧层(火层)的温度而防止结渣,维持连续生产,热效率高达 70 %以上。这些煤气的发热值较低,故又统称为低热值煤气;煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料,可用于合成氨、合成甲醇等。为此,将用作化工原料的煤气称为合成气,它也可用天然气、轻质油和重质油制得。 煤气是由含碳物质不完全燃烧时发生的气体,主要成分是一氧化碳,无色无臭,有毒,被人和动物吸入后于血液中的血红蛋白结合能引起中毒。也叫煤毒。

水煤气

水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体,主要成份是一氧化碳、氢气,燃烧后排放水和二氧化碳,有微量CO、HC和NOX。燃烧速度是汽油的7.5倍,抗爆性好,据国外研究和..的报导:压缩比可达12.5。热效率提高20-40%、功率提高15%、燃耗降低30%,尾气净化近欧IV标准(这些指标还应验证,但效果是肯定的),还可用微量的铂催化剂净化。比醇、醚简化制造和减少设备,成本和投资更低。


压缩或液化与氢气相近,但不用脱除CO,建站投资较低。还可用减少的成本和投资部分补偿压缩(制醇醚也要压缩)或液化的投资和成本。有毒,工业上用作燃料,又是化工原料。将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气(主要成分是CO和H2),现象为火焰腾起更高,而且变为淡蓝色(氢气和CO燃烧的颜色)。化学方程式为C+H2O(高温)--->CO+H2。这就是湿煤比干煤燃烧更旺的原因。煤气厂常在家用水煤气中特意掺入少量难闻气味的气体,一般是CO和H2为无色无味气体,目的是为了当煤气泄漏时能闻到并及时发现。甲烷和水也可制 水煤气化学方程式为CH4+H2O----》CO+3H2环保型水煤气发生炉气体燃料的一种。主要成分是氢和一氧化碳。由水蒸气和赤热的无烟煤或焦炭作用而得。工业上大多用蒸气和空气轮流吹风的间歇法,或用蒸气和氧一起吹风的连续法。热值约为10500千焦/标准立方米。此外,尚有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。可作为燃料,或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。 

焦炉煤气

焦炉煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤,在炼焦炉中经高温干馏后,在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体,是炼焦产品的副产品。主要作燃料和化工原料。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成,分别占56%和27%,并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类;其低发热值为18250kJ/Nm3,密度为0.4~0.5kg/Nm3,运动粘度为25×10`(-6)m2/s。

人们生活中的燃烧气源大致分为液化石油气(Y)、人工煤气(R)、天然气(T)三大类。

液化石油气(简称液化气)是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气,通过一定程序,对石油尾气加以回收利用,采取加压的措施,使其变成液体,装在受压容器内,液化气的名称即由此而来。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等,在气瓶内呈液态状,一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体,并极易扩散,遇到明火就会燃烧或爆炸。因此,使用液化气也要特别注意。 

煤气是用煤或焦炭等固体原料,经干馏或汽化制得的,其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。因此,煤气有毒,易于空气形成爆炸性混合物,使用时应引起高度注意。天然气 广义指埋藏于地层中自然形成的气体的总称。但通常所称的天然气只指贮存于地层较深部的一种富含碳氢化合物的可燃气体,而与石油共生的天然气常称为油田伴生气。天然气由亿万年前的有机物质转化而来,主要成分是甲烷,此外根据不同的地质形成条件,尚含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质;有的气田中还含有氦气。天然气是一种重要的能源,广泛用作城市煤气和工业燃料;在70年代世界能源消耗中,天然气约占 18%~19%。天然气也是重要的化工原料。天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡。每公斤液化气燃烧热值为11000大卡。气态液化气的比重为2.5公斤/立方米。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。这样可看出一立方液化气燃烧热值是天然气的三倍,但还有报道说液化气热值是天然气的7倍。 

每瓶液化气重14.5公斤,总计燃烧热值159500大卡,相当于20立方天然气的燃烧热值。

高炉煤气

主要成份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。 

化学过程 

高压鼓风机(罗茨风机)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”。 
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。 

煤气制备

天然煤气是通过钻井从地层中开采出来的,如天然气、煤层气。人工煤气则是利用固体或液体含碳燃料热分解或气化后获得的,常见有焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、油煤气等。

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³; 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。 

煤气应用

混合煤气目前被广泛用作各种工业炉的加热燃料。此外,尚有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。可作为燃料,或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。天然气是一种重要的能源,广泛用作城市煤气和工业燃料;在70年代世界能源消耗中,天然气约占 18%~19%。天然气也是重要的化工原料。