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1、吕梁煤炭工业学校 焦炉煤气有关知识煤一直是我国能源的重要组成部分，在国内钢铁企业中，利用煤生产的煤气和工业生产中的副产煤气作为主要能源已占总能源的1/3以上，因此煤气检测成为国内气体检测的重点。由于国内使用煤气的工艺技术装备相对落后，煤气生产、净化、输送和使用设备泄漏隐患多以及安全意识薄弱等原因，造成国内企业发生煤气事故相当频繁。据不完全统计：因煤气着火造成的事故占煤气事故的12.1%；因煤气爆炸造成的事故占煤气事故的40.7%；因煤气中毒造成的事故占煤气事故的43.57%；因煤气其他原因造成的事故占煤气事故的3.63%。着火、爆炸、中毒被称为煤气三大事故，这些事故的造成其绝大多数是因煤气泄漏
2、造成的。例如：首钢1999年安全大检查中发现其高炉的煤气阀门和切断装置共有900多处漏点；就连较先进的宝钢焦化厂1989年煤气鼓风机水封部分也发现29处漏点，漏点CO浓度最高达到1200ppm。当然煤气事故频繁发生另一个主要原因是企业安全意识的薄弱，员工报有侥幸心理，企业为了节省资金忽视安全设备和安全教育，但是往往由于煤气事故所带来的损失却是巨大的。煤气泄漏一方面对安全生产造成重大损坏，这包括人身安全和生产设备的正常运行安全。人身安全：（1）煤气事故直接造成人员的伤亡。1984年1990年不完全统计冶金系统煤气重大事故死亡人数占冶金系统重大伤亡事故总死亡人数17.9%，给企业、国家造成巨大经济
3、损失，同时给受害人家庭带来巨大的灾害。且这些年煤气事故呈缓慢上升趋势。（2）煤气泄漏造成工人职业病患病率提高。由于煤气中有毒物质较多，因此长期接触煤气的工人患癌症、鼻炎、咽炎、血管病等的概率要远远高于非接触毒气的工人。其中肺癌死亡率高于城市4.8倍。这方面给企业造成的经济负担也是不可小视的。设备安全：（1）着火、爆炸对设备的损害是不言而喻的，轻者造成设备停运，重者造成设备报废，少则几万多则几百万。另一方面也对环境和能耗也产生重大影响。环境方面：单从焦化厂来看，主要有害气体是焦炉烟气、焦油气、苯气、氨气和沥青烟等，包含了硫化氢、一氧化碳、二氧化硫、二硫化碳等有毒气体，这些都是主要的城市污染源，其
4、中一氧化碳、二氧化硫是重要的空气质量指标。在这方面首钢对北京市的严重污染就是一例，现在北京市计划已经着手将首钢搬出北京。相信每一个钢厂都是当地的污染大户。能耗方面造成的经济损失不言而喻。（二）、煤气的种类及主要成分和性质1、 基础知识（1） 压力与压强 压力、压强的概念与区别A、压力：垂直作用在物体上的力。单位：牛顿，符号NB、压强：垂直作用在物体单位面积上的力。单位：帕Pa，（牛顿/平方米）。C、工程中的压力实际就是物理学中的压强。大气力、绝对压力、表压力、真空度（负压）、压力差的概念与关系。A、研讨以上概念的意义。地球上存在着大气压。我们所指的压力都与其有关，为避免他人理解错误及进行压力相
5、关计算和测量控制，所以必须搞清楚每一个概念及相关关系。B、 有关压力关系示意图。a、 大气压：由空气自身重量产生的压力，与时间地点有关，海拔越高，大气压越低。太原地区大气压为92.7KPa。b、 零压力：压力的绝对零位c、 表压力：直接式测量压力表所指示的（高于大气压）压力。d、 真空度（负压）：直接式测量真空表所指示的（低于大气压）压力。e、 绝对压力：等于表压力（或真空度）加上地区大气压。例1：太钢某加压站出口压力14 KPa，求绝对压力。解：绝对压力=14+92.7=106 KPa。例2：某加压站入口煤气不慎短时内抽到-0.06 KPa，求绝对压力。f、 压力差：（压差）两个压力之差。节
6、流法测流量时，流量于节流装置前后压差的方根成正比。、压力单位换算：标准大气压：1atm=101325Pa。标准国际单位制。工程大气压：1Kgf/cm2=98066.5Pa=0.0980665MPa=0.1 MPa。毫米水柱：1mmH2O=9. 80665Pa。毫米汞柱：1mmHg=133.3224Pa。应用：人体正常血压80120mmHg，试用标准国际单位制表示。解：低压（舒张压）=133.322480=10.635Pa 高压（收缩压）=133.3224120=15.953Pa（2） 温度、温标、热量、热植 摄氏温标：一标准大气压下，纯水的冰点为摄氏0，沸点为100。中间均匀分为100等份，每
7、一等份分为1。 华氏温标：一标准大气压下，纯水的冰点为32，沸点为212。中间均匀分为180等份，每一等份分为1。 开氏温标：热力学温标K，国际实际温标。 温标换算：F=9/5C+32或C=5/9（F-32）T=273+273.15 热量：热量=热值流量 煤气发热值：煤气的发热量可用测热器来测得。即取1m3煤气，使其完全燃烧，用热交换方法将其所放出的热量进行换算。在测定时注意使其温度恢复到原始状态，并将燃烧时生成的水蒸气凝结成液体。运用此法测出的发热值称为高发热值，用符号QGW表示。如煤气在完全燃烧后，形成的水蒸气仍保持气态，即其冷凝时的液化潜热没有被利用，则所测的发热值称为低发热值，用符号Q
8、DW表示。工业计算过程中常采用低发热值。因为火焰炉燃烧后，在排除的煤气中未达到露点，因此水蒸气的凝结热的利用是不可能的，所以取低发热值计算较切合实际。高炉煤气热值：约800大卡。焦炉煤气热值：约4000大卡。转炉煤气热值：约2500大卡。2、 煤气的基本知识（1） 煤气的一般知识、单一气体的物理化学性质煤气都是由一些单一气体混合而成，其中的可燃气体成分有CO、H2 CH4、H2S和其他气态碳氢化合物CMHN及，不可燃气体成分有CO2、N2及少量的O2。除此之外，在气体燃烧中还含有水蒸气，焦油蒸汽以及粉尘固体颗粒。现将煤气单一气体的物理化学性质说明如下：A、 氢气（H2）：无色无臭气体，分子量为
9、2.016，重度0.0899千克/米3，难溶于水，低位发热量10747.5千焦/米3（2570大卡/米3）。爆炸范围4.2-74，着火温度580-590B、 甲烷（CH4）无色气体，微有葱臭，分子量16.04，重度0.715千克/米3，难溶于水，低位发热量35671千焦/米3（8530大卡/米3）。与空气混合可引起激烈爆炸，爆炸范围5.4-15，着火温度650-750，火焰成微弱亮光。C、 乙烷（C2H6）无色无味气体，分子量39.07，重度1.341千克/米3，难溶于水，低位发热量63690千焦/米3（15230大卡/米3）空气中的爆炸范围5-12，着火温度520-630。D、 一氧化碳（C
10、O）：无色无臭气体，分子量28，重度1.250低位发热量16269千焦/米3（3020大卡/米3），爆炸范围12.4-75%，着火点644-658，在气体混合物中含有少量水即可降低其着火点，火焰呈蓝色。CO性极毒，空气中含有0.06%既有害于人体，含0.20%时可使人失去知觉，含0.4%时迅速死亡，空气中CO含量的国家标准为24ppm (30毫克/米3)。E、 硫化氢(H2S):无色气体,具有浓厚臭鸡蛋气味,分子量为34.07,重度1.52千克/米3易溶于水,低发热量为23669.6千焦/米3（5660大卡/米3）,爆炸范围4.3-45.6%,着火点364,火焰呈蓝色,性极毒,室内大气中最大允
11、许浓度为0.01克/米3，当浓度为0.04%时有害于人体，0.1%时可致人死亡。F、 二氧化碳(CO2)：无色略有其味的气体，分子量为44，重度为1.977千克/米3，易溶于水，空气中CO2浓度达25毫克/升时对人体有危险，浓度达到162毫克/升即可致命。G、 氧气（O2）:无色无臭气体，分子量32，重度1.429千克/米3，能助燃，在空气中氧含量为21%。H、 氮气(N2):无色无味气体，分子量28，重度1.251千克/米3，具有窒息作用。空气中含量为78%。、着火点爆炸极限A、 着火点：燃料中的可燃分子与氧化剂分子相接触，在一定的温度和浓度条件下，发生燃烧反应，放出一定的热量，这便是常见的
12、燃烧现象。在燃烧现象中，首先都有一个着火的过程。着火过程是指燃料与氧化剂均匀混合后，从开始化学反应，温度升高达到激烈的燃烧反应之前的一段过程。现实中使可燃混合物实现着火和开始燃烧有两种方式：一种是“自燃”，另一种是“着火燃烧”。l 自燃：使可燃混合物整个容积同时达到某一温度，超过该温度，便自动着火进入到燃烧状态。这种过程叫做“自然着火”称“着火”。l 点火燃烧：在冷的混合物中，用一个不大的点热源，在某一局部地方实施点火，先使局部着火燃烧。点燃后向周围传播，最终使整个混合物都达到着火燃烧，这叫被迫着火或称“点火”。着火温度表示可燃混合物系统化学反应可以自动加速而达到自燃着火的最低温度。着火温度是
13、随着具体的热力条件不同而不同，同一条件不同的可燃物质着火温度各不相同，同一可燃物质在不同的条件下着火温度是不同的。日常生活中，一般不允许有发生“着火”现象。B、 爆炸极限研究表明，无论是自燃点火还是点火，着火条件都与可燃物的浓度有关，而可燃物的浓度又决定于系统的压力和可燃混合物的成分。实验表明，着火过程只有在一定的压力极限和成分极限内才能实现，考虑到日常一般为常压水平，所以重点看成分极限。如果把可燃混合物置于一容皿中，或相当的管中，在一定压力下可燃物的浓度小于某一数量（下限）或大于某一数量（上限）都不可能发生自燃着火。若介于上下限之间，则由于燃烧，产生高温，会使燃烧生成的气体产生膨胀，即产生爆
14、炸，这个浓度范围称为爆炸浓度极限（爆炸极限）。爆炸极限以实验数据较为可靠。、煤气的三大特点煤气易中毒、易燃、易爆是煤气的三大特点。A、 中毒：煤气中含有大量的CO,CO为无色无味的气体，化学活动性很强，能长时期与空气混合在一起。CO被人体吸入后，与红血球中的血色素结合成碳氧血色素，是血色素凝结，破坏了人体血液的输氧机能，阻碍了生命所需的氧气的供应，使人体内部组织缺氧而引起中毒。B、 着火：煤气着火必须具有两个条件：一是要有足够的空气或氧气，二是有明火，点火和到达着火点，二者缺一不可。引起煤气着火原因很多：如爆炸事故引起着火，静电、雷击、电火花、检修动火、铁器碰撞火化引起着火等。C、爆炸：煤气爆
15、炸时煤气的短时间迅速剧烈燃烧，产生高温高压的冲击波，从而造成强大的破坏力，即爆炸。其特征是煤气的迅速燃尽，发热和瞬时急剧的膨胀。、各种煤气成分及特点A、 高炉煤气高炉煤气是高炉冶炼过过程中的副产品，该煤气是无色无味有毒的可燃气体，发热量是3.3-4.2MJ/m3（800-1000kcal/m3）,理论燃烧温度为1500度左右，着火点为700度左右，CO含量较高，易引起人身中毒，重度1.334千克/ m3），爆炸极限30.84-89.40%。高炉煤气的主要成分有：CO23-26%N254-57%H21-4%CO215-18%B、 焦炉煤气焦炉煤气是是炼焦过程中的副产品，净焦炉煤气为无色有臭味的有毒气体，发热量为16.7-18.4MJ/m3(4000-4400kcal/m3) ,重度0.452千克/米3着火温度550-650，理论燃烧温度2150左右，爆炸极限4.72-37.59%，焦炉煤气可燃成分多，发热量较高，属高热值煤气，含有较多的碳氢化合物，具有易燃性，所以要注意着火事故的发生。焦炉煤气主要成分：甲烷20-30%氢气56-60%硫化氢4-6g/ m3其他烃类2.2-2.6
