第三章 气体燃料,1,气体燃料,天然气 化学工业的宝贵原料 居民生活用燃气13亿人非常庞大的需求 工业燃料 人造气体燃料 发生炉煤气，将煤进行气化得到的气体燃料 重油裂化气，重油裂解造气得到的气体燃料 高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，对应是高炉炼铁、炼焦、纯氧顶吹转炉法炼钢所得副产品,2,气体燃料的优点,气体燃料的燃烧过程最容易控制，也最容易实现自动调节 气体燃料可以进行高温预热，因此可以用低热值燃料来获得较高的燃烧温度，有利于节约燃料，降低能耗 气体燃料在冶金工业的燃料平衡中占有重要地位,3,气体燃料的组成,可燃性气体成分：CO、H2、CH4、H2S、其他气态碳氢化合物（碳原子数n=4） 不可燃气体成分：CO2、N2、少量O2 其他：水蒸气、焦油蒸汽、粉尘等固体颗粒,4,单一气体性质,5,单一气体性质,6,气体的毒性,具有毒性的煤气成分（按毒性由大到小）有： 硫化氢(H2S)、氰化氢(氰氢酸HCN)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、氨气(NH3)、苯(C6H6) 硫化氢(H2S)体积百分数达0.1%0.2%可短时间内置人死亡，达0.05%0.07%使人有危险 一氧化碳(CO)体积百分数达0.5%1.0%可短时间内置人死亡，达0.2%0.3%使人有危险,7,H2S置死的重庆开县井喷,2003年12月23日21时55分，重庆开县，中石油川东北气田罗家寨16号井发生井喷事故，剧毒硫化氢夺走了243条人命(其中包括两名矿井工人)，4000多人中毒就医，10万人疏散。,8,开县天然气井喷,9,使人致死的火灾烟气,火灾中死亡的人70以上是死于烟气中毒，只有少部分人是直接被烧死 有毒烟气一般是由以CO为主，氰化氢、光气等多种成分组成的复杂混合物 一般的中毒顺序：身体不适（胸闷头胀） 行动迟缓、无力 意识模糊 昏迷 死亡,10,使人致死的火灾烟气,2000年3月29日凌晨3时左右，焦作市天堂音像俱乐部发生火灾。 经过：两青年在包厢内用石英管电热器取暖，人走后引起火灾，燃烧产生的有毒烟气迅速蔓延到大厅和其他房间 由于大门和窗户关闭，最终导致74人死亡，2人烧伤，80是有毒烟气致死,11,使人致死的火灾烟气,2000年12月25日21时35分左右，河南洛阳东都商厦发生特大火灾，导致309人死亡 东都商厦：上下共6层，地面4层，地下两层。副二层为家具店；副一层及地上一层为丹尼斯量贩店；四层是“东都歌舞厅” 火灾经过：电焊工在东都商厦地下一层焊接该层与地下二层分隔铁板时，电焊火渣溅落到地下二层的可燃物上引发火灾，浓烟顺着下水道管串上四楼 ，熏倒舞厅里的人群，地上14层没有着火 死亡的309人全是中毒窒息死亡,12,煤气成分的表示方法,化学组分用所含各种单一气体的体积百分数来表示。有湿成分和干成分表示方式，即是否含水蒸气 (CO%+H2%+CH4%+CO2%+N2%+O2%+ H2O%)w=100% (CO%+H2%+CH4%+CO2%+N2%+O2%)d=100%,13,干湿成分的换算,14,煤气中的各气体其干成分数值大还是湿成分数值大？ 已知煤气的湿成分，如何换算成干成分？,煤气中水分的确定,在常温下，气体燃料中所含水分就等于该温度下的饱和水蒸汽量 随着温度的变化，饱和水蒸汽量也变化 直接查附表5（P267） 直接取“按湿气体计算”的“ m3/m3” 栏数值 不要用书上P20的式子，麻烦而不准确,15,水蒸气含量计算,很多数据表只有各温度下水蒸汽的饱和蒸汽压，而没有直接的水蒸汽含量数据，此时如何确定水蒸汽的含量？,16,已知50oC时饱和蒸汽为1234Pa，平衡状态空气中的水蒸气含量是多少？,17,水蒸气体积百分数如下,气体燃料发热量,由容克式量热计直接测定 按各成分气体发热量之和计算 查附表3获得各成分气体的发热量 注意单位：表中发热量的单位是 kcal/m3,18,高炉煤气,是高炉炼铁过程获得的副产品，主要可燃成分是CO 因含有大量的N2和CO2（占6370），因此发热量不大，只有37624180kJ/m3，理论燃烧温度为140015000C,19,高炉煤气,含有大量粉尘，需要除尘，为6080g/m3 高炉中消耗1t焦炭可产生38004000m3高炉煤气。高炉是冶金中燃料的巨大消费者，其燃料燃料的约60转移到高炉煤气中,20,例题分析,我国车间允许的最高CO浓度为 30mg/m3， 20oC时对应允许的体积浓度是多少？（空气在20oC时密度1.205kg/m3）,21,焦炉煤气,炼焦生产的副产品 1t煤炼焦可得到730780kg焦炭，2545kg焦油，300350m3焦炉煤气 从焦炉直接出来的煤气称为荒焦炉煤气，含300500g/m3的水和100125g/m3的焦油，及其他可作为化工原料的气态化合物 需要冷凝水分，以回收焦油和有关的化工原料,22,焦炉煤气,主要成分H2、CH4、CO，惰性成分含量小，N2和CO2共占816 焦炉煤气的发热量很高，达1589017140kJ/m3。 为了充分利用各种燃料，通常将焦炉煤气与高炉煤气或发生炉煤气混合配成发热量8360kJ/m3左右的混合煤气用于平炉、加热炉,23,发生炉煤气,是将固体燃料（煤）在发生炉中进行气化而得到的人造气体燃料 根据气化剂和气化过程的不同，将发生炉煤气分为三种 空气发生炉煤气，空气为气化剂（气化温度高、热量低） 水煤气，水蒸气为气化剂（热量高，但制造工艺和设备要求复杂） 混合发生炉煤气，空气和水蒸气为气化剂（介于上两种之间，最常用）,24,发生炉煤气热量,空气发生炉煤气发热量37804620kJ/m3 水煤气发热量1008011340kJ/m3 混合发生炉煤气发热量50406720kJ/m3 应用最多，所以简称发生炉煤气,25,天然气,是天然出产的气体燃料 伴生天然气或油性天然气，是和石油产在一起的天然气，含石油蒸汽 干天然气，纯粹气田出产，不含石油蒸汽 主要成分为甲烷，其次为乙烷等，碳氢化合物成分占90以上。还含有少量的CO2、N2、H2S、CO 气井流出的天然气需将大量的矿物杂质和水分净化。以及处理H2S、CO,26,天然气,发热量很高为3400063000kJ/m3 工业燃料 可单独用或与其他煤气混用 为增加火焰的辐射换热，用喷射液体燃料或分解出碳来增加火焰黑度 化学工业的宝贵原料 调制后为作为城市生活天然气，管道输送 经加压可在常温下变为液体贮存于高压罐中，为液化天然气,27,东海油气田,春晓、断桥、平湖、天外天油气田 1974年开始，中国即开始进行东海石油、天然气勘测。1995年由新星公司在春晓地区试钻探成功。,28,中日东海争端,29,日本单方面的划界,30,东海争端的根源,东海油气田、海洋资源 这些海域中埋藏着足够日本消耗320年的锰、1300年的钴、100年的镍、100年的天然气以及其他矿物资源和渔业资源 钓鱼岛的归属 中日间的历史恩怨,31,重油裂化气,重油在800900oC温度条件下通过水蒸气的作用发生分解，所得到的分子量较小的气态碳氢化合物和氢气、一氧化碳等可燃气体燃料 热解法、催化裂解法 重油裂化气的性质和产率与操作温度、压力、反应时间、蒸汽比、原料油、催化剂等都有关 热量很高，为1300026000kJ/m3,32,转炉气,转炉炼钢过程产生的副产品 每吨钢产气约70m3，主要成分为CO，含量在4565 转炉气发热量为62707530kJ/m3 用途：理想的工业燃料气和化工原料气 除尘，并回收烟尘中含量近60的铁,33,需要掌握的知识点,1、气体燃料有什么优点？,34,2、工业上生成和使用的人造气体燃料有哪些？,3、具有毒性的煤气成分有哪些？,4、煤气中的各气体湿成分如何换算成干成分？,5、已知某一温度下饱和蒸汽压P，如何来计算平衡状态空气中的水蒸气含量？,需要掌握的知识点,6、气体燃料的发热量如何确定？,35,7、发生炉煤气有哪几种？,8、高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉煤气的发热量对比情况如何？,9、如何计算车间内CO最大体积浓度,