[科普中国]-木煤气

木煤气（wood gas）木材气化时的要产物，或木材干馏时在冷凝分离出木焦油和才醋液等液体产物后剩下的不凝性气体。含有一氧化碳、氢气、甲烷等可燃性气体，作燃料用。是合成气燃料，可以作为炉子燃料，和车辆替代汽油，柴油或其他燃料。在富氧环境中，这些气体可以作为燃料被焚烧，以产生二氧化碳，水和热量。在一些气化炉此过程之前是裂解（Pyrolysis），其中生物质或煤首先被转换为炭，释放出的甲烷和含有丰富的多环芳香烃的焦油。

木煤气介绍在高温和气化剂（空气或含氧物质）的作用下，木材转变为可燃烧的气体，称为木煤气。由木材转变为木煤气的过程，称为木材的气化过程，实现这一过程的关键设备是煤气发生炉。将木材转变为木煤气后，燃烧过程易调解，燃烧完全，火焰温度高，没有灰渣，且易于输送，所以采用木煤气做燃料比直接用木材好。

生产原料木材废料，森林采伐剩余物，农作物秸秆和其他含碳有机物。常用的气化剂为空气、水蒸气及它们的混合气体。

木材气化原理木炭之类含碳材料进入煤气发生炉中，经过干燥、干馏两个区域以后进入气化区，与气化剂发生反应，转变为可燃性气体。

产生煤气的气化反应是在固体炭化物与气化剂之间发生的多相反应。反应经过三个步骤：气化剂穿过固体炭化物表面的气膜扩散到炭化物表面，气化剂在炭化物表面发生气化反应，气化反应产物穿过固体炭化物表面的气膜扩散出来，其中气化反应速度主要取决于气化剂及气化产物穿过固体炭化物表面气膜的扩散速度。

影响煤气发生的主要因素①木块的大小。木块的大小影响气化剂与木块的接触面积，从而影响气化反应速度，因此木块应预先粉碎至规定的大小。

②木材的含水率。本材的含水率，蒸发水分所消耗的热量增加，使煤气发生炉中干燥区所占的比例增大，导致煤气发生炉的生产能力下降。

③气化剂的种类及用量。丘i化剂的种类对气化反应速度、煤气的组成及热量都有影响。其rfl以水蒸气为气化剂生产的煤气的发热量最大，达10000～11300kJ/Nm3，而以空气和水蒸气构成的复合气化剂生产的煤气的发热量最低，为1000～10400 kJ/Nm3。在一定范围内，提高气化剂流速，可提高气化反应速度，增加煤气发生炉的生产能力。

④气化温度。适当提高气化温度，可以提高气化反应速度，增加生产能力，但温度太高，会出现炉料烧结熔化，烧坏炉内金属构件。因此，虽然在理论上煤气发生炉内气化区温度可以提高到1600℃左右，但实际上受材质的影响，提高的幅度是有限的。1

木煤气的利用由不同树种和不同干馏釜型热解所得的木煤气，它们的组成百分率也稍有不同，它含有45～50%的二氧化碳、28～30%的一氧化碳、18～24%的甲烷、1.5～3%的乙烯和1～3%的氢。

木煤气在现代干馏工艺中，都利用为热解的热源。在间歇作业的干馏釜中，由于热解温度逐渐上升，每立方米气体（在0℃和760毫米汞柱时）的发热量和由1公斤木材所得的气体量，也随着增加。

木煤气含有的二氧化碳，可用氢氧化铵吸收下来，制成碳酸氢铵肥料。
NH4OH+CO2—→NH4HCO3

此外，还可利用它通过酚纳溶液来分解酚纳，制取杂酚。一般木焦油镏程在190～230℃的馏分，与氢氧化纳作用后，可以分离出烃油，它的酚钠溶液，一般都以硫酸来分解，制取杂酚。分解后的水溶液，经浓缩结晶，还可回收碳酸氢纳（叉称小苏打）。它的反应式如下：
R—ONa+CO2+H2O—→R—OH+NaHCO3

热解产生的二氧化碳如果加以利用，经济意义很大。如某木材干镏厂全年的加工量为30000层积立方来材。木材热解所产生的木煤气中含有的二氧化碳，按统计全年约为2160吨，但该厂木焦油车间全年分解所需的二氧化碳理论用量仅仅是63吨。像这样一个中型规模的木材千馏厂，全年从干馏车间和气体循环系统中排出的大量二氧化碳，就白白浪费了，故必须设法加以利用。二氧化碳经过净化、压缩而成的干冰（即固体二氧化碳）在工业上的用途很大。

此外，还可把木煤气进行不完全的燃烧，制成炭黑，供橡胶工业作为耐磨剂用。

木煤气应用在第二次世界大战期间，作为化石燃料定量配给的一个结果，木煤气就被用来给车辆提供动力。仅在德国，约有50万“生产者气”的车辆是在使用一直到战争结束。卡车，客车，拖拉机，摩托车，轮船和火车都配备有木材气化装置。在1942年（当木煤气还没有达到普及的最高程度），大约有73000辆木煤气汽车在瑞典，65000辆在法国，10000辆在丹麦和将近8000辆在瑞士。1944年，芬兰有43000“木汽车”，其中30000辆是公共汽车和卡车，7000辆私人汽车，4000辆拖拉机和600只船。

本词条内容贡献者为:

蒲富永 - 教授 - 西南大学