燃气知识小科普

燃气是各种气体燃料的总称，能燃烧释放出热量，供居民和工业企业使用。常用燃气有天然气、液化石油气和人工燃气等。燃气通常是各单一气体的混合物，分为可燃成分和不可燃成分。可燃成分主要有碳氢化合物、氢气、一氧化碳等。不可燃成分有二氧化碳、氮气、氧气等。此外还有少量的杂质，如焦油、灰尘等。

1.天然气

天然气是指通过生物化学作用及地质变质作用，在不同地质条件下生成、运移，在一定压力下储集的可燃气体。按形成条件不同可分为以下几种。

(1)气田气

气田气主要是甲烷，含量约为80%～90%，乙烷至丁烷含量一般不大，戊烷及戊烷以上的重烃含量甚微，其低热值约为36MJ/m3(标准状况下)。

(2)油田伴生气

油田伴生气是指与石油共生的气体，它包括气顶气和溶解气两类。油田伴生气的特征是乙烷和乙烷以上的烃类含量较高，其低热值约48MJ/M3(标准状况下)。

(3)凝析气田气

这是一种深层的天然气，它除含有大量甲烷以外，戊烷及戊烷以上的烃类含量较高，并含有汽油和煤油组分。

(4)煤层气

煤层气也称为煤田气，是成煤过程所产生并聚集在合适地质构造中的可燃气体。其主要组分为甲烷，同时含有少量的二氧化碳等气体，其低热值约40MJ/M3(标准状况下)。

(5)矿井气

矿井气也称为矿井瓦斯，是成煤过程的伴生气与空气混合而成的可燃气体。一般是当煤层采掘后形成自由空间时，煤层伴生气移动到该空间与空气混合形成的矿井气。其组成为:甲烷30%～55%，氮气30%～55%，氧气5%～10%，二氧化碳%～7%。低热值约12.20MJ/M3(标准状况下)。

2.人工燃气

以固体或液体可燃物为原料经各种热加工制得的可燃气体称为人工燃气。主要有干馏煤气、气化煤气和油制气等。

(1)干馏煤气

干馏煤气是以煤为原料利用焦炉或直立式炭化炉等进行干馏，所获得的可燃气体称为焦炉煤气。焦炉煤气是炼焦过程的副产品。焦炉煤气中氢气约占60%，甲烷在20%以上，一氧化碳8%左右，其低热值约17MJ/M3(标准状况下)。连续式直立炭化炉煤气是干馏煤气与部分水煤气组合成的混合气体。其中氢气约为55%，甲烷占17%～18%，一氧化碳占17%～18%。其低热值约15MJ/M3(标准状况下)。

(2)气化煤气

气化煤气以固体燃料为原料，在气化炉中通入气化剂(空气、氧气、水蒸气等)，在高温条件下经过气化反应而得到的可燃气体称为气化煤气。通常含有发生炉煤气、水煤气、蒸汽-氧气煤气。

煤在常压下，以空气、水蒸气作为气化剂经气化后所得的煤气称为发生炉煤气。其中氮气占50%以上，其余为一氧化碳和氢气。其低热值为5.4MJ/M3(标准状况下)。煤在常压下，以水蒸气作为气化剂所制得的煤气称为水煤气。其中氢气约占50%，一氧化碳占30%以上，其低热值约为10MJ/M3(标准状况下)。

发生炉煤气和水煤气这两种煤气热值低、一氧化碳含量高，毒性大，不适宜单独作为城市燃气的气源。焦炉和连续式直立炭化炉的生产中需要加热，消耗掉大量自身产生的煤气，若用低热值煤气加热，可以顶替出热值较高的干馏煤气，从而可增加城市煤气的供应量。水煤气与干馏煤气掺混可作为城市燃气的调峰气源。

以煤为原料在2.0～3.0MPa的压力下，以纯氧和水蒸气作为气化剂制成的煤气称为蒸汽氧气煤气，也叫压力气化煤气。氢气和甲烷是煤气的主要成分，氢气含量超过70%，甲烷占15%，低热值为17MJ/M3(标准状况下)，可以作为城市燃气。

(3)两段式完全气化炉煤气

包括发生炉型两段炉煤气和水煤气型两段炉煤气。水煤气型两段式完全气化炉，上段为干馏段，下段为气化段。煤气的主要成分是氢气和一氧化碳，其低热值在12MJ/M3(标准状况下)左右。由于一氧化碳含量在30%左右，可采用部分一氧化碳变换及加臭等技术措施作为中、小城市气源，也可作掺混或调峰气源。

(4)油制气

油制气是以石油及其产品作为原料，经过高温裂解而制成的可燃气体。按制取方法的不同又可分为热裂解、催化裂解、部分氧化和加氢裂解等四种油制气。目前我国以重油或减压渣油为原料，用蓄热式热裂解法或蓄热式催化裂解法制气。它是将原料油倾入蓄热器内，使油受热而裂解生成热裂解油制气，或将热裂解气通过催化剂反应器生成催化裂解油制气。

热裂解气的热值为41.7MJ/M3(标准状况下)，产气率为每吨油500～550m3，主要作为化工原料气。在有催化剂存在条件下，使原料油进行催化裂解反应而制得的燃气称为催化裂解油制气。其组成以氢气为主，并含有相当数量的甲烷和一氧化碳，其低热值为19MJ/M3(标准状况下)，产气率为1130～1300m3，该气体与焦炉煤气相似。将原料油、蒸汽和氧气混合，在较高温度下进行部分氧化反应而制成的燃气称为部分氧化油制气，其组成以氢和一氧化碳为主，低热值约为10MJ/M3(标准状况下)。

(5)高炉煤气

高炉煤气是钢铁厂在炼铁过程中由高炉排放出来的气体，主要成分是一氧化碳和氢气，发热值约为4MJ/M3(标准状况下)。高炉气可用于焦炉加热，顶替出焦炉煤气供应城市燃气。也可用作锅炉燃料或与焦炉气掺混作为钢铁厂加热工艺的燃料。

3.液化石油气

以凝析气田气、石油伴生气或炼厂气为原料气，经加工而得的可燃物质为液化石油气。目前液化石油气大部分来自石油炼制过程中的副产品。由于生产工艺和操作条件不同，制取的液化石油气的组分也有所差异，由油田伴生气和天然气中得到的液化石油气中烷烃较多。液化石油气的主要组分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯。这些碳氢化合物在常压下以气体状态存在，而当压力升高或温度降低时，很容易转化为液体状态，所以称这类碳氢化合物为液化石油气。液化石油气的热值为108.44MJ/M3(标准状况下)。

由于液化石油气运输、储存和供应方便，热值高，可完全燃烧，因此已成为我国绝大多数城市燃气的主要气源之一。从石油炼制过程得到的液化石油气中，除烷烃外还有烯烃和二烯烃。有的液化石油气中含有少量戊烷、戊烯，在常压下不易气化，我们把这部分称为残液。

4.生物气

各种有机物质在隔绝空气的条件下发酵，在微生物作用下，经生化作用产生的可燃气体称为生物气，亦称沼气。其主要组分为甲烷和二氧化碳，还有少量氮气和一氧化碳，热值约为22MJ/M3(标准状况下)。