表1-3 一些可燃气体在空气中的着火温度
气体名称 | 着火温度/℃ | 气体名称 | 着火温度/℃ |
测得最小值 | 测得最大值 | 测得最小值 | 测得最大值 |
氢 | 530 | 590 | 苯 | 720 | 770 |
一氧化碳 | 610 | 658 | 甲苯 | 660 | 660 |
甲烷 | 645 | 850 | 硫化氢 | 290 | 487 |
乙烷 | 530 | 594 | 乙烯 | 510 | 543 |
丙烷 | 530 | 588 | 炼焦煤气 | 640 | 640 |
丁烷 | 490 | 569 | 含二氧化碳页岩气 | 700 | 700 |
乙炔 | 335 | 500 |
表1-4 常见燃气的参考爆炸浓度极限(体积比)
爆炸浓度极限 | 天然气 | 焦炉煤气 | 液化石油气 | 沼气 | 轻烃气 | 二甲醚 |
下限/% | 5.O | 4.5 | 1.7 | 8.8 | 1.3 | 3.4 |
上限/% | 15.0 | 35.8 | 9.7 | 24.4 | 8.5 | 17.0 |
六、水化物
1. 水化物的生成条件
如果碳氢化合物中的水分超过一定含量，在一定温度压力条件下，水能与液相和气相的C1、C2、C3和C4生成结晶水化物CmHn·xH2O(对于甲烷，x=6～7；对于乙烷，x=6；对于丙烷及异丁烷，x=17)。水化物在聚集状态下是白色的结晶体，或带铁锈色，依据它的生成条件，一般水化物类似于冰或致密的雪。水化物是不稳定的结合物，在低压或高温的条件下易分解为气体和水。
在湿气中形成水化物的主要条件是压力及温度。同时，杂质、高速、紊流、脉动(例如由活塞式压送机引起的)、急剧转弯等因素也会对水化物的形成有影响。
如果气体被水蒸气饱和，即输气管的温度等于湿气的露点，则水化物即可以形成，因为混合物中水蒸气分压远超过水化物的蒸气压。但如果降低气体中水分含量使得水蒸气分压低于水化物的蒸气压，则水化物也就不存在了。
高压输送天然气并且管道中含有足够水分时，会遇到生成水化物的问题，此外，丙烷在容器内急速蒸发时也会形成水化物。
2. 水化物的防止
水化物的生成，会缩小管道的流通断面，甚至堵塞管线、阀件和设备。为防止水化物的形成或分解已形成的水化物有如下两种方法。
(1) 采用降低压力、升高温度、加入可以使水化物分解的反应剂(防冻剂)最常用来作为分解水化物结晶的反应剂是甲醇(木精)，其分子式为CH3OH。此外，还用甘醇(乙二醇)CH3CH2OH、二甘醇、三甘醇、四甘醇作为反应剂。
醇类之所以能用来分解或预防水化物的产生，是因为它的蒸气与水蒸气可形成溶液，水蒸气变为凝析水，降低了水蒸气的含量，降低形成水化物的临界点。醇类水溶液的冰点比水的冰点低得多，吸收了气体中的水蒸气，因而使气体的露点降低很多。在使用醇类的地方，一般装有排水装置，将输气管中液体排出。
(2) 脱水使气体中水分含量降低到不致形成水化物的程度。为此要使露点降低到大约低于输气管道工作温度5～7℃，这样就使得在输气管道的最低温度下，气体的相对湿度接近于60%，达到LPG标准要求。
七、华白数
在燃气工程中对不同类型燃气间互换时，要考虑衡量热流量(热负荷)大小的特性指数(即华白数)，华白数一般用下式计算：
式中QH——燃气高热值，kJ/m3；
S——燃气的相对密度。
为了保证燃烧器具的燃烧稳定，华白数的波动范围，一般不超过5%。对于混合气体的华白数，分别计算出混合气体的热值QH和相对密度s，即可求出混合气体的华白数。
八、燃烧势
内焰高度与离焰、回火和不完全燃烧工况密切有关，那就有可能得出一个反映内焰高度的指数来判定离焰、回火。该指数称为燃烧势，并是燃气相对密度、燃烧速度的函数，而燃烧速度又是燃气化学组成的函数。德尔布经过大量实验数据的整理，确定燃烧势的表达形式为：
式中 Cp——燃烧势；
H、CO、CH4、CmHn——燃气中氢、一氧化碳、甲烷和碳氢化合物(除甲烷外)的体积成分；
a、b、c、d——相应的系数；
S——燃气的相对密度。
我国城市燃气分类标准中燃烧势可按下式计算：
式中k——燃气中氧含量修正系数。
九、燃气燃烧的稳定性和互换性
1. 燃气燃烧的稳定性
以有无脱火、回火和黄焰的现象来衡量燃气燃烧的稳定性。正常燃烧时，燃气离开火孔速度同燃烧速度相等，这样在火孔上形成一个稳定的火焰。如果燃气离开火孔的速度大于燃烧速度，火焰就不能稳定在火孔出口处，而离开火孔一段距离，并有些颤动，这种现象叫离焰；如果燃气离开火孔的速度继续增大，火焰继续上浮，最后会熄灭，这种现象叫脱火。相反，当燃气离开火孔的速度小于燃烧速度，火焰会缩入火孔内部，导致混合物在燃烧器内进行燃烧，破坏一次空气的引射，并形成化学不稳定燃烧，甚至会引起爆炸等危险，这个现象称为回火。
当燃烧时空气供应不足(如风门关小)，不会产生回火，但此时在火焰表面将形成黄色边缘，这种现象称为黄焰，它表明燃气处于化学不完全燃烧状态。但当过量增大一次空气时，火焰就缩短，甚至火从进气风门处冒出来，这也是常见的回火现象。
总之，脱火、回火、离焰和黄焰等现象，是与一次空气系数、火孔出口流速、火孔直径以及制造燃烧器的材料等因素有关。
2.燃气互换性
任何燃具都是按一定的燃气成分设计的，即燃具通常只适用于一种燃气。在一些情况下，即使燃烧器不需要重新调整，也能适应燃气成分发生的某些改变。当燃气成分变化不大时，燃烧器燃烧工况虽有改变，但尚能满足燃具原有设计要求，那么这种变化是允许的。但当燃气成分变化过大时，燃烧工况的改变使得燃具不能正常工作，这种变化就是不允许的。
一般的，设某一燃具以A燃气为基准进行设计和调整，由于某种原因要以S燃气置换A燃气，如果燃烧器不加以任何调整而能保证燃具正常工作，则表示S燃气可以置换A燃气，或称S燃气对A燃气而言具有“互换性”。A燃气称为“基准气”，S燃气称为“置换气”。反之，如果燃具不能正常工作，则称S燃气对A燃气而言没有互换性。应该指出，互换性并不总是可逆的，既S燃气能置换A燃气，并不代表A燃气一定能置换S燃气。
安全生产明白卡（危险化学品企业）
危险化学品目录（2015版）
