煤气安全基础知识.docx
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1、煤气安全基础知识2012年7月第一章 煤气种类及特性第一节 煤气的种类工业上所讲的煤气,是指含有H2、CH4和CO等多种可燃气体成份的混合气体。我国煤气种类是按其形成原因进行分类的,包括天然气、人工煤气、液化石油气三种。天然气的主要成份是甲烷(CH4),按其含量的不同,天然气又分为气油气(纯天然气)、油田伴生气和煤矿矿井气三种。人工煤气主要成份是一氧化碳(CO),按照制气原料和方法的不同,又分为三种: 1、固体燃料干馏煤气,如焦炉煤气; 2、固体燃料气化煤气,如水煤气; 3、油制气。液化石油气是开采和特制石油过程中的副产品,主要组成成份有丙烷、丙烯、正异丁烷、正异丁烯。工业煤气主要指的是人工煤
2、气,如高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气,发生炉煤气、铁合金炉煤气。第二节 煤气的性质 一、煤气成份 成份(%)煤气种类COCO2H2CH4N2O2CmHn高炉煤气23-3016-182-40.2-0.551-560.81焦炉煤气5-81.5-355-6023-283-50.4-0.82-4转炉煤气60-7015-201.510-202二、煤气的理化性质 特性类别主要性质爆炸极限(%)着火温度()热值(KJ/m3)理论燃烧温度()比重高炉煤气剧毒、易燃、易爆、无色、无味46-687303349-418715000.9-1.1焦炉煤气有毒、易燃、易爆、无色、有味5.6-30.4550-65016800
3、-1890021500.3623转炉煤气剧毒、易燃、易爆、无色、无味20.3-71.55306800-100001.04高炉煤气特点表现在以下三方面: 1、含有CO等可燃物质,有剧毒却无色无味,比重接近空气比重; 2、热值较低、燃烧温度也低,爆炸下限较高; 3、煤气中含有大量水份(一般为50 - 80g/m3),水份能降低煤气热值,在流速较快的情况下进入燃烧室还可引发爆炸事故。焦炉煤气特点表现在以下三方面: 1、含CO有毒,还含有氨和苯等有毒气体,但有焦油味,比重较轻; 2、易燃易爆,爆炸下限极低,一旦泄漏与空气中的O2混合极易形成爆炸性混合气体; 3、热值高,由于煤气中H2、CH4和CmHn
4、的含量之和高达80.2% - 88.6%,因此有很高的热值。转炉煤气特点表现在以下三方面: 1、CO含量较高,剧毒; 2、无色无味; 3、比重略重于空气比重,泄漏后不易上升扩散而附着在地表。第三节 煤气的危害 一、中毒煤气中的CO成份,是造成人身煤气中毒的根本性成份。 基本概念是: 煤气中毒 一氧化碳中毒CO气体对人体的危害属于血液窒息性气体,少量的CO气体存在被人体吸入,便可对人体各组织器官造成损害,而煤气中的CO含量都比较高,大大超出了人体的所能承受的极限。二、着火和爆炸煤气是由一些单一气体混合而成,分为可燃气体、不可燃气体和助燃气体三部分。成份分别是: 可燃气体成份:CO、H2、CH4、
5、CmHn 不可燃气体成份:CO2、N2 助燃气体成份:O2煤气中可燃气体成份是形成煤气着火和爆炸的成份,可燃气体成份一旦与空气中的氧混合达到一定比例时,在无限空间遇火源可发生着火事故,在局限空间内遇火源可发生爆炸事故。三、腐蚀和磨损 1、腐蚀 煤气中的硫化氢(H2S) 、二氧化碳(CO2)及氧气(O2),是煤气设备设施产生腐蚀性的主要成份。因为H2S、CO2在水中呈酸性, O2在水中则具有氧化性腐蚀,所以降低煤气中的水份,是减轻煤气对设备管道腐蚀的基本方法。2、磨损 煤气中的含尘量在荒煤气时较高,干式除尘后的含尘量也在10% - 15%以上,在流速的驱动下,能对设备和管道的拐弯部位和煤气流动易
6、产生摩擦的部位造成磨损,使壁厚变薄甚至出现孔洞,煤气外泄。设计上的合理性是减轻煤气磨损的根本方法。第二章 煤气常用的计算及概念第一节 煤气浓度的表示方法及相互换算 一、煤气浓度的表示方法 1、重量、体积混合表示法。用每立方米空气中含有煤气的毫克数表示。符号:mg/m3 2、体积表示法。用每立方米空气中含有煤气的毫升数表示。因为一立方米等于一百万毫升,故常用百万分数表示。符号:ppm 二、相互换算 1、 mg/m3 与 ppm 的相互换算。可通过摩尔体积和一氧化碳的分子量进行换算。换算公式: mg/m3M×PPm 或 PPmmg/m3×22.4 22.4 M 式中:M 一氧化
7、碳的分子量,M=28 22.4 分子摩尔体积 计算要快捷,可用比值的方法进行计算。 比值为:1:0.8 mg/m3=1 PPm=0.82、体积百分数与mg/m3的换算。换算公式: mg/m3C×28×10 ×103 或 C M × 22.4 × 22.4 28×10×103式中:C=气体百分比浓度(当0.01%时,只取0.01); M= mg/m3; 28=一氧化碳分子量; 22.4=分子摩尔体积; 10=常数。3、体积百分数与ppm的换算。换算公式: ppmC×106 或 Cppm×100 ×
8、 106 式中:C 体积百分数。4、不同单位表示同一数值的对照: 30mg/m3 = 24ppm = 0.0024%三、煤气卫生标准 一氧化碳CO 最高容许浓度 30mg/m3 甲烷CH4 空气中浓度才有毒 25-30% 硫化氢H2S 最高容许浓度 10mg/m3 苯C6H6(皮) 最高容许浓度 40mg/m3 二氧化碳CO2 空气中浓度有危险 1.25% 氧气O2 空气中浓度不低于 18% 第二节 煤气安全常用的符号和名词解释一、符号 1、气体类 一氧化碳:CO 二氧化碳:CO2 氢气:H2 氮气:N2 氧气:O2 甲烷:CH4 碳氢化合物:CmHn 硫化氢:H2S氨:NH3 苯:C6H62
9、、单位类重量、体积混合表示法:mg/m3 体积表示法: ppm 体积百分数表示法: 速度:m/s 温度(摄氏度):压力表示法: 工程上一般用公斤力来表示压力,通常简称为公斤:1kgf(1kg) 帕:Pa 千帕: kPa 兆帕: MPa 换算关系如下: 1kgf(1kg) 100000Pa 100 kPa 01 MPa二、名词解释 1、名称类煤气:泛指一般的可燃气体。通常指由固体燃料(或重油)经干馏、气化或其它方法所获得的气体产物,主要成份为可燃气体。燃气:可燃气体的概称。也可指燃料燃烧后的高温气体。温度:温标上的标度,表示物体冷热程度的物理量。物体温度的升高或降低,标志着物体内部分子热运动平均
10、动能的增加或减少。压力:也称压强。单位面积上受到的垂直作用力,称为压力。气体的压力是分子紊乱运动对器壁频繁撞击的结果,其法定计量单位为帕斯卡(Pa)。表压力:以大气压力为基准算起的压力称表压力(表压),又称相对压力、计算压力。压力计测得的压力值一般是表压力。比重:煤气的质量与同等体积空气的质量之比。这时“比重”没有量纲,因而没有单位。介质:即媒介。物体系统在其间存在或物理过程(如力和能量的传递)在其间进行的物质。介质也可泛指一般物质。强度试验:为鉴定计算压力0.1MPa的煤气管道和设施在工作压力下能否产生不正常位移、变形、倒塌,以确保投运时的安全,需要在气密性试验前做强度试验。气密性试验:为确
11、保煤气管道和实施有较高的密封性,需要在投运前按照国标工业企业煤气安全规程的规定,对煤气管道和设施做气密性试验。要求气密性试验的压力不应高于强度试验压力。可靠隔断装置:凡在系统无异常状况下,处于关闭、封止状态,其承受介质压力在设计允许范围,具有煤气不泄漏到隔断区域功能的装置称为“煤气可靠隔断装置”。 目前,煤气可靠隔断装置只有(5种): 1、插板(预压式插板、叶形插板); 2、蝶阀或闸阀加水封; 3、密封蝶阀或闸阀加眼睛阀; 4、盲板。 5、双板切断阀(平行双闸板切断阀、NK阀)。可靠接地:为防止煤气管道及其它设施因雷击、带电产生火花导致煤气着火和爆炸事故,必须可靠接地。对地电阻不得超过10,煤
12、气管道在300m范围内至少设置一处接地装置。水封击穿:当煤气压力超过排水器或水封器的有效高度(实际水封液面高度)时,水封作用失效,煤气冒出水封液面外泄,或进入被封止区域的现象。煤气排水器(也称冷凝水排水器):由于煤气一般都处于水气饱和或含湿较高的状况下输送,且因管壁散热使温度渐降,部分水气凝结成水,并有酚、氰、萘、焦油、尘粒等随水沉降,如不排除,将使管道载荷过重而坍塌、折断,造成严重事故。因此必须设置冷凝水排水器,并使其始终处于有效排放状况,同时又要能有效地封住煤气,防止煤气外泄或水封被击穿。 煤气排水器分为单式和复式两种。水封有效高度:水封的有效高度为煤气计算压力至少加500mm,并应定期检
13、查水封高度。2、现象类导热:是由物体内部分子和原子的微观运动所引起的一种热量转移方式。如热量从固体的高温部分传送到低温部分。导热在固体、液体和气体中都能发生。自燃:可燃物质不依靠外部提供的点火能量,自行氧化发热直至燃烧的现象。如含有焦炉煤气的设施内腐蚀沉积物自燃现象,主要是硫化氢与钢材起腐蚀作用,产生含有活性硫化铁的棕褐色海绵状物质氧化发热所致。扩散:由于微粒(分子、原子等)的热运动而产生的物质转移现象即为扩散,可由一种或多种物质在气、液或固相的同一相内或不同相内进行。它主要由于浓度差或温度差所引起,而以前者为较常见。一般从浓度较高的区域向较低的区域迁移,直到相内各部分的浓度达到均匀或两相间的
14、浓度达到平衡为止。扩散速度在气体中最大,液体中次之,固体中最小。脱火和吹熄:在煤气燃烧过程中,如果煤气流速超过火焰传播速度,就会发生火焰脱离烧嘴燃烧的现象。如果煤气流速进一步加大,则会发生火焰被吹熄的现象。回火:煤气出口流速小于火焰传播速度,火焰就会回窜入出口内,造成煤气回火爆炸事故。第三章 煤气中毒及预防和处置第一节 煤气中毒概述我们通常所说的煤气中毒,实质指的是煤气中的CO中毒。因为煤气中的CO含量较高,而人体对CO的承受能力却极低,依据卫生标准,空气中煤气的容许浓度仅为 30mg/m3 = 24ppm = 0.0024%,尽管焦炉煤气中CO含量相对要低,但也在5%-8%,是卫生标准的千倍
15、以上。一、CO中毒机理 1、途径CO通过呼吸道进入人体内,吸入肺胞后,进行气体交换进入血液循环,与血红蛋白结合生成碳氧血红蛋白(HbCO)。血红蛋白所能结合的CO数量,与它所能结合的氧(O2)数量相同,结合的部位亦相同,而且HbCO也与氧合血红蛋白(HbO2)一样是可以解离的化合物。当停止吸入CO,即肺胞气中的CO分压小于血液中的CO分压时, HbCO中的CO与血红蛋白解离,从血中逸出,随呼气排除体外。2、致毒机理CO是血液窒息性气体,其原因是: (1)CO的毒性作用是引起肌体组织的缺氧。CO对血红蛋白的亲和力远远大于O2对血红蛋白的亲和力,两者相差约240倍。CO能将HbO2中的O2排挤出去
16、,自身与之结合,因此即使吸入空气中存在的少量CO,也能形成大量HbCO而造成全身性缺氧。例如空气中正常的含氧量为20.9%,当CO在吸入气中的浓度为正常空气含氧量的240分之一时(约为0.08%),就可生成与HbO2相等的HbCO(即占血红蛋白总数的一半),使全身一半的血液丧失了携氧功能。可见毒性之大。(2)HbCO虽然可以解离,但解离的速度较慢,相当于HbO2解离速度的1/3600左右,因此,一旦吸入CO后,其毒性作用持续的时间较长。当停止吸入CO后,吸入正常的空气,其血液循环中的HbCO减少一半所需时间约为320分钟(5小时20分钟),全部解离需一昼夜。如吸入O2可加快解离时间,排除一半吸
17、入CO的时间减为80分钟,数小时内可全部解离。(3)HbCO不仅自身失去携氧功能,而且还可阻碍HbO2的解离,使其虽然携带氧,但不能释出供组织器官利用,从而更加重组织缺氧。 (4)高浓度短时间大量吸入CO,可对细胞呼吸产生抑制作用。由于CO对二价铁的高度亲和力,也可进入细胞与二价铁的还原型细胞色素氧化酶结合,直接抑制细胞呼吸。CO还可以与肌体内其他含有二价铁物质结合(如血浆铁蛋白、肌红蛋白等),降低肌肉的储氧量,即使中毒者神志清醒,但全身乏力极为明显(没有自救能力)。(5)CO中毒受损最严重的是那些对缺氧最敏感的组织(如大脑、心脏、肺及消化系统、肾脏等)。CO是较容易引起后遗症的一种毒物,多在
18、中毒后1-12日出现症状,并且可持续较长时间(数月或数年);严重的器质性损伤,可使后遗症持续终生。3、血液中HbCO浓度对人体的危害程度HbCO(%)中 毒 症 状0-10无症状10-20轻度头痛,皮肤血管扩张20-30严重头痛30-40剧烈头痛,无力晕眩,恶心呕吐,虚脱40-50上述症状加重,更易发生晕厥及虚脱50-60昏迷中有惊厥60-70呼吸和脉搏减弱,常发生死亡70-80呼吸和脉搏微弱,易造成死亡80立即致死4、人体对CO浓度的耐受程度种类CO 浓 度耐 受 程 度Vol%ppm人 体0.01100可耐受2-3h0.04-0.05400-500在1h内无明显反应0.06-0.07600
19、-7001h后有不适反应0.1-0.121000-12001h内有不快感0.15-0.221500-22001h内有生命危险0.440001h内致死二、煤气中毒分类煤气中毒的症状与个人的身体素质、空气中CO浓度及吸入CO的时间长短有关。人在运动和静止两种状态中,呼吸快者中毒较重。煤气浓度与人体接触时间的关系式: 浓度(T)×时间(C)中毒程度(M)1、煤气中毒分急性中毒和慢性中毒两种 (1)急性煤气中毒分为两种情况: 当空气中含CO浓度较高,人在一个较短的时间内吸入了大量的CO,所表现的中毒症状为急性中毒。 这种中毒患者,虽然是由于肌体组织缺氧而引起,但在外表上却不像一般窒息的病人;
20、其皮肤、粘膜、手指的颜色不发青紫,而且呈鲜红色;但往往皮肤上有紫红色的斑点,有时还可能有水泡形成,尤其在手足部位的皮肤上最为多见。 空气中的CO浓度较低,而人体吸入的时间较长,就可能发生中毒现象。如轻度的头痛、头晕、眼睛发花、全身无力;在劳动时感到呼吸急迫短促。 如果继续在这种环境下工作,则头痛、头晕逐渐加重,并且还可能出现耳鸣、心跳加快、恶心、呕吐以至神志不清,最后不省人事;同时呼吸、心跳变弱乃至停止。(2)慢性煤气中毒也分为两种情况: 中毒者在数天或数星期后才出现症状,如经常性头晕、视力减退、健忘,甚至变成呆痴。还可能发生肢体麻痹和CO性脑炎,这些症状大多数是可以慢慢恢复,也有极少数不能恢
21、复而引起后遗症。 长期在含有低浓度CO的空气中进行工作,每天要吸入少量的CO,可能引起慢性中毒。主要症状为:贫血、面色苍白、心悸、疲倦无力、消化不良、呼吸表浅、头痛、失眠、记忆力减退等。三、煤气中毒程度 状态程度血液中HbCO浓度表 现 症 状中 毒 原 因轻度中毒20%头痛、恶心、全身无力多为持续吸入低浓度CO而引起中度中毒30%-40%心跳快而弱、呼吸急促、意识混乱、处于昏睡之中长期停留在低浓度CO环境中或短期吸入较高浓度的CO严重中毒50%口唇成桃红或紫色、心跳和呼吸停止、瞳孔放大对光无反应、有的伴有抽搐CO中毒无人及时发现或中毒后停留在现场时间过长第二节 煤气中毒的预防 一、煤气的检测
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