二、着火温度
可燃气体与空气混合物,在没有火源情况下,达到某一温度后,能够自动点燃着火的最低温度称为着火温度。着火温度并不是一个固定值,它和空气与燃料的混合浓度和混合气体的压力有关。可燃气体在纯氧中的着火温度要比在空气中低50~100℃。即使是单一可燃组分,其着火温度也不是固定值,与可燃组分在空气混合物中的浓度、混合程度、压力、燃烧室特性等有关。工程上实用的着火温度应由试验确定。
表2-2 天然气与汽油、柴油燃烧特性比较
燃料种类 | 天然气 | 汽油 | 柴油 |
燃烧范围/%(体积) | 5~15 | 1.4~7.6 | 0.6~5.5 |
自燃温度/℃ | 450 | 300 | 230 |
空气中最小点火能/mJ | 0.285 | 0.243 | O.243 |
火焰峰值温度/℃ | 1884 | 1977 | 2054 |
表2-3 LNG与其他燃料比较
名称 | LNG | 丙烷 | 柴油 | 汽油 | 甲醇 | 乙醇 |
着火温度/℃ | 538 | 493 | 252 | 257 | 464 | 423 |
燃烧范围/%(体积) | 5~15 | 3.4~13.8 | O.6~5.5 | 1.4~7.6 | 6.7~36 | 3.3~19 |
亮度/% | -60 | 60 | 100 | 100 | O.03 | 3.O |
蒸气密度/(kg/m3) | O.60 | 1.52 | ≥4 | 3.4 | 1.1 | 1.59 |
甲烷性质稳定,以甲烷为主要成分的天然气着火温度较高。在大气压条件下,纯甲烷的平均自动着火温度为650℃。如果混合气体的温度高于自动着火点,则在很短的时间后,气体将会自动点燃。如果温度比着火点高得多,气体将立即点燃。LNG的自动着火温度随着组分的变化而变化,例如,若LNG中碳氢化合物的重组分比例增加,则自动着火温度降低。
除了受热点火钤,天然气也能被火花点燃。如衣服上的静电,也能产生足够的能量点燃天然气。因此,工作人员不能穿化纤布(尼龙、腈纶等)类的衣服操作天然气,化纤布比天然纤维更容易产生静电。
三、燃烧速度
燃烧速度是火焰在空气一燃料的混合物中的传递速度。燃烧速度也称为点燃速度或火焰速度。天然气燃烧速度较低,其最高燃烧速度只有0.3m/s。随着天然气在空气中的比例增加,燃烧速度亦增加。
对于直径大于100m的LNG层状着火形成的火焰的表面发散能(SEP)很高,火焰高度可用式(2-2)[1]计算:
D——火焰底部直径,m;
m——质量燃烧速度,kg/(m3·h);
p——空气密度,kg/m3;
g——重力加速度,m/s。
游离云团中的天然气处于低速燃烧状态,云团内形成的压力低于5kPa,一般不会造成很大的爆炸危害。但若厨围空间有限,云团内部有可能形成较高的压力波。
参考文献
1徐文渊等.天然气利用手册.北京:中国石化出版社,2002