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1、第3章 人工煤气场站安全管理第第3章章 人工煤气场站安全管理人工煤气场站安全管理 1.1 人工煤气基本知识人工煤气基本知识 焦炉煤气场安全管理焦炉煤气场安全管理 发生炉煤气场安全管理发生炉煤气场安全管理 1.4 煤气安全事故与预防煤气安全事故与预防l人工煤（燃）气：指以固体、液体或气体可燃物人工煤（燃）气：指以固体、液体或气体可燃物 为原料为原料加工生产加工生产的气体燃料。的气体燃料。l两大类：两大类：煤制气（煤气）：以煤为原料加工制成的燃气。煤制气（煤气）：以煤为原料加工制成的燃气。油制气：以石油及其副产品（如重油）制成的燃气。油制气：以石油及其副产品（如重油）制成的燃气。l具体种类具体种类
2、1.1 人工煤气基本知识人工煤气基本知识复习人工燃气的种类：人工燃气的种类：l干馏煤气：干馏煤气：如焦炉煤气如焦炉煤气l气化煤气气化煤气:空气气化煤气空气气化煤气水煤气水煤气混合发生炉煤气等混合发生炉煤气等l油制气：油制气：热裂解法热裂解法催化裂解法催化裂解法部分氧化法部分氧化法l将将煤煤放在专用的放在专用的工业炉工业炉中，中，隔绝空气隔绝空气，从外部，从外部加加热热，分解分解出来的气体经过处理后，可分别得到煤出来的气体经过处理后，可分别得到煤焦油、氨、粗萘、粗苯和焦油、氨、粗萘、粗苯和干馏煤气干馏煤气。剩余的固体。剩余的固体残渣即为焦炭。残渣即为焦炭。l用于干馏煤气的工业炉有用于干馏煤气的工
3、业炉有炼焦炉、连续式直立炭炼焦炉、连续式直立炭化炉和立箱炉等化炉和立箱炉等，一般都采用炼焦炉，其干馏煤，一般都采用炼焦炉，其干馏煤气称为气称为焦炉煤气焦炉煤气，它的主要成分是，它的主要成分是甲烷和氢气甲烷和氢气l含量：含量：H2 60%，CH420%，CO 8%，低热值低热值。干馏煤气干馏煤气干馏煤气干馏煤气气化煤气气化煤气l气化煤气气化煤气:空气气化煤气空气气化煤气水煤气水煤气混合发生炉煤气混合发生炉煤气等等l发生炉煤气：发生炉煤气：将煤或焦炭放入煤气发生炉煤气发生炉，通入空气、空气、水蒸气水蒸气或两者的混合物，使其吹过赤热的煤吹过赤热的煤(焦)层，在空气供应不足的情况下进行氧化和还原作用，
4、生成以一氧化一氧化碳和氢为主碳和氢为主的可燃气体，称为发生炉煤气发生炉煤气。l由于它的热值低，一氧化碳含量高，因此不适合作为民用煤气，多供工业用。l水煤气：水煤气：往水煤气炉中往水煤气炉中交替吹入空气和水蒸汽。交替吹入空气和水蒸汽。C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)气化煤气气化煤气气化煤气气化煤气发生炉煤气、水煤气发生炉煤气、水煤气发生炉煤气、水煤气发生炉煤气、水煤气高温高温l将重油重油在压力、温度和催化剂压力、温度和催化剂的作用下，使分子裂分子裂变变而形成可燃气体，这种气体经过处理后可分别得到煤气、粗苯和残渣油煤气、粗苯和残渣油。这种重油裂解气也叫油煤气或油制气。l油制气：油制气：
5、热裂解法热裂解法催化裂解法催化裂解法部分氧化法部分氧化法油制气油制气油制气油制气一、煤气燃烧一、煤气燃烧1.1.煤气的热值计算煤气的热值计算 高热值高热值Qh：燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而：燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而 其中的其中的水蒸气以凝结水状态水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。排出时所放出的热量。热值热值 低热值低热值QL：燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但：燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，但 烟气中的烟气中的水蒸气仍为蒸气状态水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。时所放出的热量。l煤气高（或低）热值煤气高（或低）热值:Q=Q:Q=Q1 1r r1 1
6、+Q+Q2 2r r2 2+Q+Qn nr rn n Q Qn n：煤气中各可燃组分的高（低）热值；：煤气中各可燃组分的高（低）热值；r rn n：煤气中各可燃组分的容积成分。：煤气中各可燃组分的容积成分。1.1 人工煤气基本知识人工煤气基本知识2.2.过剩空气系数过剩空气系数l燃气实际燃烧过程中，因燃气与空气混合不均匀等因素影响，燃气实际燃烧过程中，因燃气与空气混合不均匀等因素影响，如果按理论空气量如果按理论空气量V V0 0供给空气，则不能达到完全燃烧。供给空气，则不能达到完全燃烧。l因此，燃气燃烧时要求实际空气量因此，燃气燃烧时要求实际空气量V V应大于理论空气量应大于理论空气量V V0
7、 0。实际空气量实际空气量V V与理论空气量与理论空气量V V0 0的比值称为过剩空气系数。的比值称为过剩空气系数。公式：公式：a=V/Va=V/V0 0应用案例（课堂练习应用案例（课堂练习应用案例（课堂练习应用案例（课堂练习/KJ/KJ）：）：）：）：l取取10m10m3 3过剩空气系数过剩空气系数a a 的焦炉煤气样品，样品中各组分气体的容积成分的焦炉煤气样品，样品中各组分气体的容积成分及热值如下表，（及热值如下表，（1 1）计算该燃气的热值）计算该燃气的热值Q Q为多少为多少kJ/m3 3;（2 2）计算样品）计算样品完全燃烧时所需的理论空气量完全燃烧时所需的理论空气量V V0 0和实际
8、空气量和实际空气量V V。组分气体 分子式 体积组分V（%）热值Q（kcal/m3 3）甲烷 CH4 25.8 8576氢气 H2 56.5 2578一氧化碳 CO 7.2 3020二氧化碳 CO2 2.1 氮气 N2 6.6 其它 1.8 (注意注意:1kcal=4.1868kJ,干空气的容积成分含氧为干空气的容积成分含氧为21%P25)二、煤气压力（单位：Pa）煤气压力：指煤气的压力强度，即煤气气体对容器器壁单位面积上作用的煤气压力：指煤气的压力强度，即煤气气体对容器器壁单位面积上作用的垂直力。垂直力。1.1.绝对压力（绝对压力（P P）：）：以以绝对真空绝对真空作为基准所表示的压力。作为
9、基准所表示的压力。2.2.相对压力（相对压力（B B）：）：以以大气压力大气压力作为基准所表示的压力作为基准所表示的压力3.3.表压力（表压力（P Pb b）：）：测压测压仪表所测得仪表所测得的压力。的压力。l由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。压力也称表压力。l 公式：公式：P=B+PP=B+Pb b P P：绝对压力；：绝对压力；B B：大气压力；：大气压力；P Pb b：表压力表压力l表压力表压力P Pb b 可为正压，也可为负压。为负压时可用真空度表示可为正压，也可为负压。为负压时可用真空度表示l应用式：真
10、空度应用式：真空度=P=Pb b/B/B 100%100%l真空度真空度 若所测压强低于大气压强，其压力测量需要用真空表。从真若所测压强低于大气压强，其压力测量需要用真空表。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，即：实际数值低于大气压强的数值，即：定义式：定义式：真空度真空度=(=(大气压强大气压强绝对压强）绝对压强）三、煤气组分和重度l1.1.煤气组分表示法煤气组分表示法 相对表示方法：质量法、容积法、摩尔法相对表示方法：质量法、容积法、摩尔法(百分比百分比)l阅读：阅读：P27P27 绝对表示
11、方法：绝对表示方法：mg/m3mg/m3或或mg/dm3(mg/L)mg/dm3(mg/L)lppm ppm、ppb ppb、pptpptlppmppm、ppb ppb、pptpptlPpmPpm：用组分占总量的百万分比来表示的浓度用组分占总量的百万分比来表示的浓度,也称百万分比浓度、百也称百万分比浓度、百万分率。万分率。ppm与与mg/m3的换算：的换算：mg/m3=(m/M)*22.4ppm（273/（273+T）P/101325 其中，其中，M为气体分子量，为气体分子量，T为温度，为温度，P为压力。为压力。m为气体质量（单位为气体质量（单位mg)lPpbPpb：用组分占总量的十亿分比来表
12、示的浓度用组分占总量的十亿分比来表示的浓度,也称十亿分比浓度、十也称十亿分比浓度、十亿分率。亿分率。lPptPpt：用组分占总量的万亿分比来表示的浓度用组分占总量的万亿分比来表示的浓度,也称万亿分比浓度、万也称万亿分比浓度、万亿分率。亿分率。2.2.煤气的干、湿成分煤气的干、湿成分l煤气一般用干成分表示其组成，但煤气燃烧后，通煤气一般用干成分表示其组成，但煤气燃烧后，通常用湿成分作为计算依据。常用湿成分作为计算依据。l煤气干、湿成分的换算如下：煤气干、湿成分的换算如下：X X湿湿=X=X干干 （100-H100-H2 2O O）%100 1003.煤气的重度、相对密度与比容煤气的重度、相对密度
13、与比容(1)重度l重度是与密度相对而言的概念。l密度:表示单位体积物质的质量，国际单位制中的单位为Kg/m3；l重度:表示单位体积物质的重量,国际单位制中的单位为N/m3；又称为容重、体积重量。l重度与密度之间的关系为：重度=重力加速度密度；(2)(2)相对密度相对密度l物质的密度与参考物质的密度在各自规定的条件下之比。物质的密度与参考物质的密度在各自规定的条件下之比。符号为符号为d d，无量纲量。，无量纲量。l对于对于气体气体，作为参考密度的一般为空气：当以空气作为参，作为参考密度的一般为空气：当以空气作为参考密度时，是在标准状态（考密度时，是在标准状态（00和）下干燥空气的密度，为和）下干燥空气的密度，为（或（或1.293g/L)1.293g/L)。(3)比容l单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号“V”表示，单位为“立方米/千克”。l物质的比容与压力和温度有关，-般随压力增大而减小，随温度增大而增大。由于固体和液体是不可压缩的物质，它们的比容受压力和温度的影响比气体要小得多。l燃气工程应用中必须考虑工作条件下燃气比容变化的影响。例如管道的膨胀率和管理及设备结构之间的伸缩缝等。1.2 焦炉煤气场安全管理焦炉煤气场安全管理l预习：lP29-42