第3章 人工煤气场站安全管理第3章 人工煤气场站安全管理1.1 人工煤气基本知识1.2焦炉煤气场安全管理 1.3发生炉煤气场安全管理1.4 煤气安全事故与预防l人工煤（燃）气：指以固体、液体或气体可燃物为原料加工生产的气体燃料。l两大类：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。l具体种类1.1 人工煤气基本知识复习复习人工燃气的种类：l干馏煤气：如焦炉煤气l气化煤气:空气气化煤气水煤气混合发生炉煤气等l油制气：热裂解法催化裂解法部分氧化法l将煤放在专用的工业炉中，隔绝空气，从外部加 热，分解出来的气体经过处理后，可分别得到煤 焦油、氨、粗萘、粗苯和干馏煤气。剩余的固体 残渣即为焦炭。l用于干馏煤气的工业炉有炼焦炉、连续式直立炭 化炉和立箱炉等，一般都采用炼焦炉，其干馏煤 气称为焦炉煤气，它的主要成分是甲烷和氢气l含量：H2 60% ，CH420 % ，CO 8%，低热值16.7MJ/m3。干馏煤气气化煤气l气化煤气:空气气化煤气水煤气混合发生炉煤气等l发生炉煤气：将煤或焦炭放入煤气发生炉，通入空气 、水蒸气或两者的混合物，使其吹过赤热的煤(焦)层，在 空气供应不足的情况下进行氧化和还原作用，生成以一氧 化碳和氢为主的可燃气体，称为发生炉煤气。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：往水煤气炉中交替吹入空气和水蒸汽。C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)气化煤气发生炉煤气、水煤气高温l将重油在压力、温度和催化剂的作用下，使分子裂 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。这种重油裂解气也叫油煤 气或油制气。l油制气：热裂解法催化裂解法部分氧化法油制气一、煤气燃烧 1.煤气的热值计算高热值Qh：燃气完全燃烧后其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。 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 烟气中的水蒸气仍为蒸气状态时所放出的热量。l煤气高（或低）热值: Q = Q1r1+Q2r2 + +QnrnQn：煤气中各可燃组分的高（低）热值；rn：煤气中各可燃组分的容积成分。1.1 人工煤气基本知识2.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 ，如果按理论空气量V0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V应大于理论空气量V0。实际空气量V与理论空气量V0的比值称为过剩空气系数。公式：a= V/ V0应用案例（课堂练习/KJ）：l取10m3过剩空气系数a =1.18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，（1）计算该燃气的热值Q为多少kJ/m3;（2）计 算样品完全燃烧时所需的理论空气量V0和实际空气量V 。 组分气体 分子式 体积组分V（%） 热值Q（kcal/m3） 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:1kcal=4.1868kJ,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 垂直力。1.绝对压力（P）：以绝对真空作为基准所表示的压力。2.相对压力（B）：以大气压力作为基准所表示的压力3.表压力（Pb）：测压仪表所测得的压力。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 压力也称表压力。l 公式：P= B+ Pb P：绝对压力； B：大气压力； Pb ：表压力l表压力Pb 可为正压，也可为负压。为负压时可用真空度表示l应用式：真空度= Pb /B 100%l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 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：定义式： 真空度=(大气压强绝对压强）三、煤气组分和重度l1.煤气组分表示法相对表示方法：质量法、容积法、摩尔法(百分比)l阅读：P27绝对表示方法：mg/m3或mg/dm3(mg/L) lppm 、ppb 、pptlppm、ppb 、pptlPpm：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、百万 分率。 ppm与mg/m3的换算： mg/m3=(m/M)*22.4ppm（273/（273+T） P/101325 其中，M为气体分子量，T为温度，P为压力。m为气体质量（单位mg) lPpb：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 亿分率。 lPpt：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 亿分率。2.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 常用湿成分作为计算依据。l煤气干、湿成分的换算如下：X湿=X干 （100-H2O）%1003.煤气的重度、相对密度与比容(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)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。 符号为d，无量纲量。l对于气体，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（0和101.325kPa）下干燥空气 的密度，为1.293kg/m3（或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l预习：lP29-42