木煤气

木煤气是一种燃料气体，可用于熔炉、火炉和车辆。 在生产过程中，生物质或相关含碳材料在木材气体发生器的氧气有限环境中气化，产生可燃混合物。 在一些气化炉中，这个过程之前是热解，其中生物质或煤首先转化为焦炭，释放出富含多环芳烃的甲烷和焦油。

与几乎是纯 H2/CO 混合物的合成气形成鲜明对比的是，木煤气还含有多种有机化合物（馏出物），需要洗涤才能用于其他应用。 根据生物质的种类，会产生各种污染物，这些污染物会随着气体冷却而凝结出来。 当生产气体用于为汽车和船只提供动力或分配到偏远地区时，有必要对气体进行洗涤以去除可能凝结和堵塞化油器和气体管线的物质。 无烟煤和焦炭是汽车行业的首选，因为它们产生的污染物最少，因此可以使用更小、更轻的洗涤器。

第 一个木材气化炉显然是由古斯塔夫·比绍夫 (Gustav Bischof) 于 1839 年建造的。第 一辆以木材燃气为动力的汽车是由托马斯·休·帕克 (Thomas Hugh Parker) 于 1901 年建造的。大约在 1900 年，许多城市向住宅输送燃气（集中生产，通常来自煤炭）。 天然气仅在 1930 年代才开始使用。

由于化石燃料的配给，二战期间使用了木煤气车辆。 仅在德国，战 争结束时就有大约 500,000 辆燃气汽车投入使用。 卡车、公共汽车、拖拉机、摩托车、轮船和火车都配备了木材气化装置。 1942 年，当木汽油还没有达到普及的高峰时，瑞典大约有 73,000 辆木汽油汽车，法国有 65,000 辆，丹麦有 10,000 辆，瑞士有近 8,000 辆。 1944 年，芬兰拥有 43,000 辆木质汽车，其中 30,000 辆是公共汽车和卡车，7,000 辆私家车，4,000 辆拖拉机和 600 艘船。

木煤发电机仍在中国和俄罗斯制造，用于汽车和工业应用的发电机。 在朝鲜农村地区，特别是东海岸的道路上，使用改装了木材气化器的卡车。

木材气化炉以木屑、锯末、木炭、煤、橡胶或类似材料为燃料，并在火箱中不完全燃烧，产生木气、固体灰烬和烟灰，后者必须定期从气化炉中清除。 然后可以过滤木煤气中的焦油和烟灰/灰烬颗粒，冷却并引导至发动机或燃料电池。 大多数这些发动机对木煤气的纯度有严格要求，因此气体通常必须经过广泛的气体清洁才能去除或转化，即裂纹、焦油和颗粒。 焦油的去除通常通过使用水洗涤器来完成。 在未改装的燃烧汽油的内燃机中运行木煤气可能会导致未燃烧化合物的问题积累。

不同气化炉的气体质量差异很大。 分段式气化炉，其中热解和气化分别发生，而不是像二战气化炉那样发生在同一反应区，可以设计为生产基本上不含焦油的气体（小于 1 毫克/立方米），而单反应器 流化床气化器可能超过 50,000 毫克/立方米焦油。 流化床反应器的优点是更紧凑，每单位体积和价格的容量更大。 根据气体的预期用途，焦油可能是有益的，也可以增加气体的热值。

与其他燃料相比，发生炉煤气的燃烧热——在美国使用的一个术语，意思是生产用于内燃机的木煤气——相当低。 Taylor 报告说，生产煤气的燃烧热较低，为 5.7 MJ/kg，而天然气为 55.9 MJ/kg，汽油为 44.1 MJ/kg。 木材的燃烧热通常为 15-18 MJ/kg。 据推测，这些值可能因样本而异。 同一来源报告了以下按体积计算的化学成分，这很可能也是可变的：

• 氮气 N2：50.9%
• 一氧化碳CO：27.0%
• 氢气H2：14.0%
• 二氧化碳CO2：4.5%
• 甲烷 CH4：3.0%
• 氧气 O2：0.6%。

气体的成分在很大程度上取决于气化过程、气化介质（空气、氧气或蒸汽）和燃料水分。 蒸汽气化工艺通常产生高氢含量，下吸式固定床气化器产生高氮浓度和低焦油负荷，而上吸式固定床气化器产生高焦油负荷。

在生产黑火药用木炭的过程中，挥发性的木材气体被排出。 产生极高表面积的碳，适合用作黑火药中的燃料。