【正文】 度為 20OC，相對濕度為 ， α = ，可計算得： ? L實 (干 )=／ (m3煤氣 ) ? L實 =／ (m3煤氣 ) ? V廢 =／ (m3煤氣 ) ? 其廢氣組成為： C02 ％， 02 ％、 H20 ％、 N2 ％。由計算可知，燃燒 1m3焦爐煤氣所需空氣量約為燒 1m3高爐煤氣所需空氣量的 ，產生的廢氣量約為 ，且兩者的廢氣組成也有顯著差別，除 N2以外焦爐煤氣產生的廢氣中以 H20為最多，高爐煤氣的廢氣則以 C02為最多。 ? 例題： ? 某焦爐用發(fā)生爐煤氣加熱，實測得廢氣的組成為： ? 廢氣成分 CO2 CO O2 ? 含量， % ? 發(fā)生爐煤氣的組成為： ? 煤氣成分 H2 CO CH4 CO2 N2 O2 ? 含量， % ? 求空氣過剩系數(shù)。 ? 解：依題意： ? α = 1 + K （ O2 ） /(CO2 + CO) ? K = Vco2 /O理 ? 則 Vco2 = (CO + CO2 +CH4) ? = ( + + ) ? = ? O理 = [(H2+CO) +2CH4 – O2] ? = [( +) +2 ] ? = ? 故 K= ? α = 1 + （ 2 ）/( + ) ? = 1 + = ? 答：該焦爐的空氣過剩系數(shù)為 。 ? 燃燒溫度計算 ? 燃燒溫度 —— 是指燃料燃燒時產生的熱量用于加熱燃燒產物（廢氣）使其達到的溫度稱為燃料的燃燒溫度。該溫度的高低取決于燃料組成、空氣系數(shù)、預熱程度及熱量向周圍介質傳遞的情況等多種因素。 ? （ 1）實際燃燒溫度：煤氣燃燒時產生的熱量，除掉廢氣中 CO2和 H2O部分離解所吸收的熱量和傳給周圍介質的熱量后，存余部分使廢氣溫度升高，此時的溫度稱為實際燃燒溫度。 ? t實 = (Q低 +Qg+QaQ效 Q散 QCOQ分 ） /Vcp ? 式中： Q低 —— 煤氣的低熱值， kj/m3； ? Qg—— 煤氣的顯熱（物理熱）， kj/m3； ? Qa—— 空氣顯熱， kj/m3； ? Q效 —— 有效熱， kj/m3； ? Q散 —— 向周圍的散熱， kj/m3； ? QCO—— 不完全燃燒熱， kj/m3； ? Q分 —— CO H2O的高溫離解熱， kj/m3； ? V—— 1m3煤氣燃燒后產生的廢氣量， m3/m3。 ? cp—— 廢氣的熱容（比熱），kj/m3℃ 。 ? （ 2）理論燃燒溫度：假設： 1）煤氣完全燃燒，即 QCO=0， ? 2）廢氣不向周圍介質傳熱，即Q效 =Q散 =0。這種條件下煤氣燃燒使廢氣達到的溫度稱為理論燃燒溫度。 ? t理 =(Q低 +Qg+QaQ分 ） /Vcp ? （ 3）熱值燃燒溫度：當上式中 Q分 =0時，此時廢氣達到的溫度稱為熱值燃燒溫度 t熱 。是理論上能達到的最高溫度。 ? 一般情況下： t熱 =t 理 + 200 ~ 300℃ , ? t理 =t實 + 250 ~ 400℃ ? 由于燃料的溫度取決于空氣和燃料的預熱溫度，預熱溫度越高（ Qg+Qa），煤氣燃燒產生的溫度所能提供的熱值越高，這也是工業(yè)上為增加煤氣熱值對煤氣和空氣預熱的原理。 ? （五）煤氣的加熱特性 ? 1．焦爐煤氣加熱特性 ? （ 1） 焦爐煤氣可燃成分濃度大，發(fā)熱值高，提供一定熱量所需煤氣量少，理論燃燒溫度高。 ? （ 2）由于 H2占 50%以上，故燃燒速度速度快、火焰短，煤氣和廢氣的密度低。因 CH4占25%以上，而且含有少量的 CmHn，故火焰明亮，輻射能力強。 此外用焦爐煤氣加熱時，煉焦耗熱量低，且當增減煤氣流量時對焦爐燃燒溫度的變化比較靈敏，一般需要 2～ 3小時爐溫即可反映出來。 ? (3) 焦爐煤氣在回收車間凈化不好時，煤氣中萘、焦油和焦油渣增多，容易堵塞管道及管件，煤氣中氨、氰化物、硫化物等對管道和設備腐蝕嚴重。當焦爐壓力制度不當，炭化室負壓操作時，煤氣中 N C0 02含量增加，發(fā)熱值降低且會波動，因此煉焦車間和回收車間的操作狀況對焦爐加熱用煤氣質量影響很大。 ? 例如用于焦爐加熱的煤氣有富煤氣（焦爐煤氣）、貧煤氣（高爐煤氣和發(fā)生爐煤氣）。 ? 貧煤氣富化：貧煤氣中加入部分富煤氣，以提高貧煤氣的熱值。富煤氣的貧化：富煤氣中加入部分貧煤氣，以降低富煤氣的熱值。 ? 2. 高爐煤氣加熱特性 ? （ 1）高爐煤氣中不可燃成分占 70％，故發(fā)熱值低，提供一定熱量所需煤氣量多，產生的廢氣量也多。 ? （ 2）高爐煤氣中可燃成分主要是 CO，且不到 30％，燃燒速度慢，火焰長，高向加熱均勻，可適當降低燃燒室的溫差。但高爐煤氣不預熱時，理論燃燒溫度低，因此，必需經蓄熱室預熱到 1000oC以上，才能滿足燃燒室溫度的要求。 ? （ 3） 用高爐煤氣加熱時，由于煤氣和廢氣的密度較高，廢氣量也多，故耗熱量高，加熱系統(tǒng)阻力大，約為焦爐煤氣加熱時阻力的二倍以上。當增減煤氣流量時，溫度變化反映較慢，爐溫需 6個小時才能反映出來。 ? 3. 轉爐煤氣加熱特性 ? （ 1）轉爐煤氣可燃成分濃度偏小，熱值較低，提供一定熱量需要的煤氣量大，產生廢氣量也大。 ? （ 2）理論燃燒溫度偏低。但是含有大量的 CO，故燃燒速度較慢、火焰長。當混入焦爐煤氣中用于焦爐加熱時，可以拉長火焰的高度，有利于焦爐的高向加熱和工藝指標的優(yōu)化，更有利于加熱制度的穩(wěn)定。 ? （ 3）轉爐煤氣中含有大量的 CO，且無色無味的有毒氣體，焦爐加熱制度運行良好，爐溫波動較小 ? 第七講 煤氣安全基礎知識 ? 五、爆炸 住戶家里著火了導致煤氣爆炸，據(jù)說業(yè)主嚇壞了，就從五樓跳下來 山東章丘發(fā)生煤氣爆炸 半邊樓被炸數(shù)人亡 (圖 ) 焦作市小區(qū)發(fā)生煤氣管道爆炸事故 ? 、爆炸 ( explosion)定義與解析 ? ：爆炸是指在 有限體積內能量 發(fā)生急劇轉化 的物理、化學過程 。在該變化的過程中，內能迅速地轉化為機械壓縮能、光、熱輻射等，而且使原來的物質或其變化產物、周圍介質產生機械運動。 ? 現(xiàn)象：爆炸基本上是一種 快速膨脹 的過程，并使周圍介質中迅速出現(xiàn) 高壓力（壓力突躍） 。 ? ? 具體來說，爆炸現(xiàn)象一般會出現(xiàn)以下特征： ? (1)爆炸過程進行得 很快 。 ? (2)爆炸點附近 壓力急劇升高 。 ? (3)發(fā)出或大或小的 聲音 。 ? (4)周圍介質發(fā)生振動或鄰近物質遭到 破壞 。 ? 爆炸過程分兩個主要階段： ? 第 1階段：某種形式的 內能轉化為強烈的物質壓縮能 。 ? 第 2階段：物質由壓縮態(tài)膨脹，釋放壓縮能，轉化為機械功 ，進而引起鄰近的周圍介質變形、位移、破壞。 ? 燃燒和爆炸的區(qū)別 ? （ 1） .爆炸的特征是 壓力急劇上升，并不一定著火（發(fā)光、放熱）； 而燃燒 肯定有發(fā)光放熱的現(xiàn)象，但與壓力無特別的關系 。 ? （ 2） .化學爆炸（其中絕大部分是氧化反應）與燃燒現(xiàn)象本質上都屬于氧化反應，但二者反應速度、放熱速率不同，火焰?zhèn)鞑ニ俣纫膊煌?爆炸比燃燒快很多 。 ? （二）、爆炸的分類 ? 按原因和性質分：物理爆炸、化學爆炸、原子爆炸 ? 按爆炸傳播速度分： —— 輕爆、爆炸和爆轟 ? 按引起爆炸反應的相分 ：氣相爆炸，凝相爆炸（固相爆炸，液相爆炸） ? ﹙ physical explosion﹚ ? 由物質的 物理變化 造成的爆炸。爆炸過程中，物質只發(fā)生狀態(tài)參數(shù)（如溫度、壓力、體積）變化。 ? 例如：液化石油氣高壓氣瓶的爆炸；蒸汽鍋爐的爆炸；車胎的爆裂；閃電；地震；火山爆發(fā)等。 ? ﹙ chemical explosion﹚ ：由 化學變化或快速的化學反應 引起的爆炸。 ? 化學爆炸是將 化學潛能 轉變?yōu)?氣體壓縮能 的過程 ? 例： 礦井瓦斯爆炸； 可燃性氣體 (粉塵 ) 爆炸； 炸藥爆炸； 制藥過程爆炸等。 ? 化學性爆炸分類三類： ? （ 1）簡單分解爆炸 ? 這類物質有疊氮鉛、乙炔銀、乙炔酮、碘化氮等 ? （ 2）復雜分解的爆炸物質 ? 這類物質有苦味酸（ 2， 4， 6三硝基苯酚 ）、梯恩梯（2， 4， 6三硝基甲苯 ）、硝化棉 (C12H16N4O18)等。這類物質爆炸時有燃燒現(xiàn)象，燃燒所需的氧由自身供給。 ? 爆炸性混合物至少由兩種組分構成，在一定的條件下發(fā)生爆炸。 ? 爆炸性混合物可以是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)或是多相系統(tǒng)。 ? (3)爆炸性混合物：通常指可燃氣體、蒸氣及粉塵同空氣的混合物遇到明火發(fā)生的爆炸。 ? 氣態(tài)爆炸性混合物：如氫氣、乙炔、煤氣等可燃氣體與空氣或氧氣混合，構成的爆炸性氣體。 ? 液態(tài)爆炸性混合物：如兩種以上液體混合引起的聚合爆炸；如少量水進入濃硫酸中引起爆炸等。 ? 固態(tài)爆炸性混合物：如一定比例木炭粉、硫磺與氯酸鉀的混合物是炸藥。 ? 多相爆炸性混合物：如可燃粉塵與空氣構成的爆炸性混合物。 ? ﹙ nuclear explosion﹚ 由 原子核裂變反應或核聚變 反應引起的爆炸。 ? 原子彈爆炸（核裂變） ? 氫彈爆炸（核聚變） ? 核爆炸在能量和爆炸速度上遠大于上述兩類爆炸，例如： 5千克鈾 全部裂變僅需 s，釋放能量 1億千瓦小時，相當于10萬噸 TNT，核爆炸除產生 沖擊波 作用外，同時還產生很強的光和熱輻射以及各種粒子輻射 。 ? 原子彈裝藥重 ， TNT當量 ，試驗中產生了上千萬度的高溫和數(shù)百億個大氣壓，致使一座 30米高的鐵塔被熔化為氣體，并在地面上形成一個巨大的彈坑．在半徑為 400米的范圍內，沙石被熔化成了黃綠色的玻璃狀物質，半徑為 1600米的范圍內，所有的動物全部死亡． ? 三）爆炸極限 ? ：指可燃氣體、蒸汽或粉塵與空氣混合后，遇火產生爆炸的 最高或最低濃度。通常以 體積百分數(shù) 表示。 ? ? 可燃氣體、蒸汽或粉塵與空氣組成的混合物，能使火焰?zhèn)鞑サ?最低濃度 稱為該氣體或蒸汽的爆炸下限，也稱燃燒下限。 ? 可燃氣體、蒸汽或粉塵與空氣組成的混合物，能使火焰?zhèn)鞑サ?最高濃度 稱為該氣體或蒸汽的爆炸上限，也稱燃燒上限。 ? ? a) 可燃氣體的濃度低于爆炸下限時，在有外界 火源的情況下，不燃燒不爆炸； ? b) 當可燃氣體的濃度等于爆炸下限時，在有外界火源的情況下，發(fā)生輕度爆炸； ? c) 當可燃氣體濃度處于爆炸上限與下限之間時，在有外界火源的情況下，發(fā)生強烈的爆炸； ? d) 當可燃氣體濃度等于爆炸上限時，在有外界 火源的情況下，發(fā)生輕度爆炸； ? e) 當可燃氣體濃度大于爆炸上限時，在有外界火源的情況下，只燃燒、不爆炸； ? ⑶幾種常見物質在空氣中的爆炸極限 ? ? 4. 影響爆炸極限的因素 ? 初始溫度、初始壓力、惰性介質及雜質、混合物中氧含量、點火源、容器等。 ? （ 1）原始溫度 ? 原始溫度升高，則爆炸極限范圍變寬。 ? 對于氣體物質，爆炸極限的變化可用下列式計算： ? 式中： Δ Hc—— 燃燒時的熱量 KJ/mol ? T—— 起始溫度 ℃ ? L上，下（ 25） —— 25℃ 時，純物質的爆炸極限上下限值。 ? (2)原始壓力 ? 一般來說，增加壓力，爆炸極限范圍擴大，其中上限隨壓力增加變化較多。但總體上爆炸極限的變化不大。 壓力降低，爆炸極限范圍會變小。 ? 當壓力低至一個臨界值以下時，系統(tǒng)進入不燃不爆區(qū)。由此可見，在密閉容器內進行負壓操作，對安全生產是有利的。 ? 壓力增加對上限的影響，也可用下列公式計算： ? L上（ P） = L上 ＋ （ log p＋ 1） ? 式中： p—— 壓力 (絕對壓 )， MPa； ? L上 —— 大氣壓為 上限值； ? L上（ P） —— 某一壓力下的爆炸上限