人工煤气场站安全管理——人工煤气基本知识

人工煤气场站安全管理人工煤气场站安全管理 人工煤人工煤 气基本知识气基本知识 一 煤气燃烧一 煤气燃烧 1 燃烧 气体燃料中的可燃成分 如 h2 co cmhn h2s 等 在一定条 件下 与氧气发生激烈的氧化作用 并产生大量热和光的物理 化学过程称为燃烧 燃烧反应方程式 是燃气进行燃烧计算的依据 如 ch4 202 c02 2h2o h 3 1 2 热值 燃烧热或热量 是表示物质吸热或放热多少的物理量 固体燃 料或液体燃料 采用 1kg 燃料完全燃烧时所产生的热量 作为 该燃料的发热量 气体燃料 则采用 1m3 标准状态下 燃料完 全燃烧时所产生的热量 作为该燃料的发热量 常用热值单位为 kcal m3 国际单位为 kj m3 其换算关系为 1kcal 4 1868kj 燃气的热值可分为高热值和低热值 高热值用 qh 或 hh 表示 是指一标准立方米燃气完全燃烧后 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 低热值用 ql 或 hl 表示 是指一标准立方米燃气完全燃烧后 其烟气被 冷却至原始温度 但其中的水蒸气仍是蒸汽状态时所放出的热 量 煤气是混合气体 其热值可由煤气组成的各单一气体的热值 按混合法则来计算 q q1r1 q2r2 qnrn 3 2 式中 q 一煤气的高热值或低热值 qn 煤气中各可燃组分的高或低热值 rn 一 煤气中各可燃组分的容积成分 3 燃烧的空气需要量和燃烧产物量 燃烧必须具备三个条件 即 有可燃物质的存在 充分的供应 空气或氧 可燃物质达到着火温度以上 燃烧所需的氧气 一般从空气中直接获得 如若不考虑干空气 中少量的二氧化碳和其他气体 则干空气的容积成分含氧为 21 氮 79 重量成分 含氧为 23 2 氮 76 8 干空气中氮与氧 的容积比为 燃烧所需理论空气量 是指 1m3 标准状态下 或 kg 燃气按燃 烧反应式完全燃烧所需空气量 单位 m3 m3 标准状态下 或 m3 kg 标准状态卜 例如氢气的燃烧 h2 0 5o2 0 5 3 76n2 h20 0 5 3 76n2 3 4 上述反应式表明 1m3 标准状态下 氢气完全燃烧需 0 5m3 标 准状态下 氧气或 2 38m3 标准状态下 空气 燃烧后生成 2 88m3 标准状态下 烟气 如果和纯氧反应 则生成 1m3 标准 状态下 水蒸气 在实际燃烧中 因燃气与空气混合不均匀性等因素影响 只供 给理论空气量 v0 不能完全燃烧 因此实际空气量 v 应大于理论 空气量 实际空气量与理论空气量的比值 称为过剩空气系数 二 煤气压力二 煤气压力 1 压力表示法 煤气压力 是指气体的压力强度 即气体对容器壁单位面积上 作用的垂直力 其表示方法有如下几种 用单位面积上所承受的力来表示 单位为 kg cm2 液柱表示法 用盛有蒸馏水或水银的玻璃管的垂直高度表示 用蒸馏水则称水柱高 单位为 mmh2o 用水银则称水银柱高或 汞柱高 单位为 mmhg 大气压表示法 大气的重量对地表面的压力 称为大气压力 大气压有标准大气压 或物理大气压 和工程大气压之分 国际上用 pa 作压力标准单位 1pa 1n m 2 以上各种压力单位的换算关系见表 3 1 表表 3 13 1 各种压力单位的换算关系各种压力单位的换算关系 单位名称 pa bar 巴 atm 1 pa110 59 86923 10 6 1 bar 巴 10510 986923 1 atm1013251 013251 1at 或 kgf cm2 98066 50 9806550 767839 1 mmhg133 3221 33322 10 31 31579 10 3 1 mmh2o9 806380 098064 10 30 096781 10 3 at 或 kgf cm2 mmhgmmh2o 1 pa0 101972 10 47 5006 10 30 102 1 bar 巴 1 01972750 0610200 1 atm1 0332376010335 2 1at 或 kgf cm2 1735 5910002 8 1 mmhg1 35951 10 3113 5958 1 mmh2o0 099997 10 30 07355371 2 表压力 绝对压力和相对压力 根据所取的基准不同 压力可分为绝对压力和相对压力 气体 压力以绝对真空为基准则称为绝对压力 以大气压为基准则称 为相对压力 一般压力表读数为相对压力 即为表压力 表压 绝对压力和相对压力之间的相互关系 p b pb 式中 p 为绝对压力 pa b 大气压力 pa pb 表压力 pa pb 可以是正压 也可以是负压 负压用真空度表示 三 煤气组分和重度三 煤气组分和重度 1 煤气组分表示法 煤气是由一些可燃气体和不可燃气体组成的混合气体 表示其 各组分的方法有质量成分 容积成分 摩尔成分 绝对表示成 分 1 质量成分煤气的质量组分或质量百分比是指混合气体中各 组分的质量与混合气体总质量比值的百分数 式中 g 煤气各单一组分的质量 2 容积成分煤气容积组分或容积 体积 百分比是指混合气体 中某一组分的容积与混合气体总容积比值的百分数 式中 vi 煤气各单一组分容积 3 摩尔成分摩尔是物质粒子数的量度单位 任何物质以克计 之质量等于其相对分子质量时为 1mol 摩尔法是指混合气体中 各组分的摩尔数与混合气体总摩尔数比值的百分数 式中 mi 气体质量与气体相对分子质量之比 4 绝对表示成分质量法 容积法 摩尔法作为气体浓度的相 对表示方法 气体浓度的绝对表示法用 mg m3 或 ppm 浓度表示 ppm 是百万分率 1ppm 等于一百万分之一 以上各种浓度的换算关系如下所述 容积百分比与质量百分比之间的换算关系 式中 gi 混合气体中各组分的质量百分数 vi 混合气体中各组分的体积百分数 绝对表示法的质量浓度与容积百分比的换算关系 式中 cv 混合气体中各组分的体积百分比浓度 cw 混合气体中各组分的质量浓度 mi 混合气体中各组分的相对分子质量 百万分率 ppm 与质量浓度 mg m3 之间的换算关系 在标准状态下 式中 m 被测物质的相对分子质量 c 被测物质的百万分率浓度 ppm 百万分率 ppm 与容积百分比浓度之间的换算关系 cv ppm 10 4 3 16 cppm cv 10ppm 3 17 2 煤气的干 湿成分 煤气一般用干陈分表示其组成 但煤气燃烧后 通常用煤气湿 成分作为其计算依据 煤气干 湿成分的换算如下 3 煤气的重度 相对密度与比容 煤气重量是指单位体积煤气所含物质重量 即作用在单位体积 煤气上的重力 用符号 表示 单位为 kg m3 式中 g 燃气重量 kg v 燃气体积 m3 煤气密度 重度与密度的关系 g 3 21 式中 g 重力加速度 9 81m s2 煤气重度可按构成煤气原组分的重度用混合法则来确定 式中 m 燃气平均重度 i 燃气组分重度 vi 燃气组分容积 v 燃气总容积 煤气相对密度是煤气重度与同状态下空气重度的比值 式中 燃气密度 a 空气密度 在标准状态下 1atm 273k a 1 293kg m3 燃气相对密度是煤气安全的重要参数 比空气重的可燃气体或 易燃液体的蒸气 能在地面流动扩散到相当远的地点 一旦遇 到火源会被点燃 并将火焰传播回来 引起着火爆炸事故 或 积存在低洼处 遇明火而发生着火爆炸 一些常见可燃气体的 重度和相 表表 3 23 2 常见可燃气体常见可燃气体 或煤气或煤气 的重度和相对密度的重度和相对密度 气体或煤气 重度 kg m3 相对密度 s 空气 1 气体或煤气 重度 kg m3 相对密度 s 空气 1 氢 0 08990 0695 丙烷 2 01021 554 一氧化碳 1 25060