气体分类
空气燃气——以空气(实际上是空气中的氧气)为气化剂;混合气体——用空气和水蒸气的混合物作为气化剂;
水煤气——以水蒸气为气化剂;
富氧气体-空气、蒸汽和氧气(加上纯氧)的混合物用作气化剂。
风煤气
由于固体燃料只与氧气反应,气体中的可燃成分主要是一氧化碳,所以其热值较低,一般只有800~900大卡/标准立方米,甚至更低,所以工业上很少使用,一般是高炉生产的副产品。
水煤气
水煤气是水蒸气和高温碳反应得到的。因为反应是吸热的,所以需要间歇生产来保持炉温。得到的煤气一氧化碳和H2含量高,热值高,但热效率低,约为54%,成本高,设备复杂。一般用作合成氨的原料气,较少用作工业燃料气。有时在制作水煤气的过程中加入少量空气,产生的气体称为半水煤气。
混合煤气
混合煤气结合了空煤气和水煤气的特点,将水蒸气和空气的混合物泵入发生炉,生产出热值比空煤气高、比水煤气低的混合发生炉煤气,在生产中一般称为发生炉煤气。由于所用燃料的性质不同,这种气体的热值在1200~1500大卡/标准表之间波动。广泛用作各种工业炉的加热燃料。由于采用蒸汽和空气的混合物作为气化剂,蒸汽可以降低燃烧层(火层)的温度以防止结渣,维持连续生产,热效率高达70%以上。
这些气体热值低,所以统称为低热值气体;煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料,可用于合成氨和甲醇。所以用作化工原料的气体叫合成气,也可以用天然气、轻油、重油制成。
煤气是含碳物质不完全燃烧产生的气体,主要成分是一氧化碳,无色无味,有毒。被人和动物吸入后,可与血液中的血红蛋白结合(强于氧气和血红蛋白,造成一定程度的缺氧),可引起中毒。也被称为煤毒。
发生炉煤气含量
发生炉煤气分为单级发生炉煤气和双级发生炉煤气,两种煤气的成分含量不同。
单段炉成分的H2S含量% 7-1023-276-848-541-0 . 50 . 04双段炉成分的H2S含量% 7-1.50.04数量% 11-1527-31.3-50燃烧速度是汽油的7.5倍,抗爆性好。根据国外的研究和专利报告,压缩比可以达到12.5。热效率提高20-40%,功率提高15%,油耗降低30%。尾气净化接近欧ⅳ标准(这些指标有待验证,但效果是肯定的),少量铂催化剂也可用于净化。与醇醚相比,简化了制造,减少了设备,成本和投资更低。压缩或液化与氢气类似,但不需要去除CO,因此建站投资低。降低的成本和投资也可用于部分补偿压缩(醇醚也应压缩)或液化的投资和成本。有毒,工业上用作燃料和化学原料。洁净的水煤气(主要由CO和H2组成)可以通过水蒸气穿过热煤层而产生,其特征是火焰上升更高,并变成浅蓝色(氢气和CO燃烧的颜色)。化学方程式是C+H2O(高温)->;一氧化碳+H2 .这就是为什么湿煤比干煤燃烧得更剧烈。
燃气厂往往故意在家用水煤气中掺入少量无味气体。一般来说,一氧化碳和H2是无色无味的气体,以便及时嗅出和发现气体泄漏。甲烷和水也可以用来制水煤气,其化学方程式为CH4+H2O-Co+3H2,是一种环保型水煤气发生炉的气体燃料。主要成分是氢气和一氧化碳。它是通过蒸汽和炽热的无烟煤或焦炭的作用而获得的。工业上多采用蒸汽和空气轮流间歇喷吹法,或蒸汽和氧气一起连续喷吹法。发热量约为10500 kJ/标准立方米。焦炉煤气是指由几种烟煤混合而成的可燃气体,是焦化产品在炼焦炉中高温干馏,同时生产焦炭和焦油产品的副产品。主要用作燃料和化工原料。焦炉煤气主要由氢气和甲烷组成,分别占56%和27%,还有少量的一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气等碳氢化合物;低热值为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可以分为三类:液化石油气(Y)、人工煤气(R)、天然气(T)。
液化石油气(简称LPG)是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等石油产品过程中留下的一种石油尾气。通过一定的程序,将石油尾气回收并加压,使其变成液体,放入加压容器中,故名LPG。其主要成分是乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等。它在气瓶里是液体。一旦流出,会汽化成原来体积250倍左右的可燃气体,极易扩散,遇明火会燃烧或爆炸。因此,要特别注意液化气的使用。
煤气是由煤或焦炭等固体原料经干馏或汽化制成,主要成分为一氧化碳、甲烷和氢气。因此,气体是有毒的,与空气容易形成爆炸性混合物,使用时应引起高度重视。天然气广义上是指埋藏在地层中的天然气。然而,天然气通常是指一种储存在深层地层中富含碳氢化合物的可燃气体,与石油一起生成的天然气通常被称为油田伴生气。天然气是由亿万年前的有机物转化而来,主要成分是甲烷。此外,根据地质条件不同,还含有乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等不同量的低碳烷烃,以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质。一些气田也含有氦。
每立方米天然气的燃烧热值为8000至8500大卡。
每公斤液化气的燃烧热值为11000大卡。气态液化气体的比重为2.5千克/立方米。每立方米液化气的燃烧热值为25200大卡。可见一立方米液化气的热值是天然气的3倍,但也有报道称液化气的热值是天然气的7倍。
每瓶液化气重14.5公斤,总燃烧热值为159500大卡,相当于20立方米天然气的燃烧热值。高炉煤气的主要成分是炼铁过程中产生的副产品。主要成分有:一氧化碳、二氧化碳、N2、H2、甲烷等。其中可燃组分CO约占25%,H2和CH4很少,CO2和N2分别占15%和55%,热值只有3500 kJ/m3左右。
化学过程
高压鼓风机(罗茨鼓风机)吹送空气,经热风炉加热后进入高炉。这种热空气和焦炭支持燃烧,产生二氧化碳和一氧化碳,二氧化碳和热焦炭产生一氧化碳。在上升的过程中,一氧化碳将铁矿石中的铁还原成生铁,这就是炼铁的化学过程。铁水暂时停留在炉底,定期被放出用于直接炼钢或铸锭。
此时高炉煤气中有大量过剩的一氧化碳,这种混合气体就是“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,可用于冶金企业的自用气,如加热热轧钢锭、预热钢水包等。也可以民用。如果能加入焦炉煤气,称为“混合煤气”,增加了热值。