表8-2 常见物质的燃烧爆炸参数
名称 | 爆炸危险度 | 最大爆炸压力/×105Pa | 爆炸下限/% | 爆炸上限/% | 蒸汽相对密度(空气为1) | 闪点/℃ | 自燃点/℃ |
甲烷 | 2.0 | 7.2 | 5.0 | 15.0 | 0.55 | 气态 | 595 |
乙烷 | 3.2 | — | 3.O | 12.5 | 1.04 | 气态 | 515 |
丙烷 | 3.5 | 8.6 | 2.1 | 9.5 | 1.56 | 气态 | 470 |
丁烷 | 4.7 | 8.6 | 1.5 | 8.5 | 2.05 | 气态 | 365 |
戊烷 | 4.6 | 8.7 | 1.4 | 7.8 | 2.49 | <-20 | 285 |
氢 | 17.9 | 7.4 | 4.0 | 75.6 | 0.07 | 气态 | 560 |
一氧化碳 | 4.9 | 7.3 | 12.57 | 4.o | 0.97 | 气态 | 605 |
硫化氢 | 9.9 | 5.0 | 4.3 | 45.5 | 1.19 | 气态 | 270 |
城市煤气 | 6.5 | 7.0 | 4.O | 30.0 | 0.5 | 气态 | 560 |
标准汽油 | 5.4 | 8.5 | 1.1 | 7.0 | 3.20 | <-20 | 260 |
柴油 | 9.8 | 7.5 | 0.6 | 5.0 | 7.00 | — | — |
② 天然气的爆炸危险性。容器、管道中的天然气泄漏在大气中,其浓度达到爆炸极限范围时,遇火源即将发生燃烧或爆炸,当天然气浓度低于下限时,遇火源既不爆炸亦不燃烧,当天然气浓度高于上限时,遇火源不发生爆炸但能发生燃烧。
在容器或管道中,如果有天然气与空气形成的混合气体,其浓度在爆炸极限范围内时,遇火源即发生燃烧或爆炸,这种爆炸危险性更大。
当天然气与空气的混合是在燃烧过程中形成的,则为扩散现象的结果,形成平稳的扩散式燃烧,又叫稳定式燃烧,如烧天然气做饭等。如果天然气在燃烧前已与空气混合均匀,达到爆炸极限范围,遇火源则发生爆炸式燃烧,也叫动力燃烧。如天然气管道破损漏气或天然气设施、阀门等损坏漏气,天然气扩散到空间与空气形成爆炸混合气体,遇火源,立即以爆炸形式向返回方向燃烧,直至漏气处为止,才会转为稳定形式的燃烧。
(3) 扩散性
由于气体分子间的空隙很大,分子又在不断地运动。一种气体在另一种气体内的运动称为扩散。可燃气体能以任何比例与空气混合,说明气体具有无限的掺混性。天然气中轻的可燃气体逸散在空气中,容易与空气形成爆炸性混合物,顺风飘移,退火源即爆炸蔓延,如天然气中的氢、甲烷等。
(4) 加热自燃性
天然气加热到一定的温度,即使不与明火接触也能自行着火。发生自燃的最低温度称为自燃点。
(5) 腐蚀、毒害和窒息性
天然气中某些组分,如H2S、CO、C02等不仅腐蚀设备,降低设备耐压强度,严重者可导致设备裂隙、漏气,遇火源引起燃烧爆炸事故,而且对人体极为有害。当大量天然气或其生成物扩散到空气或房间里,达到一定浓度,使含氧量减少,严重时也可使人窒息死亡。
2. 决定天然气火灾危险性的因素
(1) 爆炸极限
可燃气体的火灾与爆炸危险性的大小,主要取决于爆炸极限。爆炸下限越低和爆炸极限间距越大的气体,其危险性就越大。例如:氢爆炸极限是4.0%~74.2%,甲烷爆炸极限5%~15%,两者相比,氢的爆炸下限低,爆炸极限间距比甲烷大7倍,邀就意味着氢发生爆炸的机会比甲烷多7倍。因此,氢气的危险性就比甲烷大得多。
爆炸下限较低的可燃气体,如有泄漏,即使量不大,也容易进入爆炸极限范围;爆炸上限较高的气体,如果空气进入容器或管道中,不需要很大的量也能进入爆炸极限范围。
(2) 自燃点
天然气中可燃气体的自燃点除硫化氢(290℃)外,都在400~700℃之间。自燃点越低的可燃气体,受热自燃的危险性越大。
(3) 扩散系数
扩散系数越大,气体扩散速度越快,火焰蔓延扩展的危险性就越大。
(4) 相对密度
与空气密度相近的可燃气体,容易与空气均匀混合,即容易形成爆炸性混合气体;比空气轻,容易扩散,能顺风飘动,易使火焰蔓延扩展;比空气重则主要沿着地面扩散,易窜入沟渠、厂房死角处,长期聚集不散,遇火源就会发生燃烧或爆炸。
(5) 爆炸威力指数
爆炸威力指数是反映爆炸对容器或建筑物冲击波的一个量,它等于最大爆炸压力与爆炸压力上升速度的乘积。爆炸威力指数越高,爆炸的破坏性越大。