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气化煤气(Coal Gasification Gas),是指将煤或焦炭在高温下与气化剂(如空气、氧气、水蒸气)发生化学反应生成的可燃气体。主要成分包括一氧化碳(CO)、氢气(H₂)和少量甲烷(CH₄)。典型的气化煤气包括:发生炉煤气、水煤气和半水煤气等。
煤气化气是将燃料煤经粉碎、加压、裂解制取的可燃气体,是洁净煤利用技术的一种燃烧方式。气化煤气热值比天然气热值低,但其制取方便,可自备设备自行生产,不受运输管线限制,当前是洁净能源利用不可替代的一种可燃气体。煤气化因其诸多优势,被广大工矿企业应用,可用于发电和生活用气。
煤气化技术是生产合成气产品的主要途径之一,通过气化过程将固态的煤转化成气态的合成气,同时副产蒸汽、灰渣等副产品。煤炭气化时,必须具备三个条件,即气化炉、气化剂、供给热量,三者缺一不可。煤气化工艺技术分为:固定床气化技术、循环流化床气化技术、气流床气化技术三大类,各种气化技术均有其各自的优缺点,对原料煤的品质均有一定的要求,其工艺的先进性、技术成熟程度也有差异。
采用的气化剂不同,气化煤气的成分含量也不同:
1.1 发生炉煤气(Producer Gas),是指以煤或焦炭为燃料,在煤气发生炉中与气化剂(空气和水蒸气)通过高温气化制得的可燃性气体。热值较低(约900-1600 kcal/Nm³),常用于工业加热燃料,可直接用于发电。包括:空气煤气和混合煤气。
■ 空气煤气(Air-Producer Gas),是指以空气(主要是其中的氧气)作为气化剂,使空气通过高温的煤或焦炭层进行气化反应间歇式(需维持炉温)产生的气体燃料。由于空气中含有大量氮气,导致生成的煤气中不可燃成分比例高,热值较低。主要可燃成分为CO (33%-37%)、CH₄ (<1%),氢气少量或不含,不可燃成分为N₂ (64%-66%)、CO₂ (0.5%-1.5%)。热值范围:3.8-5.1 MJ/Nm³(或900-1200 kcal/Nm³)。目前已较少使用。
■ 混合煤气(Mixed Producer Gas),是指以空气和水蒸气的混合物作为气化剂,在高温条件下与煤或焦炭通过气化反应连续生产的气体燃料。氢气含量有所提升,但仍受氮气稀释,热值介于空气煤气与水煤气之间。适用于各类工业炉窑,也可用作发电燃料。
混合煤气(空气+蒸汽气化)经脱硫处理后的主要成分是:CO (20%-25%)、H₂ (10%-15%)、CH₄ (0.3%-1%)、CmHn (0.7%-2%)、CO₂ (8%-12%),N₂ (50%-55%)、O₂ (0.1%-0.5%)。热值范围:5.0-6.7 MJ/Nm³(或1200-1600 kcal/Nm³),属于低热值工业燃料气。
1.2 水煤气(Water Gas),即煤制合成气,是指以水蒸气为气化剂,在高温下与炽热的煤炭发生气化反应生成的气体燃料。主要成分为CO和H₂,热值较高,但生产成本高。水煤气是生产合成燃料的原料气,多用于合成甲醇、氢气和合成燃料的原料气,可直接用于发电燃料。
水煤气(蒸汽+焦炭气化)的主要成分是:CO (37%-40%)、H₂ (40-42%)、CH₄ (0.5%-1%)、CO₂ (5%-8%),N₂ (≤1%)。热值范围:10-11.3 MJ/Nm³,属于高热值化工原料气。
1.3 半水煤气(Semi Water Gas),是指以煤或焦炭为燃料,由空气和适量水蒸气交替吹入煤气发生炉制得的可燃气体。兼具空气煤气和水煤气的特点,是工业合成氨中常用的原料气,可直接用于发电燃料。
半水煤气(空气和水蒸气交替吹入发生炉气化)的主要成分是:CO (18%-20%)、H₂ (50%-55%)、CH₄及微量烃类 (0.5%~1%)、N₂ (22%-23%)、CO₂ (5%-8%)、O₂ (<0.5%)。热值范围:9.8-10.5 MJ/Nm³,属于专为合成氨设计的原料气。
气化煤气发电气源要求:
1. 燃气热值 ≥ 4.0 MJ/Nm³(非增压机型);燃气温度(进机) ≤ 40℃。
2. 燃气压力 2.5-10 kPa;压力变化率 ≤ 1 kPa/min。
3. 氢气体积含量 ≤ 60%(非增压机型);氢气体积含量 ≤ 20%(增压机型)。
4. 氧气体积含量(含氢气体中) ≤ 1%。
5. 水分含量 ≤ 40 g/Nm³,不含游离水。
6. 粉尘粒度 ≤ 5 μm;粉尘含量 ≤30 mg/Nm³。
7. 焦油含量 ≤ 50 mg/Nm³。
8. 硫化氢含量 ≤ 50 mg/Nm³;硫总含量 ≤ 100 mg/Nm³。
9. 氨含量 ≤ 20 mg/Nm³;
10. 苯含量 ≤ 50 mg/Nm³;
11. 萘含量 ≤ 50 mg/Nm³。
12. 卤素化合物 ≤ 50 mg/Nm³。
