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可燃气体特性

本站 2019-03-11 14:56:52

可燃气体燃爆特性   凡是遇火,受热或与氧化剂触摸能着火或爆破的气体,统称为可燃气体。   焚烧方式 气体的焚烧与液体和固体的焚烧不同,它不需要通过蒸腾、熔化等过程,气体在正常状态下就可具有焚烧条件,所以比液体和固体都简单焚烧。有分散焚烧和动力焚烧两种形 式。   (1)分散焚烧。假如可燃气体与空气的混合是在焚烧过程中进行的,则发作稳定式的焚烧,称为分散焚烧,焚烧速度一般小于0.5m/s。因为可燃气体与空气是逐步混合的,并逐步焚烧消 耗掉,因而构成稳定式焚烧,只需操控妥当,就不会构成火灾。如火炬、气焊的火焰、燃气加热等归于这类分散焚烧。   (2)动力焚烧。假如可燃气体与空气是在焚烧之前按一定份额均匀混合的,构成预混气,遇火源则发作爆破式焚烧,称动力焚烧。在预混气的空间里,充满了能够焚烧的混合气,一处点 火,整个空间立即焚烧起来,发作瞬间的焚烧,即爆破现象。   此外,假如可燃气体处于压力而受冲击、摩擦或其他着火源效果,则发作喷流式焚烧。像气井的井喷火灾,高压气体从燃气系统喷射出来时的焚烧等。对于这种喷流焚烧方式的火灾,较 难扑救,需较多救火力气和灭火剂,应当设法断绝气源,使火灾完全平息。   分类 按照爆破下限分为两级。   (1)一级可燃气体的爆破下限≤10%,如氢气、甲烷、乙烯、乙炔、环氧乙烷、氯乙烯、硫化氢、水煤气、天然气等绝大多数气体均属此类。   (2)二级可燃气体的爆破极限>10%,如氨、一氧化碳、发作炉煤气等少数可燃气体归于此类。   (3)在出产或贮存可燃气体时,将一级可燃气体划为甲类火灾风险,二级可燃气体划为乙类火灾风险。   影响爆破极限的要素 可燃气体(蒸气)的爆破极限受诸多要素的影响,主要有下列几种要素:   (1)温度。混合物的原始温度越高,则爆破下限越低,上限进步,爆破极限规模扩大,爆破风险性添加。这是因为混合物温度升高,其分子内能添加,引起焚烧速度的加速,并且,因为 分子内能的添加和焚烧速度的加速,使本来含有的过量空气(低于爆破下限)或可燃物高于爆破上限,而不能使火焰延伸的混合物浓度变成为能够使火焰延伸的浓度,从而改动了爆破极限范 围。   (2)氧含量。混合物中含氧量添加,爆破极限规模扩大,特别爆破上限进步得更多。例如氢与空气混合的爆破极限为4%~75%,而氢与纯氧混合的爆破极限为4%~95%。   (3)惰性介质。如若在爆破混合物中掺入不焚烧的惰性气体(如氮、二氧化碳、水蒸气、氩、氦等),跟着惰性气体的百分数添加,爆破极限规模则缩小,惰性气体的浓度进步到某一数值, 亦能够使混合物变成不行爆破。一般状况下,惰性气体对混合物爆破上限的影响较之对下限的影响更为明显,因为惰性气体浓度加大,表明氧的浓度相对减小,而在上限中氧的浓度本来现已 很小,故惰性气体稍为添加一点,即发作很大影响,而使爆破上限剧烈下降。   (4)压力。混合物的原始压力对爆破极限有很大影响,压力增大,爆破极限规模也扩大,特别是爆破上限明显进步。   值得注重的是当混合物的原始压力减小时,爆破极限规模缩小,压力降至某一数值时,下限与上限组成一点,压力再降低,混合物即变成不行爆。爆破极限规模缩小为零的压力称为爆破 的临界压力。临界压力的存在表明,在密闭的设备内进行减压操作,能够革除爆破的风险。   (5)容器或管道直径。容器或管道直径越小,火焰在其中越难延伸,混合物的爆破极限规模则越小。当容器直径小到某一数值时,火焰不能延伸,可消除爆破风险,这个直径称为临界直 径。如甲烷的临界直径为0.4~0.5mm,氢和乙炔为0.1~0.2mm等。   容器直径大小对爆破极限的影响,能够用链式反响理论解释。焚烧是自由基发作的一系列链锁反响的结果,管径减小时,游离基与管壁的磕碰几率相应增大,当管径减小到一定程度时, 即因磕碰构成游离基的销毁的反响速度大于游离基发作的反响速度,焚烧反响便不能继续进行。   (6)着火源。动力的性质对爆破极限规模的影响是:动力强度越高,加热面积越大,效果时刻越长,爆破极限规模越宽。以甲烷为例,100V·A的电火花不引起曝炸,2V·A的电火花可引起 爆破,爆破极限为5.9%~13.6%,3V·A的电火花则爆破极限扩大为5.85%~14.8%。   各种爆破性混合物都有一个最低引爆能量,即焚烧能量,它是指能引起爆破性混合物发作爆破的最小火源所具有的能量,它也是混合物爆破风险性的一项重要的性能参数。爆破性混合物 的焚烧能量越小,其燃爆风险性就越大。   火花的能量、热外表的面积、火源和混合物的触摸时刻等,对爆破极限均有影响。此外,光对爆破极限也有影响,如前所述,氢和氯混合,在避光黑暗处反响十分缓慢,但在强光照射下 则发作剧烈反响(链锁反响)并导致爆破。   点评气体燃爆风险性的技术参数 点评出产与日子中广泛使用的各种可燃气体火灾爆破风险性,主要依据以下技术参数。   (1)爆破风险度。可燃气体或蒸气的爆破风险性能够用爆破极限和爆破风险度来表明,爆破风险度即是爆破浓度极限规模与爆破下限浓度之比值:   爆破风险度说明,当气体或蒸气的爆破浓度极限规模越宽,爆破下限浓度越低,爆破上限浓度越高时,其爆破风险性就越大。   (2)传爆才能。是爆破性混合物传达焚烧爆破才能的一种度量参数,用最小传爆断面表明。   1)当可燃性混合物的火焰通过两个平面间的缝隙或小直径管子时,假如其断面小到某个数值,因为游离基的大量销毁而破坏了焚烧条件,火焰即平息,这种阻断火焰传达的原理称为缝隙 隔爆。   2)爆破性混合物的火焰尚能传达而不平息的最小断面称为最小传爆断面。设备内部的可燃混合气被点着后,通过25mm长的结合面,能阻止将爆破传至外部的可燃混合气的最大空隙,称 为最大实验安全空隙。可燃气体或蒸气爆破性混合物,按照传爆才能的分级如表1:   表1  可燃气体或蒸气爆破性混合物按照传爆才能的分级   (3)爆破威力指数。可燃性混合物爆破时发作的压力为爆破压力,它是度量可燃性混合物将爆破时发作的能量用于作功的才能,假如爆破压力大于容器的极限强度,容器便发作破裂。   气体爆破的破坏性还能够用爆破威力来表明,爆破威力是反映爆破对容器或建筑物冲击度的一个量,它与爆破构成的最大压力有关,同时还与爆破压力的上升速度有关。这两者的乘数为 爆破威力指数,因而,爆破威力可用下式爆破威力指数表明:   爆破威力指数=最大爆破压力×爆破压力上升速度。   典型气体和蒸气的爆破威力指数如表2:   表2  典型气体和蒸气的爆破威力指数   (4)自燃点。可燃气体的自燃点不是固定不变的数值,而是受压力、密度、容器直径、催化剂等要素的影响。   1)一般规律是:受压越高、自燃点越低,因而,可燃气体在压缩过程中(例如在压缩机中)较简单发作爆破,其原因之一就是自燃点降低的缘故。密度越大,自燃点越低,容器直径越小, 自燃点越高,在氧气中测守时,所得自燃点数值一般较低,而在空气中测定则较高。   2)同一物质的自燃点随一系列条件而改动,这种状况使得自燃点在表明物质火灾风险性方面降低了效果。但在断定火灾原因时,就不能不知道物质的自燃点。所以在使用文献中的自燃点 数据时,必须注意它们的测定条件。测定条件与所考虑的条件不符时,应该注意其间的改动关系。   3)爆破性混合气处于爆破下限浓度或爆破上限浓度的自燃点最高,处于反响当量浓度时的自燃点最低。在通常状况下,都是采用反响当量浓度的自燃点作为规范自燃点,例如硫化氢在爆 炸下限时的自燃点为373℃,在爆破上限时的自燃点为304℃,在反响当量浓度时的自燃点是246℃,故取用246℃作为硫化氢的规范自燃点。   4)应当依据爆破性混合气的自燃点挑选防爆电器型式,操控反响温度,规划阻火器的直径,采纳隔离热源的办法等。   5)与爆破性混合物触摸的任何物体如电动机、反响缸、暖气管道等,其外外表的温度必须操控在相触摸的爆破性混合气的自燃点以下。   为了使防爆设备的外表温度约束在一个合理的数值上,将在规范实验条件下的爆破性混合物按其自燃点分为下列T1至T6六组,见表3:   表3  爆破性混合物按自燃点分组   (5)化学生动性。可燃气体的化学生动性越强,其火灾爆破的风险性越大。化学生动性强的可燃气体在通常条件下即能与氯、氧及其他氧化剂起反响,发作火灾和爆破。   气态烃类分子结构中的价键越多,化学生动性越强,火灾爆破的风险性越大。例如乙烷、乙烯和乙炔分子结构中的价键分别为单键(H3C—CH3)、双键(H2C=CH2)和叁键(HC≡CH),它 们的焚烧爆破和自燃的风险性则依次添加。   (6)比重   1)与空气比重附近的可燃气体,简单彼此均匀混合,构成爆破性混合物。   2)比空气重的可燃气体则沿着地上分散。并易窜入水沟、厂房死角处长时刻集合不散,遇火源则发作焚烧或爆破。   3)比空气轻的可燃气体简单分散。并且易顺风飘动,会使焚烧火焰延伸分散。   4)应当依据可燃气体的比重特色,正确挑选通风排气口的方位,确定防火间距值以及采纳防止火势延伸等办法。   (7)分散性   1)分散性是指物质在空气及其他介质中的分散才能。   2)可燃气体(蒸气)在空气中的分散速度越快,火灾延伸扩展的风险性就越大。气体的分散速度取决于分散系数的大小。   (8)可缩性和受热胀大性 和液体比较,气体有很大的弹性,气体在压力和温度的效果下,简单改动其体积,受压时体积缩小,受热即体积胀大。当容积不变时,温度与压力成正比,则气 体受热温度越高,它胀大后构成的压力也越大。据此,装盛压缩气体或液体的容器(液化钢瓶),如受高温、日晒等效果,气体就会急剧胀大,发作很大压力,当压力超过容器的极限强度时, 就会引起容器的爆破。

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