一氧化碳是一種很有實(shí)用價值的氣體燃料,在冶金工業(yè)上廣泛地用作還原劑,因此,它是一種很有用的物質(zhì)質(zhì),但在另一方面,一氧化碳又是有劇毒毒的氣體,它對人體健康十分有害.在我們學(xué)習(xí)了一氧化碳的生成和性質(zhì)之后,我們就能防止和克服它有害的一面,利用和發(fā)展它有用的一面,使它很好地為生產(chǎn)、生活服務(wù)。

①煤氣里含有甲烷(CH)、氫氣(H2)、氮?dú)?N2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等氣體,這些氣體都是沒有氣味的.為了安全起見,現(xiàn)在也有在煤氣里摻入少量有惡臭的含硫有機(jī)化合物,這樣,如果煤氣管漏氣,就容易為人所察覺。

用作氣體燃料的一氧化碳,并不要求很純、因此,現(xiàn)在工業(yè)上主要生產(chǎn)含有一氧化碳的“煤氣”,其中最重要的是發(fā)生爐煤氣和水煤氣。

在介紹煤氣生產(chǎn)原理之前,讓我們先來觀察一下家庭里煤在煤爐里燃燒的情況因?yàn)槊涸谄胀籂t里燃燒,、也包含有產(chǎn)生一氧化碳的過程(圖3.11）

在煤爐里供給煤然灰爆燒的空氣是從爐子下方的爐門進(jìn)入的,因此,底層近爐柵的煤能夠完全燃燒,產(chǎn)生生二氧化碳：

C+O2=點(diǎn)燃=CO2↑

煤完全燃燒時放出大量的熱,爐子底層的溫度非常高。

底層煤燃燒后產(chǎn)生的高溫的二氧化碳?xì)怏w體,上升到爐的中部,被那里未燃著的煤還原成一氧化碳：

C2+C=高溫=2CO↑

在煤爐中部產(chǎn)生的一氧化碳?xì)怏w上升到爐子上部,遇到從爐子上面進(jìn)入的空氣,立刻在爐口燃燒起來,產(chǎn)生藍(lán)色的火焰：

2CO+02=高溫=2CO2↑

在工業(yè)上,大規(guī)模生產(chǎn)含有一氧化碳的煤氣,是在一種特殊的煤氣發(fā)生爐里進(jìn)行的。

煤氣發(fā)生爐(圖3·12)一般是用耐火磚砌成的高大的圓柱形爐子,爐的外面用鋼皮包裹.固體燃料(一般用煤或焦炭)從爐頂裝入,因?yàn)檠趸际怯兴⒍镜臍怏w,加料時必須嚴(yán)密防止?fàn)t內(nèi)氣體

逸入空氣.在加料口口的上方.9裝有一個帶有隔板的滾簡筒,隔板把滾筒分隔成兩個部分,其中一個部分在進(jìn)料的時候,另一個部分就把已繞裝在它里面的燃料加進(jìn)爐子里去.滾筒不斷地轉(zhuǎn)動,這

兩部分的作用交替進(jìn)行著這樣,發(fā)生爐的內(nèi)部始終眼外界隔絕.滾筒下方有一個料鐘,它能使加進(jìn)去的燃料圖3·12煤氣發(fā)生爐的簡單構(gòu)造均勻地分布到爐子的各個部分。

空氣從爐子底部的爐篦戴進(jìn),爐子里所起的作用和前述的煤爐非常相似,只是產(chǎn)生的一氧化碳不在爐子的上方燒掉,而由爐口放出.這時放出的氣體里除了一氧化碳以外還有氮?dú)?因?yàn)楣娜氲目諝饫锏牡獨(dú)庠跔t子里并并沒有起反應(yīng))和少量的二氧化碳,這樣的混和氣體稱做發(fā)生爐煤氣。

如果從爐子底部鼓入水蒸氣,水蒸氣在高溫時和煤作用,產(chǎn)生一氧化碳和氫氣

C+H2O(水蒸氣)=高溫=CO↑+H2↑

這樣所得的混和氣體稱做水煤氣。

水蒸氣只有在高溫時才能和煤發(fā)生作用,因此,要使水煤氣不斷發(fā)生,必須使?fàn)t內(nèi)保持相當(dāng)高的溫度.但是,水蒸氣和煤作用時,不僅不放出熱量,反而還要吸收熱量,因此,當(dāng)這個反應(yīng)進(jìn)行時,爐內(nèi)溫度會逐漸降低.所以,在實(shí)際生產(chǎn)上,水蒸氣和空氣是交替地鼓進(jìn)爐子里去的。當(dāng)爐子里溫度降低到一定程度時,就應(yīng)停止鼓入水蒸氣,改鼓空氣,使?fàn)t子里的煤燃燒,溫度重新升高起來.當(dāng)煤熱到赤熱程度時,再鼓入水蒸氣。

為了使煤氣的生產(chǎn)連續(xù)不斷,現(xiàn)在工業(yè)上采用一種叫做汽氧鼓風(fēng)的方法,那就是把水蒸氣和氧氣同時鼓進(jìn)爐子里去這樣就能連續(xù)生產(chǎn),大大提高煤氣發(fā)生爐的生產(chǎn)率。

發(fā)生爐煤氣和水煤氣主要用作氣體燃料.很顯然,燃燒水煤氣所放出的熱量要比燃燒相同體積的發(fā)生爐煤氣為大這是因?yàn)榘l(fā)生爐煤氣里含有相當(dāng)多量不能燃燒的氮?dú)獾木壒省?br/>

氣體燃料除發(fā)生爐煤氣和水煤氣外,還有由煤干餾而得的煤氣(就是城市里許多家庭和工廠常用的煤氣),煤氣的主要成分是氫氣、甲烷、一氧化碳等.此外,有許多地方地下蘊(yùn)藏著的天然氣(它的主要成分是甲烷),也是一種重要的氣體燃料。

①1立方米水煤氣燃燒時能放出大約300于卡的熱量，但1立方米發(fā)生爐煤氣只能放出1000~100千卡的熱量(1千卡=1000卡）。

使用氣體燃栂有很多優(yōu)點(diǎn):第一,氣體燃料容易完全燃燒,燃燒時沒有黑煙(燃料燃燒時產(chǎn)生黑煙,說明燃料沒有完全燃燒,,溫度也比一般固體燃料燃燒時為高.第二,氣體燃料可以利用它燃燒后所產(chǎn)生的廢氣的熱量,預(yù)熱還沒有燃燒的氣體燃料和與它混和的空氣,這樣,可以使它燃燒時的溫度更高。第三,氣體燃料不需要繁重的輸送工作,只要用管子就可以把它輸送到各地去,第四,氣體燃料的燃燒過程比較容易控制制,燃燒設(shè)備也比較簡單,并且燃燒后沒有灰剩余。

現(xiàn)在,煉鋼廠和大型玻璃廠大量地應(yīng)用氣體燃料。