煤气发生炉基础知识与气化原理教学讲义.doc

第一章 基础知识与气化原理 随着我国经济的不断发展，对能源的充分利用和环境保护工作逐步提高到较高境界。在我们冶金行业中，混合发生炉煤气已经得到了广泛的使用。要保证煤气设施的安全、经济、稳定顺行，就必须熟悉和了解有关煤气的生产和使用方面的知识，本章简要介绍与煤气发生炉有关的几个方面的基础知识。 第一节 基础知识 一、温度 （一）温度的概念。物质的热与冷，用分子运动学解释是由于分子的平均运动速度快与慢，或者说分子平均动能大与小的原因引起的。物体的热与冷的特性用一个量去衡量，这个量就是温度。温度是标志物体冷热程度的参数。我们常用的测量温度的标准尺度为摄氏温标,用℃表示。 （二）温度表示法。摄氏温标又名国际百度温标，它规定纯水在一个标准大气压下，开始结冰的温度为0℃，而纯水沸腾时的温度为100℃。在0℃～100℃之间百等分，每等分为1℃。零以上为正值，零以下为负值，或称为零上几度或零下几度。 在实际使用中，为保证设备、人身的安全，保证设备的顺行，通过对温度参数的控制来达到较理想的运行状态，满足安全生产的要求。例如，控制煤气的炉出温度400℃～550℃，气化剂的温度45℃～65℃，生产中工业加热炉炉温等。 二、压力 （一）压力的基本概念。单位面积上所受的垂直力称为压力强度，即压强。我们平时习惯把压强称为压力，其公式： P＝F／S 式中：P―压强 F―垂直力 S―受力面积。 用分子运动学解释压力概念，由于存在容器内的流体分子不断地运动，对容器的壁产生撞击，在单位面积中所受的垂直的撞击力就是压力，压力的大小与撞击时力的大小和单位面积内撞击的次数有关，若撞击力大，撞击次数多，压力就高，若撞击力小和撞击次数少压力就低。影响气体压力大小的因素，一是气体的压缩程度：一定体积的气体，充满不同体积的容器，气体的压力便发生变化，压缩程度较大，压力较大，反之较小。二是压力和温度有关：同体积的气体，温度较高，分子运动加剧，碰撞次数增多，压力增大,反之,压力减小.如果气体分子间的作用力忽略不计，压力与分子的数量和分子的平均动能成正比。 （二）压力的表示法 1．用单位面积上所受的力表示 一般常用的标准表示压力的单位是帕斯卡（Pa），千帕（KPa），兆帕（MPa）。国内公制压力表示为：公斤／厘米2（kg/cm2），称为1工程大气压；帕斯卡与公斤／厘米2间的换算关系： 1kg/cm2＝0.9807×105Pa＝98.07KPa＝0.09807MPa≈0.1 MPa 2．液柱表示法 液柱表示法是用盛有某种液体的玻璃管的垂直液面高度来表示压力。常用液体一般为蒸馏水或水银，其液面的垂直高度，即表示压力的大小，单位用mm水柱和mm水银柱高表示，单位换算关系是： 1工程大气压＝1kg/cm2＝10000mm水柱高（10m水柱高）＝735.6mm水银柱高 3．标准大气压 国际规定标准大气压为760mmHg柱高，但由于地理位置、气候和海拔高度的差异，当地的标准大气压有一定差异，理论精确计算时，要依当地、当时的大气压力为标准。 （三）表压力、绝对压力、负压力和真空度 表压力：是容器中气体的实际压力与外界大气压力之差，用Pb表示。实际中从表上读取均为表压力。 绝对压力：是表压力与大气压力之和，用P表示。 负压力：是容器中的压力低于外界大气压力时一种表压力（Pb）。 真空度：是容器中负压值与外界大气压的百分比。 真空度＝（Pb／B）×100％（B标准大气压） 各压力间的关系可用图1-1表示 正压状态：P＝B＋Pb 负压状态：P＝B－Pb 三、气体的密度与比容 单位容积内所含物质的质量称为密度。用ρ表示 ρ＝M／V 式中：M－质量 V－体积 密度的倒数为气体的比容，用ν表示 ν＝1／ρ＝V／M 比容也是基本状态参数，要与压力、温度两个状态参数一起可以决定气体所处的状态。 一个标准大气压 温度20℃时，常见物质密度。 表1-1 常见物质密度表 （g/cm3） 名称 铝 汞 铁 铜 银 金 石棉 水 酒精 密度 2.7 13.6 7.87 8.93 10.5 19.32 0.8 1 0.79 名称 O2 空气 干煤气 湿煤气 饱和 蒸汽 CO CO2 H2 N2 CH4 密度 1.43× 10-3 1.29× 10-3 1.04× 10-3 1.14× 10-3 0.8× 10-3 1.24× 10-3 1.94× 10-3 0.09× 10-3 1.25× 10-3 0.72× 10-3 四、热量 热量是表示物体吸热或放热多少的物理量。高温物质和低温物质接触，就要产生冷热交换的现象，交换过程中就是热量的交换，热量交换的程度，用温度值来体现。热量的单位用卡来表示；一卡的热量是指1克纯水温度升高1度吸收的热量。国际单位为焦