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人工煤气场站安全管理——人工煤气基本知识
一、煤气燃烧
1. 燃烧
气体燃料中的可燃成分(如H2、CO、CmHn、H2S等)，在一定条件下，与氧气发生激烈的氧化作用，并产生大量热和光的物理化学过程称为燃烧。
燃烧反应方程式，是燃气进行燃烧计算的依据。如
    CH4+202＝C02+2H2O+△H    (3-1)
2. 热值
燃烧热或热量，是表示物质吸热或放热多少的物理量。固体燃料或液体燃料，采纳1kg燃料完全燃烧时所产生的热量，作为该燃料的发热量；气体燃料，则采纳1m3(标准状态下)燃料完全燃烧时所产生的热量，作为该燃料的发热量。
常用热值单位为kcal/m3，国际单位为kJ/m3，其换算关系为：

燃气的热值可分为高热值和低热值。高热值用Qh或Hh表示，是指一标准立方米燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至原始温度，而其中的水蒸气以凝结水状态排出时所放出的热量。低热值用QL或HL表示，是指一标准立方米燃气完全燃烧后，其烟气被冷却至原始温度，但其中的水蒸气仍是蒸汽状态时所放出的热量。
煤气是混合气体，其热值可由煤气组成的各单一气体的热值，按混合法则来计算：
    Q=Q1r1+Q2r2+…+Qnrn    (3-2)
式中Q一煤气的高热值或低热值；
Qn——煤气中各可燃组分的高或低热值；
rn一——煤气中各可燃组分的容积成分。
3. 燃烧的空气必需要量和燃烧产物量
燃烧必必需具备三个条件，即：有可燃物质的存在；充分的供应空气或氧；可燃物质达到着火温度以上。
燃烧所必需的氧气，一般从空气中直接获得。如假设不合计干空气中少量的二氧化碳和其他气体，则干空气的容积成分含氧为21%，氮79%；重量成分，含氧为23.2%，氮76.8%。干空气中氮与氧的容积比为：

燃烧所必需理论空气量，是指1m3(标准状态下)(或kg)燃气按燃烧反应式完全燃烧所必需空气量，单位m3/m3(标准状态下)，或m3/kg(标准状态卜)。例如氢气的燃烧。
 ××    (3-4)
上述反应式说明，1m3(标准状态下)氢气完全燃烧必需0.5m3(标准状态下)氧气或2.38m3(标准状态下)空气，燃烧后生成2.88m3(标准状态下)烟气[如果和纯氧反应，则生成1m3(标准状态下)水蒸气]。
在实际燃烧中，因燃气与空气混合不均匀性等因素影响，只供给理论空气量V0不能完全燃烧，因此实际空气量V应大于理论空气量。实际空气量与理论空气量的比值α称为过剩空气系数。

二、煤气压力
1. 压力表示法
煤气压力，是指气体的压力强度，即气体对容器壁单位面积上作用的垂直力。其表示方法有如下几种。
① 用单位面积上所承受的力来表示，单位为kg/cm2。
② 液柱表示法。用盛有蒸馏水或水银的玻璃管的垂直高度表示，用蒸馏水则称水柱高，单位为mmH2O；用水银则称水银柱高或汞柱高，单位为mmHg。
③ 大气压表示法。大气的重量对地表面的压力，称为大气压力。大气压有标准大气压(或物理大气压)和工程大气压之分。
国际上用Pa作压力标准单位，1Pa=1N·m-2。
以上各种压力单位的换算关系见表3-1。
表3-1 各种压力单位的换算关系

单位名称
Pa
Bar(巴)
atm
1 Pa
1
10-5
×10-6
1 Bar(巴)
105
1

1 atm
101325

1
1at或kgf/cm2

1 mmHg

×10-3
×10-3
1 mmH2O

×10-3
×10-3

at或kgf/cm2
mmHg
mmH2O
1 Pa
×10-4
×10-3

1 Bar(巴)

10200
1 atm

760

1at或kgf/cm2
1

1 mmHg
×10-3
1

1 mmH2O
×10-3

1
2. 表压力、绝对压力和相对压力
依据所取的基准不同，压力可分为绝对压力和相对压力。气体压力以绝对真空为基准则称为绝对压力；以大气压为基准则称为相对压力。一般压力表读数为相对压力，即为表压力。
表压、绝对压力和相对压力之间的互相关系：
   P=B+Pb
式中P——为绝对压力，Pa；
B——大气压力，Pa；
Pb——表压力，Pa。
Pb可以是正压，也可以是负压。
负压用真空度表示：

三、煤气组分和重度
1. 煤气组分表示法
煤气是由一些可燃气体和不可燃气体组成的混合气体，表示其各组分的方法有质量成分、容积成分、摩尔成分、绝对表示成分。
(1) 质量成分 煤气的质量组分或质量百分比是指混合气体中各组分的质量与混合气体总质量比值的百分数。

式中G——煤气各单一组分的质量。
(2) 容积成分 煤气容积组分或容积(体积)百分比是指混合气体中某一组分的容积与混合气体总容积比值的百分数。

式中Vi——煤气各单一组分容积。
(3) 摩尔成分摩尔是物质粒子数的量度单位，任何物质以克计之质量等于其相对分子质量时为1mol。摩尔法是指混合气体中各组分的摩尔数与混合气体总摩尔数比值的百分数。

式中Mi——气体质量与气体相对分子质量之比。