煤气基础知识培训[技师】

1、煤气基础知识培训煤气基础知识培训（煤气技师）（煤气技师）v目录：v第一章、 煤气的组成及性质煤气的组成及性质v第二章、冶金副产煤气的种类及生产工艺第二章、冶金副产煤气的种类及生产工艺v第三章、煤气平衡与管理第三章、煤气平衡与管理v第四章、煤气流体动力学基础知识第四章、煤气流体动力学基础知识v第五章、煤气成分检测第五章、煤气成分检测v第六章、煤气安全第六章、煤气安全第一章第一章 煤气的组成及性质煤气的组成及性质煤气的组成煤气的组成其中可燃气体成分有CO、H2、CH4、H2S和碳氢化合物CmHn，不可燃气体成分有CO2，N2和少量的O2。除此之外，在气体燃料中还含有水蒸气、焦油蒸气以及固体粉尘微粒

2、等。煤气中的煤气中的v 第一章第一章 煤气的组成及性质煤气的组成及性质v第二节：煤气的性质第二节：煤气的性质 一、一、腐蚀性 煤气在使用过程中的管道输送是必不可少的，但在煤气管路输送过程中经常发生煤气管路腐蚀泄漏的事故，煤气管路的腐蚀除外在的环境腐蚀以外，就是煤气本身组成中的腐蚀物质。煤气中对管路腐蚀的物质主要有H2S、CO2、O2，煤气中的酸性杂质在遇到冷凝水时溶解于水中发生电离，电离出H+，从而使冷凝水呈酸性。2H+ + Fe = Fe2+ +H2 因此为减轻煤气对管道的腐蚀，必须降低煤气中的水分。第一章第一章 煤气的组成及性质煤气的组成及性质 v第二节：煤气的性质第二节：煤气的性质v二、

3、毒性各种煤气中均含有剧毒性物质CO，其中尤以转炉煤气中一氧含量最高。焦炉煤气中的有毒组分除CO外，还含有H2S 、NH4、苯和其他有机杂环化合物等。质量浓度：（mg/m3）换算PPM公式X=MA/22.4 A-被测物质的百万分数(ppm)。 M被测物质的摩尔质量。g/mol例：空气中CO含量24ppm，换算成mg/m3.CO摩尔质量M=28g/mol.X=2824/22.4=30mg/m3煤气设备检修，进人煤气设施内工作时，应检测一氧化碳及氧气含量。经检测合格后，允许进人煤气设施内工作时，应携带一氧化碳及氧气监测装置，并采取防护措施，设专职监护人。一氧化碳含量不超过30 mg/m3 (24 p

4、pm)时，可较长时间工作;一氧化碳含量不超过50 mg/m3时，人在内连续工作时间不应超过1h;不超过100 mg/m3，时，人在内连续工作时间不应超过0.5 h;在不超过200 mg/m3时，人在内连续工作时间不应超过15 min-20 min.工作人员每次进人设施内部工作的时间间隔至少在2h以上。第一章第一章 煤气的组成及性质煤气的组成及性质第一章第一章 煤气的组成及性质煤气的组成及性质v第二节：煤气的性质第二节：煤气的性质v三、煤气的燃烧特性三、煤气的燃烧特性 v1、煤气的燃烧过程基本包括以下三个阶段：（1）煤气与空气的混合-物理过程（受温度影响，慢）；（2）混合后的可燃气体的加热和着火

5、；（3）完成燃烧化学反应-氧化反应（快） 温度越高，煤气与空气的混合越充分。在工业炉的燃烧条件下，影响燃烧反应本身的因素就是气体的混合和升温，因此对空气和煤气的预热可提高燃烧速度和促使煤气完全燃烧。完全燃烧和不完全燃烧完全燃烧：燃料中可燃物质都和氧进行了充分的燃烧反应，即燃烧产物中不再有可燃物质存在。不完全燃烧：燃烧产物中存在可燃物质，即燃料中的可燃物质未能和氧进行完全反应。不完全燃烧又分以下两种情况：机械不完全燃烧和化学不完全燃烧。因机械带出或泄漏造成燃料损失管道泄漏叫做机械不完成燃烧；由于空气不足或混合不完全燃烧叫做化学不完全燃烧。 v第二节：煤气的性质第二节：煤气的性质v三、煤气的燃烧特

6、性 2、煤气的燃烧热值 所谓煤气的热值是指1m3的煤气完全燃烧时的放出的热功当热量。热值又分为高热值和低热值两种高热值（高位发热值）在测定气体热值时计入燃烧生成的水蒸气凝结时放出的热量。称为高热值（或称全热值、燃烧热）。1Nm3气体完全燃烧后，冷却至原始温度，而其燃烧后的水分已成液态析出时的放出的热量为高热值。低热值（净热值）在测定气体热值时不计入凝结水蒸气的热量，即为低发热量。也就是说1Nm3气体完全燃烧后，冷却至原始温度，但燃烧生成的水分仍为蒸汽状态存在时的放出的热量，称为该气体的低热值。燃气的高热值大于其低热值，差值为水蒸汽的气化潜热。1kcal4.1868kJ第一章第一章 煤气的组成及

7、性质煤气的组成及性质v第二节：煤气的性质第二节：煤气的性质v三、煤气的燃烧特性 3、煤气燃点（着火点） 当煤气达到一定温度，在有空气或氧气的供给下就会产生自燃，把产生自燃时的最低温度，叫煤气燃点。 高炉煤气燃点700，焦炉煤气燃点550650 4、理论燃烧温度、回火、脱火 煤气燃烧时燃烧产物即废气所能达到的温度叫理论燃烧温度。 当煤气流速小于煤气燃烧速度时，火焰向管道或设备内传播燃烧的现象叫回火。 当煤气流速大于煤气燃烧速度时，火焰在远离喷嘴的地方燃烧的现象叫脱火。第一章第一章 煤气的组成及性质煤气的组成及性质第一章第一章 煤气的组成及性质煤气的组成及性质v第二节：煤气的性质第二节：煤气的性质

8、v四、煤气的危险特性 煤气是钢铁企业中焦炉、高炉的热风炉及各种炉窑的主要燃料，煤气从产生到净化、输送、存储、加压直至用户，不仅分布面广，而且接触煤气的员工在各单位占有很大比例。由于组成煤气的各种成分中即有可燃的、又有毒的、也有对管道或设备有腐蚀作用的成分，所以在钢铁企业中稍有不慎就会发生中毒、着火、爆炸事故。v 因此煤气具有易中毒、易着火、易爆炸三大危险特性。第二章第二章 冶金副产煤气的种类及生产工艺冶金副产煤气的种类及生产工艺v 钢铁生产消耗大量的燃料，伴随着炼焦、炼铁、炼钢的生产过程，副产的大量煤气是钢铁生产的主要燃料来源，充分地利用企业的副产煤气，尽量少引入或不引入补充燃料有着重大的经济

9、意义，不公可以节约大量的燃料，也可以消除大量放散煤气现象，极大地改善环境保护。一、高炉煤气一、高炉煤气湘钢高炉及除尘发电配置湘钢高炉及除尘发电配置1#高炉高炉2580m3 干法除尘配干法除尘配TRT2#高炉高炉2580m3 干法除尘配干法除尘配TRT3#高炉高炉1000m3 湿法除尘配湿法除尘配TRT4#高炉高炉1800m3 干法除尘配干法除尘配TRT v 2、高炉煤气性质及主要用户、高炉煤气性质及主要用户v高炉煤气高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，v组分： CO 24.3% CO2 19.2% N2 54% H21.6% CH4 0.3%主要成分为:CO, C02, N2、H2、CH4等，其

10、中可燃成分CO含量约占30%左右，H2、CH4的含量很少，CO2, N2的含量分别占15%,55 %，热值为3500KJ/m3左右v高炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体，密度为1.29-1.30Kg/Nm3 （空气比重1.29），理论燃烧温度为1500，着火点700 左右。高炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体。v主要用于各高炉的热风炉、热风炉、1-6#焦炉、焦炉、4m2、10m2竖炉、石灰窑、锅炉、供一竖炉、石灰窑、锅炉、供一加压、大盘卷、四加压作混合煤气气源。加压、大盘卷、四加压作混合煤气气源。v3、高炉煤气发生原理及影响因素、高炉煤气发生原理及影响因素vFe2O3+C=Fe3O4+COvF

11、e3O4+C=FeO+CO高炉煤气主要成分为N2和CO， N2体积分数50%-60%， CO体积分数为20%-30%。v4、煤气产量计算、煤气产量计算v（1）、一般每吨铁产1700-1750m3高炉煤气。v如1#高炉每天铁产量2580*2.5=6450吨，产生煤气6450*1700/24=456875m3/hv（2）、根据鼓风中的氮含量和煤气中的氮含量计算出每Nm3鼓风可产生多少煤气。v例如：鼓风中N2含量为79%，高炉煤气中N2含量为58%，则每Nm3鼓风可生成煤气量为79/58=1.36Nm3/Nm3.v 如1#高炉电动鼓风机风量5500m3/min,则相当于1#高炉煤气发生量为44880

12、0m3/h.v什么叫高炉利用系数什么叫高炉利用系数：衡量高炉炼铁生产率的一项重要技术经济指标。利用系数值越高，表示高炉生产率越高。 高炉利用系数=P/V vP为高炉1昼夜生铁产量，t；V为高炉有效容积，m3 。 v5、高炉煤气热值计算、高炉煤气热值计算v热值及煤气成份查询可通过湘钢技术开发中心网站：用户名：kjv密码：123456二、焦炉煤气二、焦炉煤气焦炉粗煤气 冷却器氨水澄清焦油鼓风机脱 硫脱 奈电捕焦油器冷却器脱 氨最终脱奈脱 苯焦炉净煤气焦炉净煤气v1、焦炉煤气性质焦炉煤气性质 焦炉煤气是冶金工厂炼焦过程的副产煤气。焦炉煤气是无色的、有毒、有一定臭味的可燃气体。其组分： CO 9.5%

13、 CO2 2.6% N2 4.1% H2 58.7% H2S 1.2 -1.5% CnHm 1.9% CH4 23% 焦炉煤气可燃物多，属于高热值煤气，发热量较高，其发热量为16500KJ/m3左右。焦炉煤气在标准壮态下重度r=0.452kg/m3 v2、焦炉煤气质量要求：、焦炉煤气质量要求：H2S500mg/m3 焦油含量50mg/m3萘含量：夏天：300mg/m3 冬天：500mg/m3 3、焦炉煤气用途、焦炉煤气用途 主要用于与其它煤气（高炉煤气、转炉煤气）混合后供各轧钢厂使用和焦炉、高炉的煤气富化。纯焦炉煤气用户有厂内食堂、各放散点火、RH炉、烤中间包、切割用焦炉煤气。v4、焦炉生产设

14、备、焦炉生产设备5、焦炉煤气的计算、焦炉煤气的计算单位发生量按生产每吨干煤产生焦炉煤气为：300m3/吨 现有16#焦炉年产焦炭约为235万吨，年平均工作时间为8760小时，成焦率约为75%。即：每小时产生煤气量每小时产生煤气量=23530010000/(87600.75)=107305m3/h6、焦炉煤气热值计算、焦炉煤气热值计算三、转炉煤气三、转炉煤气v 转炉煤气是冶金工厂转炉炼钢过程的副产煤气，转炉炼钢过程中，铁水中的碳在高温下和吹入的氧生成一氧化碳和少量二氧化碳的混合气体。v1、转炉煤气性质v 回收的顶吹氧转炉炉气含一氧化碳6080，二氧化碳1520，以及氮、氢和微量氧。v 转炉煤气是

15、钢铁企业内部中等热值的气体燃料，我厂转炉煤气热值为6500-7000KJ/m3左右。可以单独作为工业窑炉的燃料使用，也可和焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气配合成各种不同热值的混合煤气使用。v转炉煤气含有大量一氧化碳，毒性很大，在储存、运输、使用过程中必须严防泄漏。vFeO+C=Fe+COv氧气顶吹转炉煤气的生成主要来自铁水中碳的氧化，其产气量的大小也主要取决于铁水含碳量的大小，氧气顶吹转炉煤气产气量中能够回收供使用的部分称为煤气实际回收量。v2、转炉煤气回收工艺、转炉煤气回收工艺v3、转炉煤气的产量计算、转炉煤气的产量计算v转炉煤气产量=煤气实际回收量+煤气放散量v煤气实际回收量=钢产量*吨钢回

16、收量湘钢目前转炉煤气回收率湘钢目前转炉煤气回收率135Nm3/吨钢，吨钢，CO含量约含量约52%v4、转炉煤气的热值计算、转炉煤气的热值计算四、高焦混合煤气四、高焦混合煤气v由一加压、大盘卷加压站（五加压站）供给，高炉煤气体积量的60%和焦炉煤气体积量的40%进行混合，混合后加压配送给用户。一高线、二高线、二棒、大盘卷、湘辉、宽厚板二线、炼钢、宽厚板一线炼钢部分、五米板、烧结机、（炼铁2#高炉炉台）、热电锅炉点火、(炼铁烤罐)。五、转焦混合煤气五、转焦混合煤气 由四加压站、五加压站供给，转、焦煤气经加压机加压后按体积比75:2570:30进行自动配比后送至用户（热值要求950011000KJ/

17、Nm3）。主要用户： 宽厚板一线加热炉、热处理炉、淬火炉和五米板加热炉、热处理炉、淬火炉。v六、冶金企业的煤气使用六、冶金企业的煤气使用v1、煤气作为工业燃料的特点 煤气是一种混合气，可燃气体通常为碳氢化合物、氢气和一氧化碳，不可燃气体为氮气、二氧化碳和氧气。此外有少量的混杂气体及其他杂质，如水蒸气、氨、硫化氢、萘、焦油和灰尘等。在各种燃料中，气体燃料的燃烧最容易控制，燃烧的效率也是最高。 2、冶金企业对煤气特性的要求：（1）对煤气热值的要求。一般来说，都要求火焰温度高，使用热值高的燃气。（2）对煤气压力的要求。主要取决于用户燃烧器形式。（3）煤气消耗定额，根据热平衡来确定的。（4）燃气中的杂

18、质含量（5）对燃气供应可靠性要求，指能连续提供各用户需要并保证一定质量的煤气。v3、冶金煤气主要煤气用户及特点、冶金煤气主要煤气用户及特点v4、煤气用户、煤气用户焦炉煤气：焦炉煤气：主要用于与其它煤气（高炉煤气、转炉煤气）混合后供各轧钢厂使用和焦炉、高炉的煤气富化。纯焦炉煤气用户有厂内食堂、各放散点火、RH炉、烤中间包、切割用焦炉煤气。高、焦混合煤气：高、焦混合煤气：由一加压和在盘卷加压站供给，高炉煤气体积量的65%和焦炉煤气体积量的35%进行混合，混合后加压配送给用户。一高线、二高线、二棒、大盘卷、湘辉、宽厚板二线、炼钢、宽厚板一线炼钢部分、烧结机、（炼铁2#高炉炉台）、热电锅炉点火。转、焦

19、混合煤气：转、焦混合煤气：宽厚板一线加热炉 、热处理炉、淬火炉和五米板加热炉 、热处理炉、淬火炉。高炉煤气：高炉煤气：各高炉的热风炉、1-6#焦炉、竖炉4m2、10m2、石灰厂、锅炉、供一加压、大盘卷作混合煤气气源。转炉煤气：转炉煤气：供四、五加压作转焦混合煤气气源、锅炉、瑞和套筒窑 七、混合煤气热值与混合比计算七、混合煤气热值与混合比计算v1、两种煤气混合、两种煤气混合v1.1、混合煤气热值的计算、混合煤气热值的计算v设有设有VdNm3的低发热值煤气，其热值为的低发热值煤气，其热值为HdKJ/Nm3，与，与VgNm3的高发的高发热值煤气，其热值为热值煤气，其热值为HgKJ/Nm3的煤气混合。

20、求混合后，混合煤气的总的煤气混合。求混合后，混合煤气的总发热量与混合煤气的的热值。发热量与混合煤气的的热值。v解：设混合煤气的总发热量为解：设混合煤气的总发热量为Qh，混合煤气的热值为，混合煤气的热值为Hh。v（1）混合煤气所产生的总发热量等于低热值煤气产生的总热量与高热）混合煤气所产生的总发热量等于低热值煤气产生的总热量与高热值煤气所产生的总热量之和，即：值煤气所产生的总热量之和，即：vQh=VdHd+VgHg v（2）混合煤气的热值：）混合煤气的热值：Hh=Qh/（Vd+Vg）v =（VdHd+VgHg）/（Vd+Vg）v =HdVd/（Vd+Vg）+HgVg/（Vd+Vg）vVd/（Vd

21、+Vg）为低热值煤气在混合煤气中所占的体积比；）为低热值煤气在混合煤气中所占的体积比；vVg/（Vd+Vg）为高热值煤气在混合煤气中所占的体积比）为高热值煤气在混合煤气中所占的体积比v1.2、混合体积百分比计算、混合体积百分比计算v已知：低热值煤气的热值为已知：低热值煤气的热值为Hd，高热值煤气的热值为，高热值煤气的热值为Hg，混合煤气的，混合煤气的热值为热值为Hh，求低（高）热值煤气在混合煤气中所占的体积百分比为多少，求低（高）热值煤气在混合煤气中所占的体积百分比为多少？可根据以下方法进行计算：？可根据以下方法进行计算：v解：设低热值煤气在混合煤气中所占的体积百分数为解：设低热值煤气在混合煤

22、气中所占的体积百分数为Xd，则高热值煤气，则高热值煤气所占的百分比为（所占的百分比为（1Xd）v根据公式根据公式可知，可知，Hh=HdVd/（Vd+Vg）+HgVg/（Vd+Vg）v =HdXd+Hg（1Xd）v则则Xd=（HgHh）/（HgHd）100%v Xg=（HhHd）/（HgHd）100%第三章、煤气平衡与管理第三章、煤气平衡与管理v 煤气供需平衡即是煤气 的生产与消费之间的平衡，它是冶金企业能量平衡的基本组成部分，是表示冶金企业生产率和能源组成的最重要的指标之一。在编制煤气供需平衡时，既要考虑到充分合理使用各种燃气，又要保证该冶金企业所需的最大负荷量。v一、煤气供应原则一、煤气供应

23、原则1、合理利用副产煤气、合理利用副产煤气（1）应避免大量副产煤气放散。（2）合理确定供用户使用的煤气发热值。（3）钢铁企业有剩余的副产煤气时，应供应企业附近的用户使用。2、合理使用、合理使用 在满足用户对煤气的合理要求（热值、用量、压力及杂质含量）在满足用户对煤气的合理要求（热值、用量、压力及杂质含量）的前提下，充分做到全厂煤气供应的合理性。的前提下，充分做到全厂煤气供应的合理性。 煤气供应应根据工艺生产要求、煤气供应系统的经济合理性及企业自产煤气的平衡等因素来满足用户对煤气的要求。3、引入的燃料要合理利用自产煤气不足时，需从外部引入燃料、引入的燃料要合理利用自产煤气不足时，需从外部引入燃料

24、4、副产煤气质量标准。能源供需协议。、副产煤气质量标准。能源供需协议。v二、煤气需求量的波动二、煤气需求量的波动1、煤气生产量的波动、煤气生产量的波动（1）高炉煤气 1.1高炉装料时料钟开启的瞬时产生波动 1.2 当临时检修或无计划地更换风口、渣口等以及减风或休风操作时煤气产生波动（2）焦炉煤气 焦炉煤气生产量会因焦炉集中检修而产生波动，其波动占总产量的7%-10%（3）转炉煤气产量的波动 转炉煤气的回收只在吹炼初期、后期之间的一段时间内，是间断性的。v2、煤气用户煤气消耗量的波动、煤气用户煤气消耗量的波动v（1）高炉热风炉煤气消耗量的波动v热风炉煤气消耗量的波动幅度一般在5%左右，在换炉时间

25、内，其煤气消耗量将周期性地大幅波动，每日换炉次数和每次换炉时间由热风炉座数及燃烧制度而定。v（2）焦炉煤气消耗量的波动v 焦炉煤气消耗量的波动幅度一般为2%左右，波动较小，但由于焦炉加热需定期换向，需换向时要停止供气，因此煤气消耗量随加热换向而周期性地出现波动。20分钟换向一次，每次换向时间40S左右。v（3）初轧均热炉和轧钢加气消耗量的波动。主要跟加热制度、冷锭与热锭煤气用量变化大v（4）事故波动v由于设备事故或其它原因造成的煤气输送设备停止工作，使煤气无法送往用户，煤气就会出现临时过剩。v（5）高、焦混合煤气配比不稳定造成的波动v（6）煤气缓冲能力不足造成的波动v三、煤气平衡的编制三、煤气

26、平衡的编制v 编制煤气平衡的目的是估到合理规划和充分利用钢铁厂内自产的煤气，在满足各用户对煤气要求的基础上，初步提出各用户供应煤气的品种和数量，并以此作为确定企业煤气管网的压力级制系统和输送能力；确定煤气混合站、煤气加压站等建设项目和规模，确定煤气净化系统以及确定煤气储气柜容积的依据。v1、煤气平衡编制v（1）计算出高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气的年产量、小时产量v（2）煤气用户消耗用量计算。根据实际生产情况，先取消耗批标，分别计算出各用户使用煤气量。v四、煤气平衡措施四、煤气平衡措施v1、以自备电厂为缓冲用户稳压v2、建煤气 柜，协调各二级厂能源产、消平衡v3、设置剩余煤气自动放散装置稳压v五

27、、煤气工作供应的方案：五、煤气工作供应的方案：v1、煤气动态平衡。v2、煤气质量保证。v3、一座高炉休风的措施v4、确保的用户顺序，根据当前生产、效益而定，一般为：v 一级：高炉、焦炉v 二级：宽厚板、高线、炼钢厂v 三级：烧结厂、钢绳厂v 四级：缓冲量v5、知道大致用量范围，发现异常及时调整。v六、煤气平衡原则六、煤气平衡原则1、高热值煤气先利用的原则。、高热值煤气先利用的原则。2、通过管网、气柜作为缓冲。、通过管网、气柜作为缓冲。3、过剩煤气进行点火放散，如煤气放散塔。、过剩煤气进行点火放散，如煤气放散塔。4、通过用户进行调节，如调节配比、压减用量。、通过用户进行调节，如调节配比、压减用量

28、。气柜：气柜：转炉煤气：转炉煤气：5万立一座、万立一座、8万立二座；万立二座；高炉煤气：高炉煤气：30万立一座万立一座焦炉煤气：焦炉煤气：3万立一座万立一座放散塔：放散塔：高炉煤气：三四净化高炉煤气：三四净化50米放散、一净化米放散、一净化76米放散米放散转炉煤气：转炉煤气：4座座焦炉煤气：焦炉煤气：2座座第四章、煤气流体动力学基础知识第四章、煤气流体动力学基础知识v煤气是流体。流体是指气体和液体的总和，他们共同具备的一个特征就是流动性。无论是管道输送、流量测定，还是输送流体所需功率的计算和输送设备的选择及操作，都与流体流动的基本原理和规律密切相关。不仅如此，许多单元操作都同流体的流动的基本原

29、理和规律密切相关，比如煤气的重力除尘器和离心分离除尘等。流体流动过程的基本原理和流体在管内流动的规律也适用于煤气输送的理论指导。v1、煤气的标准体积、煤气的标准体积v煤气与其它物体一样具有热胀冷缩的性能，因此一定数量的煤气在不同的温度情况下，体积是不相同的。温度上升，煤气体积就变大。具体体现，每上升1煤气体积就增加1/273。v为了有一个统一的计算标准，一般以在摄氏零度大气压为760mm水银柱的情况下的气体体积作为标准。这就是标准体积，以Nm3表示。v2、标准状态与标准体积、标准状态与标准体积v通常将温度在0，大气压在1标准大气压下的状态称为标准状态。v在标准状态下，1摩尔（mol）气体所占的

30、体积为标准体积，约为22.4升。v3、重度、重度v单位体积的气体所具有的重量叫重度，单位通常用kg/m3v4、煤气的体积、压力与温度之间的关系、煤气的体积、压力与温度之间的关系v4.1、煤气的体积与温度的关系、煤气的体积与温度的关系v在压力一定的条件下，气体的体积与气体的绝对温度成正比。即在压力一定的条件下，气体的体积与气体的绝对温度成正比。即V0/T0=V1/T1式中：式中：T00时的热力学温度，273K；V00时的1atm时的气体体积，m3。 4.2、气体体积与压力的关系、气体体积与压力的关系 当温度一定时，气体的压力与体积成反比，其公式如下：当温度一定时，气体的压力与体积成反比，其公式如

31、下：压力压力体积体积=常数常数 4.3、压力与温度的关系、压力与温度的关系 当体积一定时压力与温度成正比。其公式如下：当体积一定时压力与温度成正比。其公式如下：压力压力/温度温度=常数常数 4.4、气体状态方程、气体状态方程 理想气体状态方程：理想气体状态方程： （压力压力体积）体积）/温度温度=常数常数 注意：这里所指温度均是热力学温度，及单位为注意：这里所指温度均是热力学温度，及单位为K。5、流体压强的定义、流体压强的定义v5.1、压强的定义、压强的定义v流体单位表面积上所受的压力称为流体静压强，简称压强。流体单位表面积上所受的压力称为流体静压强，简称压强。v5.2、压强的表示方法、压强的

32、表示方法v（1）绝对压强。流体体系的真实压强成为绝对压强。）绝对压强。流体体系的真实压强成为绝对压强。v（2）表压。压力表上读取的压力称为表压。他并非被测流体压强的真实值，而）表压。压力表上读取的压力称为表压。他并非被测流体压强的真实值，而是被测流体的绝对压强与当地大气压强的差值。即：是被测流体的绝对压强与当地大气压强的差值。即：v表压强表压强=绝对压强绝对压强大气压强大气压强v（3）真空度。真空表的读数。真空度表示被测流体的绝对压强低于当地大气压）真空度。真空表的读数。真空度表示被测流体的绝对压强低于当地大气压强的数值。即：强的数值。即：v真空度真空度=大气压强大气压强绝对压强绝对压强=表压

33、。表压。v5.3、流体静压力、流体静压力 静止流体内部任意一点的压力，称为该点处的流体静静止流体内部任意一点的压力，称为该点处的流体静压力。流体静压力有三个重要特性。压力。流体静压力有三个重要特性。v（1）流体静压力的方向与作用面垂直。）流体静压力的方向与作用面垂直。v（2）从各方向作用于某一点上的流体静压力相等。）从各方向作用于某一点上的流体静压力相等。v（3）连通着的流体内部同一水平面上各点的流体静压力相等。）连通着的流体内部同一水平面上各点的流体静压力相等。v5.4、流体流动的基本概念、流体流动的基本概念v1、流量：单位时间内流过管路任意截面的流体量，称为流量。若流量、流量：单位时间内流

34、过管路任意截面的流体量，称为流量。若流量用体积表示，则称为体积流量，用用体积表示，则称为体积流量，用Vs表示，单位为表示，单位为m3/s。若流量用质。若流量用质量表示，则称为质量流量，用量表示，则称为质量流量，用Ws表示，单位表示，单位kg/s。体积流量和质量流。体积流量和质量流量的关系是量的关系是Ws=VsP。v2、流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，成为流速。以、流速：单位时间内流体在流动方向上流过的距离，成为流速。以u表表示，单位为示，单位为m/s。第五章、煤气检测第五章、煤气检测v第一节：煤气取样第一节：煤气取样 试样的采取制备是化学分析工作的第环节，既基础又重要。所采创的试样

35、必须具备良好的均匀性利高度的代表性，如果制备不当，仔细认真的分析过程和最终结果并不能代表试样的真实情况，会引起人力、物力的浪费，甚至酿成严重误报结果的后果。因此，化学分析人员村取样的要求应有所了解对制备试样的方法应止确掌握。 煤气由于扩散作用，比较容易均匀，但因其存在的形式不同，检验的目的不同，以及容易漏入空气，情况也很复杂。取样应根据检验的目的和煤气存在的形式，选择适当的取样点、取样方式和取样装置，使试样有代表性、能满足检验的目的。v一、取样方式一、取样方式1、定期试样、定期试样 定期取试样，即经过一定时间间隔，一次取得的试样。定期取样，对生产过程进定期取试样，即经过一定时间间隔，一次取得的

36、试样。定期取样，对生产过程进行监督。行监督。2、平均试样、平均试样 所取试样代表一个相当长的时间，一个生产过程或周期内煤气的平均品质。即用所取试样代表一个相当长的时间，一个生产过程或周期内煤气的平均品质。即用定的容器使其在欲知的生产过程或周期的相当长的时间内盛满煤气，再从容器定的容器使其在欲知的生产过程或周期的相当长的时间内盛满煤气，再从容器中取样检验中取样检验3、定位试样、定位试样 所取试样代表设备中某个部位的煤气品质，即在煤气设备的上部、中部、下部采所取试样代表设备中某个部位的煤气品质，即在煤气设备的上部、中部、下部采取的试样。一般气流均匀时，取上部的试样。取的试样。一般气流均匀时，取上部

37、的试样。v4、混合试样、混合试样 所取试样代表一批产品或一容器产品的平均品质，它是几个试样的试样的混合物，这些试样取自不同对象或不同时间内取自同一对象。v二、取样点二、取样点 1、煤气的取样点一般应选择在煤气流速均匀的部位，不宜在拐弯、变径、盲肠等处设取样点。 三、取样装置三、取样装置 1、取样管 （1）取样管的材质 取样管的材质根据所取煤气的组成及其温度来决定，以不致因样管的材质引起所取气样的组成有所改变为宜v（2）取样管的安置方式）取样管的安置方式 取样管的安置方式根据所取试样的性质、目的来决定。 2.1气流中不带多量的机械杂质（灰尘、油雾、液滴等），取样管端应插入煤气管道流动速度最高的中

38、心部位，需不应设在管壁附近，以免停滞在管壁近旁沉积的杂质随煤气带入试样中。 2.2如煤气中含有机械杂质，需又不是为测定这些杂质取样，则取样端应顺气流方向弯曲v 2.3如取样的目的是测定煤气中灰尘含量或其它机械杂质，则应防止杂质进入取样管时在取样管中沉积，此时取样应插入煤气管道流动速度平稳处，即煤气管道的1/3处，取样管端应逆气流方向弯曲，并应保持取样管内的煤气流速与煤气管道内的煤气流速相等，在取样过程中不用开阀器等控制煤气流速。v2、取样容器、取样容器（1）玻璃容器优点：密封性好，不与气体中组分起反应，不会改变气体的组成，缺点是玻璃易破碎，不便携带，并且一笛膜还需用封气液充满需后排掉的办法进行

39、排找取样，极不方便，而且又会引起封气液溶解气样造成组成改变的可能。（2）橡皮容器橡皮球囊作为取样容器，优点是取样方便，不需封气液，携带方便，缺点是密封性较差，它具有扩散、渗透及附等多方面的性能，会使容器内盛的样气组成发生改变，时间愈长，样气改变程度愈大。煤气工业分析在1-2小时内进行，超过4小时，试样组分变化很大，对于保存试样抽查等极为不利。 (3)塑料容器兼玻璃容器及橡皮容器两者的优级点，既不改变样气组成又体轻，便于取样及携带；缺点是一般塑料对温度的适应性小，特别是在低温时，硬而且脆，不便使用。四、取样方法四、取样方法1、正压取样法 当气体压力大于大气压力时为正压，取样时将取样管头与取样容器

40、用胶皮管连通，借气体自身的压力流入取样容器中。2、常压及负压取样法 不能自已流入取样容器，必须借助外力（1）二连球抽取（2）连通瓶排液抽气法抽取（3）抽气泵抽取（4）用抽空的带旋塞的容器抽取v第二节、煤气工业分析第二节、煤气工业分析 煤气的工业分析即分析煤气中常量以上各组分的含量，并根据它计算出煤气热值和重度。v一、化学法 量取一定量体积的样气，使之依次通过几种专用的吸收溶液，根据样气在这些吸收液中充分接触（振荡或串动）后减少的体积，得出CO2、CnHm、O2、CO等4个组分的百分含量，然后在残余样气中加足够的氧，使在铂燃烧管（或水银爆发瓶）中通电燃烧，再由燃烧后减少的体积和生成的CO2体积计

41、算得出H2与CH4的百分含量化学法优点：化学法优点：1、一次投资少，易于置备2、计算组分百分比含量方法简便缺点：1、分析结果不准确。如分析高炉煤气结果，H2、和CO含量偏低，且误为含CH40.6%以上（高炉气本不含CH4）2、分析组分不全。对于重烷烃不能分析；不饱烃只能测总量；对天燃气不能分析3、分析操作误差大、分析精度低。奥氏类化学法分析煤气以测量气体的体积为根本，而气体的体积是随温度、压力百改变的变数，典型示范加操作者的视差、看刻度的时差等，必然误差大。吸收液吸收效力的局限性。前组分的误差导致其后组分的误差。操作技能和认真程度和仪器本身的缺陷等4、劳动强度在5、污染环境，有损人身健康6、玻

42、璃仪器，极易破碎二、气相色普法二、气相色普法v气相色谱法（gas chromatography 简称GC）是色谱法的一种。色谱法中有两个相，一个相是流动相，另一个相是固定相。如果用液体作流动相，就叫液相色谱，用气体作流动相，就叫气相色谱。v1、工作原理、工作原理 气相色谱仪根据试样中各组分在色谱柱中的气相 和固定相间的分配系数的不同而工作的，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，组分就在其中的两相间进行反复多次（103- 106）的分配（吸附脱附放出），由于固定相对各种组分的吸附能力有所不同（即保存作用不同），因此各组分在色谱柱中的运行速度就不同，经过一定的柱长后，便彼此分离；分离后的组分按

43、保留时间的先后顺序进入检测器，检测器根据组分的物理化学 性质，将组分按顺序检测出来并自动记录检测信号，产生的信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰；最终依据试样中各组分保留时间（出峰位置）进行定性分析或依据响应值（峰高或峰面积）对试样中各组分进行定量分析主要特点：（1）高效能。可以分析沸点十分相近的组分和极为复杂的多组分混合物，例如，用 毛细管可以分析轻油中150 个组分。（2）高选择性。通过选用高选择性的固定液，可对性 质极为相似的组分进行有效分离，如同位素、烃类的异构体等。（3） 高灵敏度。配置高灵敏度的检测器可检测出 10- 11g/ml10- 13g/ml 的物质，可用于痕量分析

44、。（4）分析速度快。一次分析周期几分钟或十几分钟，某些快速分析几秒钟可以分析若干组分。（5）应用范围广。可以分析气体和易挥发的或可以转化为易挥发的液体和固体。第三节、煤气含尘量的测定第三节、煤气含尘量的测定一、方法原理 使一定量的被测煤气，通过一个密闭的过滤器，从留在滤器上的灰尘重量计算出煤气含尘量。二、试剂以及仪器定量滤纸（11cm）仪器与设备仪器与设备漏斗取样器温度计（0100）气体流量计（干式或湿式）称量瓶（7035mm）电热恒温箱干燥器 分析天平排水瓶v3、分析步骤、分析步骤v3.1 将滤纸放在已知重量的称量瓶中，打开瓶盖，放在恒温箱中于105110烘50分钟盖好，放到干燥器中冷却20

45、min称量，准确至小数点后第四位，记下重量后再放入恒温箱内烘30分钟取出冷却20分钟称量直至恒量（两次称量之差不超过0.0015克）为止。记下最后一次称出的重量A克放置于干燥器备用。v3.2 将称量好的滤纸置于干净的漏斗取样器的铜纱网上，垫上橡皮圈将漏斗形取样器盖严，拧紧，使气密，置于专门的气管上，将漏斗口与排水瓶出口连接，排水瓶入口与取样管连接，流量计出口与放散管连接或胶皮管引至远处。v3.3 检查并调节流量计之水位至适当位置记读数指针指示的数字，检查并调正至这个系统气密后，打口取样管上活门及弹簧夹通入煤气4小时或8小时后记录煤气温度，关上煤气活门或弹簧夹，准确记下流量计上指示的数字，取下漏

46、斗取样器中已附有灰尘的滤纸待分析。v3.4 将试样滤纸（即附有灰尘的滤纸）装入原称量瓶中打开盖，防入恒温箱中于105110烘45分钟盖上盖置于干燥器内冷却20分钟称量，再防入恒温箱中烘3540分钟取出冷却20分钟称量至恒量（两次之差在0.0005g0.0010g内）记下最后一次称量重量B克。v分析结果的表述分析结果的表述含灰量（克/标准立方米）=（B-A）/V01000式中：V0=标准状态下煤气通过滤纸的体积（L） V0=Vt.c.d Vt=温度在t时煤气通过滤纸的体积（L） C气体流量表的校正系数 d体积校正系数 d=（760+n-m）273/(273+t)760 n取样时气体通过流量表之压

47、力（毫米汞柱） m气体在t时饱和水蒸气压力（毫米汞柱） t取样时煤气之温度（）v 允许差允许差二次独立分析结果的差值不应大于0.8mg/m3。v注意事项注意事项1、取样管的直径要选择适当，以煤气在取样管内的流速与所取煤气管道内的流速相等为宜。2、取样管插入煤气管道中，使管道处于管道直径1/3处，并朝煤气流动的方向。3、漏斗取样器的温度应保持等于或略高于煤气的温度，防止煤气中水分凝聚破坏滤纸。4、通过的煤气流量，以增重不少于35mg,不大于300500mg为宜。四、煤气中水份的测定四、煤气中水份的测定v湿法清洗后的高炉煤气中，不但含有饱和水，而且含有机械水，饱和水的含量随煤气的温度高低而增减，可

48、根据煤气温度查表得知，而机械水含量则与脱水器的性能和操作条件密切相关，属于生产过程监督的指标。一、凝聚法测机械水的方法原理一、凝聚法测机械水的方法原理v使气体进入断面积增大（500-1000倍）而降温（自然冷却或人工冷却的容器），气体的流速突然减小、同时温度降低，气流中的机械水及部分饱和水凝聚出来，再测量凝聚液的体积，从中减去由气温下降凝聚出来的饱和水量（根据温度查表得知）而得该气体机械水含量二、取样流程二、取样流程v机械水W=A/V0-（X-Y）克/标m3干气vA。凝聚的水量（mL）v第五节：煤气含第五节：煤气含H2S的测定的测定一、方法原理 使H2S与镉离子或锌离子作用生成硫化镉或硫化锌（

49、CdS或ZnS）深沉，再用碘量法测定。 Zn(CH3COO)2+H2S= ZnS(沉淀物)+2CH3COOH ZnS+2CH3COOH=Zn(CH3COO)2+H2S I2+H2S=2HI+S I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6 止法适用于测定浓度为0.02-15g/m3的硫化氢 焦炉煤气中的硫化氢在燃烧过程中与铁发生反应 ,导致钢材含硫量高,造成质量下降,在输配 膜过滤提取出来。过程中煤气中硫化氢含量过高会对设备、管道造 成腐蚀 ,燃烧后产生的二氧化硫还会污染空气 ,因 此焦炉煤气必须进行硫化氢脱除。v3.5煤气中煤气中H2S的测定方法：的测定方法：v3.5.1化验步骤：v在2

50、50ml洗气瓶中装入1/3体积的氨性氯化锌吸收液，到现场将煤气管道放散30分钟左右，连接装置并试漏，记录流量表读数、取样温度，测出大气压，查出系数f。将吸收液倒入碘量瓶中，移取碘标准溶液至碘量瓶中，直到溶液显淡黄色，记录加入碘液的量，加入30ml、11 HCl，迅速盖上盖子，摇匀、水封、静置，直到白雾消失，分别用碘量瓶中溶液和蒸馏水冲洗洗气瓶，洗液并入碘量瓶中，用0.1000mol/L标准Na2S2O3滴定过量的碘，待溶液显浅黄色，加入2ml、0.5%淀粉指示剂，继续滴定至蓝色消失。v3.5.2试验结果计算:v式中: N1V1:标准碘浓度及体积； N2V2 标准Na2S2O3浓度及体积；V：取

51、样体积；f：大气压系数焦炉煤气脱硫工艺脱脱硫硫塔塔再生塔再生塔泡沫槽泡沫槽离心机离心机反应槽反应槽事故槽事故槽再生空气再生空气硫泡沫硫泡沫脱硫液脱硫液脱硫液脱硫液焦炉煤气出口焦炉煤气出口 入口入口第六节：煤气含萘的测定（二甲苯吸收色谱分析法）第六节：煤气含萘的测定（二甲苯吸收色谱分析法）v焦炉煤气回收系统和城市煤气中均含有一定量萘，萘的存在易造成回收系统中设备、管路堵塞，也常常会给居民用气造成不便。因此，了解回收系统中萘的分布情况，适当调整工艺条件以保证系统的平稳运行是非常必要的。目前，煤气中萘含量的测定通常采用苦味酸过滤法和气相色谱法。苦味酸法虽然准确度较高，但吸收一个样品需2小时左右，吸收

52、处理操作很繁琐; 而气相色谱法则需消耗大量的二甲苯吸收液，成本高、耗时长，给环境带来严重的污染 吸收分析结果计算第七节：煤气含焦油量的测定第七节：煤气含焦油量的测定一、方法原理一、方法原理 一定体积的焦炉煤气，通过已知质量的滤膜，以滤膜质量增加量和取样一定体积的焦炉煤气，通过已知质量的滤膜，以滤膜质量增加量和取样体积，计算出焦油和灰尘的含量。体积，计算出焦油和灰尘的含量。第六章、煤气安全第六章、煤气安全 1 1、煤气中毒事故：、煤气中毒事故：1.11.1煤气中毒机理煤气中毒机理 CO具有多种引起缺氧的作用，是一种比较强的窒息性毒物。正常时人体中HbO2(氧合血红蛋白)和其他正铁血红素的分解产生

53、的CO反应生成HbCO(碳氧血红蛋白)，其浓度为0.5%。只要HbCO不严重地干扰血液中O2的运输，即HbCO的浓度低于20%，是相对无害的，CO与Hb（血红蛋白）结合成HbCO，CO与Hb之间的亲和力大200300倍，CO与Hb结合的速度要比O2与Hb结合的速度快，所需时间仅为后者的1/10。当吸入CO后，血浆中CO便迅速把HbO2中的O2排挤出来，形成HbCO、CO亦和肌红蛋白（Mb）结合，其化学亲和力为氧的3050倍。一旦结合后也形成HbCO和MbCO，CO 的解离是较缓慢的，排出方式主要是通过肺。清除CO的速度取决于血液和肺泡空气之间的CO压差和通气功能。在常压下，HbCO脱离速度仅为

54、HbO2的1/3600，空气中的CO由血液释放的半量排除期平均为320分钟，全部排除需数小时，甚至24小时以上、而且HbCO存在时，又能阻碍HbO2的脱离，从而又增加了组织缺氧。如吸入一个大气压的纯氧可缩短排除期至80.3分钟，吸入三个大气压的纯氧可缩短到23.3分钟。这是高压氧治疗CO中毒的理论基础。v1.2、CO对中枢神经系统的影响对中枢神经系统的影响v CO中毒所引起地低氧血症，对中枢伸进系统影响最大。急性CO中毒24小时内死亡者，脑部血管先发出痉挛而后扩张，渗透性增加，重者出现血管内皮细胞肿胀、环形出血、小血管内血栓形成，脑水肿等症状。中毒48小时可使苍白球双侧坏死，中毒数日后大脑半球

55、的白质有明显的散在性坏死灶，白质中胶质细胞增生。严重病例大脑的白质会有广泛脱髓鞘改变，大脑皮质，小脑皮质以及脑干其他部位会有轻度变化，脊髓前角细胞、周围神经可见退行性病变。v1.3、CO对心肌的影响对心肌的影响v 由于HbCO浓度升高，是心肌缺氧，造成能量产生下降，快反应细胞变为慢反应细胞。另外，由于心肌的无氧酵解增加，造成乳酸堆积，是心肌细胞自律性增加、致使心率失常。v CO对心肌解剖也有影响，最常见的是心室乳头肌的顶部偶尔可形成冠壮动脉血栓。动物实验显示，在中等浓度的CO中，动物心肌即发生改变。将家兔暴露在饱和浓度在16%-18%的HbCO中，持续两周，便可见肌丝局灶性坏死及线粒体变性，如

56、肿胀、线粒体融合及界膜消失等，其他改变有细胞内外水肿及脂质颗粒增加，小冠状动脉水肿形成“疱”样及心肌细胞变性。血液中HbCO浓度与空气中CO浓度及接触时间的关系见图13-1所示v1.4、CO中毒症状中毒症状v 中毒的症状与个人的身体强弱、空气中CO浓度及中毒的时间长短有关。v煤气中毒有急性和慢性两种：v（1）急性煤气中毒：）急性煤气中毒：v 当空气中含有CO浓度较高，人在一个较短的时间内吸入了大量的CO，所表现的中毒现象为急性中毒。v急性中毒的患者，虽然是由于组织缺氧而引起，但在外表上却不像一般窒息的病人，皮肤、粘膜、手指的颜色不发青紫，而且鲜红色。但往往皮肤上有紫红色的斑点，有时还可能有水泡

57、形成，尤其在手足部的皮肤最为多见。v 另一种情况是空气中CO的浓度较低，而吸入时间较长，就可能发生轻度中毒现象，如轻微的头痛、头晕、眼睛发花、全身无力，在劳动时感到呼吸有些急迫短促，如继续在这种环境下工作，则头痛、头晕渐渐加重，并且还可以出现耳鸣、心跳、恶心、呕吐以致神志渐渐不清，最后不省人事。同时呼吸、心跳也逐渐变弱，如不及时抢救，最后可能因呼吸，心跳停止而死亡。v（2 2）慢性煤气中毒）慢性煤气中毒： 中毒者在数天或数星期后才出现症状，如经常性的头晕、视力减退、健忘，甚至变成了呆痴，还可能发生肢体麻痹和CO性脑炎，这此症状大多数是可以慢慢恢复，也有极少数不能恢复而引起后遗症。 另外一种情况

58、就是：人们如果上期在含有低浓度CO的空气中进行工作，每天要吸入少量的一氧化碳，长期以后，可能引起慢性中毒，其主要症状为：贫血、面色苍白、心悸、疲倦无力、消化不良、呼吸浅表、体重减轻、头痛、感觉异常、失眠、记忆力减退等。v1.51.5、煤气中毒的程度、煤气中毒的程度v急性中毒发病较急，症状严重，通常分轻、中、重三级。v轻度中毒：血液碳氧红蛋白浓度小于30%，中毒者出现头痛、头晕、头沉重、恶心、呕吐、全身疲乏等；有的出现轻度至中度意识障碍，蛋不会昏迷。中毒者离开中度场所，经过治疗或不经过任何治疗，数小时后或次日即可好转。v 中度中毒：血液碳氧红蛋白浓度为30%-50%，中毒者除上述症状加重外，面部

59、呈樱桃红色，呼吸困难，心率加快，意识障碍表现为浅至中毒昏迷，经抢救可恢复，且无明显并发症者。v 重度中毒：血液碳氧红蛋白浓度高于50%，患者深度昏迷或有意识障碍，且具有下列症状之一：（1）脑水肿；（2）休克或严重的心肌损坏；（3）肺水肿；（4）呼吸衰竭；（5）上消化道出血；（6）脑局灶损害，如锥体系或锥体外系损害体征。重度中毒死亡率高，存活着也常有后遗症。v长期接触低浓度CO能否造成慢性中毒以及对心血管是否有影响，还待进一步研究。v利用各种动物对CO反应的敏感性可以鉴别CO含量的大致范围，对于没有血红蛋白的昆虫类，即使在含有（CO%=80%，O2%=20%）的气体中，也能毫无异样的生存下来。C

60、O对冷血动物的作用也较弱，蛙类的耐受能力是热血动物1000倍，冬眠动物的抵抗能力也很大。下面将人际各种动物对CO的耐受程度列于表13-3所示。v1.6、在实际工作中易导致煤气中毒事故发生的情况、在实际工作中易导致煤气中毒事故发生的情况v（1）煤气设备泄露没有发现，或已发现而又不及时处理。v（2）对煤气性质认识不足，在超过卫生标准的煤气区域或工作而又不戴呼吸器。v（3）在煤气设备附近休息、打盹、睡觉。v（4）停送煤气，不注意空气流向，或设备内的残留煤气处理不彻底，没有严格的检查制度。v（5）煤气到窜到蒸汽及水管内，引起人员中毒事故。v（6）煤气区域不挂“煤气危险禁止停留”的标牌。或安全制度不严格