1、1.1 煤气性质1.1.1 煤气成分我们通常所说的煤气是指人工煤气，含有多种气体成分，为可燃性混合气体。由于制气原料和煤气的生产、回收方法不同，所以各种煤气的组成部分及所占的百分比也不同，常见的有焦炉煤气、发生炉煤气、连续式直立炭化炉煤气、高炉煤气、转炉煤气等。常见煤气的成分见表 1-1。成分%(积) CO CO2 H2 N2 O2 CmHn CH4 其他焦炉煤气 5-8 1.5-3 55-60 3-5 0.4-0.8 2-4 23-28高炉煤气 23-30 16-18 2-4 51-56 0.8 -1 0.2-0.5转炉煤气 60-70 15-20 1.5 10-20 21.1.2 煤气理化
2、性质（1）焦炉煤气净化后的焦炉煤气是无色、有臭味、有毒的易燃易爆气体，比重 0.3623，热值 16800-18900kj/m3,着火温度 550-650，爆炸极限 4.5%-35.8%，理论燃烧温度 2150左右。焦炉煤气中的 CO 含量较高炉煤气少，但也会造成中毒事故。（2）高炉煤气高炉煤气是无色、无味、有毒的易燃易爆气体，比重 0.9-1.1，热值 3349-4187kJ/m3,理论燃烧温度 1500左右，着火温度 730左右，爆炸极限 30.8%-89.5%,含 N2 和 CO2 之和近 70%，会致人喘息（因氧含量很低）和窒息。（3）转炉煤气转炉煤气的成分，在吹炼周期内，不同时期有所
3、不同，而且与回收设备及回时的操作条件有关。转炉煤气是无色、无味、有毒的易燃易爆气体，热值 6800-10000kj/m3，着火温度530，爆炸极限 18.2%-83.2%。转炉煤气的理论燃烧温度比高炉煤气高。以上三种煤气的爆炸极限（下限与上限）数值均相应于其某一特定成分。1.1.3 煤气中单一气体理化性质任何一种煤气都是由一些单一气体混合而成，其中可燃气体成分有 CO、H 2、CH 4、H 2S 和碳氢化合物 CmHn，不可燃气体成分有 CO2、N 2和少量的 O2，此外还含有粉尘微粒及微量杂质。1.2 煤气中毒、着火、爆炸1.2.1 煤气中毒机理（1）有害气体的基本概念按对人体的作用，有害气
4、体可分为以下几类：单纯窒息性气体人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系见表 1-2。化学性窒息性气体刺激上呼吸道的气体刺激肺脏的气体对中枢神经有损伤的气体有害气体侵入人体的途径有下列几种：吸入由皮肤侵入吞入（2）一氧化碳中毒机理CO 具有多种引起缺氧的作用，是一种较强的窒息性毒物。正常时人体中 HbO2（氧合血红蛋白）和其他正铁血红素的分解产生的 CO 反应生成 HbCO（碳氧血红蛋白） ，其浓度为 0.5%。只要 HbCO 不严重地干扰血液中 O2的运输，即 HbCO 的浓度低于 20%，是相对无害的。CO 与 Hb（血红蛋白）结合成 HbCO，CO 与 Hb之间的亲合力要比 O2与 Hb 的亲和
5、力大。CO 与 Hb结合的速度比 O2与 Hb结合的速度快。当吸入 CO 后，血浆中 CO 便迅速把 HbO2中的 O2排挤出来，形成 HbCO。CO 亦和肌红蛋白（Mb）结合，其化学亲和力比和氧的大。一旦结合后也形成 HbCO 和 MbCO，CO 的解离是较缓慢的，排出方式主要是通过肺。在常压下，H bCO 脱离速度仅为 HbO2的 1/3600，空气中 CO 由血液释放的半量排除期平均为320 分钟；如吸入一个大气压的纯氧可缩短排除期至 80.3 分钟，吸入三个大气压的纯氧可缩短到 23.3 分钟。这是高压氧治疗 CO 中毒的理论基础。（3）煤气中毒表现急性中毒发病较急，症状严重，通常分轻
6、、中、重三级。1.2.2 煤气中毒事故预防（1）加强煤气安全管理，对于煤气作业人员，应进行生产操作及安全技术培训考核，合格后方准上岗工作。制定严格的岗位责任制，并确保实施。（2）从生产设施的密闭式入手，提高系统的自动化程度，防止和减少一氧化碳在生产环境中形成危及人的健康与安全的浓度。（3）加强对生产环境的一氧化碳浓度监测和警报。一氧化碳最高浓度不允许超过30mg/m3（24ppm） 。（4）设备或管道检修时，首先要把设备或管道内煤气吹扫干净；新建或大修的煤气设备及管道要进行强度或气密性试验。（5）在煤气区域工作，须 2 人以上，并要携带便携式 CO 报警仪。一旦发生煤气泄，则要站在上风侧监视，
7、严禁任何人进入危险区，同时立即通知有关单位处理。（6）建立煤气中毒事故的抢救和急救体制，配备必要的防护器具和急救器材，如 CO 监测仪、空气呼吸器等，平时要经常检查，确保器具有效。佩戴时，也须认真检查，尤其注意不准在煤气危害区摘掉口罩、鼻卡或面具。进入高浓度一氧化碳环境中工作时，一定要戴好防毒面具，并有足够的监护和抢救措施。1.2.3 煤气中毒事故抢救煤气中毒事故的现场与一般事故发生后的现场不同，爆炸、坍塌、机械事故等发生后现场不保持原有的危险状态，而中毒事故发生后现场一般保持原有的危险状态。所以，进行中毒事故现场抢救时，救护人员首先应做好个人自身的防护。11.2.1 将中毒者迅速及时地救出煤
8、气危险区域，抬到空气新鲜的地方，解除一切阻碍呼吸的衣物，并注意保暖。抢救场所应保持清静、通风，并指派专人维持秩序。11.2.2 中毒轻微者，如出现头痛、恶心、呕吐等症状，可直接送往附近卫生所急救。11.2.3 中毒较重者，如出现失去知觉、口吐白沫等症状，应通知煤气防护站和附近卫生所赶到现场急救。11.2.4 中毒者已停止呼吸，应在现场立即做人工呼吸并使用苏生器，同时通知煤气防护站和附近卫生所赶到现场抢救。11.2.5 中毒者未恢复知觉前，不得用急救车送往较远医院急救，就近送往医院抢救时，途中应采取有效的急救措施，并应有医务人员护送。11.2.6 有条件的企业应设高压氧仓，对煤气中毒者进行抢救和
9、治疗。1.2.4 煤气燃烧机量（1）燃烧本质燃烧是可燃物质与氧或氧化剂剧烈化合而放出光和热的物理化学反应。在燃烧过程中，物质会改变原有性质而变成新的物质。燃烧应具备的条件是：着火助燃物可燃物点火源上述三个条件在燃烧过程中缺一不可，统称燃烧三要素。但即使具备了燃烧三要素，也不一定发生燃烧。因此，燃烧三要素只是发生燃烧的三个必要条件时，三者共同作用才能发生燃烧。如图 1-1 所示。（2）煤气的燃烧煤气中的可燃成分在一定条件下与氧发生激烈的氧化反应，并产生大量的光和热的物理化学过程称为煤气的燃烧。煤气热值1m3煤气完全燃烧所放出的热量称为煤气的热值，单位为 kJ/m3。热值也叫发热量，是表示燃料质量
10、的重要指标之一。着火温度燃烧温度燃烧速度与测试管的管径有关，一般说来，随着管径的增加，火焰传播速度增大，但当达到某个极限数值时，火焰传播速度就不再增大；当管径减小时，火焰传播速度随之减小，小到某个极限直径时，火焰就不能传播，此时管径称为临界直径。如氢空气的临界直径为0.86mm，甲烷空气的临界直径为 3.68mm。阻火器就是根据这个原理而设计的。煤气燃烧时所需的空气量1.2.5 煤气着火事故预防（1）保证煤气设施的严密性，发现煤气泄漏及时处理。应经常检查：阀芯、法兰、膨胀器、焊缝口、计量导管、铸铁管接头、排水槽、煤气柜与活塞间、风机轴头、蝶阀轴头等。（2）煤气设施要有良好的接地装置，对接地线要
11、定期检查测试。（3）严格执行煤气设施和煤气区域动火作业的管理制度，应事先办理动火证，应有防火措施，并经安全部门检查确认，按规定的要求、时间、地点动火。（4）应尽量避免带煤气（指作业时有煤气泄出）作业，如必须进行则应在降低压力的状况下进行，并必须使用铜制工具。（5）带煤气作业地点附近的裸露高温管道，应做绝热处理。（6）煤气设施附近不准堆放易燃易爆物品。1.2.6 煤气着火事故处理煤气设施着火时，处理正确，能迅速灭火；若处理错误，则可能造成爆炸事故。灭火时，应设法降低煤气压力或局部停止使用煤气；往着火的设施内通入大量的蒸汽或氮气；保护周围设施不被烧红或烧坏。（1）由于设施不严密而轻微泄漏引起的着火
12、，可用湿泥、湿麻袋等堵住着火处，待火熄灭后再按有关规定补好泄漏处。（2）煤气管道着火，管道直径在 100mm 以下者可直接切断煤气灭火；管道直径大于100mm 者应逐渐降低煤气压力，但煤气压力不得低于 49-98Pa，以防回火。煤气压力下降后引起的管道着火，可用黄泥、湿麻袋、石棉布等堵灭、捂灭，也可用蒸汽或灭火器扑灭。在通风不良的场所，煤气压力降低以前不要灭火，否则，灭火后煤气仍大量泄漏，会形成爆炸性气体，遇烧红的设施或火花，可能引起爆炸。（11.3.1 煤气设施着火时，应逐渐降低煤气压力，通入大量蒸汽或氮气，但设施内煤气压力最低不得小于 100pa(10.2mmH20)。不应突然关闭煤气闸阀
13、或封水封，以防回火爆炸。直径小于或等于 100mm 的煤气管道起火，可直接关闭煤气阀门灭火。 ）煤气设施内沉积物（如萘、焦油、硫化铁等）着火时，可将设施的人孔、放散管等一切与大气相通的附属孔关闭，使其隔绝空气自燃灭火；同时应通入蒸汽或氮气。但灭火后不要立即停送蒸汽或氮气，以防设施内沉积物自燃引起爆炸。4）煤气设施已烧红时，不得用水骤然冷却，以防煤气设施急剧收缩造成变形断裂而泄漏出煤气。（5）煤气阀、水封、压力表、蒸汽或氮气管头等，应有专人控制操作。（11.3.2 煤气隔断装置、压力表或蒸汽、氮气接头，应有专人控制操作。 ）（6）火警解除后恢复通气前，应仔细检查，保证管道设施完好并进行置换操作后
14、才允许通气。应该注意的是，如果扑灭了火焰，煤气不经过燃烧直接外泄，则危险区域的作业人员可能会发生中毒事故，处理不当还可能发生煤气爆炸事故。所以处理煤气燃烧事故，应由事故单位、消防队和煤气防护站共同组成临时指挥机构，以便统一指挥；应设立警戒范围，灭火人员要作好自我防护准备；对已被烧伤的病人，不可盲目处理创面，应由医务人员处理，并及时送医院诊治。1.2.7 煤气爆炸机理爆炸是系统的一种非常迅速的物理的或化学的能量释放过程，在这个过程中，系统内物质所含的能量迅速转变为机械能以及热和光的辐射。爆炸具有三大特征，即：放热性、瞬时性和放出大量气体。（1）爆炸分类物理性爆炸化学性爆炸原子爆炸（核爆炸）（2）
15、燃烧与爆炸的区别从化学反应角度讲，燃烧与爆炸没有明显的区别。例如：以煤气做燃料时，煤气从喷嘴喷出后，在火焰外层与空气混合，这时燃烧的速度取决于气体扩散速度，作用比较缓慢，所进行的过程就是正常燃烧；但若令煤气预先与空气混合达到相当比例，由于扩散过程已经完成，一经点火，就能发生爆炸。无论燃烧还是爆炸，其所需的能量都由化学反应提供，但在传播过程和机理上则有所不同。（3）爆炸极限在安全工作中的应用可燃气体在空气中的浓度低于某一极限时，氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，则燃烧不能进行；浓度超过某一极限时，由于缺氧也无法燃烧。前一浓度极限称着火下限，后一浓度极限称着火上限。着火极限又称爆炸极限。爆炸
16、极限一般用可燃性气体在混合物中的体积百分数表示。爆炸极限可用于评定可燃气体的火灾危险性大小。可燃气体的爆炸下限愈低，爆炸浓度范围越大，燃爆危险性就越大。例如乙炔的爆炸极限为 2.5%82% ，氢的爆炸极限为4.1%74% ，氨的爆炸极限为 15%27% ，其燃爆危险性排序为乙炔氢氨。爆炸极限可作为确定可燃气体火灾危险性类别的标准，爆炸下限10%的可燃气体，其火灾危险性列为甲类；爆炸下限10%的可燃气体，其火灾危险性为乙类。爆炸极限还可用于确定建筑物的耐火等级，评定气体生产、贮存的火险类别及设计厂房通风系统、防爆电器的选型等。爆炸极限可作为制定安全生产操作规程的依据，在生产和使用可燃气体的场所，
17、根据其燃爆危险性及其它理化性质，采取相应的防爆措施，如通风、惰性气体稀释、置换、检测警报等，以保证生产场所可燃气体浓度严格控制在爆炸极限下限以下。（4）爆炸极限的主要影响因素初始温度初始压力点火源氧含量惰性气体容器湿度火焰传播方向（5）爆炸的破坏作用破坏作用通常有直接的爆炸作用，冲击波的破坏作用和火灾三种。1.2.8 煤气爆炸事故预防煤气发生爆炸除了煤气与空气混合必须达到一定浓度（爆炸极限范围）外，还必须有激发能源。因此，杜绝这两个条件同时出现，即可防止爆炸事故。（1）对煤气爆炸危险源和危险区域进行辨识、判断、分级、并采取相应预防措施。（2）容易泄漏煤气的场所，应禁止一切火种进入，并设置自动警报器，对自动报警器还要定期调校。（3）各类设备及电器照明应为防爆型的。（4）设置防爆膜与防爆阀，相关的建筑物应有符合规定的泄爆面积。
