燃烧 第三章(2)

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发热量
较低 ，只有3762-4180kJ/m3
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理论燃烧温度
°C，需预热空气和煤气 1400-1500 1400-1500°
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用途
产量大，3800-4000m3/t焦炭； 用于焦炉、或与焦炉煤气混合用于平炉
第四节 焦炉煤气
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炼焦副产品 1t煤炼焦时可得到730-780kg焦炭，300-350m3焦炉煤气、 25-45kg焦油 成分－是无色有臭味的气体 可燃成分：H2、CH4、CO 惰性气体少： N2+CO2 8-16% 焦油蒸气、水蒸气：送入管网前（荒焦炉煤气－含焦油和 水蒸气）先冷凝 发热量 高，15890-17140kJ/m 3 用途 与高炉煤气或发生炉煤气配成热量为836kg/m3的混合煤气 用于平炉
第八节 转炉气
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转炉炼钢过程中的副产品
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70m3/t钢 CO，45-65% 6270-7530kg/m3 °C，产生蒸汽；烟尘 燃料、化工原料；余热利用1600 1600° 回收烘干后做精矿粉，用于制造烧结矿
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成分
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发热量
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用途
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第三章思考题
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说明燃气干湿成分的表示方法及换算方法？P19 燃气主要有哪几类？用天然气代替煤或油有哪 些优越性？P20-25
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H 2 O 湿 = 100 ×
干 0.00124 g H 2O 干 1 + 0.00124 g H 2O
H O
2
湿
= 0 . 124 g
干 H O
2
100 100 + 0 . 124 g
g H O
2
第二节 煤气成分的表示方法及发热量
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发热量
1. 公式计算
（1）气体燃料发热量的计算(门捷列夫计算公式)
0 0
X
湿
100 − H 2 O =X 100
干
湿
H2O湿：为100m3气体燃料中所含饱和水蒸气的含量％
湿成分与干成分之间可以相互换算，换算的原则与固(液) 体燃料相同。其步骤是：先由附表查出
干 gH
2
O
1m3干气体所吸收的水蒸气的质量（g/m3)， ；
标准状态下每1mol水蒸气的体积为22.4升，即重量 为18g，1g水蒸气体积即为22.4/18＝1.24升＝ 0.00124m3
气体的腐蚀性和毒性
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气体的毒性
• 具有毒性的气体成分（按毒性由大到小）有： – 硫化氢(H2S)、氰化氢(氰氢酸HCN)、二氧化硫 (SO2)、一氧化碳(CO)、氨气(NH3)、苯(C6H6)
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• 硫化氢(H2S)体积百分数达0.1~0.2可短时间内置人 死亡，达0.05~0.07使人有危险 • 一氧化碳(CO)体积百分数达0.5~1.0可短时间内置人 死亡，达0.2~0.3使人有危险
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组成成分 炼铁炉的副产品，在冶炼过程中主要生成CO，其 体积百分含量约为20%~30%。气体中含有大量 N2和CO2，其体积百分含量占63-70%左右，含尘 也很高60-80g/m3，使用前要除尘。 是一种无色无味、无臭的气体，主要可燃成分是 CO，所以毒性极大。注意：使用中特别要防止 煤气中毒。
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单一气体的物理性质
甲烷 (CH4) 颜色气味 爆炸极限 % 着火温度oC 低位发热量 m3 kJ/ kJ/m 530~750 35670 510~630 63680 510~590 10750 610~658 12630 无色微有 葱香 2.5~15 2.5~15 4~80 12.5~80 乙烷 (C2H6) 无色无味 氢气 (H2) 无色无味 一氧化碳 (CO) 无色无味
第三章 气体燃料
天然的气体燃料有天然气和石油气 天然气 • 化学工业的宝贵原料
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13亿人非常庞大的需求 • 居民生活用燃气—— ——13 • 工业燃料 • 人造气体燃料有发生炉煤气、高炉煤气、焦炉煤气
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• 发生炉煤气，将煤进行气化得到的气体燃料 • 重油裂化气，重油裂解造气得到的气体燃料 • 高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气，对应是高炉炼 铁炼焦炼钢所得副产品
第五节 发生炉煤气
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固体燃料在煤气发生炉中进行气化得到的人造气体燃 料
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分类：根据气化剂不同 空气发生炉煤气：空气， 水煤气：水蒸气， 3780-4620kg/m3 10080-11340kg/m3
混合发生炉煤气：空气+水蒸气，5040-6720kg/m3
固体燃料的气化是在一定的温度下，借助于空气、水 蒸气 等气化剂的化学作用将固体燃料转化为可燃
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溶水腐蚀性
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氨气：碱性、 硫化氢、二氧化碳、氢氰酸：酸性 氧气：氧化性
第二节 煤气成分的表示方法及发热量
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气体燃料的化学组成
是指用所含单一气体的体积百分数来表示
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湿成分：包括水蒸气在内 干成分：不包括水蒸气
气体燃料中所含的水蒸气在常温下都等于该温度下饱和 蒸气量，当温度变化时，气体中饱和蒸气量也随之变 化，因而气体燃料的湿成分也出现变化。用气体燃料的 干成分来表示其化学组成则可排除这种影响。 进行燃烧计算时要用气态燃料的湿成分来算（这是真正 投入燃烧的），这时应依据当时的温度，根据该温度下 饱和水蒸气含量由干成分换算成湿成分。
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天然气是优质的气体燃料，其主要成分为CH4，其次 为乙烷等饱和碳氢化合物，各种碳氢化合物在天然 气中的含量占90%以上，因此发热量很高。 天然气用途广泛，除了可以作为工业燃料外，还可 以应用在冶金工业和化工行业，经过调质后也可以 作为民用燃料。
天然气中含有少量的N2和H2S等杂质，燃烧时对环 境污染较煤、油明显减少。天然气除可沿管道输 送外，在不宜铺设管道的地方，或作为生活燃气 和动力燃气使用时，还可以进行加压处理使之在 常温下变为液化天然气（LNG）储存于高压罐中。
第七节 重油裂化气
°C下通过水蒸 将高分子液体碳氢化合物在800-900 800-900° 气发生分解，以得到分子量较小的气态碳氢化合 物和H2、CO等可燃气体。 C-C链发生断裂: CnH2n+2→ CmH2m+2 + Cm’H2m ’ 2m’ C-H链发生断裂： CnH2n+2→ CnH2n+H2 转化反应 结合反应 蒸汽重整：反应产物与水蒸气作用生成H2、CO
Q net = 128 CO
+ 108 H2 + 360 CH
4
+ 599 C 2 H 4 + 231 H 2 S
KJ
m3
（2）混合煤气的发热量计算
Q
=
net
xQ
+
1
(1 −
wk.baidu.com
x )Q
KJ
2
m
3
按各成分气体发热量之和计算
查表获得各成分气体的发热量 燃料发热量的测试 实验测定：容克式量热计
第三节 高炉煤气
乙烯 (C2H4)
硫化氢 (H2S)
二氧化碳 氧气 (CO2) (O2)
颜色气味 无色窒息 无色浓厚 无色略有 无色无味 性乙醚味 臭鸡蛋味 气味 爆炸极限 2.75~35 ％ 着火温度 540~547
oC
4.3~45.5 364 23670
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低位发热 59000 量kJ/m3
气体燃料干湿成分换算关系
气体燃料成分的表示方法有两种：即湿成分和干成分。
CO
湿
+ H
湿 2
+ CH
湿 4
+ C H
n
湿
+ H S
2
湿
+ SO
湿 2
+ O
湿 2
+ N
湿 2
+ H O
2
湿
= 100
m
0 0
CO
干
+ H
干 2
+ CH
干 4
+ C H
n
干 m
+ H S
2
干
+ SO
干
2
O
干
2
+ N
干
2
= 100
气体燃料的优点
①燃烧简便，容易完全燃烧； ②调节控制方便，易于实现自动控制； ③燃烧后无固体灰渣，清洁方便； ④对设备磨损小，可以长距离管道输送； ⑤容易净化，以减少环境污染； ⑥可以高温预热，提高燃烧温度，节约燃料； ⑦只要避开爆炸范围，可任意调节热负荷，控制炉内气氛和 压力。
第一节 单一气体的物理化学性质 第二节 煤气成分的表示方法及发热量 第三节 高炉煤气 第四节 焦炉煤气 第五节 发生炉煤气 第六节 天然气 第七节 重油裂化气 第八节 转炉气
气体的过程。 发生炉煤气的热值一般为3780-11340KJ/m3。工业炉 中最常用的是混合发生炉煤气。发生炉煤气的成分主 要是CO、H2、CH4、N2等。
第六节 天然气
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种类 干天然气：气田 伴生天然气或油性天然气：油田，含石油蒸汽 组成 CH4等碳氢化合物占90％以上、少量H2S、N2 、CO2 、 CO等。 发热量： 很高，33440-41800kg/m3 用途 工业燃料、化工原料、生活煤气、动力煤气、液化天然气
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H2S置死的重庆开县 井喷
2003年12月23日21时 55分，重庆开县，中石 油川东北气田罗家寨16 号井发生井喷事故，剧 毒硫化氢夺走了243条 人命(其中包括两名矿 井工人)，4000多人中 毒就医，10万人疏散。
使人致死的火灾烟气
• 火灾中死亡的人70％以上是死于烟气中毒，只有 少部分人是直接被烧死 • 有毒烟气一般是由以CO为主，氰化氢等多 种成分组成的复杂混合物 • 一般的中毒顺序：身体不适（胸闷头胀） 行动迟缓、无力，意识模糊，昏迷，死亡
第一节 单一气体的物理化学性质
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气体燃料的组成 • 任何一种可燃气体燃料都是由一些单一气体混合 而成 • 可燃性气体成分：CO、H2、CH4、H2S、 其他气态碳氢化合物（碳原子数n<=4）乙烷、乙烯 等 • 不可燃气体成分：CO2、N2、少量O2 其他：水蒸气、焦油蒸汽、粉尘等固体颗粒
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