煤气工业炉窑及气体燃料的效益与应用

（一）充当工业原料

所谓工业炉、窑中的窑和炉本无多大的区别，同样都是对工业原料进行加热的设备。但般认为，用于对金属热加工和加热水的设备称为炉；用于硅酸盐工业的热加工设备称为窑。用煤气加热的工业炉、窑，称为煤气工业炉、窑。煤气作为工业燃料，可以用于下面的工业炉、窑。

高温干馏生产系统中设有煤气发生炉，生产低热值煤气，用于干馏炉的加热。除此之外，焦炉也可以用焦炉煤气或水煤气采用水煤气炉生产，煤气组分中CO和H2的含量＞80%热值＞10MJ/m2（标）加热。

加热炉由于对金属加热，其燃料主要是化石燃料，如煤、石油和天然气。但是为了更合理和有效地利用燃料，往往是把燃料加工或改质后再利用，如将煤制成发生炉煤气再利用。在冶金联合企业中，一般可用焦炉煤气、高炉煤气和转炉煤气等副产煤气作为加热炉的燃料气。

高炉煤气是炼铁过程中的副产品，其煤气组成与高炉燃料和所炼生铁的品种有关。这种煤气的质量较差，但产量很大，每生产1t生铁约可得到3 500～4 000m3的高炉煤气，即高炉燃料中的热量约有60%转为高炉煤气。因此，充分有效利用高炉煤气对节约能源有重要意义。高炉煤气是冶金工业中重要的二次能源。为了提高其燃烧温度，通常与高热值煤气混合或与重油混烧；有时也将空气和煤气的温度提高，以达到预期的燃烧温度。

工业窑包括立窑、隧道窑、回转窑及玻璃熔窑等。这些窑多用于建筑材料、有色冶金和硅酸盐行业。这些窑可以采取固体燃料（如煤炭）、液体燃料（如重油）和气体燃料（如煤气，天然气和液化石油气）。一般来说，采用液体和气体燃料时的热效率高于采用固体燃料。采用气体燃料时，煤气的成本最低，20世纪90年代，一些陶瓷厂原采用液化石油气为燃料，目前已纷纷转向采用煤气。以煤气为燃料虽然设备投资较高，但运行成本较其他气体燃料低。

另外，以陶瓷为例要烧出高质量的陶瓷必须采用气体燃料。20世纪80年代中期，陶瓷行业逐步认识到了这一点。采用气体燃料，在隧道窑内可以去掉窑炉中的火焰隔墙或匣钵，采用明焰燃烧（即火焰直接接触陶瓷工件），故而提高了窑炉的热效率，所谓火焰隔墙是在窑内纵向设一道隔墙使烟气与工件隔开；匣钵是套在工件外的一个耐火材料盒，以免火焰与工件接触污染工件。以上两种措施均不利于热量传递，降低了隧道窑的热效率。

（二）生活燃料(www.xing528.com)

民用煤气也称为城市煤气（除液化石油气和天然气外）。它是目前人们所喜用的一种生活燃料，可用于烹饪、烧水、采暖等。城市煤气给人们生活带来很多方便，但是使用不当可能会带来较大的危害。煤气是有毒和易燃易爆的气体，因此不得有丝毫泄漏。根据《城市煤气设计规范》和《煤气规划设计手册》所规定的标准，民用煤气质量指标。

（三）化工原料

由煤炭制取的气体可分为燃料气和合成气两大类，通常化工原料基本是依赖于石油炼制产品的石脑油，所以形成了庞大的石油化工行业。但是自1973年以来，石油价格不断上涨，所以人们就一直致力于寻找除石脑油以外的原料作为化工原料。一般来说，用合成气作为化工原料是适合而且是方便的，从乙烯等基本化学产品直到氨基酸等精细化工产品都可以用CO来合成，于是形成了以煤制合成气和甲醇为主要原料，生产有机化工产品和合成燃料的新一代煤化工“碳—化学”合成技术。利用CO合成含氧化合物和含氮化合物的工艺方法已经工业化。

（四）热力循环

在热力循环中，一种工作介质能达到较高的吸热温度，但不一定能达到较低的放热温度，反过来也是如此。联合循环就是把在中低温区工作的蒸汽轮机的朗肯（Rankine）循环和在高温区工作的燃气轮机的布雷登（Brayton）循环联合起来，组成一个循环系统，由于燃气的初温可以达到1 200～1 500℃，蒸汽做功后的终温可以达到40～50℃，实现了热能的充分利用，使总的循环效率得以提高。

目前，燃气轮机单纯循环的热效率可达到38%～39.5%，单机功率已经超过300MW。而燃气轮机和蒸汽轮机联合循环发电，其效率可达到约60%，总功率可达到400MW以上。