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【行業科普】— 煤氣的分類及應用

所屬分類:公司頭條    發布時間:2020-11-24   作者:科普機電
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煤氣是以煤為原料制取的氣體燃料或氣體原料。煤氣是一種潔凈的能源,又是合成化工的重要原料。

中文名稱:煤氣                                

英文名稱:Coal Gas

性    質:可燃性化工原料氣體

主要用途:燃料

以煤為原料加工制得的含有可燃組分的氣體。根據加工方法、煤氣性質和用途分為:煤氣化得到的是水煤氣、半水煤氣、空氣煤氣 (或稱發生爐煤氣) ,這些煤氣的發熱值較低,故又統稱為低熱值煤氣;煤干餾法中焦化得到的氣體稱為焦爐煤氣,高爐煤氣。屬于中熱值煤氣,可供城市作民用燃料。煤氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料。

煤氣分類

煤氣是由多種可燃成分組成時一種氣體燃料。煤氣的種類繁多,成分也很復雜,一般可分為天然煤氣和人工煤氣兩大類。

發生爐煤氣

發生爐煤氣是人工煤氣的一種。是用固體含碳燃料作原料,在專門設備發生爐內獲得的一種煤氣。用于制造發生爐煤氣的氣化劑為空氣、水蒸汽。按使用氣化劑的不同,可制得不同組分和性質的發生爐煤氣,通常分為四類: 

空氣煤氣——以空氣(實際是空氣中的氧氣)作氣化劑;
混合煤氣——以空氣和水蒸汽的混合物作氣化劑;
水煤氣——以水蒸汽作氣化劑;
富氧煤氣——以空氣、水蒸汽和氧氣(外加的純氧)混合物作氣化劑。

空氣煤氣

空氣煤氣由于固體燃料僅與氧反應,氣體中可燃成份主要為一氧化碳,故其熱值低,一般僅 800~900 大卡/標米3,甚至更低,故在工業上使用極少,一般是高爐生產中的副產物。

水煤氣

水煤氣是由水蒸汽和高溫碳反應而獲得的。由于反應為吸熱反應,為維持爐溫,必須間隙生產.所得煤氣中 CO 和 H2 均較高,煤氣發熱值較高,但熱效率低,約54%左右,成本高設備復雜。一般作為合成氨原料氣使用,作工業燃料氣使用的較少。有時,在制水煤氣過程中加入少量空氣,制得的煤氣稱為半水煤氣。 

混合煤氣

混合煤氣綜合了空氣煤氣和水煤氣的特點,以水蒸汽和空氣的混合物鼓入發生爐中,制得比空氣煤氣熱值高,比水煤氣熱值低的混合發生爐煤氣,一般在生產中簡稱發生爐煤氣。這種煤氣的熱值因使用燃料性質的不同波動在 1200~1500 大卡/標米之間。目前被廣泛用作各種工業爐的加熱燃料。由于采用蒸氣、空氣混合物作氣化劑,蒸汽能降低燃燒層(火層)的溫度而防止結渣,維持連續生產,熱效率高達 70 %以上。這些煤氣的發熱值較低,故又統稱為低熱值煤氣;煤氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料,可用于合成氨、合成甲醇等。為此,將用作化工原料的煤氣稱為合成氣,它也可用天然氣、輕質油和重質油制得。 煤氣是由含碳物質不完全燃燒時發生的氣體,主要成分是一氧化碳,無色無臭,有毒,被人和動物吸入后于血液中的血紅蛋白結合能引起中毒。也叫煤毒。

水煤氣

水蒸氣通過熾熱的焦炭而生成的氣體,主要成份是一氧化碳、氫氣,燃燒后排放水和二氧化碳,有微量CO、HC和NOX。燃燒速度是汽油的7.5倍,抗爆性好,據國外研究和..的報導:壓縮比可達12.5。熱效率提高20-40%、功率提高15%、燃耗降低30%,尾氣凈化近歐IV標準(這些指標還應驗證,但效果是肯定的),還可用微量的鉑催化劑凈化。比醇、醚簡化制造和減少設備,成本和投資更低。


壓縮或液化與氫氣相近,但不用脫除CO,建站投資較低。還可用減少的成本和投資部分補償壓縮(制醇醚也要壓縮)或液化的投資和成本。有毒,工業上用作燃料,又是化工原料。將水蒸氣通過熾熱的煤層可制得較潔凈的水煤氣(主要成分是CO和H2),現象為火焰騰起更高,而且變為淡藍色(氫氣和CO燃燒的顏色)?;瘜W方程式為C+H2O(高溫)--->CO+H2。這就是濕煤比干煤燃燒更旺的原因。煤氣廠常在家用水煤氣中特意摻入少量難聞氣味的氣體,一般是CO和H2為無色無味氣體,目的是為了當煤氣泄漏時能聞到并及時發現。甲烷和水也可制 水煤氣化學方程式為CH4+H2O----》CO+3H2環保型水煤氣發生爐氣體燃料的一種。主要成分是氫和一氧化碳。由水蒸氣和赤熱的無煙煤或焦炭作用而得。工業上大多用蒸氣和空氣輪流吹風的間歇法,或用蒸氣和氧一起吹風的連續法。熱值約為10500千焦/標準立方米。此外,尚有用蒸氣和空氣一起吹風所得的“半水煤氣”??勺鳛槿剂?,或用作合成氨、合成石油、有機合成、氫氣制造等的原料。 

焦爐煤氣

焦爐煤氣是指用幾種煙煤配成煉焦用煤,在煉焦爐中經高溫干餾后,在產出焦炭和焦油產品的同時所得到的可燃氣體,是煉焦產品的副產品。主要作燃料和化工原料。焦爐煤氣主要由氫氣和甲烷構成,分別占56%和27%,并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣和其他烴類;其低發熱值為18250kJ/Nm3,密度為0.4~0.5kg/Nm3,運動粘度為25×10`(-6)m2/s。

人們生活中的燃燒氣源大致分為液化石油氣(Y)、人工煤氣(R)、天然氣(T)三大類。

液化石油氣(簡稱液化氣)是石油在提煉汽油、煤油、柴油、重油等油品過程中剩下的一種石油尾氣,通過一定程序,對石油尾氣加以回收利用,采取加壓的措施,使其變成液體,裝在受壓容器內,液化氣的名稱即由此而來。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等,在氣瓶內呈液態狀,一旦流出會汽化成比原體積大約二百五十倍的可燃氣體,并極易擴散,遇到明火就會燃燒或爆炸。因此,使用液化氣也要特別注意。 

煤氣是用煤或焦炭等固體原料,經干餾或汽化制得的,其主要成分有一氧化碳、甲烷和氫等。因此,煤氣有毒,易于空氣形成爆炸性混合物,使用時應引起高度注意。天然氣 廣義指埋藏于地層中自然形成的氣體的總稱。但通常所稱的天然氣只指貯存于地層較深部的一種富含碳氫化合物的可燃氣體,而與石油共生的天然氣常稱為油田伴生氣。天然氣由億萬年前的有機物質轉化而來,主要成分是甲烷,此外根據不同的地質形成條件,尚含有不同數量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烴以及二氧化碳、氮氣、氫氣、硫化物等非烴類物質;有的氣田中還含有氦氣。天然氣是一種重要的能源,廣泛用作城市煤氣和工業燃料;在70年代世界能源消耗中,天然氣約占 18%~19%。天然氣也是重要的化工原料。天燃氣每立方燃燒熱值為8000大卡至8500大卡。每公斤液化氣燃燒熱值為11000大卡。氣態液化氣的比重為2.5公斤/立方米。每立方液化氣燃燒熱值為25200大卡。這樣可看出一立方液化氣燃燒熱值是天然氣的三倍,但還有報道說液化氣熱值是天然氣的7倍。 

每瓶液化氣重14.5公斤,總計燃燒熱值159500大卡,相當于20立方天然氣的燃燒熱值。

高爐煤氣

主要成份高爐煤氣為煉鐵過程中產生的副產品,主要成分為:CO,C02,N2、H2、CH4等,其中可燃成分CO含量約占25%左右,H2、CH4的含量很少,CO2,N2的含量分別占15%,55%,熱值僅為3500KJ/m3左右。 

化學過程 

高壓鼓風機(羅茨風機)鼓風,并且通過熱風爐加熱后進入了高爐,這種熱風和焦炭助燃,產生的是二氧化碳和一氧化碳,二氧化碳又和炙熱的焦炭產生一氧化碳,一氧化碳在上升的過程中,還原了鐵礦石中的鐵元素,使之成為生鐵,這就是煉鐵的化學過程。鐵水在爐底暫時存留,定時放出用于直接煉鋼或鑄錠。 
這時候在高爐的爐氣中,還有大量的過剩的一氧化碳,這種混和氣體,就是“高爐煤氣”。 
這種含有可燃一氧化碳的氣體,是一種低熱值的氣體燃料,可以用于冶金企業的自用燃氣,如加熱熱軋的鋼錠、預熱鋼水包等。也可以供給民用,如果能夠加入焦爐煤氣,就叫做“混和煤氣”,這樣就提高了熱值。 

煤氣制備

天然煤氣是通過鉆井從地層中開采出來的,如天然氣、煤層氣。人工煤氣則是利用固體或液體含碳燃料熱分解或氣化后獲得的,常見有焦爐煤氣、高爐煤氣、發生爐煤氣、油煤氣等。

高爐煤氣特性

1、高爐煤氣中不燃成分多,可燃成分較少(約30%左右),發熱值低,一般為3344—4180千焦/標米³; 2、高爐煤氣是無色無味、無臭的氣體,因CO含量很高、所以毒性極大; 3、燃燒速度慢、火焰較長、焦餅上下溫差較??; 4、用高爐煤氣加熱焦爐時,煤氣中含塵量大,容易堵塞蓄墊室格子磚; 5、安全規格規定在1米³空氣CO含量不能超過30mg;6、著火溫度大于700OC。 7、 高爐煤氣含有H2(1.5-3.0%),CH4(0.2-0.5%),CO(25-30%),CO2(9-12%),N2(55-60%),O2(0.2-0.4%);密度為1.29-1.30Kg/Nm3。 

煤氣應用

混合煤氣目前被廣泛用作各種工業爐的加熱燃料。此外,尚有用蒸氣和空氣一起吹風所得的“半水煤氣”??勺鳛槿剂?,或用作合成氨、合成石油、有機合成、氫氣制造等的原料。天然氣是一種重要的能源,廣泛用作城市煤氣和工業燃料;在70年代世界能源消耗中,天然氣約占 18%~19%。天然氣也是重要的化工原料。

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