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燃料ガスは、通常の状態では気体である燃料の 1 つです。ほとんどの燃料ガスは、炭化水素(メタンやプロパンなど)、水素、一酸化炭素、またはそれらの混合物で構成されています。このようなガスは、パイプを通じて容易に伝送および分配できる エネルギー源です。
燃料ガスは、液体燃料や固体燃料と対比されますが、一部の燃料ガスは貯蔵または輸送のために液化されます (オートガスや液化石油ガスなど)。ガス状であることには、固体燃料の輸送の難しさや液体燃料につきもののこぼれの危険を回避できるという利点がありますが、限界もあります。燃料ガスが検出されず、ガス爆発を引き起こす可能性があります。このため、ほとんどの燃料ガスには付臭剤が添加されています。現在使用されている最も一般的な燃料ガスの種類は天然ガスです。
燃料ガスの種類
燃料ガスは、化学組成ではなく、その発生源と生成方法に基づいて、自然界に存在するものと他の材料から製造されるものの 2 つの大まかなクラスに分けられます。
製造燃料ガス
製造燃料ガスは、固体、液体、またはその他のガスの化学変換によって生成されるものです。固体から得られる場合、変換はガス化と呼ばれ、施設はガス工場として知られています。
製造される燃料ガスには以下のものがある：[1] [2]
- 石炭ガス、石炭の熱分解から得られる
- 水性ガス、ほとんど使われていないが、熱いコークスに蒸気を通すことで得られる。
- 生産ガス（現在はほぼ廃止されている）は、蒸気と空気を熱いコークスに通すことで得られる。
- 合成ガス、現在の主要技術、主に天然ガスから得られる
- 主に木材から得られる木質ガスはかつて人気があり、バイオ燃料に関連していた。
- 埋立地から得られるバイオガス
- 高炉ガス
- 電気分解または水蒸気改質による水素
石炭の熱分解によって生成される石炭ガスには、タール、アンモニア、硫化水素などの不純物が含まれています。これらを除去する必要があり、そのためには相当量の設備が必要になる場合があります。[3]
井戸や鉱山から抽出された燃料ガス
20 世紀には、主にメタンで構成される天然ガスが燃料ガスの主な供給源になりました。これは、天然ガスをさまざまなプロセスで製造する代わりに、地中の鉱床から抽出できるためです。天然ガスは水素と混合して、 HCNGと呼ばれる混合物を形成する場合があります。
天然ガスまたは石油から得られる追加の燃料ガス：
天然ガスの組成は多岐にわたりますが、表は典型的な組成を示しています。[4]
天然ガスは水とガス凝縮液から生産されます。ガスを燃料として使用するには、これらの液体を除去する必要があります。処理後でもガスは飽和状態にあり、配管内で液体として凝縮する可能性があります。これは燃料ガスを過熱することで軽減できます。[5]
仕様
燃料ガスの化学組成に加えて、発熱量、ウォッベ指数、露点などのパラメータに準拠する必要がある場合があります。次の仕様は英国国家送電システムのものです。[6]
不完全燃焼係数（ICF） – ガスの組成とガス器具内での不完全燃焼の傾向を関連付ける経験的指標。[7]ダットンはICFを次のように定義しました：ICF = 0.64 × (W − 50.73 + 0.03 × PN)ここで、Wはウォッベ指数、MJ/m 3、PNは3成分混合物中のC 3 H 8とN 2の体積百分率です。[8]
煤指数（SI） – ガスの組成とガス器具内での燃焼中に煤が発生する傾向を関連付ける経験的指数。[7]
製造されたガスの発熱量は1立方フィートあたり約500 Btu（18,629 kJ/m 3 ）です。一方、天然ガスの発熱量はその2倍で、1立方フィートあたり約1000 Btu（37,259 kJ/m 3 ）です。[3]一定の熱量を得るには、天然ガスの半分の体積しか必要ありません。
燃料ガスの用途
最も初期の用途の 1 つはガス照明で、これにより街灯や町の建物の照明が広く普及しました。燃料ガスはガスバーナー、特に実験室で使用されるブンゼンバーナーにも使用されました。また、ガスヒーター、キャンプ用ストーブ、さらには発熱量が高いため、車両の動力源としても使用されることがあります。
燃料ガスは、産業、商業、家庭で広く使用されています。産業界では、燃料ガスを炉、窯、ボイラー、オーブンの加熱、および空間暖房と乾燥に使用します。電力業界では、燃料ガスを使用してガスタービンを駆動し、発電します。ガスタービン用の燃料ガスの仕様は非常に厳しい場合があります。[5]燃料ガスは、化学プロセスの原料としても使用できます。
商業部門の燃料ガスは暖房、調理、ベーキング、乾燥に使用され、家庭部門では暖房と調理に使用されます。
現在、燃料ガス、特に合成ガスは、肥料用のアンモニアの生産や、多くの洗剤や特殊化学薬品の製造に多用されています。[1]
工業プラントでは、燃料ガスを使用して配管や容器をパージし、空気の侵入を防ぐことができます。必要量を超えた燃料ガスは、プラントのガスフレアシステムで燃焼させて処分することができます。
ガスを直接燃焼するユーザーの場合、燃料ガスは約 15 psi (1 barg) の圧力で供給されます。ガスタービンには 250～350 psi (17～24 barg) の供給圧力が必要です。
参考文献
- ^ abヒラー、ハインツ; ライメルト、 ライナー; シュトナー、ハンス=マーティン (2011)。「ガス生産、1. はじめに」。ウルマン工業化学百科事典。doi :10.1002 / 14356007.a12_169.pub3。ISBN 978-3527306732。
- ^ スコット・ウィルソン、D.（1969年）。現代のガス産業。ロンドン：エドワード・アーノルド。pp.6、11–35。
- ^ ab ウィリアムズ、トレヴァー（1981）。イギリスのガス産業の歴史。オックスフォード：オックスフォード大学出版局。pp. 15–18, 182。ISBN 0198581572。
- ^ キャシディ、リチャード（1979年）。ガス：自然エネルギー。ロンドン：フレデリック・ミュラー・リミテッド。p.14。
- ^ ab ガスプロセッサーサプライヤー協会 (2004)。エンジニアリングデータブック。タルサ: GPSA。pp. 18–9。
- ^ 「1996年ガス安全（管理）規則」。
- ^ ab 「廃棄物処理の決定のための材料比較ツール 燃料：天然ガス」（PDF） 。 2023年11月15日閲覧。
- ^ Duan (2019). 「天然ガス成分が中国のガスコンロからのCO排出量に与える影響に関する実験的研究」.エネルギー. 12 (20): 3997. doi : 10.3390/en12203997 .