煤氣知識

 知識百科     |      2015/7/7 8:19:35


煤氣

煤氣是以煤為原料加工制得的含有可燃組分的氣體。根據加工方法、煤氣性質和用途分為:煤氣化得到的是水煤氣、半水煤氣、空氣煤氣 (或稱發生爐煤氣) ,這些煤氣的發熱值較低,故又統稱為低熱值煤氣;煤干餾法中焦化得到的氣體稱為焦爐煤氣,高爐煤氣。屬于中熱值煤氣,可供城市作民用燃料。煤氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料。

中文名:煤氣         外文名:Coal Gas            質:可燃性化工原料氣體        

主要用途:燃料       制氣原料: 煤

                               

 

煤氣分類

煤氣是由多種可燃成分組成的一種氣體燃料。煤氣的種類繁多,成分也很復雜,

一般可分為天然煤氣和人工煤氣兩大類。

 

發生爐

發生爐煤氣是人工煤氣的一種。是用固體含碳燃料作原料,在專門設備發生爐內獲得的一種煤氣。用于制造發生爐煤氣的氣化劑為空氣、水蒸汽。按使用氣化劑的不同,可制得不同組分和性質的發生爐煤氣,通常分為四類:

空氣煤氣 ― 以空氣(實際是空氣中的氧氣)作氣化劑;

混合煤氣 ― 以空氣和水蒸汽的混合物作氣化劑;

水煤氣 ― 以水蒸汽作氣化劑;

富氧煤氣 ― 以空氣、水蒸汽和氧氣(外加的純氧)混合物作氣化劑。

空氣煤氣

空氣煤氣由于固體燃料僅與氧反應,氣體中可燃成份主要為一氧化碳,故其熱值低,一般僅 800~900 大卡/標立方米,甚至更低,故在工業上使用極少,一般是高爐生產中的副產物。

水煤氣

水煤氣是由水蒸汽和高溫碳反應而獲得的。由于反應為吸熱反應,為維持爐溫,必須間隙生產.所得煤氣中 CO 和 H2 均較高,煤氣發熱值較高,但熱效率低,約54%左右,成本高設備復雜。一般作為合成氨原料氣使用,作工業燃料氣使用的較少。有時,在制水煤氣過程中加入少量空氣,制得的煤氣稱為半水煤氣。

混合煤氣

混合煤氣綜合了空氣煤氣和水煤氣的特點,以水蒸汽和空氣的混合物鼓入發生爐中,制得比空氣煤氣熱值高,比水煤氣熱值低的混合發生爐煤氣,一般在生產中簡稱發生爐煤氣。這種煤氣的熱值因使用燃料性質的不同波動在 1200~1500 大卡/標米之間。被廣泛用作各種工業爐的加熱燃料。由于采用蒸氣、空氣混合物作氣化劑,蒸汽能降低燃燒層(火層)的溫度而防止結渣,維持

連續生產,熱效率高達 70 %以上。

這些煤氣的發熱值較低,故又統稱為低熱值煤氣;煤氣中的一氧化碳和氫氣是重要的化工原料,可用于合成氨、合成甲醇等。為此,將用作化工原料的煤氣稱為合成氣,它也可用天然氣、輕質油和重質油制得。

煤氣是由含碳物質不完全燃燒時發生的氣體,主要成分是一氧化碳,無色無臭,有毒,被人和動物吸入后與血液中的血紅蛋白結合(比氧與血紅蛋白的結合能力強,造成一定程度的缺氧)能引起中毒。也叫煤毒。

發生爐煤氣的含量

發生爐煤氣分為單段發生爐煤氣和雙段發生爐煤氣,兩種煤氣的成分含量有所不同

單段爐

組份

H2

CO

CO2

N2

CH4

O2

H2S

含量%

7-10

23-27

6-8

48-54

1.5-3

0.1-0.5

0.04

雙段爐

組份

H2

CO

CO2

N2

CH4

O2

H2S

含量%

11-15

27-31

3-5

46-52

1.5-3

0.1-0.5

0.04

水煤氣

水蒸氣通過熾熱的焦炭而生成的氣體,主要成份是一氧化碳、氫氣,燃燒后排放水和二氧化碳,有微量CO2、HC和NOX。燃燒速度是汽油的7.5倍,抗爆性好,據國外研究和專利的報導:壓縮比可達12.5。熱效率提高20-40%、功率提高15%、燃耗降低30%,尾氣凈化近歐IV標準(這些指標還應驗證,但效果是肯定的),還可用微量的鉑催化劑凈化。比醇、醚簡化制造和減少設備,成本和投資更低。壓縮或液化與氫氣相近,但不用脫除CO,建站投資較低。還可用減少的成本和投資部分補償壓縮(制醇醚也要壓縮)或液化的投資和成本。有毒,工業上用作燃料,又是化工原料。

將水蒸氣通過熾熱的煤層可制得較潔凈的水煤氣(主要成分是CO和H2),現象為火焰騰起更高,而且變為淡藍色(氫氣和CO燃燒的顏色)。化學方程式為C+H2O(高溫)--->CO+H2。這就是濕煤比干煤燃燒更旺的原因。

煤氣廠常在家用水煤氣中特意摻入少量難聞氣味的氣體,一般是CO和H2為無色無味氣體,目的是為了當煤氣泄漏時能聞到并及時發現。甲烷和水也可制造水煤氣,其化學方程式為:CH4+H2O----》CO+3H2,環保型水煤氣發生爐氣體燃料的一種。主要成分是氫和一氧化碳。由水蒸氣和赤熱的無煙煤或焦炭作用而得。工業上大多用蒸氣和空氣輪流吹風的間歇法,或用蒸氣和氧一起吹風的連續法。熱值約為10500千焦/標準立方米。

焦爐煤氣

焦爐煤氣是指用幾種煙煤配成煉焦用煤,在煉焦爐中經高溫干餾后,在產出焦炭和焦油產品的同時所得到的可燃氣體,是煉焦產品的副產品。主要作燃料和化工原料。焦爐煤氣主要由氫氣和甲烷構成,分別占56%和27%,并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮氣、氧氣和其他烴類;其低發熱值為18250kJ/Nm3,密度為0.4~0.5kg/Nm3,運動粘度為 25×10`(-6)m2/s。

人們生活中的燃燒氣源大致分為液化石油氣(Y)、人工煤氣(R)、天然氣(T)三大類。

液化石油氣(簡稱液化氣)是石油在提煉汽油、煤油、柴油、重油等油品過程中剩下的一種石油尾氣,通過一定程序,對石油尾氣加以回收利用,采取加壓的措施,使其變成液體,裝在受壓容器內,液化氣的名稱即由此而來。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等,在氣瓶內呈液態狀,一旦流出會汽化成比原體積大約二百五十倍的可燃氣體,并極易擴散,遇到明火就會燃燒或爆炸。因此,使用液化氣也要特別注意。

煤氣是用煤或焦炭等固體原料,經干餾或汽化制得的,其主要成分有一氧化碳、甲烷和氫等。因此,煤氣有毒,易于空氣形成爆炸性混合物,使用時應引起高度注意。天然氣廣義指埋藏于地層中自然形成的氣體的總稱。但通常所稱的天然氣只指貯存于地層較深部的一種富含碳氫化合物的可燃氣體,而與石油共生的天然氣常稱為油田伴生氣。天然氣由億萬年前的有機物質轉化而來,主要成分是甲烷,此外根據不同的地質形成條件,尚含有不同數量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烴以及二氧化碳、氮氣、氫氣、硫化物等非烴類物質;有的氣田中還含有氦氣。

天燃氣每立方燃燒熱值為8000大卡至8500大卡。

每公斤液化氣燃燒熱值為11000大卡。氣態液化氣的比重為2.5公斤/立方米。每立方液化氣燃燒熱值為25200大卡。這樣可看出一立方液化氣燃燒熱值是天然氣的三倍,但還有報道說液化氣熱值是天然氣的7倍。

每瓶液化氣重14.5公斤,總計燃燒熱值159500大卡,相當于20立方天然氣的燃燒熱值。

高爐煤氣

主要成份高爐煤氣為煉鐵過程中產生的副產品,主要成分為: CO、C02、N2、H2、CH4等,其中可燃成分CO含量約占25%左右,H2、CH4的含量很少,CO2、N2的含量分別占15%、55%,熱值僅為3500KJ/m3左右。

化學過程

高壓鼓風機(羅茨風機)鼓風,并且通過熱風爐加熱后進入了高爐,這種熱風和焦炭助燃,產生的是二氧化碳和一氧化碳,二氧化碳又和炙熱的焦炭產生一氧化碳,一氧化碳在上升的過程中,還原了鐵礦石中的鐵元素,使之成為生鐵,這就是煉鐵的化學過程。鐵水在爐底暫時存留,定時放出用于直接煉鋼或鑄錠。

這時候在高爐的爐氣中,還有大量的過剩的一氧化碳,這種混和氣體,就是“高爐煤氣”。

這種含有可燃一氧化碳的氣體,是一種低熱值的氣體燃料,可以用于冶金企業的自用燃氣,如加熱熱軋的鋼錠、預熱鋼水包等。也可以供給民用,如果能夠加入焦爐煤氣,就叫做“混和煤氣”,這樣就提高了熱值。

 

煤氣制備

天然煤氣是通過鉆井從地層中開采出來的,如天然氣、煤層氣。人工煤氣則是利用固體或液體含碳燃料熱分解或氣化后獲得的,常見有焦爐煤氣、高爐煤氣、發生爐煤氣、油煤氣等。

 

煤氣應用

混合煤氣被廣泛用作各種工業爐的加熱燃料。此外,尚有用蒸氣和空氣一起吹風所得的“半水煤氣”??勺鳛槿剂?,或用作合成氨、合成石油、有機合成、氫氣制造等的原料。天然氣是一種重要的能源,廣泛用作城市煤氣和工業燃料;在70年代世界能源消耗中,天然氣約占 18%~19%。天然氣也是重要的化工原料。

 

注意事項

煤氣中毒

家庭中煤氣中毒主要指一氧化碳中毒、液化石油氣、管道煤氣、天然氣中毒,前者多見于冬天用煤爐取暖,門窗緊閉,排煙不良時,后者常見于液化灶具漏泄或煤氣管道漏泄等。煤氣易與人體中的血紅蛋白結合。煤氣中毒時病人最初感覺為頭痛、頭昏、惡心、嘔吐、軟弱無力,當他意識到中毒時,常掙扎下床開門、開窗,但一般僅有少數人能打開門,大部分病人迅速發生抽痙、昏迷,兩頰、前胸皮膚及口唇呈櫻桃紅色,如救治不及時,可很快呼吸抑制而死亡。煤氣中毒依其吸入空氣中所含一氧化碳的濃度、中毒時間的長短.當居室內一氧化碳體積達0.06%時,人會感到頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、四肢乏力等癥;超過0.1%時,只要吸入半小時,人即會昏睡,進而昏迷;達到0.4%時,只要吸入1小時就可致人于死亡。

常分三型:

輕型

1.中毒時間短,血液中碳氧血紅蛋白為10%~20%。表現為中毒的早期癥狀,頭痛眩暈、心悸、惡心、嘔吐、四肢無力,甚至出現短暫的昏厥,一般神志尚清醒,吸入新鮮空氣,脫離中毒環境后,癥狀迅速消失,一般不留后遺癥。

2.中型

中毒時間稍長,血液中碳氧血紅蛋白占30%~40%,在輕型癥狀的基礎上,可出現虛脫或昏迷。皮膚和粘膜呈現煤氣中毒特有的櫻桃紅色。如搶救及時,可迅速清醒,數天內完全恢復,一般無后遺癥狀。

3.重型

發現時間過晚,吸入煤氣過多,或在短時間內吸入高濃度的一氧化碳,血液碳氧血紅蛋白濃度常在50%以上,病人呈現深度昏迷,各種反射消失,大小便失禁,四肢厥冷,血壓下降,呼吸急促,會很快死亡。一般昏迷時間越長,預后越嚴重,常留有癡呆、記憶力和理解力減退、肢體癱瘓等后遺癥。

吸收時間與癥狀

0.02%0.04%0.08%0.16%0.32%0.60%1.28%

2-3小時有輕度頭疼1-2小時有頭疼惡心、2.5小時至3小時頭后部出現疼痛45分鐘出現頭疼、惡心、嘔吐、2小時失去知覺20分鐘出現頭痛、惡心、嘔吐、2小時既能死亡5-10分鐘出現頭痛、30分鐘既能死亡1-2分鐘既能出現頭痛、10-15分鐘死亡1-3分鐘間死亡

中毒癥狀

煤氣中毒主要是指一氧化碳中毒,先將一氧化碳在不同濃度時的中毒癥狀列表如下:在不同CO濃度時的中毒癥狀

(1)將中毒者迅速及時地救出煤氣危險區域,抬到空氣新鮮的地方,松開衣扣褲帶,并注意保暖,搶救場所應保持清靜、通風,并指派專人維持秩序。
(2)中毒輕微者,如出現頭痛、惡心、嘔吐等癥狀,可直接送往附近保健站急救。
(3)中毒較重者,如出現失去知覺、口吐白沫等癥狀,應通知煤氣防護人員和保健站人員趕到現場搶救。
(4)中毒者已停止呼吸,應在現場立即做人工呼吸并使用蘇醒器,同時通知煤氣防護人員和保健站人員趕到現場搶救。
(5)中毒者未恢復知覺前,不得用救護車送往較遠醫院急救,就近送往醫院搶救時,途中應采取有效的急救措施,并應有醫務人員護送。

中毒急救原則

煤氣發生爐操作中出現煤氣中毒時,應根據中毒的程度不同,分別加以急救。

1、當值班操作人員或維修人員發現有頭暈的情況,應立即到空氣新鮮處,呼吸新鮮空氣,并打開室內的窗戶和通風設備,以加強空氣的對流,使室內的一氧化碳濃度下降。

2、當出現惡心,氣喘等癥狀時,應至空氣新鮮處靜臥休息,放松衣著,注意保暖。并可直接送鄰近醫務室急救。

3、當出現昏迷休克時,應立即移至空氣新鮮處,作人工呼吸,并應通知煤氣防護站工作人員和醫務人員急赴現場急救。

4、當中毒者已停止呼吸,應在現場做人工呼吸,并使用蘇生器急救或人工呼吸急救,同時應通知煤氣防護站工作人員和醫務人員速到現場搶救。

5、在出現昏迷休克及停止呼吸,搶救者在未恢復知覺前不能送往較遠距離的醫院急救,若送往就近醫院搶救時,途中應采取有效的急救措施,并應有醫務人員護送。

后繼處理

①堅持早晨到公園或在陽臺進行深呼吸運動擴胸運動、太極拳,每天30分鐘左右,輕、中型中毒者應連續晨練7~14天;重型中毒者可根據后遺癥情況,連續晨練3~6個月,作五禽戲、鐵布衫功、八段錦等。

②繼續服用金維他每天1~2丸,連服7~14天,或維生素C 0.1~0.2克,每天3次,亦可適量服用維生素B1、B6,復合維生素B等。

③檢查煤氣使用情況,以防再次中毒:

a.檢查煤氣有無漏泄,安裝是否合理,燃氣灶具有無故障,使用方法是否正確等.

b.冬天取暖方法是否正確,煤氣管道是否暢通,室內通風是否良好等.

c.盡量不使用煤爐取暖,如果使用,必須遵守煤爐取暖規則,切勿馬虎.

d.熱水器應與浴池分室而建,并經常檢查煤氣與熱水器連接管線的完好.

e.如入室后感到有煤氣味,應迅速打開門窗,并檢查有無煤氣漏泄或有煤爐在室內,切勿點火.

f.經常擦拭灶具,保證灶具不致造成人體污染,在使用煤氣開關后,應用肥皂洗手,并用流水沖凈。在廚房內安裝排氣扇或排油煙機.

g.一定要使用煤氣專用橡膠軟管,不能用尼龍、乙烯管或破舊管子,每半年檢查一次管道通路。

擴展煤氣中毒的防范措施

寒冬遠去,春風又迎來了夏季的酷暑休閑,在漫長的人生歲月,晚年的生活只有依賴這筆鋒不斷地耕耘墨寶文萃。閑暇之余,不斷地探索著防范煤氣中毒的多種方案。近年來,煤氣中毒事件真是讓人談虎色變,煤炭燃燒后所產生的一氧化碳氣體是致人死亡的罪魁禍首(無色無味有毒,分子式CO,分子量28,是有機物氧化或燃燒后的中間產物。)。如何預防煤氣中毒,是政府管理者的頭等大事。每年的冬季,政府部門都要動用大量的人力和財力進行大規模的宣傳教育,進行年復一年不斷地督導人們學習如何防范煤氣中毒的一般常識。雖然煙囪的暢通和煤具的質量能夠確保一氧化碳的及時排放,但卻不能保證萬一出現的煤氣中毒事件。人命關天,盡管如此的作出了大量的宣傳工作,但每年的煤氣中毒事故仍時有發生。 煤氣,也就是一氧化碳氣體,它無色無味。關于其中毒機理主要是一氧化碳極易與血紅蛋白結合,并形成碳氧血紅蛋白,使血紅蛋白喪失攜帶氧分子的能力,進而造成生物細胞組織的窒息和產生毒素作用,尤其是對大腦皮質細胞的影響最為嚴重,當人們一旦意識到自己煤氣中毒為時已晚。人體煤氣中毒往往表現為頭暈惡心,四肢無力,手腳不聽使喚。因為支配人體運行的大腦神經系統最先受到傷害,使人無法實現有目的自行救助,所以煤氣中毒者的生命危在旦夕。

燃煤取暖的弊端關鍵是屋內空間的空氣環流通風受阻或者是風斗的排氣量不能滿足一氧化碳氣體的盡快排放。因為人的大腦在缺氧5分鐘左右就會危及生命,所以室內一氧化碳的排放速度應當設計在最佳標準值,以確保室內一氧化碳氣體的總體含量小于5%的標準數值或更小。如何掌握這一參數,主要是室內空氣在短時間內的流通速度和對取暖爐具的正規操作,既可保證冬季室內的溫度,又能讓一氧化碳盡快的排除,這是最為關鍵性的問題。

在我國經濟不斷發展的今天以及人口的大量流動,政府還不能全部的解決流動人口和經濟欠發達以及邊遠地區群眾的集中取暖方式。那些居住在城鄉結合部以及邊遠貧困地區的群眾依然在冬季采取一些廉價的燃煤方法取暖。由于人們對一氧化碳知識了解的不夠和對取暖爐具使用問題了解的又不太充分以及對燃燒物中的硫化物和碳化物對金屬的腐蝕作用一知半解,才會導致爐具和煙囪內部金屬表面化學反應物的大量沉淀堵塞和得不到及時的清除而產生煤氣中毒。我們應該知道,煤煙顆粒與金屬化學沉淀物會堵塞煙道致使燃煤產生的一氧化碳有毒氣體不能及時的排出,這也是造成人們一氧化碳中毒的主要原因。

如何防范一氧化碳中毒,一直是政府管理者和群眾最為關心的事情。解決這個問題,我們應當從兩個方面來尋找最為恰當的處理辦法。其一,人們冬季取暖盡可能的采取集體供熱的方式或者采用土暖氣供暖和空調供熱方式。其二,如果條件達不到,我們應當著手從室內空氣循環的角度去思考問題的解決辦法。根據冷暖空氣的循環方式,屋內的暖氣流和一氧化碳一般處于室內空間的中上方,冷空氣則處于在室內空間的最下層。如果在窗戶的最下端或者其他的地方開一個直徑為十公分以上的通風孔,讓室外的清潔空氣快速的進入到室內以促進空氣環流的加速排放是解決煤氣中毒的最佳途徑。另外,在白天我們可將室內下方的通風孔關閉以確保室內的溫度,到了晚間人們休息的時候我們在將入氣孔打開以保證室內空氣的快速流通。這樣,人們在冬季完全的就可避免一氧化碳的中毒。還有另外一種方式,就是在風斗的出氣孔設置排風扇,夜晚可將排風扇的風機開關打開運行,以加速室內污濁氣體和一氧化碳的排放?;蛘咴谑覂仍O計一個一氧化碳和排風自動裝置,自動檢測室內一氧化碳的濃度,實現自動化排氣控制。

根據人們的惰習,針對冬季燃煤取暖避免煤氣中毒,我們指出了一條最佳的防范措施。根據實驗,我們盡可能的采取設置空氣對流的最簡易和最安全的通風方法,設定氣體的排氣量在每分鐘0.5立方米左右的速度循環。也就是我們上述中所說的在室內最佳的部位安裝空氣對流孔,構成風斗排氣與進氣孔進氣形成空氣的快速循環流通,以確保室內一氧化碳的最低含量和高濃度的氧氣含量。這種方法的提出,也是根據近年來隨著我國城市化的不斷深入,以及城市周邊人口的大量聚集和邊遠地區冬季的燃煤取暖而屢屢發生的一氧化碳中毒現象。不論怎樣說,室內的空氣對流速度決定著一氧化碳的中毒概率。室內空氣對流孔的大小也有一定的因素,根據往年的經驗和室內空氣對流速度,風斗排氣孔的面積應當設計在400平方厘米以上,進氣孔一般設計在100平方厘米左右。使下層的新鮮空氣與室內的污濁空氣和一氧化碳形成快速的流動,既保證了冬季室內的最佳居住溫度,同時也減小了煤氣中毒的概率,或者可確保煤氣中毒的現象不再發生。

這篇文章的闡述,主要是想通過官方媒體讓人們了解如何解決冬季取暖以及如何解決在冬季燃煤取暖中的一氧化碳中毒問題。辦法簡單,政府可通過監管和宣傳的方式,讓人們了解室內上下設置空氣循環裝置的好處,不論何時都不能將上下空氣循環通風口堵上。只有這樣才能徹底的消除一氧化碳的中毒事件,利國利民的好措施我們應當普及。

 

事故處理

相關規定

(1)凡發生煤氣中毒、著火、爆炸和大量泄漏煤氣等事故后應立即報告煤氣站領導及有關部門,如發生煤氣中毒事故,應立即通知廠保健站。如發生煤氣著火、爆炸事故應報告保衛科和安全科,并做好現場保護,事故的臨時處理。
(2)有關部門接到事故通知后,應立即組織人員到現場,搶救事故的所有人員都必須服從統一領導和指揮。
(3)事故現場應劃出危險區域,布崗保護現場,防止非搶救人員進入,進入煤氣危險的搶救人員必須佩帶氧氣呼吸器,嚴禁用紗布、口罩或其他不適合防止煤氣中毒的器具。
(4)未查明事故原因和采取必要安全措施前不得向煤氣設施恢復送氣。

CO濃度(毫克/立方米)

工作時間

30毫克/

可正常工作工作時間不超過1小時工作時間不超過0.5小時工作時間不超過15分鐘

煤氣爆炸

(1)當發生煤氣爆炸事故后,應立即切斷煤氣來源,迅速通蒸汽,將殘余煤氣吹掃干凈。
(2)煤氣爆炸引起的著火,應按著火事故處理規程,首先滅火后,再切斷煤氣。

不同煤氣濃度時的允許工作時間

在下述限制工作時間作業時,兩次作業時間必須間隔2小時以上。允許正常工作的CO濃度<30毫克/米,在以PPM為測量單位時,則應為:在<24PPM時,可進行正常工作。不同一氧化碳濃度時的允許工作時間

煤氣著火

(1)煤氣設施著火時,應逐漸降低煤氣壓力通入大量蒸汽或氮氣,但設施內煤氣壓力不得低于10Pa,嚴禁突然關閉煤氣閘閥或水封閥,以防回火爆炸。
(2)清除附近易燃物品,使火勢不再擴大,火勢威脅電器及電源時,應切斷電源。
(3)局部著火,火勢較小時,可用黃泥、濕毛毯、濕草袋或泡沫滅火器滅火。
(4)煤氣設施已被燒紅時,不得用水驟然冷卻。
(5)滅火時,煤氣閥門、壓力表、蒸汽吹管應由專人控制操作。