《消防燃烧学》第3章 气体燃料
消防燃烧学
消防燃烧学第一章火灾燃烧基础知识第一节燃烧的本质和条件一、燃烧的本质（识记）燃烧是可燃物与助燃物相互作用发生的强烈放热化学反应，通常伴有火焰、发光和（或）发烟现象。
游离基的链式反应是燃烧反应的实质，光和热是燃烧过程中的物理现象。
二、燃烧条件及其应用（简单应用）（一）燃烧条件燃烧的发生必须具备三个基本条件，即可燃物、助燃物和点火源。
1．可燃物（还原剂）如氢气、乙炔、乙醇、汽油、木材、纸张、塑料、橡胶、纺织纤维、硫、磷、钾、钠等。
2．助燃物（氧化剂）如空气（氧气）、氯气、氯酸钾、高锰酸钾、过氧化钠等。
一般‘3．点火源如明火、高温表面、摩擦与冲击、自然发热、化学反应热、电火花、光热射线等。
上述三个条件还需满足以下数量要求，并相互作用：(1)一定的可燃物浓度氢气的体积分数低于4%时，不能点燃；煤油在20℃时，由于蒸发速率较小，接触明火也不能燃烧。
(2)一定的助燃物浓度或含氧量例如，一般的可燃材料在氧气的体积分数低于13%的空气中无法持续燃烧。
(3)一定的着火能量即能引起可燃物质燃烧的最小着火能量。
(4)相互作用燃烧的三个基本条件须相互作用，燃烧才可能发生和持续进行。
（二）燃烧条件的应用根据着火三角形1．控制可燃物2．隔绝空气3．消除点火源4．防止形成新的燃烧条件，阻止火灾范围的扩大根据燃烧四面体1．隔离法2．窒息法3．冷却法4．化学抑制法第二节燃烧分类与燃烧基本过程一、燃烧分类（识记）按照参与燃烧时物质的状态分类：气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧。
按照可燃物与助燃物相互接触与化学反应的先后顺序分类：预混燃烧和扩散燃烧。
按照化学反应速度：热爆炸和一般燃烧。
按照参加化学反应的物质：化合反应燃烧和分解爆炸燃烧。
按照反应物参加化学反应时的状态：燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧按照着火的方式分类：自燃和点燃。
绝大部分物质的燃烧都属于气相燃烧。
物质燃烧剩余的残炭和金属物质的燃烧等是表面燃烧。
二、燃烧的基本过程（领会）（一）可燃固体的的熔化、分解或升华过程燃烧过程中发生熔化的主要是热塑性材料，塑料的熔化没有明确的熔点。
燃烧学讲义--气体燃料燃烧
1
第三章 气体燃料燃烧
3.1 着火基本原理 3.2 火焰传播 3.3 扩散火焰和预混火焰 3.4 气体燃料燃烧时的火焰稳定措施 3.5 气体燃料火焰长度
2
燃烧过程是包括发光放热的化学反应，故存 在两个最基本的阶段：着火阶段、着火后燃 烧阶段。
T0Ⅱ 1000K E 210kJ / mol Q
Tlj
T0Ⅱ＝
RT0Ⅱ2 E
39.5℃
Q1
Q2Ⅰ
C
Q2Ⅱ
Q2Ⅲ
Tlj Tzh T0Ⅱ Tzh 区别不大
A
B
影响因素：
η↓有利着火
T0Ⅰ
定义一：T0II
T0Ⅱ
Tlj T0Ⅲ
T
定义二：Tlj
燃料活性强（E小或k0大）易着火
T0↑ 容易着火
强燃：强迫着火，借助外部能量（固壁、 火花塞），使其局部着火，然后火焰传播 到整个可燃混合物中。
5
3.1.1 自燃
一、由热平衡的角度分析
零元系统：容器内可燃气体混合物的 成分、温度与压力是均匀的，也称 强烈掺混模型。
6
热平衡
产热（单位时间）：
Q1
k0
exp(
E RT
)
C
n
V
Q
C——可燃混合物中反应物浓度 n——反应级数 V——容器体积 Q——可燃混合物的燃烧热 T——温度
着火定义：燃料和氧化剂混合后，由无化学反 应（从缓慢的氧化反应）向稳定的强烈放热状 态的过渡过程。
热着火
链式着火
3
热着火：可燃混合物由于本身氧化反应放热大于散热，或 由于外部热源加热，温度不断升高导致化学反应不断自动 加速，积累更多能量最终导致着火。——大多数气体燃料 着火特性符合热着火的特征。
消防燃烧学第三章
免责声明本书是由杜文峰组织编写的《消防工程学》，以下电子版内容仅作为学习交流，严禁用于商业途径。
本人为西安科技大学消防工程专业学生，本专业消防燃烧学科目所选教材为这版的书籍，无奈本书早已绝版，我们从老师手上拿的扫描版的公式已基本看不清楚，严重影响我们专业课的学习。
并且此书为消防工程研究生的专业课指定教材，因此本人花费一个月时间将此书整理修改为电子版，希望可以帮助所有消防工程的同学。
由于本人能力有限，书上的图表均使用的是截图的，可能不是很清楚，还有难免会有错误，望广大读者海涵。
西安科技大学消防工程专业2009级赵盼飞 2012、5、28第三章着火与灭火基本理论第一节着火分类和着火条件一、着火分类可燃物的着火方式，一般分为下列几类：1. 化学自燃：例如火柴受摩擦而着火；炸药受撞击而爆炸；金属钠在空气中的自燃；烟煤因堆积过高而自燃等。
这类着火现象通常不需要外界加热，而是在常湿下依据自身的化学反应发生的，因此习惯上称为化学自燃。
2. 热自燃：如果将可燃物和氧化剂的混合物预先均匀地加热，随着温度的升高，当混合物加热到某一温度时便会自动着火(这时着火发生在混合物的整个容积中)，这种着火方式习惯上称为热自燃。
3. 点燃(或称强迫着火)：是指由于从外部能源，诸如电热线圈、电火花、炽热质点、点火火焰等得到能量，使混气的局部范围受到强烈的加热而着火。
这时火焰就会在靠近点火源处被引发，然后依靠燃烧波传播到整个可燃混合物中，这种着火方式习惯上称为引燃。
大部分火灾都是因引燃所致。
必须指出，上述三种着火分类方式，并不能十分恰当地反应出它们之间的联系和差别。
例如化学自燃和热自燃都是既有化学反应的作用，又有热的作用；而热自燃和点燃的差别只是整体加热和局部加热的不同而已，决不是“自动”和“受迫”的差别。
另外有时着火也称爆炸，热自燃也称热爆炸。
这是因为此时着火的特点与爆炸相类似，其化学反应速率随时间激增，反应过程非常迅速。
因此，在燃烧学中所谓“着火”、“自燃”、“爆炸”其实质是相同的，只是在不同场合下叫法不同而已。
《消防燃烧学》PPT课件
按燃烧物的性质分类
根据燃烧物的性质，可以将燃烧分为固体燃烧、液体燃烧和气体燃烧。固体燃烧又可以分 为表面燃烧、熏烟燃烧和炽热燃烧；液体燃烧可以分为闪燃和沸溢；气体燃烧可以分为扩 散燃烧和预混燃烧。
按燃烧方式分类
根据燃烧方式的不同，可以将燃烧分为扩散燃烧、预混燃烧和动力燃烧。扩散燃烧是指可 燃物与助燃物在混合过程中进行燃烧；预混燃烧是指可燃物与助燃物预先混合，然后进行 燃烧；动力燃烧是指可燃物在高速气流中进行的燃烧。
火灾扑救的基本原则与方法
冷却灭火法
窒息灭火法
隔离灭火法
抑制灭火法
通过降低可燃物的温度 来达到灭火的目的。
通过隔绝空气或稀释可 燃物来达到灭火的目的。
通过将可燃物与火源隔 离来达到灭火的目的。
通过抑制可燃物的化学 反应来达到灭火的目的。
应急救援的组织与实施
应急救援的组织 成立应急救援指挥部，负责统一指挥和协调应急救援工作。
火灾的起因与分类
火灾的起因
可燃物、助燃物（如氧气）和点火源 （如火柴、打火机）是火灾发生的必 要条件。
火灾的分类
根据燃烧物的不同，火灾可分为A、B 、C、D、E五类，分别为固体物质火 灾、液体或可熔化固体物质火灾、气 体火灾、金属火灾和带电火灾。
火灾预防的基本原则与方法
01
02
03
消除可燃物
减少室内可燃物的存放， 避免将可燃易燃物品置于 靠近火源的位置。
燃烧是一种放热、发光 的化学反应，通常伴随 着火焰的产生。
燃烧反应需要可燃物、 助燃物（通常是氧气） 和足够的高温，三者缺 一不可。
燃烧反应通常涉及一系 列复杂的化学反应，这 些反应会产生大量的热 量和光。
燃烧学习题答案
燃烧学习题答案祝！各位同学考试顺利，新年快乐！中国矿业⼤学《燃烧学》复习题参考答案2011 / 7/ 9第⼀章化学热⼒学与化学反应动⼒学基础1、我国⽬前能源与环境的现状怎样？电⼒市场的现状如何？如何看待燃烧科学的发展前景？我国⽬前的能源环境现状：⼀、能源丰富⽽⼈均消费量少我国能源虽然丰富，但分布很不均匀，煤炭资源60%以上在华北，⽔⼒资源70%以上在西南，⽽⼯业和⼈⼝集中的南⽅⼋省⼀市能源缺乏。
虽然在⽣产⽅⾯，⾃解放后，能源开发的增长速度也是⽐较快，但由于我国⼈⼝众多，且⼈⼝增长快，造成我国⼈均能源消费量⽔平低下，仅为每⼈每年0.9吨标准煤，⽽1 吨标准煤的能量⼤概可以把400吨⽔从常温加热⾄沸腾。
⼆、能源构成以煤为主，燃煤严重污染环境从⽬前状况看，煤炭仍然在我国⼀次能源构成中占70%以上，成为我国主要的能源，煤炭在我国城市的能源构成中所占的⽐例是相当⼤的。
以煤为主的能源构成以及62％的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿⽤落后的技术被直接燃烧使⽤，成为我国⼤⽓污染严重的主要根源。
据历年的资料估算，燃煤排放的主要⼤⽓污染物，如粉尘、⼆氧化硫、氮氧化物、⼀硫化碳等，对我国城市的⼤⽓污染的危害已⼗分突出：污染严重、尤其是降尘量⼤；污染冬天⽐夏天严重；我国南⽅烧的⾼硫煤产⽣了另⼀种污染——酸⾬；能源的利⽤率低增加了煤的消耗量。
三、农村能源供应短缺我国农村的能源消耗，主要包括两⽅⾯，即农民⽣活和农业⽣产的耗能。
我国农村⼈⼝多，能源需求量⼤，但农村所⽤电量仅占总发电量的14%左右。
⽽作为农村主要燃料的农作物桔杆，除去饲料和⼯业原料的消耗，剩下供农民作燃料的就不多了。
即使加上供应农民⽣活⽤的煤炭，以及砍伐薪柴，拣拾⼲畜粪等，也还不能满⾜对能源的需求。
电⼒市场现状：2008年10⽉份，中国电⼒⼯业出现4.65％的负增长，为⼗年来⾸次出现单⽉负增长。
11⽉，部分省市⽤电增幅同⽐下降超过30％。
在煤价⼤幅上涨和需求下滑的影响下，⽬前⽕电企业亏损⾯超过90％，预计全年⽕电全⾏业亏损将超过700亿元。
消防燃烧学之空气需要量和燃烧产物生成量
一氧化碳燃烧，方程式和体积比
• CO ＋ ½ O2 ＝ CO2
•1 ½
(m3)
氢气燃烧，方程式和体积比
• H2 ＋ ½ O2 ＝ H2O
•1 ½
(m3)
各成分氧气需要量
碳氢化合物燃烧，方程式和体积比
• CnHm ＋ (n+m/4) O2 ＝ nCO2 ＋ m/2H2O
•1
(n+m/4)
(m3)
硫化氢燃烧，方程式和体积比
固体和液体燃料理论空气量的计算
固体和液体燃料的成分表示法，质量百分 比含量
• C％＋H％＋O％＋N％＋S％＋A％＋W％＝100％
按照化学反应质量守恒的原则，列出各成 分完全燃烧的反应方程式。依据方程式计 算各物质的量
各成分的燃烧计算
碳元素的燃烧，方程式和质量关系
• C ＋ O2 ＝ CO2 • 12 32 44 • 1 8/3 11/3
第四章
空气需要量和燃烧产物生 成量
计算的实际意义
要设计炉子的燃烧装置和鼓风系统，就必 须知道为保证一定热负荷（燃料消耗量） 所应供给的空气量
而设计排烟系统，就必须知道燃烧产物（ 或烟气）的生成量、成分和密度
在进行炉内热交换、压力、温度等的热工 计算、热工测试或热工分析时也需要进行 供给空气量和燃烧产物生成量、成分和密 度的计算
为得到炉内的还原性气氛，会减少空气量 ，比理论值少一些
实际空气需要量
实际空气消耗量Ln，n值为空气消耗系数 ，（n>1称空气过量系数）
n值的确定一般是在设计炉子或燃烧装置 的时候预先选取的，或根据实测确定
空气中水蒸气的考虑
查附表5可得到每m3干空气吸收的水蒸气体积 数量lH2O L0为理论干空气需要量，L0,w为理论湿空气需要 量，则
燃烧学第三章课件
Q
net ,ar
=
xQ
1
+
(1 −
x )Q
2
KJ 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
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。
H 2 O 湿 = 100 ×
பைடு நூலகம்
干 0.00124 g H 2 O 干 1 + 0.00124 g H 2 O
H O
2
湿
= 0 . 124 g
干
H O
2
100 100 + 0 . 124 g
g H O
2
很多数据表只有各温度下水蒸汽的饱和蒸 汽压，而没有直接的水蒸汽含量数据，此 时如何确定水蒸汽的含量
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
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
63680
10750
12630
燃烧学—第3章3分析解析
随时间增大而趋于某一定值，不着火
>0
随时间增大而指数级增大，着火
w afn af
dn n0 fn gn n0 dt
（2）当f=g， =0
n0
e
t
1
w fan0 t
n n0 t
6 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系 随时间增大而线性增大，临界状态
RO O RH ROOH R
O H RCH2OOH RCH2O
单键链能：293～334kJ/mol 过氧化物中－O－O－链较弱（链能只有 125.61－167.48kJ），容易断裂
R HCHO RCH2O
RH RCH OH R RCH 2 O 2
《燃烧学》--第三章
W
w
>0
w W0 τ 图3-9链式自燃示意图 W’
=0
<0
τ1 τ2 τ3 t
t
图 3-10 反应速率与时间关 系
中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
7
《燃烧学》--第三章
着火延迟期τ
较大，则 ≈f 当
w
fan0
exp( ) 1
ln
fan0
0.48 0.10 7.90 0.15
19.60 13.15 20.55 32.98 22.71
乙炔
乙炔 乙烯 乙烯 丙烷 丙烷 丙烷 丙烷 1－3丁二烯 异丁烷 二硫化碳
Air
O2 Air O2 Air Ar+air He+air O2 Air Air Air
0.76
0.09 1.25 0.19 2.03 1.04 2.53 0.24 1.25 2.20 0.51
燃烧学
C
E RT
0
Pc RT
K 0 QVK
EP c x A x B
4 0
2
SRT
e
1
Pc T0
2
两边取对数、整理， 得：
ln Pc T0
ln
2
ln
E 2 RT 0
1 2
ln K 0 QVK
SR
1
Ex A (1 x B )
A T0
1 2
ln
B x A (1 x A )
t
8
《燃烧学》--第三章
着火的临界条件：2条曲线相切于B点。
q1 q 2
E RT
B
dq 1 dT
dq 2 dT
2 B E RT
B
K 0 QV C A C B e
2 式相除，有
S T B T 0
RT E
E 2R 1 4 RT 0 E
2 B
K 0 QV C A C B
a b
E / RT0
QV (C f 0 C fB ) V 0CV (TB T0 )
0CV (TB T0 )
Qk 0C f 0Cox0 e
a b E / RTo 中国矿业大学能源学院安全与消防工程系
13
《燃烧学》--第三章
2. 爆炸极限 爆炸浓度极限 如：甲烷/空气：5～15% 爆炸压力极限 如：甲烷/空气：小于0.065MPa，不爆炸 爆炸温度极限 如：甲烷/空气：小于690℃，不爆炸
：
T0--环境温度； h--对流换热系数； p--预混气压力； d--容器直径； u∞--环境气流速度
2021年自学考试消防燃烧学笔记
消防燃烧学学习笔记第一章火灾燃烧基本知识一、填空1、燃烧从本质上讲，是一种特殊氧化还原反映。
2、燃烧三要素：要发生燃烧反映，必要有可燃物、助燃物和点火源。
3、依照火三角形，可以得出控制可燃物、隔绝空气、消除点火源、防止形成新燃烧条件制止火灾范畴扩大四种防火办法。
4、依照燃烧四周体，可以得出隔离法、窒息法、冷却法、化学抑制法四种灭火办法。
5、燃烧按照参加燃烧时物质状态分类，可分为气体燃烧、液体燃烧和固体燃烧；按照可燃物与助燃物互相接触与化学反映先后顺序分类，燃烧可分为预混燃烧和扩散燃烧；按照化学反映速度大小分类，燃烧可分为热爆炸和普通燃烧；按照参加化学反映物质种类分类，燃烧可分为化合反映燃烧和分解反映燃烧两类；按照反映物参加化学反映时状态分类，燃烧可分为气相燃烧和表面燃烧；按照着火方式分类，燃烧可分为自燃和点燃等形式。
6、热量传递有三种基本方式：即热传导、热对流和热辐射。
7、释放热量和产生高温燃烧产物是燃烧反映重要特性。
8、物质传递重要通过物质分子扩散、燃料相分界面上斯蒂芬流、浮力引起物质流动、由外力引起逼迫流动、紊流运动引起物质混合等方式来实现。
9、物质A在物质B中扩散时，A扩散导致物质流与B 中A物质浓度梯度成正比，这个梯度可有三种表达办法，分别是浓度梯度、分压梯度和质量分数梯度。
10、管道高度越高，管道内外温差越大，烟囱效应越明显。
11、烟气是火灾使人致命重要因素。
烟气具备危害性涉及：缺氧、窒息作用；毒性、刺激性及腐蚀性作用；烟气减光性；烟气爆炸性；烟气恐怖性；热损伤作用。
12、烟气重要成分：CO、CO2、HCI、SO2、NO2、NH3等气态产物。
二、简答1、燃烧本质：是一种特殊氧化还原反映。
燃烧特性：燃烧时可以观测到火焰、发光、发烟这些特性。
例如：蜡烛燃烧时可以观测到花苞型火焰，实际火灾中火焰呈踹流状态；停电时蜡烛发出光可以照亮周边，实际火灾中物质燃烧火光可以照亮夜空；蜡烛棉芯较长时很容易观测到火焰上方有黑烟冒出，在蜡烛上方放置冷瓷器时，可以观测到烟炱，实际火灾中更可以观测到浓烟滚滚现象。
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7
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。
8
开县天然气井喷
9
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，
20
例题分析
我国车间允许的最高CO浓度为 30mg/m3，
20oC时对应允许的体积浓度是多少？（空 气在20oC时密度1.205kg/m3）
VCO nco mco / M co (CO%)V Vtotal ntotal m空气 / M 空气 mCO 30 10 kg 0.00249% m空气 1.205kg
17
气体燃料发热量
由容克式量热计直接测定
按各成分气体发热量之和计算
Qg CO% QCO CH 4 % QCH 4 H 2 % QH 2 ......
查附表3获得各成分气体的发热量
注意单位：表中发热量的单位是 kcal/m3
18
高炉煤气
是高炉炼铁过程获得的副产品，主要可燃
30
东海争端的根源
东海油气田、海洋资源 – 这些海域中埋藏着足够日本消耗320年的锰、 1300年的钴、100年的镍、100年的天然气以及 其他矿物资源和渔业资源
钓鱼岛的归属
中日间的历史恩怨
31
重油裂化气
重油在800～900oC温度条件下通过水蒸气
的作用发生分解，所得到的分子量较小的 气态碳氢化合物和氢气、一氧化碳等可燃 气体燃料
22
焦炉煤气
主要成分H2、CH4、CO，惰性成分含量小，
N2和CO2共占8～16％ 焦炉煤气的发热量很高，达15890～ 17140kJ/m3。 为了充分利用各种燃料，通常将焦炉煤气 与高炉煤气或发生炉煤气混合配成发热量 8360kJ/m3左右的混合煤气用于平炉、加热 炉
23
发生炉煤气
• 热解法、催化裂解法
重油裂化气的性质和产率与操作温度、压
力、反应时间、蒸汽比、原料油、催化剂 等都有关 热量很高，为13000～26000kJ/m3
32
转炉气
转炉炼钢过程产生的副产品
每吨钢产气约70m3，主要成分为CO，含量
在45～65％ 转炉气发热量为6270～7530kJ/m3 用途：理想的工业燃料气和化工原料气 除尘，并回收烟尘中含量近60％的铁
15
水蒸气含量计算
很多数据表只有各温度下水蒸汽的饱和蒸
汽压，而没有直接的水蒸汽含量数据，此 时如何确定水蒸汽的含量？
Ps Ps ( H 2O%)w 5 P0 1.01310
16
已知50oC时饱和蒸汽为1234Pa，平衡状
态空气中的水蒸气含量是多少？
水蒸气体积百分数如下
Ps 1234 H 2 O% 12.18% 5 P0 1.01310
33
需要掌握的知识点
1、气体燃料有什么优点？ 2、工业上生成和使用的人造气体燃料有哪些？
3、具有毒性的煤气成分有哪些？
4、煤气中的各气体湿成分如何换算成干成分？ 5、已知某一温度下饱和蒸汽压P，如何来计算
平衡状态空气中的水蒸气含量？
34
需要掌握的知识点
6、气体燃料的发热量如何确定？ 7、发生炉煤气有哪几种？ 8、高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、发生炉煤
11
使人致死的火灾烟气
2000年12月25日21时35分左右，河南洛阳东都商
厦发生特大火灾，导致309人死亡 东都商厦：上下共6层，地面4层，地下两层。副 二层为家具店；副一层及地上一层为丹尼斯量贩 店；四层是“东都歌舞厅” 火灾经过：电焊工在东都商厦地下一层焊接该层 与地下二层分隔铁板时，电焊火渣溅落到地下二 层的可燃物上引发火灾，浓烟顺着下水道管串上 四楼 ，熏倒舞厅里的人群，地上1～4层没有着 火 死亡的309人全是中毒窒息死亡
21
6
焦炉煤气
炼焦生产的副产品 1t 煤 炼 焦 可 得 到 730 ～ 780kg 焦 炭 ， 25 ～
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
45kg焦油，300～350m3焦炉煤气 从焦炉直接出来的煤气称为荒焦炉煤气， 含300～500g/m3 的水和100～125g/m3 的焦 油，及其他可作为化工原料的气态化合物 需要冷凝水分，以回收焦油和有关的化工 原料
6
气体的毒性
具有毒性的煤气成分（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)
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
4
单一气体性质
甲烷 (CH4) 乙烷 (C2H6) 氢气 (H2) 一氧化碳 (CO)
无色无味 12.5~80
颜色气味 无色微有 无色无味 无色无味 葱臭 3~15 4~80 爆炸极限 5~15 % 着火温度 530~750 510~630 510~590 oC 63680 10750 低位发热 35670 量kJ/m3 发热量取附表3的数据
2
气体燃料的优点
气体燃料的燃烧过程最容易控制，也最容
易实现自动调节 气体燃料可以进行高温预热，因此可以用 低热值燃料来获得较高的燃烧温度，有利 于节约燃料，降低能耗 气体燃料在冶金工业的燃料平衡中占有重 要地位
3
气体燃料的组成
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） 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
是将固体燃料（煤）在发生炉中进行气化而得到
的人造气体燃料 根据气化剂和气化过程的不同，将发生炉煤气分 为三种 – 空气发生炉煤气，空气为气化剂（气化温度高、 热量低） – 水煤气，水蒸气为气化剂（热量高，但制造工 艺和设备要求复杂） – 混合发生炉煤气，空气和水蒸气为气化剂（介 于上两种之间，最常用）
第三章 气体燃料
1
气体燃料
天然气
• 化学工业的宝贵原料 • 居民生活用燃气——13亿人非常庞大的需求 • 工业燃料
人造气体燃料
• 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、纯氧顶吹转炉法炼钢所得副产品
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、光 气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
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使人致死的火灾烟气
2000年3月29日凌晨3时左右，焦作市天堂
音像俱乐部发生火灾。 经过：两青年在包厢内用石英管电热器取 暖，人走后引起火灾，燃烧产生的有毒烟 气迅速蔓延到大厅和其他房间 由于大门和窗户关闭，最终导致74人死亡， 2人烧伤，80％是有毒烟气致死
主要成分为甲烷，其次为乙烷等，碳氢化
合物成分占90％以上。还含有少量的CO2、 N2、H2S、CO 气井流出的天然气需将大量的矿物杂质和 水分净化。以及处理H2S、CO
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天然气
发热量很高为34000～63000kJ/m3 工业燃料
• 可单独用或与其他煤气混用 • 为增加火焰的辐射换热，用喷射液体燃料或分解出 碳来增加火焰黑度
610~658
12630
5
单一气体性质
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 4.3~45.5 ---% ------着火温度 540~547 364 oC 23670 ------低位发热 59000 量kJ/m3 发热量取附表3数据 乙烯 (C2H4) 硫化氢 (H2S)
化学工业的宝贵原料 调制后为作为城市生活天然气，管道输送
经加压可在常温下变为液体贮存于高压罐
中，为液化天然气
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东海油气田
春晓、断桥、平湖、天外天油气田
1974年开始，中国即开始进行东海石油、天然气
勘测。1995年由新星公司在春晓地区试钻探成功。
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中日东海争端
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日本单 方面的 划界
分数值大？ 已知煤气的湿成分，如何换算成干成分？
100 ( X %)d ( X %)w 100 ( H 2O) w
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煤气中水分的确定
在常温下，气体燃料中所含水分就等于该
温度下的饱和水蒸汽量 随着温度的变化，饱和水蒸汽量也变化 直接查附表5（P267） – 直接取“按湿气体计算”的“ m3/m3” 栏 数值 不要用书上P20的式子，麻烦而不准确
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发生炉煤气热量
空气发生炉煤气发热量3780～4620kJ/m3
水煤气发热量10080～11340kJ/m3
混合发生炉煤气发热量5040～6720kJ/m3 • 应用最多，所以简称发生炉煤气
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天然气
是天然出产的气体燃料
• 伴生天然气或油性天然气，是和石油产在一起的天 然气，含石油蒸汽 • 干天然气，纯粹气田出产，不含石油蒸汽
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煤气成分的表示方法
化学组分用所含各种单一气体的体积百分
数来表示。有湿成分和干成分表示方式， 即是否含水蒸气
• (CO%+H2%+CH4%+……CO2%+N2%+O2%+ H2O%)w=100% • (CO%+H2%+CH4%+……CO2%+N2%+O2%)d=100%