低热值气体

燃料气体完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气仍以蒸汽的状态排出的燃料气体

低热值气体是指燃料气体完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气仍以蒸汽的状态排出的燃料气体。

定义

单位低热值气体完全燃烧时的反应热称为低热值。它与高热值气体和高热值相对应。高热值气体是指燃料气体完全燃烧后，其烟气被冷却到初始温度，其中的水蒸气以凝结水的状态排出，这样的燃料气体称为高热值气体。单位高热值气体完全燃烧时所释放的全部热量称为高热值。

根据上述定义，高热值和低热值之间存在以下关系：

低热值=高热值-水蒸发和燃料燃烧时加热物质所需要的热量

显然，低热值在实际工作中意义更大。两者之间的换算关系为：

Hn=H0[(100-I-W)/(100-Wl]*5.85W

式中：Hn:低热值， H0：高热值， I：惰性物质含量， W：燃料的表面湿度， Wl：剩余的和吸湿性的湿度。

特点

中国的低热值气体资源丰富，然而一直以来都被视为“废气”大部分白白排放掉，既污染环境，又浪费能源，还带来一系列社会问题：

a 低热值气体易燃易爆，各种事故层出不穷，带来巨大的人员伤亡和财产损失。

b 低热值气体中的甲烷是一种强温室气体，温室效应是二氧化碳的21倍，这些气体大量排入大气将导致气候变暖，影响全球环境。

c 填埋气、沼气中还有很多硫化氢、氨等有毒有害物质，对人体有一定伤害。

这些低热值气体又是一种绿色、洁净能源，加以利用，将会产生“一石三鸟”的效益——增加可再生能源供应、改善生产安全、保护全球环境

分类

常见的低热值气体如下：

瓦斯

煤炭形成过程中，在高压和厌氧的条件下产生大量气体，其成分主要是甲烷(占85%以上)，吸附在煤体上，成为煤层气，通常称为“瓦斯”。其热值与常规天然气相当，是一种洁净的能源。

我国煤层气储量巨大，位居世界第三，相当于450亿吨标煤。据初步估算，全国埋深2000m以浅的煤层甲烷气储量约为35万亿立方，几乎与常规天然气储量相当。

填埋气

国内的生活垃圾约有85%采取填埋处理方式。垃圾中的有机物在填埋后经厌氧反应会产生一种混合气体——填埋气。填埋气通常含有45%-60%的甲烷、40%-50%的二氧化碳以及其他上百种微量气体。中国的填埋气排放量巨大，据初步估算，每年排放约90亿立方，相当于45亿立方天然气，居世界第二。

沼气

污水、污泥、有机废液等在厌氧单元处理时，会有大量的气体产生，称为沼气。沼气通常含有60%～70%的甲烷，其成分与垃圾填埋气比较类似。我国沼气资源丰富，据初步估算，年排放约158亿立方，相当于95亿立方天然气。

其它低热值气体

除了上述的低热值气体外，还有许多其它的低热值气体可以利用，如焦炉煤气、转炉煤气、高炉煤气、水煤气等，这些气体都有一定的利用价值。

强化燃烧措施

低热值燃气的热值和成分均不稳定，文献对低热值气体中所含有的可燃气体H2、CO、CH4的燃烧特性进行了研究，提出了一种可行性解决方法，即:燃气轮机在燃烧低热值气体燃料时，可以根据可燃气体成分的变化情况，添加一定量的H2、CO、CH4中的一种或几种，使燃烧可以稳定进行。文献则介绍了几种常见的低热值气体燃料的制造工艺和特性，通过对气体燃料稳定燃烧条件的分析，找到影响低热值气体稳定燃烧的因素，提出了强化低热值气体燃烧稳定性的措施：添加氧气、掺烧高热值燃气、局部高温和烟气再循环。

专利与应用

发明专利公开了一种低热值气体高效燃烧锅炉，包括锅炉本体、位于所述锅炉本体左侧的燃烧器和位于所述锅炉本体右侧的空气预热器；所述锅炉本体包括筒体、位于所述筒体内侧的炉胆、位于左下方的燃烧气体接口、位于右下方的回燃室、位于上方的第二回程烟管、位于所述第二回程烟管上方的第三回程烟管、位于左侧的前烟箱和位于右侧的后烟箱；所述空气预热器通过一烟道和所述锅炉本体连接。有益效果：低热值气体由于稳焰困难，长期以来直接排放，造成巨大的能源浪费，通过此项目研发，可通过锅炉直接燃烧，为企业节约运行成本。实用新型专利则提供一种可燃烧低热值气体的双燃料喷嘴与旋流器一体化结构，包括燃油喷射系统、气体喷射系统、旋流器系统，油路管道、油路垫圈、油路弹簧、油路旋流器依次相连并全部安装在主油路外壁里，气路管道与气路外壁相连并安装在主油路外壁的外部，气路管道、气路外壁和主油路外壁构成气路通道，气路通道的端部设置一圈旋流叶片，该圈旋流叶片的外部设置旋流器壳体，旋流叶片为空心结构，旋流叶片的尾缘设置叶片尾缘喷射孔，旋流叶片的迎风面设置叶片迎风面喷射孔。本实用新型的双燃料喷嘴即可使用燃油作为燃料，又可采用富含不可燃气体的低热值气体作为燃料，可强化燃烧效果，又可满足大流量下的气体燃料的稳定燃烧。

国际科技合作专项项目“采用低热值燃气轮机减少温室气体排放”，通过与澳大利亚联邦研究院开展合作，共同研制出一种用于煤矿的低热值燃料燃气轮机的催化燃烧设备。该设备可使煤矿排气中80～90%的甲烷气体得到有效利用，实现1%浓度甲烷空气混合物的稳定燃烧。在减少污染排放的同时增加能源资源，符合我国当前经济发展中对于节能减排的要求。

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