【正文】 煤氣安全基礎(chǔ)知識(shí)2012年7月第一章 煤氣種類(lèi)及特性第一節(jié) 煤氣的種類(lèi)工業(yè)上所講的煤氣，是指含有HCH4和CO等多種可燃?xì)怏w成份的混合氣體。我國(guó)煤氣種類(lèi)是按其形成原因進(jìn)行分類(lèi)的，包括天然氣、人工煤氣、液化石油氣三種。天然氣的主要成份是甲烷（CH4），按其含量的不同，天然氣又分為氣油氣（純天然氣）、油田伴生氣和煤礦礦井氣三種。人工煤氣主要成份是一氧化碳（CO），按照制氣原料和方法的不同，又分為三種： 固體燃料干餾煤氣，如焦?fàn)t煤氣； 固體燃料氣化煤氣，如水煤氣； 油制氣。液化石油氣是開(kāi)采和特制石油過(guò)程中的副產(chǎn)品，主要組成成份有丙烷、丙烯、正異丁烷、正異丁烯。工業(yè)煤氣主要指的是人工煤氣，如高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣，發(fā)生爐煤氣、鐵合金爐煤氣。第二節(jié) 煤氣的性質(zhì) 一、煤氣成份 成份（%）煤氣種類(lèi)COCO2H2CH4N2O2CmHn高爐煤氣23301618245156＜1焦?fàn)t煤氣58556023283524轉(zhuǎn)爐煤氣60701520＜1020＜2二、煤氣的理化性質(zhì) 特性類(lèi)別主要性質(zhì)爆炸極限（%）著火溫度（℃）熱值（KJ/m3)理論燃燒溫度（℃）比重高爐煤氣劇毒、易燃、易爆、無(wú)色、無(wú)味4668730334941871500焦?fàn)t煤氣有毒、易燃、易爆、無(wú)色、有味55065016800189002150轉(zhuǎn)爐煤氣劇毒、易燃、易爆、無(wú)色、無(wú)味530680010000高爐煤氣特點(diǎn)表現(xiàn)在以下三方面： 含有CO等可燃物質(zhì)，有劇毒卻無(wú)色無(wú)味，比重接近空氣比重； 熱值較低、燃燒溫度也低，爆炸下限較高； 煤氣中含有大量水份（一般為50 80g/m3），水份能降低煤氣熱值，在流速較快的情況下進(jìn)入燃燒室還可引發(fā)爆炸事故。焦?fàn)t煤氣特點(diǎn)表現(xiàn)在以下三方面： 含CO有毒，還含有氨和苯等有毒氣體，但有焦油味，比重較輕； 易燃易爆，爆炸下限極低，一旦泄漏與空氣中的O2混合極易形成爆炸性混合氣體； 熱值高，由于煤氣中H% %，因此有很高的熱值。轉(zhuǎn)爐煤氣特點(diǎn)表現(xiàn)在以下三方面： CO含量較高，劇毒； 無(wú)色無(wú)味； 比重略重于空氣比重，泄漏后不易上升擴(kuò)散而附著在地表。第三節(jié) 煤氣的危害 一、中毒煤氣中的CO成份，是造成人身煤氣中毒的根本性成份。 基本概念是： 煤氣中毒 ＝ 一氧化碳中毒CO氣體對(duì)人體的危害屬于血液窒息性氣體，少量的CO氣體存在被人體吸入，便可對(duì)人體各組織器官造成損害，而煤氣中的CO含量都比較高，大大超出了人體的所能承受的極限。二、著火和爆炸煤氣是由一些單一氣體混合而成，分為可燃?xì)怏w、不可燃?xì)怏w和助燃?xì)怏w三部分。成份分別是： 可燃?xì)怏w成份：CO、HCHCmHn 不可燃?xì)怏w成份：CON2 助燃?xì)怏w成份：O2煤氣中可燃?xì)怏w成份是形成煤氣著火和爆炸的成份，可燃?xì)怏w成份一旦與空氣中的氧混合達(dá)到一定比例時(shí)，在無(wú)限空間遇火源可發(fā)生著火事故，在局限空間內(nèi)遇火源可發(fā)生爆炸事故。三、腐蝕和磨損 腐蝕 煤氣中的硫化氫（H2S） 、二氧化碳（CO2）及氧氣（O2），是煤氣設(shè)備設(shè)施產(chǎn)生腐蝕性的主要成份。因?yàn)镠2S、CO2在水中呈酸性， O2在水中則具有氧化性腐蝕，所以降低煤氣中的水份，是減輕煤氣對(duì)設(shè)備管道腐蝕的基本方法。磨損 煤氣中的含塵量在荒煤氣時(shí)較高，干式除塵后的含塵量也在10% 15%以上，在流速的驅(qū)動(dòng)下，能對(duì)設(shè)備和管道的拐彎部位和煤氣流動(dòng)易產(chǎn)生摩擦的部位造成磨損，使壁厚變薄甚至出現(xiàn)孔洞，煤氣外泄。設(shè)計(jì)上的合理性是減輕煤氣磨損的根本方法。第二章 煤氣常用的計(jì)算及概念第一節(jié) 煤氣濃度的表示方法及相互換算 一、煤氣濃度的表示方法 重量、體積混合表示法。用每立方米空氣中含有煤氣的毫克數(shù)表示。符號(hào)：mg/m3 體積表示法。用每立方米空氣中含有煤氣的毫升數(shù)表示。因?yàn)橐涣⒎矫椎扔谝话偃f(wàn)毫升，故常用百萬(wàn)分?jǐn)?shù)表示。符號(hào)：ppm 二、相互換算 mg/m3 與 ppm 的相互換算?？赏ㄟ^(guò)摩爾體積和一氧化碳的分子量進(jìn)行換算。換算公式： mg/m3＝MPPm 或 PPm＝mg/m3 M 式中：M —— 一氧化碳的分子量，M=28 —— 分子摩爾體積 計(jì)算要快捷，可用比值的方法進(jìn)行計(jì)算。 比值為：1: mg/m3=1 PPm=體積百分?jǐn)?shù)與mg/m3的換算。換算公式： mg/m3＝C2810 103 或 C＝ M ﹪ 2810103式中：C=氣體百分比濃度（%時(shí)，）； M= mg/m3； 28=一氧化碳分子量； =分子摩爾體積； 10=常數(shù)。體積百分?jǐn)?shù)與ppm的換算。換算公式： ppm＝C106 或 C＝ppm100 ﹪ 106 式中：C —— 體積百分?jǐn)?shù)。不同單位表示同一數(shù)值的對(duì)照： 30mg/m3 = 24ppm = %三、煤氣衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)? 一氧化碳CO 最高容許濃度 30mg/m3? 甲烷CH4 空氣中濃度才有毒 2530%? 硫化氫H2S 最高容許濃度 10mg/m3? 苯C6H6（皮） 最高容許濃度 40mg/m3? 二氧化碳CO2 空氣中濃度有危險(xiǎn) %? 氧氣O2 空氣中濃度不低于 18% 第二節(jié) 煤氣安全常用的符號(hào)和名詞解釋一、符號(hào) 氣體類(lèi) 一氧化碳：CO 二氧化碳：CO2 氫氣：H2 氮?dú)猓篘2 氧氣：O2 甲烷：CH4 碳?xì)浠衔铮篊mHn 硫化氫：H2S氨：NH3 苯：C6H6單位類(lèi)重量、體積混合表示法：mg/m3 體積表示法： ppm 體積百分?jǐn)?shù)表示法：﹪ 速度：m/s 溫度（攝氏度）：℃壓力表示法： ① 工程上一般用公斤力來(lái)表示壓力，通常簡(jiǎn)稱為公斤：1kgf(1kg) ② 帕：Pa ③千帕： kPa ④兆帕： MPa 換算關(guān)系如下： 1kgf(1kg) ＝ 100000Pa ＝ 100 kPa ＝ 0．1 MPa二、名詞解釋 名稱類(lèi)煤氣：泛指一般的可燃?xì)怏w。通常指由固體燃料（或重油）經(jīng)干餾、氣化或其它方法所獲得的氣體產(chǎn)物，主要成份為可燃?xì)怏w。燃?xì)猓嚎扇細(xì)怏w的概稱。也可指燃料燃燒后的高溫氣體。溫度：溫標(biāo)上的標(biāo)度，表示物體冷熱程度的物理量。物體溫度的升高或降低，標(biāo)志著物體內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的增加或減少。壓力：也稱壓強(qiáng)。單位面積上受到的垂直作用力，稱為壓力。氣體的壓力是分子紊亂運(yùn)動(dòng)對(duì)器壁頻繁撞擊的結(jié)果，其法定計(jì)量單位為帕[斯卡]（Pa）。表壓力：以大氣壓力為基準(zhǔn)算起的壓力稱表壓力（表壓），又稱相對(duì)壓力、計(jì)算壓力。壓力計(jì)測(cè)得的壓力值一般是表壓力。比重：煤氣的質(zhì)量與同等體積空氣的質(zhì)量之比。這時(shí)“比重”沒(méi)有量綱，因而沒(méi)有單位。介質(zhì)：即媒介。物體系統(tǒng)在其間存在或物理過(guò)程（如力和能量的傳遞）在其間進(jìn)行的物質(zhì)。介質(zhì)也可泛指一般物質(zhì)。強(qiáng)度試驗(yàn)：為鑒定計(jì)算壓力≥、變形、倒塌，以確保投運(yùn)時(shí)的安全，需要在氣密性試驗(yàn)前做強(qiáng)度試驗(yàn)。氣密性試驗(yàn)：為確保煤氣管道和實(shí)施有較高的密封性，需要在投運(yùn)前按照國(guó)標(biāo)《工業(yè)企業(yè)煤氣安全規(guī)程》的規(guī)定，對(duì)煤氣管道和設(shè)施做氣密性試驗(yàn)。要求氣密性試驗(yàn)的壓力不應(yīng)高于強(qiáng)度試驗(yàn)壓力。可靠隔斷裝置：凡在系統(tǒng)無(wú)異常狀況下，處于關(guān)閉、封止?fàn)顟B(tài)，其承受介質(zhì)壓力在設(shè)計(jì)允許范圍，具有煤氣不泄漏到隔斷區(qū)域功能的裝置稱為“煤氣可靠隔斷裝置”。 目前，煤氣可靠隔斷裝置只有（5種）： 插板（預(yù)壓式插板、葉形插板）； 蝶閥或閘閥加水封； 密封蝶閥或閘閥加眼睛閥； 盲板。 雙板切斷閥（平行雙閘板切斷閥、NK閥）?？煽拷拥兀簽榉乐姑簹夤艿兰捌渌O(shè)施因雷擊、帶電產(chǎn)生火花導(dǎo)致煤氣著火和爆炸事故，必須可靠接地。對(duì)地電阻不得超過(guò)10Ω，煤氣管道在300m范圍內(nèi)至少設(shè)置一處接地裝置。水封擊穿：當(dāng)煤氣壓力超過(guò)排水器或水封器的有效高度（實(shí)際水封液面高度）時(shí)，水封作用失效，煤氣冒出水封液面外泄，或進(jìn)入被封止區(qū)域的現(xiàn)象。煤氣排水器（也稱冷凝水排水器）：由于煤氣一般都處于水氣飽和或含濕較高的狀況下輸送，且因管壁散熱使溫度漸降，部分水氣凝結(jié)成水，并有酚、氰、萘、焦油、塵粒等隨水沉降，如不排除，將使管道載荷過(guò)重而坍塌、折斷，造成嚴(yán)重事故。因此必須設(shè)置冷凝水排水器，并使其始終處于有效排放狀況，同時(shí)又要能有效地封住煤氣，防止煤氣外泄或水封被擊穿。 煤氣排水器分為單式和復(fù)式兩種。水封有效高度：水封的有效高度為煤氣計(jì)算壓力至少加500mm，并應(yīng)定期檢查水封高度?，F(xiàn)象類(lèi)導(dǎo)熱：是由物體內(nèi)部分子和原子的微觀運(yùn)動(dòng)所引起的一種熱量轉(zhuǎn)移方式。如熱量從固體的高溫部分傳送到低溫部分。導(dǎo)熱在固體、液體和氣體中都能發(fā)生。自燃：可燃物質(zhì)不依靠外部提供的點(diǎn)火能量，自行氧化發(fā)熱直至燃燒的現(xiàn)象。如含有焦?fàn)t煤氣的設(shè)施內(nèi)腐蝕沉積物自燃現(xiàn)象，主要是硫化氫與鋼材起腐蝕作用，產(chǎn)生含有活性硫化鐵的棕褐色海綿狀物質(zhì)氧化發(fā)熱所致。擴(kuò)散：由于微粒（分子、原子等）的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的物質(zhì)轉(zhuǎn)移現(xiàn)象即為擴(kuò)散，可由一種或多種物質(zhì)在氣、液或固相的同一相內(nèi)或不同相內(nèi)進(jìn)行。它主要由于濃度差或溫度差所引起，而以前者為較常見(jiàn)。一般從濃度較高的區(qū)域向較低的區(qū)域遷移，直到相內(nèi)各部分的濃度達(dá)到均勻或兩相間的濃度達(dá)到平衡為止。擴(kuò)散速度在氣體中最大，液體中次之，固體中最小。脫火和吹熄：在煤氣燃燒過(guò)程中，如果煤氣流速超過(guò)火焰?zhèn)鞑ニ俣?，就?huì)發(fā)生火焰脫離燒嘴燃燒的現(xiàn)象。如果煤氣流速進(jìn)一步加大，則會(huì)發(fā)生火焰被吹熄的現(xiàn)象。回火：煤氣出口流速小于火焰?zhèn)鞑ニ俣?，火焰就?huì)回竄入出口內(nèi)，造成煤氣回火爆炸事故。第三章 煤氣中毒及預(yù)防和處置第一節(jié) 煤氣中毒概述我們通常所說(shuō)的煤氣中毒，實(shí)質(zhì)指的是煤氣中的CO中毒。因?yàn)槊簹庵械腃O含量較高，而人體對(duì)CO的承受能力卻極低，依據(jù)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，空氣中煤氣的容許濃度僅為 30mg/m3 = 24ppm = %，盡管焦?fàn)t煤氣中CO含量相對(duì)要低，但也在5%8%，是衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的千倍以上。一、CO中毒機(jī)理 途徑CO通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體內(nèi)，吸入肺胞后，進(jìn)行氣體交換進(jìn)入血液循環(huán)，與血紅蛋白結(jié)合生成碳氧血紅蛋白（HbCO）。血紅蛋白所能結(jié)合的CO數(shù)量，與它所能結(jié)合的氧（O2）數(shù)量相同，結(jié)合的部位亦相同，而且HbCO也與氧合血紅蛋白（HbO2）一樣是可以解離的化合物。當(dāng)停止吸入CO，即肺胞氣中的CO分壓小于血液中的CO分壓時(shí)， HbCO中的CO與血紅蛋白解離，從血中逸出，隨呼氣排除體外。致毒機(jī)理CO是血液窒息性氣體，其原因是： （1）CO的毒性作用是引起肌體組織的缺氧。CO對(duì)血紅蛋白的親和力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于O2對(duì)血紅蛋白的親和力，兩者相差約240倍。CO能將HbO2中的O2排擠出去，自身與之結(jié)合，因此即使吸入空氣中存在的少量CO，也能形成大量HbCO而造成全身性缺氧。%，當(dāng)CO在吸入氣中的濃度為正?？諝夂趿康?40分之一時(shí)（%），就可生成與HbO2相等的HbCO（即占血紅蛋白總數(shù)的一半），使全身一半的血液?jiǎn)适Я藬y氧功能?？梢?jiàn)毒性之大。（2）HbCO雖然可以解離，但解離的速度較慢，相當(dāng)于HbO2解離速度的1/3600左右，因此，一旦吸入CO后，其毒性作用持續(xù)的時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)停止吸入CO后，吸入正常的空氣，其血液循環(huán)中的HbCO減少一半所需時(shí)間約為320分鐘（5小時(shí)20分鐘），全部解離需一晝夜。如吸入O2可加快解離時(shí)間，排除一半吸入