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      可燃性氣體基本知識

      2015-11-25 14:14  點擊數: 4680

      來源: 暫無
        可燃性氣體是在石油化工、化工以及煤礦等行業隨時可能遇到的有害氣體。最為常見的可燃氣體就是烷烴類氣體,比如甲烷(瓦斯)、丙烷等等,當然,像苯、一氧化碳、氨氣等其它有機、無機氣體在一定濃度范圍內也可稱為可燃氣的一種,但因為它們同時具有著很大的毒性,在其濃度在達到爆炸限度之前就會對現場工作人員健康和生命構成危害,因此,我們更多地把這些氣體看成是有毒氣體,而不是單純地作為可燃氣體來檢測。例如,城市生活中常常用到的煤氣,其主要組成是一氧化碳,如果僅從加熱的角度,它是不折不扣的可燃氣體,但是一氧化碳在空氣中積累到一個極小的濃度后(比如千分之一的體積濃度后)就足以致人死地,此時,如果僅將一氧化碳看成是可燃氣體是遠遠不夠的,因為一旦一氧化碳泄露在環境中,在沒有發生爆炸之前,就會發生人員中毒的的危險,比如煤氣中毒。

        由于可燃性氣體和有毒氣體的性能和危害的認定不同,其測量方法也截然不同,我們將在下一章中更加詳細地闡述有毒氣體的危害和檢測方法。

        圖1 火四邊形

        可燃氣的爆炸范圍和爆炸極限

        可燃性氣體可能發生燃燒(即,在點燃后,火焰會從燃點開始擴散)和爆炸時的周圍環境必須符合四個條件:適量的氧氣、適量的燃氣、火源以及足夠的分子能量維持火鏈反應。這四個條件一并被稱為“火四邊體”(圖1)。如果這四個其中的任何一個沒有或不足,燃燒都不可能發生。

        在火四邊形的其它條件滿足后,任何一種氣體或蒸氣都存在一個特定的最小體積濃度,只有在此體積濃度之上的氣體或蒸氣同空氣或氧混合才可能發生燃燒核爆炸。

        我們將空氣混合物中可燃氣可能被點燃而后爆炸的最低體積濃度為爆炸下限LEL(Lower Explosive Limit)。不同的可燃物有不同的LEL,低于LEL的氣體或蒸氣,由于對氧氣的比例太低,不可能發生燃燒和爆炸。

        圖2 LEL和UEL

        大多數(不是全部)的可燃氣體或蒸氣還具有一個高限體積濃度,在此濃度值之上,可燃性氣體也不會發生爆炸。稱為爆炸上限(UEL: Upper Explosive Limit)高于UEL時,因為蒸氣或氣體同氧氣的濃度比例太大,或者說由于氧氣不足,以至于無法反應使燃燒擴散,也不會發生爆炸和燃燒。

        在LFL/LEL和UFL/UEL之間的差值就是可以燃燒的濃度區間。如果符合了燃燒四邊形的條件,在此濃度范圍內的可燃氣體或蒸氣就會發生燃燒(表1)。

        表1 一些常見物質的燃燒限度:

        (引自:石油化工原料與產品安全手冊,中國石化出版社,1996)

        需要注意的是:此表所列出的燃燒限度都是在標準大氣中氧的濃度和溫度壓力條件下得到的數據。任何情況下,氧氣富裕都會導致對燃燒過程的加速而使得燃燒限度范圍發生改變。

        另外,各種出處的LEL和UEL值可能會有微小差別,這可能跟不同的實驗條件有關。

        在實際工作中,可燃性氣體或可燃氣體的定義就是泛指具有燃燒能力的氣體。但鑒于氣體的多樣性和復雜性,往往難以用一句簡單的可操作的定義去描述。因此在國際上一般都采用列舉(特指)和概括兩種方式來規定哪些氣體是可燃氣體。例如,日本《高壓氣體管理法》對可燃氣體范圍規定如下:

        (a) 可燃氣體特指32種氣體,詳見表2-2。

        (b) 其它氣體,符合下列規定之一者:

        ·爆炸下限在10%(VOL)以下者;

        ·爆炸范圍的上限與下限之差在20%(VOL)以上者。

        表2-2 日本《高壓氣體管理法》中列出的可燃性氣體一覽表

       ?。ūǚ秶碙EL和UEL的體積濃度)

        當可燃氣體達到了爆炸下限LEL以上就有爆炸的危險,為了計算和說明的方便,我們一般將爆炸下限LEL分成100份,即1LEL=100%LEL(圖2)。舉個例子:如果甲烷單獨存在:100%LEL=5.3%VOL(體積);換句話說:一般的報警單位10%LEL=0.53%VOL,即當環境中甲烷濃度達到0.53%體積時,就應該意識到危險狀況的存在。
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