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干馏煤气(Coal Carbonization Gas),是指将煤在隔绝空气条件下加热分解所产生的可燃性混合气体。干馏过程通常在焦炉或直立炭化炉中进行。主要成分包括氢气(H₂)、甲烷(CH₄)和一氧化碳(CO)等。典型的干馏煤气包括:焦炉煤气、兰炭气和炭化炉煤气。
1. 焦炉煤气(Coke Oven Gas, COG),即高温干馏煤气(900-1100℃),又称焦炉气或焦化气,是炼焦工业中煤炭在高温(1000℃左右)干馏过程中产生的副产可燃性气体。属于冶金煤气的一种。其产率和组成因炼焦用煤质量和焦化过程条件不同而有所差别,一般每吨干煤可生产焦炉气300-500 Nm³。经初步冷却和除尘处理得到的是粗煤气(或荒煤气),含有大量的焦油、氨、硫化物、萘和粉尘等杂质。经过净化处理(包括冷却、气液分离、脱硫、脱氨、脱萘、脱苯等)后,得到符合特定质量标准的煤气。净化后的煤气杂质含量大幅降低,是工业和民用的主要燃料。
焦炉气是混合物,其主要成分为:氢气(55%-60%)和甲烷(23%-27%),及少量CO (5%-8%)、CmHn (2%-4%)、CO₂ (1.5%-3%)、O₂ (0.3%-0.8%)、N₂ (3%-7%)。其中氢气、甲烷、一氧化碳、C2以上不饱和烃(CmHn)为可燃组分。由于可燃成分多,热值:17-19 MJ/Nm³(或4,000-4,400 kcal/Nm³),属于中高热值煤气。
2. 炭化炉煤气(Retort Gas),即中温干馏煤气(700-900℃),是指煤、油页岩、木材或其他含碳物质在隔绝空气条件下,通过干馏炉加热(850℃左右)热解所产生的可燃性气体。该工艺常采用连续式直立炭化炉(如伍德炉),广泛应用于煤炭提质、木炭生产及生物质资源化利用等领域。该类煤气不适合直接作为民用管道燃气使用,但可满足工业发电燃料需求。经过净化处理后,可作为城市燃气使用。木质气详见气体生物燃料--生物质热解气。
炭化炉煤气的成分因原料种类、炭化温度和工艺条件不同而有所差异,连续式直立炭化炉典型组分为:甲烷(56.0%)、一氧化碳(18.0%)、氢气(17.0%),少量二氧化碳(1.7%)、氮气(5.0%)及乙烯(C₂H₄)等。低位热值:16.3 MJ/Nm³(或3900 kcal/Nm³),属于中热值燃气。
3. 半焦煤气(Semi Coke Gas),即低温干馏煤气(500-600℃),又称兰炭气,是指在600℃的炼焦炉中将煤进行干馏,生产半焦(即兰炭)的副产可燃气体。低温干馏兰炭窑每生产1吨兰炭将产生600-700 Nm³左右的兰炭气。可用作发电燃料。中国标准: GB/T 25211-2023《兰炭产品分类及质量要求》。
半焦煤气的主要成分:氢气(12%-28%),甲烷(8.8%-17%),一氧化碳(8%-12%),不饱和烃(1%-3%),氮气(45%-50%),氧气(0.3%-0.8%),二氧化碳(2%-6%),硫化氢(<0.5%)。热值:6.73-8.43 MJ/m³(或1,609-2,017 kcal/Nm³),属低热值气体燃料。
干馏煤气发电的气源要求:
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。
