[科普中国]-煤气

煤气分类

煤气是由多种可燃成分组成的一种气体燃料。煤气的种类繁多，成分也很复杂，一般可分为天然煤气和人工煤气两大类。

发生炉发生炉煤气是人工煤气的一种。是用固体含碳燃料作原料，在专门设备发生炉内获得的一种煤气。用于制造发生炉煤气的气化剂为空气、水蒸汽。按使用气化剂的不同，可制得不同组分和性质的发生炉煤气，通常分为四类：

空气煤气 ― 以空气（实际是空气中的氧气）作气化剂；混合煤气 ― 以空气和水蒸汽的混合物作气化剂；

水煤气 ― 以水蒸汽作气化剂；

富氧煤气 ― 以空气、水蒸汽和氧气（外加的纯氧）混合物作气化剂。

空气煤气

空气煤气由于固体燃料仅与氧反应，气体中可燃成份主要为一氧化碳，故其热值低，一般仅 800~900 大卡/标立方米，甚至更低，故在工业上使用极少，一般是高炉生产中的副产物。

水煤气

水煤气是由水蒸汽和高温碳反应而获得的。由于反应为吸热反应，为维持炉温，必须间隙生产．所得煤气中 CO 和 H2 均较高，煤气发热值较高，但热效率低，约54%左右，成本高设备复杂。一般作为合成氨原料气使用，作工业燃料气使用的较少。有时，在制水煤气过程中加入少量空气，制得的煤气称为半水煤气1。

混合煤气

混合煤气综合了空气煤气和水煤气的特点，以水蒸汽和空气的混合物鼓入发生炉中，制得比空气煤气热值高，比水煤气热值低的混合发生炉煤气，一般在生产中简称发生炉煤气。这种煤气的热值因使用燃料性质的不同波动在 1200~1500 大卡/标米之间。被广泛用作各种工业炉的加热燃料。由于采用蒸气、空气混合物作气化剂，蒸汽能降低燃烧层（火层）的温度而防止结渣，维持连续生产，热效率高达 70 %以上。

这些煤气的发热值较低，故又统称为低热值煤气；煤气中的一氧化碳和氢气是重要的化工原料，可用于合成氨、合成甲醇等。为此，将用作化工原料的煤气称为合成气，它也可用天然气、轻质油和重质油制得。

煤气是由含碳物质不完全燃烧时发生的气体，主要成分是一氧化碳，无色无臭，有毒，被人和动物吸入后与血液中的血红蛋白结合（比氧与血红蛋白的结合能力强，造成一定程度的缺氧）能引起中毒。也叫煤毒。

发生炉煤气的含量

发生炉煤气分为单段发生炉煤气和双段发生炉煤气，两种煤气的成分含量有所不同

单段炉

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双段炉

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水煤气水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳、氢气，燃烧后排放水和二氧化碳，有微量CO2、HC和NOX。燃烧速度是汽油的7.5倍，抗爆性好，据国外研究和专利的报导:压缩比可达12.5。热效率提高20－40%、功率提高15%、燃耗降低30%，尾气净化近欧IV标准(这些指标还应验证，但效果是肯定的)，还可用微量的铂催化剂净化。比醇、醚简化制造和减少设备，成本和投资更低。压缩或液化与氢气相近，但不用脱除CO，建站投资较低。还可用减少的成本和投资部分补偿压缩(制醇醚也要压缩)或液化的投资和成本。有毒，工业上用作燃料，又是化工原料。将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气（主要成分是CO和H2），现象为火焰腾起更高，而且变为淡蓝色（氢气和CO燃烧的颜色）。化学方程式为C+H2O(高温)--->CO+H2。这就是湿煤比干煤燃烧更旺的原因1。

煤气厂常在家用水煤气中特意掺入少量难闻气味的气体，一般是CO和H2为无色无味气体，目的是为了当煤气泄漏时能闻到并及时发现。甲烷和水也可制造水煤气，其化学方程式为：CH4+H2O----》CO+3H2，环保型水煤气发生炉气体燃料的一种。主要成分是氢和一氧化碳。由水蒸气和赤热的无烟煤或焦炭作用而得。工业上大多用蒸气和空气轮流吹风的间歇法，或用蒸气和氧一起吹风的连续法。热值约为10500千焦/标准立方米1。

焦炉煤气焦炉煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤，在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品。主要作燃料和化工原料。焦炉煤气主要由氢气和甲烷构成，分别占56%和27%，并有少量一氧化碳、二氧化碳、氮气、氧气和其他烃类；其低发热值为18250kJ/Nm3，密度为0.4~0.5kg/Nm3，运动粘度为 25×10`(-6)m2/s。

人们生活中的燃烧气源大致分为液化石油气(Y)、人工煤气(R)、天然气(T)三大类。

液化石油气（简称液化气）是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气，通过一定程序，对石油尾气加以回收利用，采取加压的措施，使其变成液体，装在受压容器内，液化气的名称即由此而来。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，在气瓶内呈液态状，一旦流出会汽化成比原体积大约二百五十倍的可燃气体，并极易扩散，遇到明火就会燃烧或爆炸。因此，使用液化气也要特别注意2。

煤气是用煤或焦炭等固体原料，经干馏或汽化制得的，其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。因此，煤气有毒，易于空气形成爆炸性混合物，使用时应引起高度注意。天然气广义指埋藏于地层中自然形成的气体的总称。但通常所称的天然气只指贮存于地层较深部的一种富含碳氢化合物的可燃气体，而与石油共生的天然气常称为油田伴生气。天然气由亿万年前的有机物质转化而来，主要成分是甲烷，此外根据不同的地质形成条件，尚含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃以及二氧化碳、氮气、氢气、硫化物等非烃类物质；有的气田中还含有氦气2。

天燃气每立方燃烧热值为8000大卡至8500大卡。

每公斤液化气燃烧热值为11000大卡。气态液化气的比重为2.5公斤/立方米。每立方液化气燃烧热值为25200大卡。这样可看出一立方液化气燃烧热值是天然气的三倍，但还有报道说液化气热值是天然气的7倍。

每瓶液化气重14.5公斤,总计燃烧热值159500大卡,相当于20立方天然气的燃烧热值。

高炉煤气主要成份高炉煤气为炼铁过程中产生的副产品，主要成分为: CO、C02、N2、H2、CH4等，其中可燃成分CO含量约占25%左右，H2、CH4的含量很少，CO2、N2的含量分别占15%、55%，热值仅为3500KJ/m3左右。

化学过程

高压鼓风机（罗茨风机）鼓风，并且通过热风炉加热后进入了高炉，这种热风和焦炭助燃，产生的是二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳又和炙热的焦炭产生一氧化碳，一氧化碳在上升的过程中，还原了铁矿石中的铁元素，使之成为生铁，这就是炼铁的化学过程。铁水在炉底暂时存留，定时放出用于直接炼钢或铸锭2。

这时候在高炉的炉气中，还有大量的过剩的一氧化碳，这种混和气体，就是“高炉煤气”。

这种含有可燃一氧化碳的气体，是一种低热值的气体燃料，可以用于冶金企业的自用燃气，如加热热轧的钢锭、预热钢水包等。也可以供给民用，如果能够加入焦炉煤气，就叫做“混和煤气”，这样就提高了热值2。

煤气应用混合煤气被广泛用作各种工业炉的加热燃料。此外，尚有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。可作为燃料，或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。天然气是一种重要的能源，广泛用作城市煤气和工业燃料；在70年代世界能源消耗中，天然气约占 18%～19%。天然气也是重要的化工原料1。

煤气制备天然煤气是通过钻井从地层中开采出来的，如天然气、煤层气。人工煤气则是利用固体或液体含碳燃料热分解或气化后获得的，常见有焦炉煤气、高炉煤气、发生炉煤气、油煤气等。

注意事项煤气中毒家庭中煤气中毒主要指一氧化碳中毒、液化石油气、管道煤气、天然气中毒，前者多见于冬天用煤炉取暖，门窗紧闭，排烟不良时，后者常见于液化灶具漏泄或煤气管道漏泄等。煤气易与人体中的血红蛋白结合。煤气中毒时病人最初感觉为头痛、头昏、恶心、呕吐、软弱无力，当他意识到中毒时，常挣扎下床开门、开窗，但一般仅有少数人能打开门，大部分病人迅速发生抽痉、昏迷，两颊、前胸皮肤及口唇呈樱桃红色，如救治不及时，可很快呼吸抑制而死亡。煤气中毒依其吸入空气中所含一氧化碳的浓度、中毒时间的长短.当居室内一氧化碳体积达0.06%时，人会感到头晕、头痛、恶心、呕吐、四肢乏力等症；超过0.1%时，只要吸入半小时，人即会昏睡，进而昏迷；达到0.4%时，只要吸入1小时就可致人于死亡3。

常分三型：

轻型3

1.中毒时间短，血液中碳氧血红蛋白为10%～20%。表现为中毒的早期症状，头痛眩晕、心悸、恶心、呕吐、四肢无力，甚至出现短暂的昏厥，一般神志尚清醒，吸入新鲜空气，脱离中毒环境后，症状迅速消失，一般不留后遗症。

2.中型3

中毒时间稍长，血液中碳氧血红蛋白占30%～40%，在轻型症状的基础上，可出现虚脱或昏迷。皮肤和粘膜呈现煤气中毒特有的樱桃红色。如抢救及时，可迅速清醒，数天内完全恢复，一般无后遗症状。

3.重型3

发现时间过晚，吸入煤气过多，或在短时间内吸入高浓度的一氧化碳，血液碳氧血红蛋白浓度常在50%以上，病人呈现深度昏迷，各种反射消失，大小便失禁，四肢厥冷，血压下降，呼吸急促，会很快死亡。一般昏迷时间越长，预后越严重，常留有痴呆、记忆力和理解力减退、肢体瘫痪等后遗症。

CO浓度及其症状CO浓度0.02%：2-3小时有轻度头疼。

CO浓度0.04%：1-2小时有头疼恶心、2.5小时至3小时头后部出现疼痛。

CO浓度0.08%：45分钟出现头疼、恶心、呕吐、2小时失去知觉。

CO浓度0.16%：20分钟出现头痛、恶心、呕吐、2小时既能死亡。

CO浓度0.32%：5-10分钟出现头痛、30分钟既能死亡。

CO浓度0.60%：1-2分钟既能出现头痛、10-15分钟死亡。

CO浓度1.28%：1-3分钟间死亡。

中毒症状及急救措施煤气中毒主要是指一氧化碳中毒，先将一氧化碳在不同浓度时的中毒症状列表如下：在不同CO浓度时的中毒症状

（1）将中毒者迅速及时地救出煤气危险区域，抬到空气新鲜的地方，松开衣扣裤带，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3。
（2）中毒轻微者，如出现头痛、恶心、呕吐等症状，可直接送往附近保健站急救3。
（3）中毒较重者，如出现失去知觉、口吐白沫等症状，应通知煤气防护人员和保健站人员赶到现场抢救3。
（4）中毒者已停止呼吸，应在现场立即做人工呼吸并使用苏醒器，同时通知煤气防护人员和保健站人员赶到现场抢救3。
（5）中毒者未恢复知觉前，不得用救护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3。

中毒急救原则3

煤气发生炉操作中出现煤气中毒时，应根据中毒的程度不同，分别加以急救。

1、当值班操作人员或维修人员发现有头晕的情况，应立即到空气新鲜处，呼吸新鲜空气，并打开室内的窗户和通风设备，以加强空气的对流，使室内的一氧化碳浓度下降。

2、当出现恶心，气喘等症状时，应至空气新鲜处静卧休息，放松衣着，注意保暖。并可直接送邻近医务室急救。

3、当出现昏迷休克时，应立即移至空气新鲜处，作人工呼吸，并应通知煤气防护站工作人员和医务人员急赴现场急救。

4、当中毒者已停止呼吸，应在现场做人工呼吸，并使用苏生器急救或人工呼吸急救，同时应通知煤气防护站工作人员和医务人员速到现场抢救。

5、在出现昏迷休克及停止呼吸，抢救者在未恢复知觉前不能送往较远距离的医院急救，若送往就近医院抢救时，途中应采取有效的急救措施，并应有医务人员护送。

后继处理①坚持早晨到公园或在阳台进行深呼吸运动扩胸运动、太极拳，每天30分钟左右，轻、中型中毒者应连续晨练7～14天；重型中毒者可根据后遗症情况，连续晨练3～6个月，作五禽戏、铁布衫功、八段锦等。

②继续服用金维他每天1～2丸，连服7～14天，或维生素C 0.1～0.2克，每天3次，亦可适量服用维生素B1、B6，复合维生素B等。

③检查煤气使用情况，以防再次中毒:

a.检查煤气有无漏泄，安装是否合理，燃气灶具有无故障，使用方法是否正确等.

b.冬天取暖方法是否正确，煤气管道是否畅通，室内通风是否良好等.

c.尽量不使用煤炉取暖，如果使用，必须遵守煤炉取暖规则，切勿马虎.

d.热水器应与浴池分室而建，并经常检查煤气与热水器连接管线的完好.

e.如入室后感到有煤气味，应迅速打开门窗，并检查有无煤气漏泄或有煤炉在室内，切勿点火.

f.经常擦拭灶具，保证灶具不致造成人体污染，在使用煤气开关后，应用肥皂洗手，并用流水冲净。在厨房内安装排气扇或排油烟机.

g.一定要使用煤气专用橡胶软管，不能用尼龙、乙烯管或破旧管子，每半年检查一次管道通路。

扩展煤气中毒的防范措施

煤炭燃烧后所产生的一氧化碳气体是致人死亡的罪魁祸首（无色无味有毒，分子式CO，分子量28，是有机物氧化或燃烧后的中间产物。）。虽然烟囱的畅通和煤具的质量能够确保一氧化碳的及时排放，但却不能保证万一出现的煤气中毒事件。煤气，也就是一氧化碳气体，它无色无味。关于其中毒机理主要是一氧化碳极易与血红蛋白结合，并形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携带氧分子的能力，进而造成生物细胞组织的窒息和产生毒素作用，尤其是对大脑皮质细胞的影响最为严重，当人们一旦意识到自己煤气中毒为时已晚。人体煤气中毒往往表现为头晕恶心，四肢无力，手脚不听使唤。因为支配人体运行的大脑神经系统最先受到伤害，使人无法实现有目的自行救助，所以煤气中毒者的生命危在旦夕4。

燃煤取暖的弊端关键是屋内空间的空气环流通风受阻或者是风斗的排气量不能满足一氧化碳气体的尽快排放。因为人的大脑在缺氧5分钟左右就会危及生命，所以室内一氧化碳的排放速度应当设计在最佳标准值，以确保室内一氧化碳气体的总体含量小于5%的标准数值或更小。如何掌握这一参数，主要是室内空气在短时间内的流通速度和对取暖炉具的正规操作，既可保证冬季室内的温度，又能让一氧化碳尽快的排除，这是最为关键性的问题4。

在我国经济不断发展的今天以及人口的大量流动，政府还不能全部的解决流动人口和经济欠发达以及边远地区群众的集中取暖方式。那些居住在城乡结合部以及边远贫困地区的群众依然在冬季采取一些廉价的燃煤方法取暖。由于人们对一氧化碳知识了解的不够和对取暖炉具使用问题了解的又不太充分以及对燃烧物中的硫化物和碳化物对金属的腐蚀作用一知半解，才会导致炉具和烟囱内部金属表面化学反应物的大量沉淀堵塞和得不到及时的清除而产生煤气中毒。煤烟颗粒与金属化学沉淀物会堵塞烟道致使燃煤产生的一氧化碳有毒气体不能及时的排出，这也是造成人们一氧化碳中毒的主要原因4。

如何防范一氧化碳中毒，应当从两个方面来寻找最为恰当的处理办法。其一，人们冬季取暖尽可能的采取集体供热的方式或者采用土暖气供暖和空调供热方式。其二，如果条件达不到，应当着手从室内空气循环的角度去思考问题的解决办法。根据冷暖空气的循环方式，屋内的暖气流和一氧化碳一般处于室内空间的中上方，冷空气则处于在室内空间的最下层。如果在窗户的最下端或者其他的地方开一个直径为十公分以上的通风孔，让室外的清洁空气快速的进入到室内以促进空气环流的加速排放是解决煤气中毒的最佳途径。另外，在白天我们可将室内下方的通风孔关闭以确保室内的温度，到了晚间人们休息的时候我们在将入气孔打开以保证室内空气的快速流通。这样，人们在冬季完全的就可避免一氧化碳的中毒。还有另外一种方式，就是在风斗的出气孔设置排风扇，夜晚可将排风扇的风机开关打开运行，以加速室内污浊气体和一氧化碳的排放。或者在室内设计一个一氧化碳和排风自动装置，自动检测室内一氧化碳的浓度，实现自动化排气控制4。

根据人们的惰习，针对冬季燃煤取暖避免煤气中毒，应尽可能的采取设置空气对流的最简易和最安全的通风方法，设定气体的排气量在每分钟0.5立方米左右的速度循环。也就是所说的在室内最佳的部位安装空气对流孔，构成风斗排气与进气孔进气形成空气的快速循环流通，以确保室内一氧化碳的最低含量和高浓度的氧气含量。这种方法的提出，也是根据近年来随着我国城市化的不断深入，以及城市周边人口的大量聚集和边远地区冬季的燃煤取暖而屡屡发生的一氧化碳中毒现象。不论怎样说，室内的空气对流速度决定着一氧化碳的中毒概率。室内空气对流孔的大小也有一定的因素，根据室内空气对流速度，风斗排气孔的面积应当设计在400平方厘米以上，进气孔一般设计在100平方厘米左右。使下层的新鲜空气与室内的污浊空气和一氧化碳形成快速的流动，既保证了冬季室内的最佳居住温度，同时也减小了煤气中毒的概率，或者可确保煤气中毒的现象不再发生4。

预防措施（1）立即打开门窗，移病人于通风良好、空气新鲜的地方，注意保暖。查找煤气漏泄的原因，排除隐患4。

（2）松解衣扣，保持呼吸道通畅，清除口鼻分泌物，如发现呼吸骤停，应立即行口对口人工呼吸，并作出心脏体外按摩4。

（3）立即进行针刺治疗，取穴为太阳、列缺、人中、少商、十宣、合谷、涌泉、足三里等。轻、中度中毒者，针刺后可以逐渐苏醒4。

（4）立即给氧，有条件应立即转医院高压氧舱室作高压氧治疗，尤适用于中、重型煤气中毒患者，不仅可使病者苏醒，还可使后遗症减少4。

（5）立即静脉注射50%葡萄糖液50毫升，加维生素C500～1000毫克。轻、中型病人可连用2天，每天1～2次，不仅能补充能量，而且有脱水之功，早期应用可预防或减轻脑水肿4。

（6）昏迷者按昏迷病人的处理进行4。

事故处理相关规定（1）凡发生煤气中毒、着火、爆炸和大量泄漏煤气等事故后应立即报告煤气站领导及有关部门，如发生煤气中毒事故，应立即通知厂保健站。如发生煤气着火、爆炸事故应报告保卫科和安全科，并做好现场保护，事故的临时处理5。
（2）有关部门接到事故通知后，应立即组织人员到现场，抢救事故的所有人员都必须服从统一领导和指挥。
（3）事故现场应划出危险区域，布岗保护现场，防止非抢救人员进入，进入煤气危险的抢救人员必须佩带氧气呼吸器，严禁用纱布、口罩或其他不适合防止煤气中毒的器具5。
（4）未查明事故原因和采取必要安全措施前不得向煤气设施恢复送气5。

当CO浓度小于等于30毫克/米时，可正常工作工作时间不超过1小时工作时间不超过0.5小时工作时间不超过15分钟。

煤气爆炸（1）当发生煤气爆炸事故后，应立即切断煤气来源，迅速通蒸汽，将残余煤气吹扫干净5。
（2）煤气爆炸引起的着火，应按着火事故处理规程，首先灭火后，再切断煤气5。

不同煤气浓度时的允许工作时间

在下述限制工作时间作业时，两次作业时间必须间隔2小时以上。允许正常工作的CO浓度