煤气有关知识培训.docx

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煤气有关知识培训

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。

煤气重大死亡事故给企业、国家造成巨大经济损失，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。

这方面给企业造成的经济负担也是不可小视的。

设备安全：

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。

一、煤气的种类及主要成分和性质

1、基础知识

①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N

B、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。

②大气力、绝对压力、表压力、真空度（负压）、压力差的概念与关系。

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。

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。

零压力：

压力的绝对零位

表压力：

直接式测量压力表所指示的（高于大气压）压力。

真空度（负压）：

直接式测量真空表所指示的（低于大气压）压力。

绝对压力：

等于表压力（或真空度）加上地区大气压。

压力差：

（压差）两个压力之差。

③、压力单位换算：

标准大气压：

1atm=Pa。

标准国际单位制。

工程大气压：

1Kgf/cm2=98066.5Pa=0.MPa=0.1MPa。

毫米水柱：

1mmH2O=9.80665Pa。

毫米汞柱：

1mmHg=133.3224Pa。

应用：

人体正常血压80～120mmHg，试用标准国际单位制表示。

解：

低压（舒张压）=133.3224×80=10.635Pa

高压（收缩压）=133.3224×120=15.953Pa

④温度、温标、热量、热值

摄氏温标℃：

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，每一等份分为1℃。

华氏温标：

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。

热量：

热量=热值×流量

煤气发热量：

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QDW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，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：

氢气（H2）：

无色无臭气体，密度0.0899千克/米3，难溶于水，爆炸范围4.2-74％，着火温度580-590℃

甲烷（CH4）：

无色气体，微有葱臭，难溶于水，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。

乙烷（C2H6）：

无色无味气体，分子量39.07，密度1.341千克/米3，难溶于水，空气中的爆炸范围5-12％，着火温度520-630℃。

一氧化碳（CO）：

无色无臭气体，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）。

硫化氢（H2S）:

无色气体,具有浓厚臭鸡蛋气味,易溶于水,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。

二氧化碳（CO2）：

无色略有其味的气体，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。

氧气（O2）:

无色无臭气体，能助燃，在空气中氧含量为21%。

氮气（N2）:

无色无味气体，具有窒息作用。

空气中含量为78%。

②着火点与爆炸极限

着火点：

即着火温度，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。

爆炸极限：

研究表明，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，即产生爆炸，这个浓度范围称为爆炸浓度极限（爆炸极限）。

③煤气的三大特点

　　煤气易中毒、易燃、易爆是煤气的三大特点。

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。

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。

爆炸：

煤气爆炸时煤气在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。

其特征是煤气迅速燃尽，发热和瞬时急剧膨胀。

④焦炉煤气成分及特点

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，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%

氧气

0.4-0.6%

一氧化碳

6-9%

二氧化碳

2-3%

二、煤气危险区域的划分及煤气附属设备设施介绍

1、煤气危险区域划分：

一类险区：

浓度很大，不戴防毒面具，短时间停留也会造成中毒死亡的危险区域。

二类危险区：

凡空气中CO浓度高于卫生标准但可以不戴防毒面具，根据CO浓度大小确定工作时间的区域。

三类危险区：

凡有煤气及其他有毒气体的管道或设备附近，空气中CO浓度接近卫生标准，但长期工作会造成慢性中毒的区域。

2、燃烧装置

（1）、煤气的燃烧设备，应安装煤气压力表和流量表，煤气和空气管道应安装低压报警装置。

（2）、当燃烧装置采用强制送风的燃烧嘴时，煤气支管上应装上逆止装置或连锁自动隔断阀。

3、隔断装置

凡是经常检修的部位应设可靠的隔断装置。

焦炉煤气管道的隔断装置不得使用带铜质的部件，其理由是这些煤气中含有硫化氢、氨等对铜质部件有腐蚀作用得成分，尤其是氨能与铜生成络合物,该反应较快,生成的络离子易溶于水,故铜质部件一般不能用于上述煤气管道换句话说，因为硫化氢、氨等对铜质部件有腐蚀性，并产生铜锈，会导致隔断装置不严密。

若脏煤气经过湿法或干箱脱硫，除去硫化氢、萘、氨、焦油等物质后，这种净煤气管道的隔断装置可以使用铜质部件。

煤气隔断装置包括：

叶形插板、闸阀、旋塞、眼睛阀、水封、阀蝶、盲板等。

根据不同部位，不同炉窑以及隔断严密程度的要求选用。

如高炉净化系统选用叶式插板、焦炉加热选用旋塞，均热炉选用眼睛阀。

有的主管道采用水封，但较普遍的使用闸阀。

从安全的观点看，闸阀、旋塞、盘形阀都视为不严密的，不是可靠的隔断装置，只有叶式插板、眼睛阀、盲板或者闸阀与水封并用时才是可靠的隔断装置。

为了减少带压力抽堵盲板，各炉窑前的煤气管道推荐使用闸阀和水封并用的隔断装置，或者是密封式蝶阀、闸阀和眼睛阀并用。

①插板：

插板是可靠的隔断装置。

安装的插板，管道底部离地面的净空距，金属密封面的插板不小于8m；非金属密封面的插板小于6m，在煤气不易扩散地区须适当加高，密封式插板的安装高度可适当降低。

②闸阀：

闸阀是一种断流不断漏的设备，虽然在管网中被作为降压或切断煤气的手段被广泛使用，但它只有同盲板或水封配合使用时，才是一种可靠的切断设备。

闸阀属于经常操作的设备，因此必须符合下列要求：

较大的闸阀两侧应设单片支架；操作平台和梯子；尽量选用明杆闸阀，手轮上应标明开关；分配支管距主管0.5米内应设第一道闸阀，炉前管道应设双闸阀，闸阀间设放散管。

非煤气专用闸阀不准在煤气设备上使用。

③旋塞：

旋塞一般用于需要快速隔断的支管上，旋塞的头部应有明显的开关标志，焦炉的交换旋塞和调节旋塞应用20kpa（2040mmH2O）的压缩空气进行严密性试验，经30分钟后压力降不超过0.5kpa（50mmH2O）为合格，实验时旋塞密封面克涂稀油（５０号机油为宜），旋塞可与0.03立方米的风包相接，用全开或全关两种状态实验。

④眼睛阀：

眼睛阀不宜单独使用，应设在密封蝶阀或闸阀后面，并应安设在厂房外，如果设在厂房内，应离炉子１０米以外。

⑤水封