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1、煤气的基础知识培训教材第一节副产煤气的种类及其性质3第二节煤气的特点6第三节煤气的燃烧9第四节单位制及其换算12气体流动基础知识15第一节副产煤气的种类及其性质能源是生产各种能量的资源，如机械能、热能、光能等。一般分为两大类：一次能源和二次能源。一次能源如煤、石油、天然气、水能、太阳能、风能、核能等；二次能源多由一次能源转换而来，如电能、焦炭、高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、蒸汽等等。我国钢铁工业的能源构成情况：以煤为主（占72.2%）,以油（占6.4%）.气（占1.15%）为辅。钢铁企业在生产过程中副产的高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，都是一种优质的气体燃料，是宝贵的能源财富。在各种燃料中，气体
2、燃料的燃烧最容易控制，燃烧的效率也最高，是企业生产中最受欢迎的一种燃料。钢铁企业中副产煤气有四种。一、高炉煤气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原矿或烧结矿，主要燃料是冶炼焦，以及石灰石等附加物料组成的炼铁炉料。在冶炼过程中，由于焦炭中的碳在炉缸内燃烧，而且是一层炽热厚焦炭，开始由空气过剩而逐渐变成空气不足的燃烧，结果就产生了高炉煤气。高炉煤气是无色、无味、有毒的可燃气体。发热量在3349.444186.8千焦/米3（800100O大卡/标米3）,理论燃烧温度在1500。C左右，着火点700。C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。含N2和
3、CCh之和近70%左右，会给人造成喘息（没有氧存在）和窒息。高炉煤气与空气或氧气混合到一定比例，遇到明火或700。C左右的高温就会爆炸。二、焦炉煤气炼焦生产工艺就是煤的干储过程，即煤在隔绝空气加热时，其中的有机质在不同的温度下，发生一系列变化，结果形成数量和组成不同的气态、固态产物，最后在炼焦末期形成了焦炭，同时副产了大量的焦炉煤气。净化的焦炉煤气是无色的，有臭味的有毒气体。发热量在16747.218421.92千焦/米3（40004400大卡/标米3）,着火温度为550650C左右，理论燃烧温度2150左右。焦炉煤气与空气混合到一定比例，遇到明火或550左右高温就会发生强烈的爆炸。焦炉煤气中
4、的Co含量较高炉煤气少，但也会造成人身中毒。三、转炉煤气当今世界的转炉炼钢生产，都是氧气顶吹转炉或顶底复合吹炼转炉。氧气顶吹转炉在吹炼过程中，由于铁水中有碳的氧化，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（Co）,也就是转炉煤气的主要成份。转炉煤气的成份，在吹炼周期内，不同时期有不同的成份，而且与回收设备的操作条件及煤气的回收条件有关。净化后的转炉煤气是有毒的可燃气体。其发热量在7717.568373.6千焦/标米3（1700-2000大卡/标米3）o煤气中含有55%以上的CO5泄漏出来极易造成人身中毒。转炉煤气与空气或氧气混
5、合达到一定比例，遇到明火就会爆炸。转炉煤气的理论燃烧温度较高炉煤气高。四、铁合金炉煤气在封闭式电炉中冶炼铁合金时，由于大多是还原性反应，所以电炉产品除金属、非金属元素外，还生成大量的CO气体，即铁合金炉煤气。随着铁合金电炉冶炼周期的变化，煤气成份也在变化。净化的铁合金炉煤气是有毒可燃气体，其发热量在10467千焦/米3（2500大卡/标米3）o煤气中含有70%左右的co,泄漏出来极易造成人身中毒。理论燃烧温度比转炉煤气稍高。铁合金炉煤气与空气或氧气混合达到一定比例，遇到明火就会发生爆炸。五、发生炉煤气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
6、，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）在发生炉内加热的过程中，通入空气及蒸汽使之不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9001500大卡/标米3,着火点在650700,理论燃烧温度为1300C,对人身的中毒性质及其与空气混合达到一定比例造成爆炸的影响，介于高炉煤气和焦炉煤气之间。要合理、充分、有效的使用煤气，就要做好煤气的综合利用。必须采取以下措施:1、完善计量仪表，包括流量、压力、热值等计量仪表。2、开辟新用户，最大限度地减少各种煤气的放散。3、按不同窑炉的设计要求，供给设计要求
7、热值的煤气，不要只图方便，乱用高热值煤气，造成浪费能源，要节约高热值煤气焦炉煤气，以供民用。4、由于高炉冶炼工艺的发展，现代高炉多用高压冶炼，要及时做好炉顶煤气余压的回收用来发电，这就是高炉余压发电装置(TRT)o利用高炉余压发电装置回收的电能，相当于高炉鼓风所耗电能的1413左右，回收的能量是相当可观的。5、高炉煤气的干法除尘，目前在国外已有使用。利用干法除尘，一方面可节省冷却煤气用水，另一方面可维持煤气在相当高的温度，可以设法回收这一部分显热。6、改进对加压混合站的管理，采用户外式集中控制，可以节省建设费用和减少操作人员，也为进一步用计算机控制7、转炉煤气和铁合金炉煤气应尽快回收。从已回收
8、转炉煤气的企业可以看到，收效是明显的，既回收了煤气，同时又充分利用了煤气的显热，用余热锅炉来产生蒸汽。第二节煤气的特点一、单一气体的物理化学性质任何一种副产煤气都是由一些单一气体混合而成。其中可燃气体成份有co、H2,和其它气态碳氢化合物CnHm以及H2S。不可燃的气体成份有CO2、N2和少量的02。除此之外，在气体燃料中还含有水蒸汽、焦油蒸汽以及粉尘固体微粒。现将组成副产煤气的单一气体的物理化学性质列表如下表Mo表1-1单一气体的物理化学性质分分颜气分重低发热量空气着火火溶类子色味子度kJ/mkcal/中爆温度焰水式量()3m3炸范围(%)()性微微甲C无有16.0.71356785305.
9、4-1650-7弱难烷H4色葱0451550亮臭光乙C2无无30.1.3463691523512520-6微难烷H6色臭0710030光氢H2无无2.00.08107425704.2-7580-5难气色臭16997.5490氧C无无281.251626302012.4-644-6蓝*化O色臭097558色碳硫化氢H2S无色浓厚的臭蛋味34.071.52023669.656604.3-45.6364蓝色易略氧C无有1.9744易化O2色气7碳味无无1.42氧O232色臭9*：少量水即可降低Co的着火温度。气体中空气的比重设为1,空气的分子量为29,重度为1.293kgm3o二、煤气的腐蚀性和毒性
10、副产煤气中具有腐蚀性的成份主要有硫化氢(H2S)、二氧化碳(CO2)及氧气(02)。这些气体只有在有水时才具有腐蚀性。H2SsCo2在水中呈酸性，02在水中则具有氧化性腐蚀。因此，为减少煤气对管道的腐蚀性，应去掉煤气中的水份。具有毒性的煤气成分(有的副产煤气中无其中一些成份)有：硫化氢(H2S)、氨(NH3)、苯(C6H6)等。三、煤气干、湿成分的表示方法气体燃料的组成是用所含各种单一气体的体积百分数来表示。并有干成分和湿成分两种表示方法。气体燃料的湿成分，是指包括水蒸汽在内的成份，各种成分之间的关系如下：CO湿+H2湘+CH4湿+Co2湿+Nz湿+O2湿+H2O湿=100%煤气的干成分中不包
11、括水蒸汽在内，各种成分的关系如下：CO干+H2%+CH4干+CO2I%+N2+O2干=100%在技术资料中，一般都用干成分表示气体燃料的组成情况，这样就排除了由于随着温度的不同煤气中水蒸汽含量不同而带来的影响。但在燃烧计算时，则需要煤气的湿成分作为计算的依据。因此应将干成分换算成湿成分。干、湿成分之间的换算关系可用下式表之：X湿=X(100-H2O湿)/100=KX1式中：H2O湿一为100米3湿煤气中所含水蒸汽的体积四、煤气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。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0的水的放出的热
12、量也计算在内的发热量，用Q高表之。低发热量：单位燃料完全燃烧后，燃烧产物中的水蒸汽冷却到20所放出的热量，称为低发热量，用Q低表之。Q高=30.46CO+30.5H295.3CH4152.5C2H6+-+60H2S,大卡/米3Q高二(30.46CO+30.5H2+-+60H2S)4.187,千焦/米3Q低=30.46CO+25.8H2+85.9CH4+143C2H6+-+55.2H2S,大卡/标米3Q低二(30.46CO+25.8H2+55.2H2S)4.187,千焦/米3五、煤气质量的要求1.高炉煤气(1)含尘量：应小于10毫克/标米3(2)含湿量：为煤气中饱和水含量和机械水含量的总和。热风
13、炉对煤气质量的要求：温度35,特殊情况4(C,机械水分应尽量脱除。2 .焦炉煤气由焦炉出来的煤气因含有焦油蒸汽，一般叫做荒焦炉煤气。荒焦炉煤气中含有水、焦油及其它可作化工原料的气态化合物；必须将荒焦炉煤气进行加工处理，使其中的焦油蒸汽和水蒸汽冷凝下来，并将有关的化工原料回收，净化然后才送入煤气管道管网作燃料使用。这时的焦炉气就清洁了。3 .转炉煤气(1)含尘量：应不大于本企业高炉煤气的含尘量;(2)含氧量：要求不大于2%。六、着火温度与燃烧极限1 .着火温度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。表1-2各种可燃物质的着火温度(常压下在空气中燃烧)物质名称着火温度()物质名称着火温度CC)物质名称着火温度()M(H2)510-590丁烷(C4Hio)430汽油390685一氧化碳(CO)610-658丙烯(C3H6)455煤油250609甲烷(CH4)537750笨(C6H6)570-740石油360367乙烷(C2H6)510630高炉煤气530褐煤250450乙烯(C2H4)540-547发生炉煤气530煤烟
