燃气基础知识课件.ppt
燃气基础知识,1.燃气的分类2.副产煤气的种类及其性质3.气体流动的基础知识4.热工基础知识5.煤气的性质,1.燃气的分类天然气 人工煤气 液化石油气 和沼气2.副产煤气的种类及其性质 高炉煤气:在冶炼过程中，由于焦炭中的碳在炉缸内燃烧，而且是一种炽热的厚焦炭，开始由空气过剩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、有毒的易燃易爆气体，发热量在3139.54186.8千焦/米3（7501000千卡/标米3），理论燃烧温度为1500左右，着火点700左右。,焦炉煤气 炼焦生产工艺就是煤的干馏过程，即煤在隔绝空气时加热，其中的有机物质在不同的温度下，发生一系列的变化，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焦炭，同时有大量的副产煤气（焦炉煤气）生成。净化后的焦炉煤气是无色的、有臭味的、有毒的易燃易爆气体，发热量为15069.618421.9千焦/米3（36004400千卡/标米3），着火温度为550650，理论燃烧温度2150左右。,转炉煤气 世界转炉炼钢生产工艺分为氧气顶吹或顶底复合吹炼转炉。在吹炼过程中，由于铁水中的碳氧化生成了炉气，其炉气量的大小主要取决于吹氧量及铁水含碳量的多少。净化后的转炉煤气是有毒的易燃易爆气体，其发热量为5441.88373.6千焦/米3（13002000千卡/标米3），转炉煤气的理论燃烧温度较高炉煤气高。,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，所以电炉的产品除金属、非金属元素外，还生成大量的CO气体，即铁合金炉煤气。净化后的铁合金炉煤气是有毒的可燃气体，其发热量为10467千焦/米3（2500千卡/标米3），理论燃烧温度较转炉煤气高。,发生炉煤气 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，通入空气或水蒸汽使之不完全燃烧而产生的煤气。发生炉煤气不是钢铁企业的副产煤气，它是由专门的造气装置耗煤而产生的煤气。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。CO含量在20%时，发热量为9001500千卡/标米3，着火点在650700，理论燃烧温度为1300。,3.气体流动的基础知识 3.1 质量和重量 1千克力=1公斤力=9.81牛顿=9.81kgm/s2 3.2 压力和压强在工程上，用气体垂直作用在容器壁面单位面积上的力来表示，即：P=F/A式中：P压强 F垂直于容器壁的作用力 A容器面的总面积1atm=101300Pa=101.3kPa=0.1013MPa=10330千克（力）/米2=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=760mmHg,1atm是1个物理大气压，国际规定为温度为0时海洋平面上的压强 表压=绝对压力-大气压 真空度=大气压-绝对压力 3.3比容和密度 密度与比容互为倒数的关系=G/V密度 G气体质量 V气体所占体积=V/G比容 V气体所占体积 G气体质量,3.4 温度 物体的冷热程度叫温度 摄氏温度的定义 标态下纯水的冰点温度（0）与沸点温度（100）的等分 T=t+273.15式中：T绝对温标（K）t摄氏温度（）3.5 气体流动的基本规律3.5.1 粘度 衡量流体粘性大小的物理量称为粘度。流体的粘度随温度而变：温度升高，液体的粘度减小，气体的粘度增大。,3.5.2 层流和紊流 在管中流动的流体，当流速小的时候，管内流体互不相混杂，此种流动称为层流。当管中流速继续增大，整个流体显得十分混乱，此种流体为紊流，有时也叫湍流，中间发生局部混乱的流态叫过渡流。流体在圆形直管内的流动，Re2300时属于层流；Re4000时则一般为湍流。Re在2300至4000之间时，流体处于一种过渡状态，可能是层流也可能是湍流。,3.5.3 阻力损失阻力损失分为沿程阻力损失与局部阻力损失。沿程阻力损失产生在整个流动的路程上，是由于流体的粘性和流体质点之间的互相碰撞而产生；局部阻力产生于管道中的管件，阀件、出入口处等，是由于这些局部位置所造成的对流动的障碍或干扰而产生的附加阻力。减少阻力损失的措施：选择适当的流体流速 尽量减少管道长度 尽量减少管部的局部突变,4.热工基础知识 4.1 发热量 物体吸收或放出热的多少叫做热量 1卡=4.1868焦耳 1Nm3（1标准立方米）的可燃气体完全燃烧所放出的热量称为该燃气的热值。热值可分为高热值和低热值 高热值是指1 Nm3可燃气体完全燃烧后，烟气冷却至初始温度，而其中的水蒸汽以液态水的形式存在，所放出的热量；低热值是指1 Nm3可燃气体完全燃烧后，烟气冷却至初始温度，但其中的水蒸汽以蒸汽的形式存在，所放出的热量。,4.2 露点 露点是指饱和蒸汽冷却或加压，立即处于过饱和状态，当遇到接触面或凝洁核便液化成露，这时的温度称为露点。露点随混合气体的压力及各组分的容积成分而变化，混合气体的压力增大，露点升高。4.3 煤气的燃烧 燃烧的三要素：可燃物 助燃物 着火源 三个阶段：煤气与空气的混合。混合后的可燃气体要加热和着火。完全燃烧的化学反应,4.3.1 着火温度 自燃着火使可燃混合物整个容积都同时达到某一温度，超过该温度，混合物便自动地着火达到燃烧状态，这个过程叫做“自然着火”，俗称“着火”。点火燃烧是指在冷的混合物中，用一个不大的热源，在某一局部地方点火，先引起局部着火燃烧，然后向其它地方传播，最终使整个混合物达到燃烧，这叫做“被迫着火”，或“点火”。4.3.2 回火现象与脱火现象 回火现象是指出口流速小于燃烧速度时，火焰就会缩入火孔而产生的燃烧现象。脱火现象是指出口的流速大于燃烧速度时，火焰被气流过分冷却而脱离火孔，甚至熄灭的燃烧现象。,4.3.4 爆炸极限 可燃气体和空气的混合物遇明火或高温而引起爆炸时，可燃气体的浓度范围称为爆炸极限。,影响爆炸极限范围大小的因素：1.燃气成分含量发生变化2.混入惰性气体，爆炸的极限范围要缩小尤其是上限要变小3.可燃气体的初始温度升高，爆炸极限的范围要变宽，上限增大,4.3.5 完全燃烧与不完全燃烧 当燃烧中的可燃物质与氧气进行充分的燃烧反应，即在燃烧产物中不再有可燃物质的存在，叫做完全燃烧；若燃烧产物中还存在可燃物质，叫做不完全燃烧。不完全燃烧又有两种情况：机械不完全燃烧是指由于机械带出和漏损等原因所造成的燃烧损失，如管道系统所漏掉的煤气。化学不完全燃烧是指由于空气不足或燃料与空气混合不好，使燃料反应未能完全进行，在燃烧产物中还存在少量的可燃成分。,5 煤气的性质单一气体的性质 任何一种副产煤气都是由一些单一气体混合而成的，其中可燃成分有CO、H2、CH4和其它碳氢化合物CnHm以及H2S，不可燃的气体成分有CO2、N2、和少量的O2，除此之外，在气体的燃料中还含有水蒸汽、焦油以及粉尘微粒，现将组成副产煤气的单一气体的物理化学性质作以下的简介。,甲烷（CH4），无色气体，微有葱臭，分子量16.04，重度0.715kg/m3，难溶于水，低发热值为35671千焦/米3（8530千卡/米3），与空气混合可引起激烈爆炸，爆炸范围5.415%。着火温度650750，火焰呈微弱亮光，当空气中甲烷浓度高达2530%时才有毒性。乙烷（C2H6）无色无味气体，分气量30.07，重度1.341公斤/米3，难溶于水，低发热值为63690千焦/米3，空气中的爆炸范围为512%，着火温度520630，火焰有微光。,氢气（H2）无色无味气体，分子量2.016，重度0.0899公斤/米3，难溶于水，低发热值10747.5千焦/米3，爆炸范围4.227%，着火温度580590。一氧化碳（CO），无色无味气体，分子量28，重度为1.250公斤/米3，低发热值为16269千焦/米3，爆炸范围12.475%，着火温度644658，在气体混合物中含有少量的水即可降低其着火温度，火焰呈兰色，毒性大，空气中含有0.06%即有害于人体，含0.2g/Nm3时即可使人失去知觉，含0.4g/Nm3时迅速死亡，空气可允许的CO浓度为20mg/Nm3。,硫化氢（H2S），无色气体，具有浓厚的臭鸡蛋气味，分子量为34.07，重度为1.52公斤/米3，易溶于水，低发热值为23669.6千焦/米3（5660千卡/米3），爆炸范围4.345.6%，着火温度364，火焰呈兰色，毒性大，室内大气中最大允许浓度为0.01g/Nm3，当浓度为0.04%时有害于人体，0.10%时可致死亡。二氧化碳（CO2），略有气味的无色气体，分子量44，重度1.977公斤/米3，易溶于水，空气中CO2浓度达到25mg/L时对人体有害，浓度为162mg/L时，可致命。氧（O2），无色无味气体，分子量为32，重度1.429公斤/米3。,煤气的腐蚀和毒性 副产煤气中具有腐蚀性的主要成分有硫化氢（H2S），二氧化碳（CO2），氧气（O2）及氨（NH3）。这些气体只有在有水时才具有腐蚀性。H2S和CO2在水中呈酸性，NH3在水中呈碱性，O2在水中则具有氧化性，形成化学腐蚀和氧化性腐蚀。因此，为了减少煤气对管道的腐蚀性，应尽量去掉煤气中的水分。副产煤气中具有毒性的气体是硫化氢（H2S），氨（NH3），一氧化碳（CO），及苯（C6H6）等。,煤气的质量要求 高炉煤气 高炉煤气的质量要求包括含尘量和含湿量。攀钢规定高压炉含尘量应小于3mg/Nm3，常压炉含尘量应小于10mg/Nm3；高炉煤气的含湿量为煤气中饱和水含量和机械水含量的总和。高炉煤气的含湿量应小于40g/Nm3，由于煤气中饱和水含量的大小与温度有关，温度升高，饱和水含量增大。因此要控制高炉煤气中饱和水的含量就必须控制净煤气温度，以降低净煤气温度来达到降低煤气中饱和水含量的目的。净煤气温度一般小于35，最大不超过40，煤气中的机械水应尽量脱除。,焦炉煤气 由焦炉出来的煤气因含有焦油、水蒸汽、氨及其它可作为化工原料的气态化合物，必须将其中的焦油和水蒸汽冷凝下来，将有关的化工原料回收，净化后进入煤气管网。具体要求是：焦油10mg/Nm3，萘50 mg/Nm3（冬季）、100 mg/Nm3（夏季），H2S20 mg/Nm3，NH350 mg/Nm3，CO10 mg/Nm3。,转炉煤气 转炉煤气的含尘量应不大于高炉煤气的含尘量，含氧量应不大于0.6%，当氧含量大于2%时，不能使用。,
