- 全国勘察设计注册公用设备工程师动力专业执业资格考试教材(第4版)
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- 2025-02-28 15:13:32
第一篇 热力
第一章 燃料与燃烧
第一节 燃料
化石燃料(煤、石油和天然气)作为一次能源,在整个国民经济的能源供应中占有重要的地位。了解其基本特性和燃烧的基本理论,对于每个动力工程师都是必要的。
一、燃料分类及性质
化石燃料按其存在形态可以分为固体、液体和气体燃料三类。在我国常用的固体燃料是煤,液体燃料有重油、渣油和柴油,气体燃料按其获取的方式分为天然气和人工煤气。
三类燃料所具有的物理、化学、工艺性质内容很广,本节仅对各类燃料对工程设计影响较大的性质作简要介绍。
(一)固体燃料(煤)的性质
1.密度 煤的密度有真(相对)密度、视(相对)密度和堆密度之分。堆密度是指单位容积所装载的散装煤炭的质量,即

式中 G——散煤质量(t);
V——容积(m3)。
各种煤和煤灰的堆密度和安息角见表1-1。
表1-1 煤和煤灰的堆密度和安息角

2.煤的热稳定性 煤的热稳定性是指煤块在加热时保持原有粒度的性能。热稳定性好的煤在燃烧或气化过程中不破碎或破碎较少。锅炉或煤气发生炉如使用热稳定性差的煤,将导致煤层气流阻力增加,气流带出物(飞灰量)增加,甚至形成风沟和结渣,使燃烧或气化不能正常进行。
3.煤的可磨性 煤的可磨性是指煤研磨成粉的难易程度。煤的可磨性主要与煤的煤化程度有关。一般来说,焦煤和肥煤可磨性指数较高,容易磨细;无烟煤、褐煤可磨性指数较低,不易磨细。当水分和灰分增加时,其可磨性指数就越低。
4.煤的粘结性和结焦性 煤的粘结性是指煤在隔绝空气受热后能否粘结其本身或惰性物质(即无粘结能力的物质)或焦块的性质;煤的结焦性是指煤粒在隔绝空气受热后能否生成优质焦炭(即焦炭的强度和块度符合冶金焦的要求)的性质。
粘结性强是结焦性好的必要条件,即结焦性好的煤其粘结性也好,但粘结性好的煤,结焦性不一定好。例如气肥煤,其粘结性很好,但生成的焦炭裂隙多、强度差,故结焦性不好。
5.煤的结渣性 煤的结渣性是反映煤灰在燃烧或气化过程中的成渣特性。对于煤的燃烧与气化(尤其是固定床),结渣率高都是不利的,会造成气流分布不匀,给操作造成困难,增加灰渣中的含炭量等。
影响结渣性的主要因素是煤灰分和灰熔点。煤的灰分高、灰熔点低,结渣率就高。此外,煤灰周围的气氛对结渣性也有影响,还原气氛下结渣率高,氧化气氛下结渣率低。
6.煤灰的熔融性 煤的灰分是煤在完全燃烧后形成的残渣,主要成分是煤中矿物质燃烧后生成的金属和非金属的氧化物与盐类,是多种成分的复合化合物和混合物,因此它没有明显的由固相转化为液相的熔点,从开始熔融到完全熔融,要经过一个较大的温度区域,一般测定它的三个熔融特征温度:变形温度(DT)、软化温度(ST)和流动温度(FT)。
影响灰熔点的因素很多,主要与煤灰的组成成分和煤灰周围燃烧介质气氛有关。煤灰中熔点高的物质越多,灰熔点越高;煤灰周围介质还原性气体存在时,灰熔点会降低。
(二)液体燃料的性质
1.粘度 流体本身阻滞其质点相对滑动的性质称为流体的粘性。油的粘度表示油对它本身的流动所产生的阻力大小,是用来表征油的流动性的指标,对油的输送、雾化和燃烧有直接影响。
粘度的大小可用[动力]粘度(绝对粘度)、运动粘度和恩氏粘度(条件粘度)来表示。
动力粘度η与运动粘度ν间的换算关系
η=νρ (1-2)
式中 η——动力粘度(Pa·s);
ν——运动粘度(m2/s);
ρ——密度(kg/m3)。
运动粘度与恩氏粘度间的换算关系

式中 ν——运动粘度(m2/s);
°E——恩氏粘度(°E)。
影响燃油粘度的因素很多,主要是燃油成分和温度。燃油中胶状物含量愈多,粘度就愈大;油温越高,则粘度越低。
2.凝点 油品丧失流动时的温度,亦即油品在试管里倾斜45°经过5~10s尚不流动时的温度叫凝点。凝点是与燃油的输送密切相关的一个重要技术指标。燃油的凝点与燃油产品中的石蜡含量有关,含蜡量越高,凝点越高。
3.闪点、燃点和自燃点 闪点、燃点和自燃点是有关燃油着火燃烧的特性指标,是衡量燃油贮运安全密切相关的指标。
(1)闪点。燃油加热到某一温度时,表面蒸发的油气增多,当油气和空气的混合物与明火接触时,发生短暂的闪光(一闪即灭),此时的温度即为闪点。闪点是表示燃油的着火性能和爆炸危险的一项重要指标。闪点按测定方法不同有开口杯法和闭口杯法两种,一般开口杯法测定的闪点要比闭口杯法的高15~25℃。
闪点是用于油品分类和GB 50016—2014《建筑设计防火规范》中对油品火灾危险性分类的一个重要指标,见表1-2。
表1-2 油品闪点分类

(2)燃点。在燃油温度超过闪点继续加热时,当燃油蒸气和空气混合物遇到明火能着火并继续燃烧(时间不少于5s)时的最低温度称为燃点。油的燃点一般要比闪点高20~30℃。
(3)自燃点。自燃点是指油品缓慢氧化而开始自行着火燃烧的温度。油品自燃点和它们的燃点没有直接关系,而只取决于油品的化学组成,并随压力而变化。在常压下,油质越重,自燃点越低;压力越高,自燃点越低。常用燃油的自燃点见表1-3。
表1-3 常用油品的自燃点

4.相对密度 将20℃时油品与4℃时的同体积水的质量比,作为油品的标准相对密度,用d420表示。油品的相对密度随温度升高而减小,其关系可按下式换算
d4t=d420-α(t-20)
或
式中 d4t——温度为t时的油品相对密度;
d204——标准油品相对密度;
α——温度修正系数(1/℃);
β——体胀系数(1/℃)。
对d204为0.85~1.07的油品,α值为0.000699~0.000424,β值为0.000818~0.000398,也可查有关图表。
5.硫分 燃油中的硫分在燃烧后生成的产物除对设备有腐蚀作用外,对环境和人类健康也会造成伤害。
按燃油中含硫的质量分数,将燃油分为三种,含硫质量分数ws≤0.5%的称为低硫油;0.5%<ws≤1%的称为中硫油;1.0%<ws≤3.5%的称为高硫油。
6.爆炸性 当燃油蒸气在与空气的混合物中的含量(体积分数)达到某个范围时,遇到明火就会爆炸,这个含量范围就是该燃油的爆炸范围,其最小含量值和最大含量值分别称为爆炸下限和爆炸上限。燃油的爆炸范围越大,引发爆炸的危险性就越大。常用燃油的爆炸范围(体积分数)为:汽油为1.0%~6.0%;煤油为1.4%~7.5%;重油为1.2%~6.0%;原油为1.7%~11.3%。
7.静电特性 油品是电的不良导体,它与空气和钢铁摩擦时很容易产生静电,并在其表面积聚产生很高的静电压,一旦放电就会产生火花,造成燃油的燃烧甚至爆炸。因此,在燃油的输送贮存系统中的管线、容器和设备都必须有良好的接地设施。
(三)气体燃料的性质
工程中使用的气体燃料都不是单一化学成分的气体燃料,而是多种单一气体燃料的混合气体,所以其物理化学工艺性质均与单一成分的气体燃料有很大的区别。
1.密度与相对密度 干态混合燃气的密度可由式(1-5)计算

式中 ρ——标准状态下混合燃气平均密度(kg/m3);
ϕi——各单一气体的体积分数(%);
ρi——标准状态下各单一气体密度(kg/m3)。
相对密度是指标准状态下混合气体密度与标准状态下空气密度之比,见式(1-6)

式中 d——混合气体相对密度;
ρ——标准状态下混合燃气平均密度(kg/m3);
1.293——标准状态下空气密度(kg/m3)。
如果考虑实际混合燃气中的水蒸气,则湿燃气密度可按式(1-7)计算

式中 ρw——标准状态下湿燃气密度(kg/m3);
ρ——标准状态下干燃气密度(kg/m3);
d——标准状态下湿燃气中水蒸气含量[kg/m3(干燃气)];
0.833——标准状态下水蒸气的密度(kg/m3)。
几种燃气的密度和相对密度见表1-4。由表1-4中可看出,气态的液化石油气比空气重,容易积聚在地面附近和地势低洼处,在使用时必须加以注意。
表1-4 几种燃气的密度和相对密度

2.着火温度 可燃气体与空气的混合物发生着火燃烧的最低温度称为着火温度。着火温度并不是可燃气体固有的物化常数,它与燃气的种类、在混合燃气中含量、混合气的均匀程度和压力有关,也与燃烧设备的构造、周围介质的热容量、有无催化作用及燃烧体系的散热条件有关。部分单一燃气和混合燃气在标准状态下的着火温度见表1-5。
表1-5 部分单一燃气和混合燃气在标准状态下的着火温度

3.着火极限(爆炸极限) 可燃气体和空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体含量(体积分数)范围称为爆炸极限。在这种混合物中,当可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的含量(体积分数)时,称为可燃气体的爆炸下限;当可燃气体含量增加到不能形成爆炸混合物时的含量(体积分数)时,称为爆炸上限。
在《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014)中,生产和储存物品火灾危险性分类时,区分甲乙类易爆气体的爆炸下限值是10%。
工程上使用的燃气,多为数种可燃气的混合物,其着火极限可用计算得到。
(1)对于不含惰性气体的可燃气体的混合物,着火极限可用式(1-8)计算

式中 L——可燃气体混合物着火极限(上限或下限)(体积分数)(%);
ϕi——单一可燃气体在不含惰性气体的燃气中的体积分数(%);
Li——单一可燃气体的着火极限(上限或下限)(%)。
(2)对于含有惰性气体的可燃气体的混合物,着火极限可用式(1-9)计算

式中 LD——含有惰性气体的混合燃气着火极限(上限或下限)(体积分数)(%);
L——按不含惰性气体的混合燃气根据式(1-8)计算的着火极限(上限或下限)(体积分数)(%);
ϕD——惰性气体在混合燃气中所占的体积分数(%)。
影响可燃气体着火极限的因素很多,主要有:
容积尺寸的影响:内径小的容器,着火极限范围变窄。
温度的影响:燃气—空气混合物的温度升高,着火极限范围将扩大。
压力的影响:高压时,对碳氢化合物而言,随压力升高,着火极限范围将扩大;而对CO,则相反,随压力升高,着火极限范围将变窄。
惰性气体的影响:随着惰性气体含量增加,下限和上限均将提高。
水分的影响:水分对碳氢化合物的着火起抑制作用;而对CO的着火起促进作用。
氧气的影响:一般在氧气中,燃气的着火极限范围将扩大。
二、燃料的成分和成分分析
(一)固体燃料(煤)和液体燃料的成分
组成煤的有机物的元素主要是碳,其次是氢,还有氧、氮和硫等元素,煤中无机物元素主要是硅、铝、铁、钙、镁等。
液体燃料(石油)的组成主要为烃类碳氢化合物。虽然构成液体燃料的主要元素不多,但是碳和氢组成的烃类化合物种类繁多。此外,石油中还有少量非烃类化合物,一般以胶状沥青状物质形态存在。
(二)煤的成分分析
煤的成分表示和分析方法,可以分为元素分析和工业分析两种。
煤的元素分析将煤分为碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分七个组分。煤的工业分析是将煤分为挥发分、固定碳、灰分和水分四个组分。每种组分都按分析基准的质量分数表示。由于分析方法不同,元素分析成分和工业分析成分间没有严格的对应关系,无法相互换算。
煤的元素分析成分和工业分析成分见图1-1。

图1-1 煤的成分图解
(三)煤的成分表示方法及其换算
煤的成分表示方法无论是元素分析或工业分析,都与煤质分析化验时的状态有关。所以在表示煤的成分时,必须注明是何种分析化验状态。煤质分析化验时的状态常用“基”表示。煤质分析中常用的基准有“收到基”“空气干燥基”“干燥基”和“干燥无灰基”四种,其定义、用途和新旧标准对照见表1-6。
表1-6 煤质分析基准定义

各种“基”的成分均用质量分数表示。各种成分的具体表示法见表1-7。
表1-7 煤的各种“基”的成分表示法①

注:工业分析中FC为固定碳。
煤质成分各种“基”之间可以互相换算。各种“基”之间的换算系数见表1-8。
表1-8 煤质分析结果不同“基”成分换算系数表

(四)燃油的成分分析及换算
燃油的成分分析一般采用元素分析方法,即以碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分的质量分数来表示,分析基准也采用不同的“基”。各种“基”的成分表示法和换算,可参照上述煤的成分表示法和换算。
(五)气体燃料的成分
工程上应用的气体燃料从本质上说都是多种可燃气体和不可燃气体的混合物。可燃气体有:氢、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷、丁烯、丁烷、戊烯、戊烷、苯和硫化氢等;不可燃气体有氮、氧、二氧化碳、二氧化硫和水蒸气等。上述各种成分的气体按不同比例组合,就形成不同的气体燃料,性质也多种多样。在实际应用时,应尽量收集有关气源的详细资料作为依据,并根据具体情况进行分析和校核。
三、发热量
燃料的发热量是指单位物量的燃料(固、液体燃料为每千克,气体燃料为每标准立方米)完全燃烧时放出的热量。发热量有高位发热量和低位发热量之分。高位发热量是指燃料完全燃烧后其烟气中的水蒸气以凝结水状态存在时所放出的热量,用Qgr表示;低位发热量是指燃料完全燃烧后其烟气中的水仍保持蒸汽状态时所放出的热量,用Qnet表示;很显然燃料高位发热量要大于低位发热量,其差值即是燃烧产物中所含水蒸气的汽化热。一般而言,工程中燃烧后烟气中的水均呈水蒸气状态排出,所以常用的是燃料低位发热量。
燃料发热量一般通过氧弹测热计测得,也可用成分分析结果估算。
与燃料成分分析有不同的基准一样,燃料发热量的测量和估算也有与成分分析同样的基准。
(一)相同基高、低位发热量间的换算
相同基高、低位发热量的差别仅在于烟气中水蒸气的汽化热,而燃料燃烧时产生的水蒸气来源于燃料的水分和氢元素的燃烧。相同基固体和液体燃料高、低位发热量的换算关系见表1-9。
表1-9 相同基高位、低位发热量换算表

(二)不同基高位发热量之间的换算
固体和液体燃料不同基高位发热量之间的换算关系实际上与不同基燃料成分间的换算关系相同,可见表1-8。
(三)不同基低位发热量之间的换算
固体和液体燃料不同基低位发热量之间的换算关系,既要考虑到相同基高位、低位发热量之间的影响,又要考虑到水分和灰分对不同基高位发热量的影响关系。在工程中常见的是从各种基低位发热量换算到收到基低位发热量的关系。式(1-10)、式(1-11)和式(1-12)分别是从空气干燥基、干燥基和干燥无灰基的低位发热量换算成收到基低位发热量的关系式。

(四)固体、液体燃料发热量的估算
1.元素分析成分估算法(门捷列夫法)
收到基低位发热量估算见下式:
Qar·net=339Car+1030Har-109(Oar-Sar)-25Mar (1-13)
收到基高位发热量估算见下式
Qar·gr=339Car+1256Har-109(Oar-Sar) (1-14)
2.利用煤的工业分析成分估算发热量 中国煤炭科学院提出的利用煤的工业分析成分估算我国煤炭高、低位发热量的半经验公式,这些半经验计算公式与煤种、焦渣特性、挥发分(氧、氢)、水分和灰分有关,在此不作介绍。
3.液体燃料发热量的估算 液体燃料在无元素分析资料时,可根据其密度来估算发热量,式(1-15)和式(1-16)分别是用于估算收到基低位发热量和干燥无灰基高位发热量的。
Qar·net=46415.6+3167.7ρ-8790ρ2 (1-15)
Qdaf·gr=51900-8790ρ2 (1-16)
式中 ρ——燃油在15℃时的密度(kg/L)。
(五)气体燃料发热量的计算
工程中使用的混合气体燃料的发热量一般采用试验测得,也可根据混合燃气的组成成分计算。
1.混合燃气干燥基发热量的计算 混合燃气干燥基高位或低位发热量可按下式计算:

式中 Qd——混合燃气干燥基高位或低位发热量[kJ/m3(标准状态)];
ϕi——混合燃气中各组成成分的体积分数(%);
Qdi——混合燃气中各组成成分的干燥基高位或低位发热量,可查表10-6[kJ/m3(标准状态)]。
在工程中对燃气发热量的计算还可作如下近似考虑:
(1)当燃气中含有少量(体积分数在3%以下)成分不明的不饱和烃时,该不饱和烃的热量可按乙烯(C2H4)的发热量计算。
(2)当天然气中重烃(C2H6、C3H8……)含量不明时,其不明部分的饱和碳氢化合物可按体积分数80%的C2H6和20%的C3H8计算,或按CmHn=100%的C2H6计算。
(3)一般情况下,燃气中含水量极少,可忽略不计,故可取Qar·net=Qd·net。
(4)当天然气中甲烷含量在95%~98%,而其他成分不明时,收到基低位发热量可取为Qar·net=35160kJ/m3。
2.混合燃气收到基低位发热量的计算 实际使用的混合燃气(收到基)都带有一定量的水分,所以需要对混合燃气干燥基低位发热量进行修正。当收到基燃气中水分为含湿量时,可用式(1-18)计算;当收到基燃气中水分为相对湿度时,则可用式(1-19)计算混合燃气收到基低位发热量。

式中 Qar·net——混合燃气收到基低位发热量[kJ/m3(标准状态)];
Qd·net——混合燃气干燥基低位发热量[kJ/m3(标准状态)];
d——混合燃气中水蒸气含量[kg/m3(标准状态)];
ϕ——混合燃气的相对湿度;
ps——与混合燃气相同温度下水蒸气的饱和分压力(Pa);
p——混合燃气的绝对压力(Pa)。
四、我国常用燃料的特性
(一)煤的分类简介
煤的种类繁多,分类方法也各有不同。新的煤炭分类国家标准按煤的煤化程度由高到低分为无烟煤、烟煤和褐煤,分为14大类和17小类。其中无烟煤的挥发分由低到高分为3个小类;烟煤按其挥发分、粘结性指标等分为12大类:贫煤、贫瘦煤、瘦煤、焦煤、1/3焦煤、肥煤、气肥煤、气煤、1/2中粘煤、弱粘煤、不粘煤和长焰煤;褐煤为另一大类,又分为年轻褐煤和年老褐煤2个小类。中国煤炭分类总表见表1-10。表1-10中每一类煤均用汉语拼音代号表示,还采用数码编号表示煤种。各煤种数码编号中,十位数表示挥发分,从0~5分别表示Vdaf由小到大。数码编号中的个位数对烟煤是表征它的粘结性,个位数越小,其粘结性越差。
表1-10 中国煤炭分类简表

① 粘结指数。
② 胶质层最大厚度。
③ 奥亚膨胀度。
④ 目视比色透光率。
常用的煤种分级有以灰分、硫分和灰熔融性来划分的,分别见表1-11、表1-12和表1-13。
表1-11 煤质灰分分级标准

表1-12 煤质含全硫量分级标准

表1-13 煤的灰熔融性分级标准

(二)我国工业锅炉用煤分类及其代表煤种
工业锅炉用煤的分类是根据煤的挥发分、水分、灰分及发热量分为无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤和石煤煤矸石5大类12小类,见表1-14。各类煤和页岩、甘蔗渣的代表性设计煤种见表1-15。
表1-14 我国工业锅炉用煤分类表

表1-15 我国工业锅炉设计用代表性煤种

(三)常用燃油特性
热力工程中常用的燃油有重油、渣油和柴油三种。
1.重油 重油是由裂化重油、减压重油、常压重油或蜡油等按不同比例调合制成的。仅从标志油品着火性能和爆炸危险性的重要指标“闪点”作比较:1号、2号、4号轻燃料油与原油、煤油接近;4号、5号轻、5号重与柴油近似;6号、7号燃料油与前标准的重油近似。但其他质量指标,尤其是“灰分”和“含硫量”与柴油和前标准规定的重油质量指标相差较大,选用时须注意。为方便对照使用与使用习惯,本版保留原标准规定的重油质量指标。现行标准内容与燃料油性质见(三)常用燃油特性4.燃料油综合质量指标叙述。
按重油80℃的运动粘度分为20、60、100和200号四个牌号。重油的质量指标见表1-16。
表1-16 重油的质量指标

锅炉设计用代表性重油性质见表1-17。
表1-17 锅炉设计用代表性重油性质

2.渣油 渣油是减压蒸馏塔塔底的残油,主要成分是高分子烃类和胶状物质。原油蒸馏后,硫分集中于渣油中,故渣油中含硫量相对较高。渣油没有统一的质量标准,表1-18中列出的只是几个代表性的渣油质量指标。
表1-18 代表性渣油主要质量指标

3.柴油 柴油分为轻柴油和重柴油两种。轻柴油除用于高速柴油机燃料外,目前已日渐用作小型燃油锅炉的燃料;重柴油一般用于中低速柴油机燃料,也可用作某些电厂锅炉的燃料。
轻柴油按其产品质量分为优等品、一等品和合格品三个等级,每个等级按凝固点分为10、0、-10、-20、-35和-50等6个牌号。表1-19为燃油锅炉常用的10、0和-10柴油的质量标准。燃油锅炉最常用的0号轻柴油的组分(质量分数):Mar0%、Aar0.01%、Car85.55%、Har13.49%、Oar0.66%、Nar0.04%、Sar0.25%、低位发热量Qar·net=42900kJ/kg。
表1-19 轻柴油主要质量指标

重柴油按凝固点分为10、20和30三个牌号,质量指标见表1-20。
表1-20 重柴油质量指标

4.燃料油综合质量指标
中国石油化工总公司1996年发布石化行业标准《燃料油》(SH/T 0356—1996),规定了在不同操作条件及不同燃烧器上使用的八种燃料油的技术条件。可供燃料油的供需合同中对规格说明时用,也可作燃料油用户选择最适合他们需要牌号时的指南。
SH/T 0356—1996标准把燃料油分1号、2号、4号轻、4号、5号轻、5号重、6号和7号八个牌号。
1号和2号是馏分燃料油,适用于家用或工业小型燃烧器上使用。特别是1号适用于汽化型燃烧器,或用于储存条件要求低倾点燃料油的场合。
4号轻和4号是重质馏分燃料油,或者是馏分燃料油与残渣燃料油混合而成的燃料油。适用于要求该粘度范围的工业燃烧器上。
5号轻、5号重、6号和7号是粘度和馏程范围递增的残渣燃料油。适用于工业燃烧器。为了装卸和正常雾化,燃料油通常需要预热。
燃料油按表1-21规定的方法检测时,其质量应符合表1-21规定的要求。
表1-21 燃料油质量指标(SH/T 0356—1996)

SH/T 0356—1996标准规定的各号燃料油应是均匀的烃类油,无无机酸,无过量的固体物和外来的纤维状物质。
在正常储存条件下含有残渣组分的各号燃料油应保持均质,不因重力作用而分成粘度超出该牌号范围的轻和重的两种油。
(四)常用燃气特性
常用燃气按其获取的方式分为天然气和人工燃气两类。天然气是指直接从自然界开采和收集的燃气,包括气井气、油田伴生气、矿井气等;人工燃气是指以煤或石油产品为原料,经过各种加工方法而获得的燃气,例如以煤为原料的有炼焦煤气、高炉煤气、发生炉煤气、水煤气、高压气化气和地下气化煤气等;以石油为原料的有热裂解气、催化裂解气、自然裂解和加压裂解气以及液化石油气等。常见的天然气和人工燃气的特性见表1-22。
表1-22 常见天然气和人工燃气特性

① 仅指气井气。
无论是天然气还是人工燃气,都含有一定的有害成分。气体燃料中的主要有害成分有硫化氢H2S、二硫化碳CS2、氨气、萘、氰化氢HCN及水分、灰尘、焦油等,其中硫化氢、二硫化碳、氨气、萘、氰化氢均是有毒气体,能使人中毒死亡。
气体燃料中的硫,主要以硫化氢的形式存在,硫化氢对人体的毒性较大,当燃气中浓度达
到20mg/m3时,可引起中毒;含量达到1.4~2.1g/m3时,可引起呼吸麻痹而死亡。硫化氢还对金属和管道有严重的腐蚀作用,可造成输气管线上的仪器设备、调压器和阀门失灵或损坏。除硫化氢外,气体燃料中的硫还有少量有机硫(硫醇、硫醚、二硫化碳),燃气在脱硫处理时,有机硫较难除掉。
人工煤气中还含有残余的气态萘,当温度较低时,萘蒸气会凝结成结晶状冷凝物而堵塞管道。
一氧化碳是无色无臭的有毒气体,是人工煤气中的可燃成分之一,含量较高。但一氧化碳有很强的氧化能力,能从人体的血红素中取代氧,从而使人发生缺氧窒息而亡。因此,对人工煤气中一氧化碳含量也须作出限制。
为了减少和防止气体燃料中各种有害成分对人和设备带来危害,在气体燃料供应用户之前必须经过脱水、脱硫、脱油、脱萘、除尘和干燥等处理措施。
为了保证气体燃料使用的安全,各种燃气应具有可以察觉的臭味,一般对无臭或臭味不足的燃气可采用人工加臭的方法。燃气中臭剂的最小量应符合下列规定:
(1)无毒燃气泄漏到空气中,达到爆炸下限的20%时,应能察觉。
(2)有毒燃气泄漏到空气中,达到人体允许的有害浓度时,应能察觉。
对于以一氧化碳为有毒成分的燃气,空气中一氧化碳含量达到0.02%(体积分数)时,应能察觉。
液化石油气要求有特殊臭味,必要时加入硫醇、硫醚等硫化物配制的加臭剂,加入量不得超过0.001%(质量分数)。