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1、煤气安全作业煤气安全作业培训教材培训教材酒钢职工培训中心 李积虎 主编讲义大纲前 言第一章 煤气安全基础知识第二章 煤气设施的操作和检修第三章 煤气设施与管道附属装置第四章 煤气三大事故的产生、预防和处理第五章 煤气安全仪器前前 言言 近几年，冶金煤气事故近几年，冶金煤气事故频发频发，20022002年至年至20082008年，工年，工业业企企业业煤气事故煤气事故发发生生3535起，其中，冶起，其中，冶金企金企业业煤气事故煤气事故2424起，占起，占总总数的数的68.6%68.6%，死亡，死亡113113人，占人，占总总数的数的74%74%，平均每起事故死亡，平均每起事故死亡4.74.7人。如
2、人。如20042004年河北省邯年河北省邯郸郸新新兴铸兴铸管公司管公司发发生煤气爆炸事生煤气爆炸事故，死亡故，死亡1313人。巴州和静人。巴州和静县县新疆金特新疆金特钢钢公司公司发发生生煤气管道泄漏事故煤气管道泄漏事故2626人中毒，其中死亡人中毒，其中死亡1 1人。人。20082008年河北省唐山遵化市港年河北省唐山遵化市港陆钢铁陆钢铁公司公司2#2#高炉重力除高炉重力除尘尘器泄爆板爆裂泄漏，造成器泄爆板爆裂泄漏，造成4444人中毒，其中死亡人中毒，其中死亡1717人。沙人。沙钢钢20062006年和年和20092009年因煤气年因煤气设备设备泄漏也泄漏也发发生两起事故造成生两起事故造成9
3、9人中毒，人中毒，4 4人死亡。人死亡。因此，加因此，加强强煤气安全管理是一煤气安全管理是一项项十分迫切的工十分迫切的工作。根据国家安全作。根据国家安全监监督管理督管理总总局局“关于冶金企关于冶金企业业安安全生全生产监产监督管理督管理规规定定”对对从事煤气生从事煤气生产产、储储存、存、输输送、使用、送、使用、维护检维护检修的人修的人员员，必，必须进须进行行专门专门的煤气的煤气安全基本知安全基本知识识、煤气安全技、煤气安全技术术、煤气、煤气检测检测方法、煤方法、煤气中毒气中毒紧紧急救急救护护技技术术等内容的培等内容的培训训，结结合合，结合酒合酒钢煤气方面的生煤气方面的生产实际情况，整理情况，整理
4、编写写煤气安全煤气安全作作业培培训教材，是教材，是为广大煤气操作人广大煤气操作人员进一步提一步提高安全使用煤气和高安全使用煤气和预防煤气事故的防煤气事故的发生及生及处理事故理事故的能力，确保的能力，确保职工生命和健康，确保企工生命和健康，确保企业煤气煤气设施施的正常运行。的正常运行。第一讲 煤气安全基煤气安全基础知知识一、煤气性质（一）、煤气的成分（一）、煤气的成分 我我们通常所通常所说的煤气是指人工煤气，它是由一的煤气是指人工煤气，它是由一些些单一气体混合而一气体混合而组成的，其中可燃成分有成的，其中可燃成分有COCO、H H2 2、CHCH4 4等，不可燃成分有等，不可燃成分有COCO2
5、2 、N N2 2和少量助燃成和少量助燃成分分O O2 2，除此之外，除此之外还含有水蒸汽、焦油和一些固体含有水蒸汽、焦油和一些固体粉粉尘微粒。由于制气原料和煤气的生微粒。由于制气原料和煤气的生产、回收方、回收方法不同，所以各种煤气的法不同，所以各种煤气的组成部分及占的百分比成部分及占的百分比也不同。常也不同。常见煤气的成分煤气的成分见表表1-11-1所示。所示。表表1-1一一氧氧化化碳碳CO(%)二二 氧氧 化化碳碳CO2 2(%)氢氢 气气H2 2(%)氮氮 气气N2 2(%)氧氧 气气O2 2(%)碳碳 氢氢化化 合合物物Cm mHn n(%)甲甲 烷烷CH4 4(%)焦炉煤气691.5
6、35560 350.40.8242328高炉煤气233016182455600.80.20.5转炉煤气507015201.510202（二）（二）、煤气理化性、煤气理化性质1.1.焦炉煤气焦炉煤气1 1）净净化后的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的易燃化后的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的易燃易爆气体易爆气体。2 2）重度）重度0.450.450.55Kg/m0.55Kg/m3 3 。3 3）热值168001680018900KJ/m18900KJ/m3 3 。4 4）着火温度）着火温度为550550650650 。5 5）爆炸极限）爆炸极限4.724.7237.59%37.59%。6 6）理）理论
7、燃燃烧温度温度为21502150 。7 7）理）理论燃燃烧空气需要量空气需要量4.2m4.2m3 3/m/m3 3，燃，燃烧火焰火焰:棕棕红红色。色。（2 2）高炉煤气）高炉煤气1 1）净化后的高炉煤气是无色、无味、化后的高炉煤气是无色、无味、剧毒的毒的易燃易爆可燃气体。易燃易爆可燃气体。2 2）重度）重度1.3Kg/m1.3Kg/m3 3 。3 3）热值330033004200KJ/m4200KJ/m3 3。4 4）理）理论燃燃烧温度温度15001500 。5 5）着火温度）着火温度700700 。6 6）爆炸极限）爆炸极限30.8430.8489.49%89.49%。7 7）理）理论燃燃烧
8、空气需要量空气需要量0.595m0.595m3 3/m/m3 3,燃燃烧火火焰：浅焰：浅蓝色。色。（3 3）转转炉煤气炉煤气1 1）净化后的化后的转炉煤气是无色、无味、有炉煤气是无色、无味、有剧毒的易燃毒的易燃易爆气体。易爆气体。2 2）重度）重度1.33Kg/m1.33Kg/m3 3 。3 3）热值700070008400KJ/m8400KJ/m3 3。4 4）理）理论燃燃烧温度温度17001700 。5 5）着火温度）着火温度600600650650 。6 6）爆炸极限）爆炸极限18.2218.2283.22%83.22%，7 7）理）理论燃燃烧空气需要量空气需要量1.45m1.45m3
9、3/m/m3 3，燃，燃烧火焰：浅火焰：浅蓝色。色。（三）、煤气中（三）、煤气中单一气体理化性一气体理化性质（1 1）一氧化碳）一氧化碳：分子式：分子式为，无色、无臭，无色、无臭,分子量分子量28.01,28.01,重度重度1.25Kg/m1.25Kg/m3 3,低低发热值为发热值为16269KJ/m16269KJ/m3 3,爆炸极限爆炸极限12.512.574.2%74.2%。,着火着火温度是温度是644658644658,火焰呈微光火焰呈微光,在气体混合在气体混合物中含有少量的水物中含有少量的水,可降低着火温度可降低着火温度,火焰呈火焰呈蓝蓝色。色。COCO毒性极毒性极强强，空气中含量达到
10、，空气中含量达到0.06%0.06%即有害于人体，含量即有害于人体，含量0.2%0.2%即可使人失即可使人失去知去知觉觉，含量，含量0.4%0.4%即可使人迅速死亡。空气即可使人迅速死亡。空气中可允中可允许许的的COCO浓浓度不得超度不得超过过0.0024%(24ppm)0.0024%(24ppm)30mg/m30mg/m3 3（2 2）甲）甲烷：分子式：分子式为CHCH4 4，无色、有微量，无色、有微量葱臭味，分子量葱臭味，分子量1616，重度，重度0.715 Kg/m0.715 Kg/m3 3，难溶于水，低溶于水，低发热值为35671KJ/m35671KJ/m3 3，爆炸极，爆炸极限限为5
11、.45.415%15%，着火温度，着火温度为650650，燃，燃烧火焰微弱亮光。当空气中甲火焰微弱亮光。当空气中甲烷浓度达到度达到25%25%30%30%时才会使人中毒。才会使人中毒。（3 3）氢氢气分子式气分子式H H2 2，无色无臭气体，分子量，无色无臭气体，分子量2 2，重度，重度0.0899Kg/m0.0899Kg/m3 3，难溶于水，低溶于水，低发热值为10747.5KJ/m10747.5KJ/m3 3，爆炸极限，爆炸极限为4.24.274%74%，着火温度，着火温度580580590590。（4 4）硫化）硫化氢氢分子式分子式H H2 2S S，有，有浓浓厚的臭厚的臭鸡鸡蛋味，蛋味
12、，属于属于剧剧毒气体，分子量毒气体，分子量3434，重度，重度1.52Kg/m1.52Kg/m3 3，易溶于水。低，易溶于水。低发热值为23668.6 KJ/m23668.6 KJ/m3 3，爆炸极限爆炸极限为4.34.345.6%45.6%，着火温度，着火温度为为364364，火焰呈，火焰呈蓝色。在大气中最大允色。在大气中最大允许浓度度为0.01 g/m0.01 g/m3 3=10mg/m=10mg/m3 3,当当浓浓度达到度达到0.04%0.04%时时有有害于人体，害于人体，0.1%0.1%可以致人死亡可以致人死亡。（5 5）二氧化碳分子式）二氧化碳分子式为为COCO2 2，略有气味的无色
13、，略有气味的无色，不可燃的气体，分子量不可燃的气体，分子量为4444，重度，重度为为1.977Kg/m1.977Kg/m3 3，易溶于水。空气中达，易溶于水。空气中达25mg/L25mg/L时时对对人体即有危害，高人体即有危害，高浓浓度度时时会刺激呼吸系会刺激呼吸系统统，引起呼吸加快、呼吸困引起呼吸加快、呼吸困难难并有窒息、中毒的危并有窒息、中毒的危险险。（6 6）氮气分子式）氮气分子式为为NN2 2：无色、不可燃气体，分：无色、不可燃气体，分子量子量2828，重度，重度1.25Kg/m1.25Kg/m3 3。化学性。化学性质不活不活泼，空气中含量增加空气中含量增加时缺氧会使人窒息。缺氧会使人
14、窒息。（7 7）氧气分子式）氧气分子式为为OO2 2：无色无味助燃气体，空：无色无味助燃气体，空气中含有气中含有21%21%，分子量，分子量3232，重度，重度1.429Kg/m1.429Kg/m3 3。第二第二讲 煤气安全基煤气安全基础知知识二、煤气的基本参数二、煤气的基本参数 (一一)、温度、温度温度是表示物温度是表示物质冷与冷与热特性和程度的参数，特性和程度的参数，本本质上上标志物志物质分子运分子运动具有具有动能大小的参能大小的参数，目前数，目前测量温度通用的温量温度通用的温标有两种：有两种：1.1.摄氏温氏温标：又名百度温：又名百度温标。规定定纯水在水在1 1个个标准大气准大气压下开始
15、下开始结冰冰时的温度的温度为零度，沸零度，沸腾时的温度的温度为一百度，其一百度，其间划分划分为100100个等分，个等分，每一等分每一等分为1 1摄氏度（氏度（1 1），零度以下），零度以下为负值，或零下几度。，或零下几度。2.2.绝对温温标：又称：又称为热力学温力学温标。在一个大。在一个大气气压下，下，纯水的冰点定水的冰点定为273.15K273.15K，沸点定，沸点定为373.15K373.15K，即，即绝对温温标的零度相当于的零度相当于摄氏氏温温标的的273.15K273.15K。绝对温度与温度与摄氏温度的氏温度的换算关系如下：算关系如下：T=273.15+tT=273.15+t或或T-
16、t=273.15T-t=273.15式中：式中：TT绝对温度，温度，K K（开（开尔文）；文）；tt摄氏温度，氏温度，。(二二)、温度与、温度与热量量物体被加物体被加热则温度升高，物体失去温度升高，物体失去热量量则温度下降，所温度下降，所以温度与以温度与热量是密切相关的。量是密切相关的。热是物是物质分子运分子运动而而产生的一种能量，因生的一种能量，因为它在物体中它在物体中能有增有减，可以作能有增有减，可以作为一种量来一种量来处理，所以理，所以说它是它是热量。量。热量的量的单位是卡，在位是卡，在标准大气准大气压下，把下，把1 1克克纯水升高水升高1 1度度所需要的所需要的热量叫做量叫做1 1卡，
17、它随着温度不同而稍有卡，它随着温度不同而稍有变化。化。严格格说起来，起来，1 1卡卡应是把是把0 0的水升高的水升高1 1所需要的所需要的热量。量。工程上用千卡作工程上用千卡作为热量量单位。位。1 1卡卡=4.18=4.18焦耳或焦耳或1 cal=4.18J1 cal=4.18J1 1千卡千卡=4.18=4.18千焦耳或千焦耳或1 kcal=4.18kJ1 kcal=4.18kJ1 1兆焦兆焦=10=103 3千焦耳千焦耳=10=106 6焦耳或焦耳或1MJ=101MJ=103 3KJ=10KJ=106 6J J三三)、压力力煤气煤气压力，是指煤气的力，是指煤气的压力力强度，即煤气度，即煤气对
18、容器壁容器壁单位面位面积上作用的垂直力，其表上作用的垂直力，其表示方法有：示方法有：1.1.用用单位面位面积上所受的力来表示，上所受的力来表示，单位位为Kg/cmKg/cm2 2。2.2.液柱表示法。用盛有蒸液柱表示法。用盛有蒸馏水或水水或水银的玻璃的玻璃管的垂直高度来表示，用蒸管的垂直高度来表示，用蒸馏水水则称水柱称水柱高，高，单位位为mmHmmH2 2O O；用水；用水银则称称为水水银柱柱高或汞柱高（高或汞柱高（mm），），单位位为mmHgmmHg。3.3.大气大气压表示法表示法大气的重量大气的重量对地表面的地表面的压力，称力，称为大气大气压力。大气力。大气压有有标准大气准大气压（或称之（
19、或称之为物理物理大气大气压）和工程大气）和工程大气压之分。之分。国国际上上规定定纬度度4545海洋平面上全年平均大海洋平面上全年平均大气气压为标准大气准大气压，其，其值为：760mmHg760mmHg，用用atmatm来表示。来表示。工程上工程上1 Kg/cm1 Kg/cm2 2或或为1 1工程大气工程大气压，一般，一般简称大气称大气压，用，用atat来表示。来表示。国国际上用上用PaPa作作为压力力单位，位，1Pa=1N/m1Pa=1N/m2 2。1 1标准大气准大气压（atm)=1.01310atm)=1.013105 5 PaPa0.1MPa(0.1MPa(兆帕）兆帕）=760760毫米
20、汞（水毫米汞（水银）柱）柱(mmHg)(mmHg)10.3310.33米水柱（米水柱（mHmH2 2O)O)10104 4mmHmmH2 2O O1.033kgf/cm1.033kgf/cm2 2 （工程大气（工程大气压）=1.01325bar(=1.01325bar(巴巴)各种各种压力力单位的位的换算表算表4.4.大气大气压力、表力、表压力、力、绝对压力和真空度力和真空度(1)(1)大气大气压力：大气力：大气压力是地球表面上空气的重量所力是地球表面上空气的重量所产生生的的压力。力。根据所取的基准不同，根据所取的基准不同，压力可分力可分为绝对压力和相力和相对压力。力。(2)(2)绝对压力力:气
21、体气体压力，若以力，若以绝对真空（完全真空）真空（完全真空）为基准算起的基准算起的压力，力，则称称绝对压力；力；(3)(3)相相对压力力(表表压力力):):若以大气若以大气压为基准，即以大气基准，即以大气压视为零来零来计算，算，这时的的压力力值称称为相相对压力。一般力。一般压力表力表上的上的读数都是相数都是相对压力，指容器（或管道）内的力，指容器（或管道）内的绝对压力与周力与周围大气大气压力之差，所以又称表力之差，所以又称表压力。因此，煤气力。因此，煤气表表压是指工是指工业炉、炉、风道、烟道和管道在任一截面道、烟道和管道在任一截面处压力力表所表所测出的出的压力，而表力，而表压力与力与该处大气大
22、气压力之和力之和则是是绝对压力。力。表表压、绝对压力和大气力和大气压力的关系如下：力的关系如下：P Pa a=P=PG G+P+P0 0式中：式中：P Pa a绝对压力；力；P P0 0大气大气压力；力；P PG G表表压力（相力（相对压力）。力）。表表压力可以是正力可以是正压，也可以是，也可以是负压。当炉。当炉子或管道用子或管道用压力表力表测出其出其压力大于零，即力大于零，即炉内或管道内的炉内或管道内的绝对压力大于外界大气力大于外界大气压，称称为正正压；相反，当炉内或管道内的；相反，当炉内或管道内的绝对压力小于外界大气力小于外界大气压，则表表压力是力是负值，称称为负压(4)(4)真空真空压力
23、（又称真空度）：当力（又称真空度）：当绝对压力力小于大气小于大气压力力时，大气，大气压力与力与绝对压力之力之差。真空差。真空压力大气力大气压力力绝对压力。力。压力力负压值的大小，也可用真空度来表示。的大小，也可用真空度来表示。真空度真空度=（P PG G/P/P0 0）100%100%式中：式中：P PG G容器的容器的负压值；P P0 0该处的大气的大气压力。力。(5)(5)差差压（压差）：两个相关差）：两个相关压力之差。力之差。符号符号P P 注意：基准点任意且相同注意：基准点任意且相同 不同压力间的关系不同压力间的关系第三第三讲 煤气安全基煤气安全基础知知识二、煤气的基本参数二、煤气的基
24、本参数(四四)、煤气、煤气组分表示法分表示法煤气是由一些可燃气体和不可燃气体煤气是由一些可燃气体和不可燃气体组成的混合气体，表示其各成的混合气体，表示其各组分的方法有分的方法有质量法、体量法、体积法、摩法、摩尔法和法和绝对表示法。工厂煤气表示法。工厂煤气一般用一般用质量法、体量法、体积法和法和绝对表示法。表示法。1 1、相、相对表示法表示法（1 1）.质量法：量法：煤气的煤气的质量量组分或分或质量百分比是指混合气体中量百分比是指混合气体中各各组分的分的质量与混合气体量与混合气体总质量比量比值的百分数。的百分数。（2 2）.体体积法：法：煤气体煤气体积百分比是指混合气体中某一百分比是指混合气体中
25、某一组分的体分的体积与混合气体与混合气体总体体积比比值的百分数。的百分数。（3 3）.摩摩尔法：法：煤气各煤气各组成分物成分物质的量与煤气的的量与煤气的总物物质的的量之的的量之比比 。2 2、绝对表示法表示法 质量法、体量法、体积法、摩法、摩尔法都是法都是气体气体浓度的相度的相对表示法。我国表示法。我国卫生生标准常采用准常采用mg/mmg/m3 3，这是一种气体是一种气体浓度的度的绝对表示法。表示法。此外此外，国外常采用，国外常采用PPmPPm浓度，度，PPmPPm是百万分率，是百万分率，1PPm1PPm等于一百万分之一。等于一百万分之一。对大气中的大气中的污染物，常用体染物，常用体积浓度和度
26、和质量量-体体积浓度来表示其在大气中的含量。度来表示其在大气中的含量。（1 1）、体）、体积浓度度 体体积浓度是用每立方米的大气中含有度是用每立方米的大气中含有污染物的染物的体体积数（立方厘米）或（数（立方厘米）或（ml/m3ml/m3）来表示，常用）来表示，常用的表示方法是的表示方法是ppm(ppm(百万分百万分浓度度)，即，即1ppm=11ppm=1立方立方厘米厘米/立方米立方米=10=10-6-6。除。除ppmppm外，外，还有有ppbppb和和pptppt，他他们之之间的关系是：的关系是：1ppm=101ppm=10-6-6=一百万分之一，一百万分之一，1ppb=101ppb=10-9
27、-9=十十亿分之一分之一 ，1ppt=101ppt=10-12-12=万万亿分之一，分之一，1ppm=101ppm=103 3ppb=10ppb=106 6pptppt（2)2)、质量量-体体积浓度度 用每立方米大气中用每立方米大气中污染物的染物的质量数来表示的量数来表示的浓度叫度叫质量量-体体积浓度，度，单位是毫克位是毫克/立方米立方米 或克或克/立方米。立方米。百万分率百万分率PPmPPm与与质量量浓度（度（mg/mmg/m3 3）的）的换算，可算，可分两种情况：分两种情况：按按标准状准状态（0 0，760 mmHg760 mmHg）C CWW=MC/22.4,C=(C=MC/22.4,C
28、=(CWW22.4)/M22.4)/M 按常温状按常温状态（2525，760 mmHg760 mmHg）C CWW=MC/24.45,C=(C=MC/24.45,C=(CWW24.45)/M24.45)/M式中：式中：MM被被测物物质的分子量。的分子量。CC被被测物物质的百万分率的百万分率浓度。度。C CW W 被被测物物质的的质量量浓度。度。3.3.有毒气体有毒气体浓度度单位及其位及其换算算（1 1）百分）百分浓度：分度：分为体体积百分百分浓度和重百度和重百分分浓度，度，惯用前者，即在用前者，即在100100份气体的份气体的总体体积中中该气体所占的体气体所占的体积份数，用份数，用“%”%”表
29、示。表示。（2 2）PPmPPm：在：在100100万份气体万份气体总体体积中中该气气体所占的体体所占的体积份数。份数。以上两种均以上两种均为相相对浓度表示法，二者关系度表示法，二者关系如下：如下：PPm=PPm=百分百分浓度（度（%）10106 6 例如：例如：1%=1%101%=1%106 6=10=10-2-210106 6=10000PPm=10000PPm百分百分浓度（度（%）=PPm10=PPm10-6 -6 例如：例如：10000PPm=100001010000PPm=1000010-6-6=10=10-2-2=1%=1%（3 3）mg/mmg/m3 3：是气体：是气体浓度的度的
30、绝对表示法：表示法：是指是指1 1立方米气体（空气）中含立方米气体（空气）中含该种气体的种气体的毫克数。毫克数。我国我国工工业企企业设计卫生生标准准中的最高中的最高容容许浓度是以度是以mg/mmg/m3 3为单位，它与位，它与PPmPPm的关的关系如下：系如下：mg/mmg/m3 3=PPmM/24.45 PPm=PPmM/24.45 PPm=mg/mmg/m3 324.45/M24.45/M 式中：式中：MM为有毒气体分子量，常数有毒气体分子量，常数24.4524.45是是2525、1 1个大气个大气压时气体的摩气体的摩尔体体积。例例题1 1、国家、国家规定空气中允定空气中允许COCO的最高
31、的最高浓度度为30mg/m30mg/m3 3，分，分别求在求在标准状准状态下和常温下和常温状状态下下30mg/m30mg/m3 3的的COCO的的ppmppm浓度。度。11）按按标准状准状态（0 0，760 mmHg760 mmHg）C=C=(C(CWW22.4)/M22.4)/MCOCO的分子量的分子量为2828，则：C=(CC=(CWW22.4)/M22.4)/M3022.4/28=24ppm3022.4/28=24ppm2)2)按常温状按常温状态（2525，760 mmHg760 mmHg）,C=,C=(C(CWW24.45)/M24.45)/MCOCO的分子量的分子量为28,28,则：
32、C=(CC=(CWW24.45)/24.45)/M=(3024.45)/28=26.2 ppmM=(3024.45)/28=26.2 ppm使用使用质量量浓度度单位（位（mg/mmg/m3 3）作）作为空气空气污染物染物浓度的表示方法，可以方便度的表示方法，可以方便计算出算出污染物的真正量。但染物的真正量。但质量量浓度与度与检测气体的气体的温度、温度、压力力环境条件有关，其数境条件有关，其数值会随着会随着温度、气温度、气压等等环境条件的境条件的变化而不同；化而不同；实际测量量时需要同需要同时测定气体的温度和大气定气体的温度和大气压力。而在使用力。而在使用ppmppm作作为描述描述污染物染物浓度
33、度时，由于采取的是体由于采取的是体积比，不会出比，不会出现这个个问题。(五五)、煤气的重度、比重、煤气的重度、比重1.1.煤气重度：是指煤气重度：是指单位体位体积煤气所含物煤气所含物质重量，即作用重量，即作用在在单位体位体积煤气上的重力，用符号煤气上的重力，用符号 表示表示单位位为Kg/mKg/m3 3或或Kgf/cmKgf/cm3 3，可用下式表示：，可用下式表示：=G/V=G/V式中：式中：GG燃气重量，燃气重量，KgKg或或KgfKgf；VV燃气体燃气体积mm3 3。2.2.工程中也常用密度，它是工程中也常用密度，它是单位体位体积气体所具有的气体所具有的质量，量，符合用符合用 表示，表示
34、，单位位为Kg/mKg/m3 3。=M/V=M/V式中：式中：MM燃气重量，燃气重量，KgKg；VV燃气体燃气体积mm3 3。在重力在重力场的条件下，重度和密度的关系可用下的条件下，重度和密度的关系可用下式表示：式表示：=g=g式中：式中：g g为重力加速度，重力加速度，9.81m/s9.81m/s2 2。工程工程单位制中的重度在数位制中的重度在数值上等于国上等于国际单位制位制中的密度。中的密度。3.3.煤气比重：是煤气重度与同状煤气比重：是煤气重度与同状态下空气重度下空气重度的比的比值，如下式：，如下式：S=/S=/空空式中：式中：燃气的重度；燃气的重度；空空空气的重度，在空气的重度，在标准
35、状准状态下（下（1atm1atm，273K273K），），空空=1.293 Kg/m=1.293 Kg/m3 3煤气比重是煤气安全的重要参数之一，比空气重煤气比重是煤气安全的重要参数之一，比空气重的可燃气体，能沿着地面活的可燃气体，能沿着地面活动扩散，散，则被被较远处火源点燃并将火源火源点燃并将火源传播回来，引起爆炸事故，如播回来，引起爆炸事故，如某煤气公司液化气罐某煤气公司液化气罐焊缝裂开漏气，被裂开漏气，被250m250m远的明火点燃的明火点燃传播回来引起大火、爆炸，燃播回来引起大火、爆炸，燃烧1414小小时，伤亡亡3636人。人。与空气比重相近的燃气，在某些与空气比重相近的燃气，在某些环
36、境影响下，也境影响下，也会沿地面会沿地面扩散，引起事故，如某散，引起事故，如某钢铁厂高炉，没厂高炉，没放散管既放散管既强行投行投产，由洗，由洗涤塔塔顶放散管放散煤气，放散管放散煤气，又无点火装置，又无点火装置，时值天阴气天阴气压低，放空煤气低，放空煤气长时间不上升，造成厂区附近居民不上升，造成厂区附近居民500500人中毒。人中毒。比重小于空气的气体，在比重小于空气的气体，在动火分析火分析时应在在容器上中部取容器上中部取样，通，通风排毒排毒时应从上部排从上部排出。出。相反比重大于相反比重大于1 1时，则应在下中部取在下中部取样，通，通风排毒排毒时应从下部排出，煤气作从下部排出，煤气作业亦亦应注
37、注意此特点，如某厂意此特点，如某厂电除除尘检修，开人孔必修，开人孔必须由上而下开，而指由上而下开，而指挥者不者不顾煤气安全煤气安全规定，定，强令工人先开下部令工人先开下部锥体人孔，大量残体人孔，大量残余煤气外逸，造成余煤气外逸，造成7 7人煤气中毒。人煤气中毒。常用煤气重度和比重常用煤气重度和比重 煤气类别重 度 Kg/m3比重S(空气=1)焦炉煤气高炉煤气转炉煤气发生炉煤气0.46.1.301.331.160.361.0031.0260.89注意注意:表中系按煤气一般表中系按煤气一般组组成列出的重度和比重成列出的重度和比重.在在标标准状准状态态下（下（1atm，273K），），空空=1.29
38、3 Kg/m3三、煤气流体三、煤气流体动力学基力学基础知知识流体，是指气体和液体的流体，是指气体和液体的总和。煤气属于和。煤气属于流体，有流流体，有流动性，也有粘性，所以在流性，也有粘性，所以在流动中将中将产生摩擦力。煤气也属于气体，其体生摩擦力。煤气也属于气体，其体积和重度随温度和和重度随温度和压力的不同而力的不同而变化，是化，是可可压缩流体。流体。无无论是管道是管道输送、流量送、流量测定，定，还是是输送流体所需功率的送流体所需功率的计算和算和输送送设备的的选择及操作，都与流体流及操作，都与流体流动的基本原理的基本原理和和规律密切相关。律密切相关。（一）、气体的体（一）、气体的体积、压力和温
39、度之力和温度之间的关的关系系1 1、气体的体气体的体积与温度的关系：（等与温度的关系：（等压变化：化：盖盖吕萨克法克法则)在一定在一定压力的条件下，气体的体力的条件下，气体的体积与气体的与气体的绝对温度成正比。温度成正比。即即压力不力不变时，气体体，气体体积随温度的升高而增大。即：体随温度的升高而增大。即：体积/温度温度=常数常数V V1 1/T/T1 1=V=V2/2/T T2 2 例如，大气罐中的气体例如，大气罐中的气体长时间的的经小孔向外小孔向外放气，气罐中气体的状放气，气罐中气体的状态变化化过程可看作是程可看作是等等压过程。程。2 2、气体体气体体积与与压力的关系：（等温力的关系：（等
40、温变化：化：波波义尔法法则）在温度一定的条件下，气体的体在温度一定的条件下，气体的体积与气体与气体绝对压力成反比。力成反比。即在温度不即在温度不变时，气体，气体的体的体积随气体所受随气体所受压力的增大而减少。即：力的增大而减少。即：压力力 体体积=常数常数P P1 1V V1 1=P=P2 2V V2 2 例如，大气罐中的气体例如，大气罐中的气体长时间的的经小小孔向外放气，气罐中气体的状孔向外放气，气罐中气体的状态变化化过程程可看作是等温可看作是等温过程。程。3 3、气体温度与气体温度与压力的关系：（等容力的关系：（等容变化：化：查理法理法则）在体在体积一定的条件下，气体的一定的条件下，气体的
41、压力和气体力和气体的的绝对温度成正比。温度成正比。即在体即在体积不不变时，气，气体的体的绝对压力随力随绝对温度升高而增大。即：温度升高而增大。即：压力力/温度温度=常数常数P P1 1/T/T1 1=P=P2 2/T/T2 2 密密闭气罐中的气体气罐中的气体,由于外界由于外界环境温度的境温度的变化化,使罐内气体状使罐内气体状态发生生变化的化的过程也可看程也可看作等容作等容过程。程。4 4、气体状、气体状态方程方程理想气体的状理想气体的状态方程方程PV/T=PV/T=常数常数 例例：储气柜内气柜内储有有100100米米3 3煤气，温度煤气，温度293K293K，压力力为1.051.05大气大气压
42、。现在要把它在要把它压缩装罐，装罐的装罐，装罐的压力力为1010大气大气压，温度，温度为313K313K。若每罐容。若每罐容积为0.10.1米米3 3，问可装几罐可装几罐？解解:根据已知条件由根据已知条件由:得到得到5.5.混合气体混合气体空气是由氧、氮等气体混合而空气是由氧、氮等气体混合而组成的气体成的气体混合物，叫混合气体。煤气也是由混合物，叫混合气体。煤气也是由COCO2 2、COCO、H H2 2、N N2 2等气体等气体组成的混合气体。成的混合气体。根据道根据道尔顿定律：在定律：在组分之分之间不不发生生化学化学反反应应的前提下，混合气体的的前提下，混合气体的压力等于混合力等于混合气体
43、所含的各种气体的分气体所含的各种气体的分压之和。之和。pV=pV=（p p1 1+p+p2 2+）V V 表示混合气体成分的方法通常有两种：体表示混合气体成分的方法通常有两种：体积成分和重量成分。它成分和重量成分。它们都是相都是相对成分，成分，即每种即每种组分的分量与混合气体的分的分量与混合气体的总量之比。量之比。（二）、流体流（二）、流体流动的基本概念的基本概念1.1.流量（流率）流量（流率）单位位时间内流内流过管路任一管路任一截面的流体量截面的流体量（1 1）、）、体体积流量（体流量（体积流率）流率）以以V Vs s表示，表示，单位位为mm3 3/s/s；或以；或以 V Vh h表示，表示
44、，单位位为mm3 3/h/h。（2 2）、）、质量流量（量流量（质量流率）量流率）以以WWs s表示，表示，单位位为kg/skg/s；或以；或以 WWh h表表示，示，单位位为kg/hkg/h。体体积流量与流量与质量流量的关量流量的关2 2、流速、流速（1 1）、）、平均流速（体平均流速（体积通量）通量）单位位时间内流体流内流体流过单位管道截面位管道截面积的体的体积量，量，也是流体也是流体质点点单位位时间内在流内在流动方向上所方向上所流流过的距离，以的距离，以u ub b表示，（也称流速，以表示，（也称流速，以u u表示），表示），单位位为m/sm/s。A A为与流与流动方向相垂直的管道截面方
45、向相垂直的管道截面积，mm2 2。于是，于是，(2)(2)质量流速量流速 (mass velocity)(mass velocity)单位位时间流流体流体流过单位管路截面位管路截面积的的质量，也称量，也称质量量通量，以通量，以G G表示，表示，单位位为kg/(mkg/(m2 2s)s)。3.3.稳态流流动与非与非稳态流流动稳态流流动:若流体流速或其它物理量若流体流速或其它物理量仅随位随位置置变化而不随化而不随时间变化的流化的流动。非非稳态流流动：若流体流速或其它物理量不：若流体流速或其它物理量不仅随位置随位置变化而随化而随时间变化的流化的流动4 4、管径的、管径的计算算以以d d表示内径，有表
46、示内径，有 于是于是 V Vs s由生由生产任任务指定，指定，计算管径关算管径关键在于流速在于流速的的选择：u u d d 操作操作费用用 (operation cost)(operation cost)，设备费用用 u u d d 操作操作费用用，设备费用用 (equipment cost)(equipment cost)例例题：若：若DN100DN100的管道内所通的管道内所通过的流体量的流体量为100m100m3 3/h/h，则在保持相同流速的情况下，在保持相同流速的情况下，DN200DN200的管道内所通的管道内所通过的流体量的流体量为 C C 。A A、150m150m3 3/h B
47、/h B、200 m200 m3 3/h C.400/h C.400 mm3 3/h/h第四第四讲 煤气安全基煤气安全基础知知识四、煤气的燃四、煤气的燃烧特性特性20102010年年1111月月1515日日1414时许，上海市中心胶州，上海市中心胶州路靠近余姚路附近的一座路靠近余姚路附近的一座约3030层的公寓楼的公寓楼发生火灾生火灾人人员伤亡：特亡：特别重大火灾事故遇重大火灾事故遇难人数上升到人数上升到5858人人 ，4040余人失踪余人失踪 。死亡人数最多的火灾。死亡人数最多的火灾 。财产损失：房失：房产直接直接损失可能近失可能近5 5亿元。目前当地二元。目前当地二手房市手房市场成交均价在
48、每平方米成交均价在每平方米3 3万元左右。由于在胶州万元左右。由于在胶州路公寓中，一梯六路公寓中，一梯六户的房型只有两的房型只有两户朝南，其他朝向朝南，其他朝向均不太理想，因而价格均不太理想，因而价格悬殊殊较大。朝南的价格在每平大。朝南的价格在每平方米方米2.92.9万元到万元到3 3万元，朝北的万元，朝北的单价价则2.62.6万元。万元。起火原因：大楼在装修作起火原因：大楼在装修作业施工中，有施工中，有2 2名名电焊工工违规实施作施作业，点燃了尼，点燃了尼龙网、竹片板、泡沫等易燃物，网、竹片板、泡沫等易燃物，外外墙面面结构由构由铁制脚手架、制脚手架、绿色的塑料色的塑料过滤网、泡沫、网、泡沫、
49、聚胺脂以及木板等聚胺脂以及木板等组成，均成，均为易燃物，在短易燃物，在短时间内形内形成密集火灾。成密集火灾。暴露出暴露出5 5个方面的个方面的问题：1.1.电焊工无特种作工无特种作业人人员资格格证，严重重违反操作反操作规程，程，引引发大火后逃离大火后逃离现场；2.2.装修工程装修工程违法法违规，层层多次分包，多次分包，导致安全致安全责任任不落不落实；3.3.施工作施工作业现场管理混乱，安全措施不落管理混乱，安全措施不落实，存在明，存在明显的的抢工期、工期、抢进度、突度、突击施工的行施工的行为；4.4.事故事故现场违规使用大量尼使用大量尼龙网、聚氨网、聚氨酯泡沫等易燃泡沫等易燃材料，材料，导致大
50、火迅速蔓延；致大火迅速蔓延；5.5.有关部有关部门安全安全监管不力，致使多次分包、多家作管不力，致使多次分包、多家作业和无和无证电焊工上工上岗，对停停产后复工的后复工的项目安全管理不到目安全管理不到位。位。定性：是一起因定性：是一起因违法法违规生生产建建设行行为所所导致的特致的特别重大重大责任事故任事故 。上海静安区建上海静安区建设总公司、静安区建筑工程公司、静安区建筑工程监理有限公司和上海迪姆物理有限公司和上海迪姆物业管理有限公管理有限公司的司的4 4名相关名相关负责人人对“1115”1115”胶州路特胶州路特别重大火灾事故重大火灾事故负有重大有重大责任，涉嫌重大任，涉嫌重大责任事故罪，于任