人工气体燃料

气化炉煤气是将煤、焦炭与气化剂通过一系列复杂的物理化学变化，使之气化为燃料用的煤气或合成用煤气。常用的气化剂有空气、水蒸气、氧气或它们的混合气体。按照原料和气化剂的不同组合，可以产生发生炉煤气、水煤气、加压气化煤气等气化炉煤气。

发生炉煤气以煤或焦炭为气化原料，空气或空气和水蒸气的混合气作为气化剂从下部送入并通过燃烧的煤层。气化剂在通过中部还原层内完成二氧化碳及水蒸气的还原反应，得到一氧化碳和氢气等可燃气体，即发生炉煤气。它的可燃成分体积分数约40%左右，其余成分为氮气和二氧化碳。标态下低位热值仅为5000 kJ/m左右，达不到工业和民用煤气的规范要求，可作为工厂内部燃料或城市煤气中的掺混燃气。

水煤气是以水蒸气为气化剂，与碳在高温下反应生成的可燃气体。整个制气过程中需要与蒸气交替鼓入空气，使煤或焦炭燃烧以保持一定的气化分解反应温度。水煤气的主要可燃成分也是一氧化碳和氢气，体积分数大于80%，二氧化碳和氮气含量仅占10%左右。因而它的热值约为发生炉煤气的一倍，标态下低位热值为10400 kJ/m。由于含氢量大，水煤气的燃烧速度较高。

高压气化煤气是以不粘或弱粘结性块煤为气化原料，以氧气和水蒸气为气化剂，在2～3MPa炉压下完成气化反应而产生的燃气。加压气化工艺主要提高了煤气的质量，可燃成分中除了有与水煤气基本相同体积分数的一氧化碳和氢气以外，还含有体积分数9%～17%不等的甲烷。因此它的热值比发生炉煤气和水煤气都要高，标态下低位热值约为16000 kJ/m。此外，这种工艺还有对原料煤适应性强，生产的煤气便于输送等优点。

焦炉煤气是煤在炼焦炉的炭化室内进行高温干馏时分解出来的燃气。煤气的组成随着炉内的干馏温度和炭化时间不断变化，因此其出炉煤气的成分很复杂，包括主体部分、焦油雾、水蒸气和各种杂质。作为工业和民用燃料用的焦炉煤气，必须经过清除焦油雾、氨、苯类、萘，以及硫化物等杂质的净化处理。它的主要可燃成分有氢，体积分数约60%；甲烷，体积分数约为25%。标态下其低位热值约15000～25000 kJ/m。焦炉煤气含氢量高，具有易燃性，燃烧速度是常用燃气中较高的几种之一，使用时应防止爆炸。

高炉煤气是高炉炼铁过程中的副产品。其主要的可燃成分一氧化碳的体积分数约为30%，还含有极少量的氢气和甲烷。由于含有大量的氮气和二氧化碳(体积分数63%～70%)，高炉煤气的热值非常低，标态下低位热值约3500 kJ/m。较高含量的一氧化碳使高炉煤气具有很强的毒性，为一种密度较大的无色、无味、无臭气体，使用过程中应特别注意防止煤气中毒。高炉生产过程中焦炭的热量约有60%转移到高炉煤气中，因此，充分地利用这种低热值燃料可以有效地降低钢铁企业的能耗。

转炉煤气是氧气顶吹转炉炼钢过程中铁水中的碳和氧气作用后产生的可燃气体。其主要可燃成分一氧化碳的含量更高，体积分数为60%～90%，标态下低位热值为7000 kJ/m左右。转炉煤气中不含硫，含氢量也很少，是一种非常理想的燃料和化工原料。据资料介绍，炼1t钢若能回收60 m的转炉煤气用于余热锅炉，产生的蒸气基本可以满足冶炼1 t钢所需氧气消耗的热量及转炉辅助设备所需能量。

液化石油气是在气田、油田的开采中，或是从石油炼制过程中获得的部分气态碳氢化合物。这种气态烃类的主要可燃成分是丙烷(C₃H₈)，丁烷(C₄H₁₀)，丙烯(C₃H₆)和丁烯(C₄H₈)，在常压、常温下以气态形式存在。它的临界压力和临界温度较低，为3.53～4.45 MPa和92～162℃。因此，采用降低温度或提高压力的方法，很容易使气态烃类液化。通常采用压缩的方法，即在常温下对混合燃气加压超过0.8 MPa，碳氢化合物中的C₃、C₄组分从气态转为液态，从而获得液化石油气。

液态的液化石油气体积缩小了约270倍，标态下密度约为2．0 kg/m左右，比空气重，便于运输和贮存。液化石油气的热值很高，标态下低位热值约为90000～120000 kJ/m(气态)45000～46000 kJ/kg(液态)。它的燃烧速度中等，使用时通常采用降压气化的方法，也可以直接雾化燃烧。因为液化石油气的爆炸下限低于2%，泄漏后极易形成爆炸气体，遇明火将引起火灾或爆炸事故，危害各种设施和人员人身安全。因此使用过程中要特别注意防范这类事故的发生。液化石油气除了作为工业燃料和民用燃料外，其中的烯烃是合成橡胶、化纤、塑料等工业的重要化工原料。

油制气是以石油或重油为原料油，通过加热裂解或部分氧化等制气工艺获得的燃气。加热裂解法按其不同的工艺可以分为热裂解气和催化裂解气两种。

热裂解气通常在800～900℃温度下对原油、石脑油、重油等相对分子质量较大的碳氢化合物进行热裂解得到。其中C—C链断裂后形成较小的烃类，C—H键分解则释放出氢气，若加入适量蒸气还可生成一氧化碳。热裂解气的主要可燃成分是甲烷，乙烯和氢气，体积分数超过70%；还含有一氧化碳和丙烯、乙烷等其它烃类。

催化裂解气是在镍、钴等催化剂的作用下，碳氢化合物与水蒸气反应生成氢、一氧化碳、甲烷等可燃气体。其中氢的含量(原油裂化气的体积分数约60%)较高，因此其燃烧速度较快。

上述两种裂解制气的工艺方法相同，区别仅在于反应过程中是否有催化剂的存在。热裂解气标态下热值为35900～39700 kJ/m，可作为城市天然气供应的调峰气源；催化裂解气按裂化工艺温度不同，热值变化范围较大，标态下热值约为18800 kJ/m(高温深裂)或27200kJ/m(低温浅裂)。

沼气是各种有机物(动植物残骸、人畜粪便，城市垃圾及工业废水等)在无氧条件下，通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用，对有机物进行生化降解产生的生物燃气。其中主要成分是甲烷，体积分数为55%～70%，及少量的一氧化碳、氢气及硫化氢等。其标态下热值约为23000 kJ/m。由于沼气的原料来源广泛，价格低廉，热值较高，又是固体和液体中有机废物处理时的副产品，有利于环境保护，所以是一种优质的气体燃料，在工业生产中和农村被广泛开发和利用。