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1、煤气知识培训讲义一、 煤气煤气是所有气体燃料的总称。根据生成形式的不同，分为天然气、人工煤气、油制气和代用天然气四类。由煤、焦炭等固体燃料或重油等液体燃料经干馏、汽化或裂解等过程所制得的气体，统称为人工煤气。按照生产方法，一般可分为干馏煤气和气化煤气（发生炉煤气、水煤气、半水煤气等）。人工煤气的主要成分为烷烃、烯烃、芳烃、一氧化碳和氢等可燃气体，并含有少量的二氧化碳和氮等不可燃气体，热值为540024000千焦立方米。 1、 天然气 存在于地下自然生成的一种可燃气体称为天然气。天然气在我国分布很广，我国最早在四川自贡自流井使用天然气，已具有5000年历史，是世界上最早发现和使用天然气的国家。
2、根据开采和形成的方式不同，天然气可分为5种： 纯天然气：从地下开采出来的气田气为纯天然气； 石油伴生气：伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气； 矿井瓦斯：开采煤炭时采集的矿井气； 煤层气：从井下煤层抽出的矿井气； 凝析气田气：含石油轻质馏分的气体。 为方便运输，天然气经过加工还可形成压缩天然气和液化天然气。 压缩天然气：将天然气压缩增压至200kg/cm2时，天然气体积缩小200倍，并储入容器中，便于汽车运输，经济运输半径以150-200公里为妥。压缩天然气可用于民用及作为汽车清洁燃料； 液化天然气：天然气经过深冷液化，在-160的情况下就变成液体成为液化天然气，用液化甲烷船及专用汽车运输
3、。 2、 人工煤气人工煤气是各种人工制造煤气的总称，是由煤、焦炭等固体燃料或重油等液体燃料经干馏、汽化或裂解等过程所制得的气体，统称为人工煤气。按照生产方法，一般可分为干馏煤气和气化煤气（发生炉煤气、水煤气、半水煤气等）。人工煤气的主要成分为烷烃、烯烃、一氧化碳和氢等可燃气体，并含有少量的二氧化碳和氮气等不可燃气体，热值为500024000千焦立方米。因为人工煤气临界压力高，临界温度低，所以，即使再增大压力，也不可液化。 干馏煤气将煤隔绝空气加热到一定温度时，煤中所含挥发物开始挥发，产生焦油、苯和煤气，剩留物最后变成多孔的焦炭，这种分解过程称为“干馏”。利用焦炉、连续式直立炭化炉（又称伍德炉）
4、和立箱炉等对煤进行干馏所获得的煤气称为干馏煤气。在干馏过程中，由于最终温度不同，又可分为高温干馏和中温干馏。它们所产生的干馏煤气，则称为全焦煤气和半焦煤气。利用焦炉生产高温干馏煤气，它的剩留物为焦炭。利用炭化炉、立箱炉生产中温干馏煤气，它的剩留物为半焦，通常称为熟煤。干馏煤气的主要成分为氢、甲烷、一氧化碳等，热值为17000千焦/米3（标准）左右。干馏煤气的产气率为300500米3/吨煤，是我国城市燃气主要气源之一。 气化煤气固体燃料的气化是热化学过程。煤可在高温时伴用空气（或氧气）和水蒸气为气化剂，经过氧化、还原等化学反应，制成以一氧化碳和氧为主的可燃气体，采用这种生产方式生产的煤气，称为气
5、化煤气。气化煤气按其生产方法（气化剂）的不同，主要可分为以下几种： 混合发生炉煤气。它以空气和水蒸气作为气化剂，煤与空气及水蒸气在高温作用下制得混合煤气。其中一氧化碳含量为27.5%，热值约5410 千焦/米3（标准）。混合发生炉煤气由于毒性较大，热值低，不能作为城市燃气的唯一气源。一般用于掺入高热值煤气（干馏煤气及油制煤气）中配制成城市燃气，也常用作焦炉燃烧室加热。山西企业居民生活所用煤气气源主要是发生炉煤气，由于它不适宜作为城市煤气，所以其中掺入了焦炉煤气。山西企业民用煤气发展经历了几个阶段，1993年10月，煤气分厂正式向居民区供应煤气，当时的气源是煤气分厂所产的发生炉煤气，热值在540
6、0千焦/米3（标准）左右；1996年，焦化工程投产，开始向民用煤气中掺入焦炉煤气，热值提高到8000-10000千焦/米3（标准），CO含量也降到20%以下。造气二车间生产了11年，向居民区供气11年，直至2006年因为环保问题停产。2006年开始使用康家庄煤气厂的焦炉煤气，到2007年底，因为煤炭紧张，康家庄焦化厂的生产受到影响，供应时断时续，改为阳光企业的焦炉煤气作为补充气源，今年10月，受焦炭市场疲软影响，康家庄焦炉煤气彻底停供，现在使用阳光煤气。 水煤气以水蒸气作为气化剂，在高温下与煤或焦炭作用制得水煤气。水煤气主要成分为一氧化碳和氢气，其中一氧化碳含量达38.5%左右，氢含量40%左
7、右，热值约为11000千焦/米3（标准）。水煤气生产成本较高，一般只作为高峰负荷时的补充气源。水煤气发生炉为了提高水煤气热值，可在出口处下端设置增热器，从顶部喷注燃料油，使之受热裂解，这样便能提高水煤气的热值，这种改良型水煤气炉称为增热水煤气炉。经过增热的水煤气，它的热值可达1800019000千焦/米3（标准）3、 液化石油气 油制气是以石油（重油、轻油、石脑油等）为原料，在高温及催化剂作用下裂解制取。油制气按制取方法不同，可分为重油制气和轻油制气。重油制气又可分为重油蓄热裂解制气和重油蓄热催化裂解制气。轻油制气工艺有多种制气方法可供选择，轻油制气的原料选择范围很广，可以用石脑油、液化石油气
8、、油田伴生气、天然气凝析油、炼油厂尾气、天然气、甲醇等为原料。油制气的主要成分为烷烃、烯烃等碳氢化合物，4、 代用天然气 将液化石油气在专用设备中加热挥发成气态，同时将若干空气（约占50%）混入，使其体积扩大，浓度稀释，热值降低（接近天然气的热值和华白指数），即可当作天然气供应。各种煤气性质对比表：焦炉煤气混合发生炉煤气天然气石油液化气成分CO 5-7CO2 1.5-3O2 0.3-07H2 53-59CH4 23-28CnHm 2-3N2 3-5CO26CO24-28O21H2 13-17N2 50-52CH41.5-3.5甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、等。丙烷、丁烷等性质无色有味，易燃易爆易
9、中毒气体，密度为0.40.5kg/Nm3比空气轻无色无味，易燃易爆易中毒气体，密度为0.80.9kg/Nm3比空气轻无色无味，易燃易爆气体，密度为0.60.8g/cm3，比空气轻。无色有一定气味易燃易爆气体，密度是空气的1.52倍，热值16-17MJ/Nm35.4 MJ/Nm332-36 MJ/Nm388-120MJ/Nm3着火温度400530530450爆炸极限5.6-30.4%20.7-74%3.0-14.81.5%9.5%生产原料肥煤、气煤、焦煤、瘦煤等配合无烟煤、焦炭、型煤天然石油（常温下大约是1.21-1.27千克每立方米）煤气的用途：作为工业燃料或者工业原料。二、 煤的性质1、 煤
10、的成因煤是由古代植物的残骸，堆积在地下经过漫长的演变最后转变成煤，煤的生成过程大致有以下几个阶段： 成煤植物残骸的堆积 在古代地球上大部分地区水陆交错，沼泽遍布，地面上气候温暖湿润，大气中CO2充沛，植物生长迅速且形体庞大，它们生死交替，大量植物残骸成层堆积。 这些植物残骸久置大气之中，就会在喜氧细菌的作用下充分分解氧化，生成气态产物。如地壳发生升降运动，被适时的淹入水中，埋入地下，就逐渐向煤转化。植物残骸的堆积和地壳的升降运动是成煤的两个基本因素。大多数煤田是在中生代的石炭纪(约两亿年前)和二叠纪(约18亿年前)以及新生代的第三纪形成的。石炭纪和二叠纪时期的烟煤贮量在34亿万吨以上，被称为造
11、煤时代。第三纪的煤主要是年青的褐煤，直至现代的第四纪的煤，仍以泥炭的形式存在。生物化学作用 植物残骸被淹入水中后，一方面吸水膨胀，失去植物组织结构，另一方面受厌氧细菌的还原作用，纤维素、木质素、蛋白质等发生一系列的化学与生物化学作用，主要是分解和分解产物的缩聚，变成胶质状态的新物质，而树脂、角质和孢子等能抗拒细菌作用而不发生生物化学变化，形态基本不变，分散到胶体之中如此形成含水较多，胶体状的泥炭。 由植物残骸转化为泥炭，是成煤过程的第一阶段，称泥炭化阶段成岩作用及褐煤的生成 当形成泥炭层之后，如果地壳发生变化周围的泥砂堆积在泥炭层上，形成顶板，随着地壳下降，泥砂沉积，顶板加厚，在顶板的压力作用
12、下，泥炭被压紧，脱水(水分由80下降到10左右)，胶体老化，固结泥炭变成固体的褐煤。 泥炭中的纤维素，木质素及醣类，叠合而成褐煤中的腐植酸，腐植酸又进步叠合成腐植质。这就决定：有无植物残骸和醣类，是区别泥炭和褐煤的特征。泥炭变成褐煤的过程类似沉积岩的生成，故称为成岩作用。成岩作用在距地面不远的地下进行，温度不高，主要是压力作用，因此成岩过程需一定的时间。目前发现的褐煤煤田，都是距今一百万年前形成的，埋入地下较浅，开采较易。地质化学作用(变质作用) 随着地壳的下沉，地层施于褐煤的压力增大，同时煤层温度升高。褐煤在高温高压下发生一系列物理、化学和物理化学变化，其中主要是分解和缩聚。一方面褐煤的有机
13、质分子分解而破坏，另一方面，分解产物又相互缩聚，生成分子量更大的新物质，同时产生一些气态物质如CO2和CH4等。于是有机分子中，碳含量增高，氧和氢的含量降低，缩合芳环的个数增加。有机分子结构的变化，必然引起褐煤的质变，因此这一阶段称为变质阶段。 随着变质程度的加深(也叫煤化度)，褐煤将变成烟煤和无烟煤。变质作用过程的外部条件主要是温度(一般认为高于320)。 地壳造山作用和折叠作用所造成的局部高温，可以引起煤的变质作用，火山爆发时的岩浆也可使煤岩发生变质作用，当岩浆接近煤岩时，可使煤一下变成天然焦。但二者的变质范围部不大，多数烟煤煤田，特别是大煤田，都属区域变质。在同一煤田中，随煤层加深，变质
14、程度加深。2、 煤的分类煤的分类方法有： 煤的成因分类：成煤的原始物料和堆积环境分类，称为煤的成因分类煤的科学分类：煤的元素组成等基本性质分类，称为科学分类。 煤的实用分类：煤的实用分类又称煤的工业分类。按煤的工艺性质和用途分类，称为实用分类。中国煤分类和各主要工业国的煤炭分类均属于实用分类，以下详细介绍我国煤实用分类的情况。根据煤的煤化度，将我国所有的煤分为褐煤、烟煤和无烟煤三大煤类。又根据煤化度和工业利用的特点，将褐煤分成2个小类，无烟煤分成3个小类。烟煤比较复杂，按挥发分分为4个档次，即Vdaf1020%、2028%、2837%和37，分为低、中、中高和高四种挥发分烟煤。按粘结性可以分为
15、5个或6个档次，即GRI为05，称不粘结或弱粘结煤；GRI520，称弱粘结煤；GRI2050，称为中等偏弱粘结煤；GRI5065，称中等偏强粘结煤；GRI 65，称强粘结煤。在强粘结煤中，若y25mm或b150%(对于Vdaf28%，的肥煤，b220%)的煤，则称为特强粘结煤。参见GB5751-1986。各类煤的基本特征如下： (1)无烟煤(WY) 无烟煤固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，高着火点（约360420），燃烧时不冒烟。01号无烟煤为年老无烟煤；02号无烟煤为典型无烟煤；03号无烟煤为年轻无烟煤。如北京、晋城、阳泉分别为01、02、03号无烟煤。通常是作民用和动力燃料，一些反应性能好，热稳定性高的无烟煤可作气化原料。有些质量特别好的无烟煤(低硫、低磷、低灰分)可作高炉喷吹和烧结铁矿石的燃料以及制造电石、电极和碳素材料等。无烟煤的保有储量占总保有储量的
