1、煤气的基础知识 目录 ?煤气的组成 ?煤气的分类 ?高炉煤气 ?焦炉煤气 ?转炉煤气 ?发生炉煤气 ?煤气事故的预防与处理 煤气的组成 ?任何一种副产煤气都是由一些单一气体组成。其中可燃气体的成份有CO、H2，和其他气态碳氢化合物CnHm以及H2S。不可燃的气体成分有CO2，N2和少量的O2。 各种单一气体的物理化学性质如下： 1.甲烷（CH4）：无色气体，微有葱臭味，重度0.715千克/米3。，难溶于水。Q低=35671千焦/米3（8530大卡/米3 ），与 空气混合可发生爆炸，爆炸范围5.4%-15%，着火温度650-750，火焰呈微弱亮光，当空气中甲烷的浓度达到25-30%时才有毒性。
2、2.乙烷（C2H6）：无色无味气体，重度1.341千克/米3 ，难溶于水。 Q低=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，火焰有微光。 3.氢气（H2）：无色无味气体，重度0.0899 千克/米3 ，难溶于水。 Q低=10747.5千焦/米3（2570大卡/米3 ），空气中的爆炸范围4.2%-7.4%，着火温度580-590。 4.一氧化碳（CO）：无色无味气体，重度1.250千克/米3 。 Q低=16269千焦/米3（3020大卡/米3 ），空气中的爆炸范围12.4%-75%，着火温度644-658，火焰呈兰色。CO具有很强的毒性
3、，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%时即可导致死亡。 ?煤气的发热量 ?煤气的发热量，是指完全燃烧一标准立方米煤气时所释放出的热量。发热量有高发热量和低发热量之分。 1.高发热量：单位燃料完全燃烧后，将燃烧产物中的水蒸汽冷却到零度的水所放出的热量也计算在内的发热量，用Q高表示。 2.低发热量：单位燃料完全燃烧后，将燃烧产物中的水蒸汽冷却到20时所放出的热量，称为低发热量，用Q低表示。 ?在副产煤气中，我们可以根据不同煤气中所含的可燃成分，将各种可燃成分的低发热量及百分比带入低发热量公式，就可以计算出不同煤气的发热量。 煤气的分类 ?煤气按产生的方式主要可
4、分为：高炉煤气、焦炉煤气，转炉煤气、铁合金炉煤气、发生炉煤气。 ?按热值可分为高热值煤气、低热值煤气。 高炉煤气（BFG） ?高炉煤气的产生 高炉是钢铁企业冶炼生铁的设备。高炉冶炼生铁的主要原料是铁矿或烧结矿，在冶炼过程中，由于焦炭中的碳在炉内燃烧，开始由空气过剩而逐渐变成空气不足的燃烧，而最终产生了高炉煤气。 1.原理 经过热风炉预热到高温的空气进入高炉后，与白热状态的焦炭相遇，鼓风中的氧气，水蒸气与焦炭发生一系列的化学反应。 如C+O2=CO2 ,C+O2=CO,C+H2O=CO+H2，CO2+C=CO. 生成气与铁矿石（包括烧结矿，球团矿）中的氧化铁起还原反 如下： Fe2O3+CO(H
5、2)=Fe3O4+CO2(H2O), Fe3O4+CO(H2)=FeO+CO(H2O), FeO+CO(H2)=Fe+CO2(H2O), 随着氧化铁还原反应的进行，生成气中的CO及H2逐渐减少 CO2与H2O逐渐增加，到达炉顶的气体就是高炉煤气。 2. 高炉煤气的性质 高炉煤气是无色无味有毒的可燃气体。重度为1.5千克/米3左右，发热量较低在750-1000大卡/米3之间，理论燃烧温度为1500左右，着火点700左右。高炉煤气中含有30%左右的CO，如泄漏出来极易造成人身中毒。高炉煤气与空气或氧气混合到一定的比例，遇到明火或700 以上的高温就会发生爆炸。 组成如下： H2 ：1.6% N2
6、：56% CO ：24.3% O2 ：0.2% CO2：17.9% 由于其发热值较低,所以很少单独在加热炉上使用,一般都与高热值煤气混合使用,或者经过高温预热空气和煤气后使用. 焦炉煤气（COG） ?焦炉煤气的产生 焦炉煤气是炼焦生产的副产品,煤是在与空气隔绝的条件下由两侧燃烧室供给热量进行干馏，随温度升高，经历干燥、预热、热分解、软化、半焦，成焦。而后经冷却即成为成品焦，炼焦过程生成的煤气由炉顶上升管引导到回收系统。 1.回收流程 焦炉粗煤气气液分离氨水澄清焦油 焦炉粗煤气初冷器鼓风机电捕焦油器脱萘脱硫脱氨终冷器脱苯最终脱萘焦炉净煤气 2.焦炉煤气的性质 净化的焦炉煤气是无色的，有臭味的有毒
7、气体。重度在0.4-0.5千克/米3之间，发热量在4000大卡/米3左右，着火温度为550-650，理论燃烧温度2150 左右。焦炉煤气与空气混合到一定的比例遇到明火或550以上的高温就会发生强烈的爆炸。 焦炉煤气成分为例： H2 ：52.2% CH4: 23.3% N2 ：6.6% CO ：7.4% O2 ：0.1% CO2：7.4% CnHm: 3% 虽然其成分中含有CO的量比较少，但是也会造成人身中毒事故。从上面可以看出，由于其成分中大部分是含有高发热量的H2和CH4,所以其具有很高的发热量。 转炉煤气（LDG） ?转炉煤气的产生 转炉煤气是在钢铁企业转炉炼钢过程中，氧气顶吹转炉吹炼，由
8、于铁水中的碳的氧化、产生了炉气，其炉气量的大小主要取决于吹氧量及铁水含碳量的多少。因为炉内温度很高，所以碳的主要氧化物是一氧化碳，也就是转炉煤气的主要成分。 ?原理 转炉煤气是由氧气同铁水中碳、硫、磷、硅、锰和钒元素氧化生成的炉气和炉尘组成。氧气通过氧枪，从炉口上方伸入到距铁水面上适当位置，以及一定压力进行吹炼。氧气在熔池内与铁水激烈搅拌，使铁水中的各种元素及少量铁受到氧化，从铁水中分离出来，除碳以外的氧化物，大部分逗留在渣中。铁的氧化物，特别是其中的氧化亚铁，与铁水中的碳化合产生大量的CO，同时放出大量的热能。在吹炼过程中，从转炉中喷出的气体，即为转炉煤气。主要化学反应如下： FeO + C
9、 = Fe + CO ?转炉煤气的性质 转炉煤气中的CO含量可达到50%-70%，转炉煤气极易造成人身中毒事故，爆炸范围更广。其发热量在1700-2000大卡/米3。 转炉煤气的回收期分三个阶段，前期(2分钟)、中期（8-10分钟）、后期(2分钟) 。转炉安有检测CO及O2的含量决定了回收的时机。回收的转炉煤气送入转炉煤气柜，然后供钢厂自用。 发生炉煤气 ?发生炉煤气的简介 发生炉煤气不是钢铁企业生产过程中的副产煤气。它是由专门的造气装置耗煤产生的煤气。在一些特钢企业，没有副产煤气，煤气的主要来源就靠发生炉煤气供给。发生炉煤气是由固体燃料（煤、焦炭）在发生炉内的加热过程中，通入空气及蒸汽使之不
10、完全燃烧而产生的煤气。净化后的发生炉煤气是无色的，有焦炉煤气味道的可燃气体。含CO在20%左右，发热量为900-1500大卡/米3，着火点650-700，理论燃烧温度为1300 ，同样具有毒性，和空气混合一定浓度可发生爆炸事故。爆炸范围15%-80%。 ?煤气中毒的概念煤气中毒的概念 煤气中使人中毒的成分有CO、H2S和一些重碳氢化合物、苯酚等，其中以CO的毒性最大。 ?一氧化碳的中毒机理 CO是一种窒息性毒气，被吸入后，经肺泡进入血液循环系统。由于它与血液中的血红蛋白的亲和力比氧大240倍，故人体吸入CO后即与血红蛋白结合，生成碳氧血红蛋白，阻碍了血液中血红蛋白的携氧能力。碳氧血红蛋白无携氧
11、能力，又不易解离，解离速度比氧合血红蛋白慢3600倍。 燃气系统 煤气中毒事故 ?发生煤气中毒事故的原因发生煤气中毒事故的原因 1、煤气设备存在严重缺陷时，因煤气泄漏而发生中毒。 2、缺乏安全意识，在煤气设备附近休息、打盹、睡觉。 3、在停送煤气或煤气作业区域，不注意风向，或设备的残 留煤气处理不彻底，没有严格执行检测、检查制度。 4、在煤气区域作业，当煤气超标时，强行蛮干，不戴防毒 面具，不进行强制通风等。 5、用水封煤气管道、设备时，由于水压低，煤气倒串到水 管中，引起中毒。 6、煤气管网压力波动大，或煤气压力超过水封高度要求 时，造成水封水位被击穿，煤气泄漏。 7、煤气区域的管道、设备附
12、近未设明显警示标志，致使他 人贸然进入煤气区域或乱动煤气设备设施。 ?煤气中毒事故的预防煤气中毒事故的预防 ?从事煤气作业人员上岗前，必须经过煤气安全知识教育培训考试合格后方能上岗工作。 ?煤气区域应悬挂明显的安全警示牌，以防误入造成中毒。 1、不要在煤气设备附近休息、打盹、睡觉。 2、不要在挂“煤气危险禁止逗留”的标牌地方停留。 3、不要在超过卫生标准的煤气区域工作而不又戴防毒面具。 国标规定的一氧化碳浓度与对应的允许工作时间 CO浓度/mgm-3 CO浓度/ppm（110-6） 允许工作时间 30 24 可以长时间工作 50 40 可以工作1小时 100 80 可以工作0.5小时 200
13、160 可以工作1520分钟， 但间隔时间2小时 燃气系统 ?CO中毒的症状及处理 ?一般可分为轻度中毒、中度中毒、重度中毒三种情况。 1、轻度中毒：出现头痛、头昏、头沉重感、恶心、呕吐、全新疲乏无力、耳鸣、 心悸、神志恍惚。可直接送附近卫生所或医院治疗。 2、中度中毒：呼吸困难、心率加速，昏迷。立即在现场补给氧气，待中毒者恢复知觉，呼吸正常后，送医院治疗。 3、重度中毒：大小便失禁、停止呼吸。应立即在现场实施人工呼吸，中毒者未恢复知觉前，不准用车送往医院治疗未经医务人员允许，不得中断对中毒者的一切急救措施。 ?为了利于抢救应先解开中毒者的衣扣、领扣、腰带、鞋带等一切阻碍为了利于抢救应先解开中
14、毒者的衣扣、领扣、腰带、鞋带等一切阻碍呼吸的装束，并且注意冬季对中毒者的保暖。 燃气系统 煤气爆炸事故 ?煤气爆炸是煤气的瞬时燃烧并产生高温、高压的冲击波，从而造成强大的破坏力。空气、煤气混合物的爆炸特征是其中煤气迅速燃尽，因而产生发热和瞬时急剧的膨胀。 ?煤气爆炸的条件是在一定容器内，煤气中混入空气或空气中混入煤气，达到爆炸范围，遇明火、电火、或与达到着火温度的物体相遇，或达到该煤气的燃点以上温度，在上述两条件同时具备的情况下，才能发生爆炸。 燃气系统 ?发生煤气爆炸事故的原因 ?煤气来源中断，管道内压力降低，造成空气吸入，使空气与煤气混合物达到爆炸极限，遇火产生爆炸。 ?煤气设备检修时，煤
15、气未吹扫干净，又未做化验，急于动火造成爆炸。 ?炉窑等设备正压点火。 ?违章操作，先送煤气，后点火。 ?烧嘴关不严，煤气泄漏炉内，点火前未对炉膛进行通风处理。 ?煤气爆炸事故的预防 ?首先要杜绝煤气和空气混合而产生爆炸范围内的混合气体。 ?其次要避免高温和火源接触爆炸性混合物气体。 燃气系统 ?煤气爆炸事故的处理煤气爆炸事故的处理 ?煤气爆炸后未引起煤气管道着火时，应立即切断煤气来源，向设备内通入大量蒸汽或氮气以防止二次爆炸和着火，在彻底切断煤气来源前，有关用户必须停用煤气。 ?煤气爆炸后引发煤气管道着火时，严禁切断煤气来源，应按着火事故处理。 ?煤气爆炸事故后造成煤气大量泄露时，应指挥无关人
16、员撤离现场，以防止煤气中毒事故发生，同时组织切断煤气来源，进行设备吹扫和处理工作。 ?在爆炸地点40米内严禁有火源和高温存在，以防着火事故。 ?煤气爆炸事故在未查明原因前不得引送煤气恢复生产。 燃气系统 各种煤气的爆炸界限（着火浓度界限） ?高炉煤气： 下限：30.84% 上限：89.49% ?焦炉煤气： 下限：4.72% 上限：37.59% ?转炉煤气： 下限：18.22% 上限：83.22% ?液化石油气： 下限：2% 上限：8.92% 各种煤气的着火温度 ?高炉煤气：700 800 ?焦炉煤气：550 650 ?转炉煤气：530 ?液化石油气：365 460 燃气系统 煤气着火事故 ?煤
17、气着火必须具备一定条件，一是要有足够的空气或氧气，二是有明火、电火或达到各种煤气不同的着火温度。 ?发生煤气着火事故的原因 ?引起煤气事故多数是设备泄漏煤气遇火而引起燃烧。着火的地点一般在人孔、法兰、放散阀、阀门、试验头等处煤气爆炸事故的同时也会引起着火事故。其他原因还有： 1、煤气发生泄漏水封被击穿或被解除，煤气设施附近有火源存在，引发着火事故。 2、煤气设备及管道附近堆放易燃、易爆物品。 燃气系统 3、带煤气作业或抽堵盲板时，使用铁制工具，由于敲打或 摩擦产生火花，也会引起着火。 4、在运行的煤气设备管道上不采取安全措施进行动火作 业，很容易引起着火事故。 5、煤气设备未设置可靠接地措施，
18、雷击后也容易引起着火 事故。 6、煤气设备停气后，未可靠的切断煤气来源，动火时易发 生着火事故。 7、煤气管道置换合格后，动火部位的杂质清理不净也容易 引起管道内部的着火。 燃气系统 ?煤气着火事故的预防煤气着火事故的预防 ?防止煤气着火事故发生的根本方法就是破坏和避免煤气着火的两个必要条件同时存在。 1、防止煤气泄漏 煤气设备、管道中一些部位应重点检查：阀芯、法兰、补偿器、焊缝口、计量导管、铸铁管接头、排水器、风机轴头、蝶阀轴头等。 2、防止煤气接触火源 禁止明火，摩擦与碰撞引起的火源，高温表面及高热物，电气火花，静电放电，雷电放电。 燃气系统 ?煤气着火事故的处理煤气着火事故的处理 ?由于
19、设备不严密而轻微小漏引起的着火，可用湿泥、湿麻袋等堵住着火处灭火。火熄灭后，再按有关规定补好漏处。 ?当直径在100mm以下的煤气管道着火时，可直接关阀门熄火。 ?当直径在100mm以上的煤气管道着火时，应逐渐关闭阀门降低煤气压力，使火势减小后再向管内通入大量氮气（或蒸汽）灭火，煤气压力最低不得小于 100Pa。严禁突然完全关闭煤气阀门，以防回火爆炸。 ?煤气设备烧红时，不得用水骤然冷却，以防管道和设备急剧收缩造成变形和断裂。 ?煤气设备附近着火时，影响煤气设备温度升高，但未引起煤气着火和设备烧坏时，可正常供气生产。但必须采取措施将火源隔开并及时熄灭。当煤气设备温度不高时，可用水冷却设备。 燃气系统
