又称煤制人工煤气或城市煤气。以煤为原料,通过干馏或气化过程生产的供居民生活用的可燃气体。其成分是含有氢、一氧化碳、甲烷等可燃组分的气体,随着加工工艺的不同,其性质与组成也有差异。
煤在隔绝空气的情况下加热,分解产出的煤气。其特点是甲烷和氢的含量高,一氧化碳含量低,发热值较高。干馏制气的炉型主要有焦炉、连续式直立炭化炉(简称直立炉)和立箱炉。其煤气组成列于表4。
煤在高温下与气化剂(氧气、空气、水蒸气)发生化学反应而获得的气体燃料。与干馏煤气相比,其产气量大,而且可以用褐煤、非粘结性烟煤、无烟煤等非炼焦用煤作原料。煤的气化方法较多,根据气化原料、气化剂、气化炉结构和操作条件的不同,可以制得氢,一氧化碳、甲烷等可燃组分含量不同的煤气。应用较多的生产民用煤气的技术是鲁奇加压气化及水煤气两段炉气化,其煤气组成见表4。
表4 几种制气工艺的煤气组分
产气 类别 |
制气工艺 |
煤 气 组 分 (体积,%) |
低位发热值 (MJ/m3) |
||||||
CH4 |
CmHn |
H2 |
CO |
CO2 |
N2 |
O2 |
|||
干 馏 煤 气 |
焦炉 |
23~28 |
2.0~3.0 |
54.0~59.0 |
5.5~7.0 |
1.5~2.5 |
3.0~5.0 |
-0.3~0.7 |
17.5~18.4 |
连续式直立炉 |
16~20 |
1.7~3.5 |
50.0~54.0 |
12~15 |
4.5~6.0 |
2.0~4.5 |
0.3~1.6 |
15.0~18.0 |
|
立箱炉 |
20~26 |
— |
53.5~54.5 |
7~11 |
4.0~6.0 |
2.0~4.0 |
0.3~0.7 |
16.7~17.6 |
|
气化 煤气 |
鲁奇加压气化 |
17.8 |
1.1 |
55.4 |
20.7 |
2.5 |
2.1 |
0.3 |
16.6 |
水煤气两段气化 |
3.3~5.4 |
— |
45.0~50.0 |
28~33 |
7.0~9.0 |
6.2~7.9 |
<0.5 |
10.9~11.7 |
中国制定的城市煤气质量标准对人工煤气质量的指标有明确规定:人工煤气(含煤制气)的热值不低于14.7MJ/m; 硫化氢含量小于20mg/m; 氨含量小于50mg/m;一氧化碳含量(体积百分数)小于10%。煤气应具有可以察觉的臭味,无臭或臭味不足的煤气应加臭。对气化煤气或掺有气化煤气的人工煤气,其一氧化碳含量 (体积百分数) 应小于20%。
经干馏或气化过程制出的粗煤气应进行净化加工,符合人工煤气质量的指标要求后方可作为产品气供民用。煤气净化指脱除煤气中飞灰、焦油、萘、氨、硫化氢等杂质的过程。
干馏及气化的几种制气产品如下:
(1)焦炉煤气。煤在焦炉中经高温干馏而制得的煤气。生产冶金焦的焦炉,为了保证冶金用焦的质量,一般采用粘结性较好的煤为主体的多种煤配煤炼焦。而专为生产民用煤气的焦炉,在保证焦炭有一定质量的前提下,应尽可能多掺用一些高挥发分煤,以增加煤气产量。对于复热式焦炉可以用低热值煤气作燃料,顶替出焦炉煤气来加热焦炉,以增加煤气供应量。在缺乏炼焦用煤供应条件的地区,不宜采用焦炉来发展民用煤气。
(2)直立炉煤气。煤在连续式直立炭化炉内进行干馏所产生的煤气,主要可燃成分为甲烷和氢。直立炉干馏室是垂直的,上部连续装煤,下部连续排出焦炭,中部进行煤的干馏。直立炉的理想原料是气煤或气肥煤,这两种煤的产气率都较高,每吨煤可产标准气360~380m。为了使干馏过程在炉内顺利进行,原料煤中应有一定粒度的块煤。弱粘结或不粘结的高挥发分煤的块煤,如果其热稳定性较好,也可以作为直立炉原料生产民用煤气。直立炉采用发生炉煤气加热,因而外供煤气量较多。直立炉以生产民用煤气为主,所生产的焦炭称为气焦或半焦,由于强度低,不能用于高炉冶炼,但可用于铁合金生产或作为发生炉制气原料。
(3) 立箱炉煤气。立箱炉是一种间歇生产的直立炉,其工艺特点及煤气组分与焦炉煤气厂相近,只是规模较小,适于小型煤气生产,其技术经济性不如焦炉、直立炭化炉。