工业使用的燃料煤气及供合成化工产品的合成煤气。
用作加热各种窑炉或直接加热产品,也可用于联合循环发电的可燃气体。用作燃料煤气的有低热值煤气,水煤气(煤与水蒸气反应生成的煤气)等。
煤或焦炭等固体燃料气化所得的气体产物或工业炉排出的可燃气体。其组成为氢、一氧化碳等可燃组分及氮、二氧化碳等不可燃组分,热值在3.73~7.45MJ/m3之间,易燃,有毒性。主要来源为发生炉煤气、高炉煤气。
采用移动床煤气发生炉,以空气与蒸汽为气化剂,经过煤的气化过程而制得的煤气。其组成列于表1。生产发生炉煤气有热煤气站、冷煤气站两大类。热煤气站一般以烟煤为原料,生产出的煤气经干式除尘后以高温状态送到用户,热效率较高,但是煤气出口压力低,输送距离不能太远。冷煤气发生站有回收焦油和无焦油两种生产类型。无焦油冷煤气站以焦炭、无烟煤为原料,在气化过程中不产生或产生很少焦油,煤气经冷却、除尘、净化、加压后送给用户。这种煤气站的特点是系统简单、操作方便,可以远距离输送。回收焦油煤气站以烟煤为原料,在生产过程中产生一定数量的焦油和含酚废水,需要增加焦油回收及废水处理系统。除了上述移动床常压发生炉气化工艺以外,还可以使用温克勒流化床气化工艺生产低热值煤气。
表1 发生炉煤气组分
煤气 名称 |
气化 剂 |
煤气组成(体积,%) |
||||||
H2 |
CO |
CO2 |
N2 |
CH4 |
发热值 (MJ/ m3) 4.6~ 6.3 |
|||
发生炉 煤气 |
空气、 水蒸气 |
10~ 18 |
24~ 31 |
3.8~ 5.0 |
47~ 55 |
1~3 |
<0.5 |
由高炉冶炼过程中排出的可燃气体。在高炉中,焦炭与鼓入的空气作用转化成一氧化碳,一氧化碳除部分用于还原矿石外,其余的与其他气体组分一起从高炉排出,形成高炉煤气,其典型组分列于表2。高炉煤气多用作焦炉及冶炼加热炉的燃料气。
表2 高炉煤气组成
煤气组成(体积,%) |
|||||
CO |
H2 |
CH4 |
CO2 |
N2 |
发热值(MJ/m3) |
28 |
2.7 |
0.3 |
11.0 |
58 |
3.8 |
由煤制出的民用煤气也可作工业燃料气,但其成本较高,一般适于有特殊要求的热加工。
由煤或焦炭与蒸汽(或蒸汽与氧)在高温下通过气化反应而制得的煤气。其组分以氢、一氧化碳为主,还含有二氧化碳等,可广泛用于合成氨、甲醇、合成汽油及其他有机物。以煤、焦为原料生产合成原料气的气化工艺有间歇式水煤气气化、温克勒流化床气化、K-T气化和德士古气化等工艺。
间歇式水煤气气化工艺采用移动床干式排渣的水煤气气化炉。中国自行设计和制造的内径为1600、2260、3000、3600mm的一系列UGI水煤气炉,已在合成氨厂长期使用。该气化炉由美国联合煤气改进公司开发,采用常压移动床生产水煤气的气化装置,以无烟块煤、无烟煤型煤或焦炭为原料,制出的水煤气主要成分是一氧化碳和氢(见表3)。当制造合成氨原料气时,在鼓入水蒸气的同时,加入一定量的空气,或通过向水煤气掺入少量的鼓风煤气,以制出含有一定量氮气的半水煤气,其典型组成列于表3。间歇式水煤气制造工艺为在常压下操作,不需制氧设备,投资较省,但其气化强度较低,气化效率不高,而且需要块状燃料,使其应用范围受到一定限制。
表3 水煤气、半水煤气组分
煤气类型 |
煤气组成 (体积,%) |
发热值 (MJ/m3) |
|||||
H2 |
CO |
CH4 |
N2 |
CO2 |
O2 |
||
水煤气 |
52.0 |
34.4 |
1.2 |
4.0 |
8.2 |
0.2 |
10.0 |
半水煤气 |
40.0 |
30.7 |
0.5 |
14.6 |
8.0 |
0.2 |
9.2 |