天然氣的易燃性和易爆性

1、天然氣的易燃性和易爆性天然氣按照來源不同，可分為氣井氣、凝析井氣和油田氣三大 類。目前天然氣大部分是用作燃料和化工原料，而且又是以管道輸送 的商品，因此天然氣分級(jí)的主要指標(biāo)是熱值、硫化氫含量和總硫含 量，以及凝液含量。天然氣是一種火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)性較大的可燃?xì)?體。在集輸和凈化過程中，稍有不慎，擴(kuò)散到空氣中，達(dá)到天然氣的 爆炸極限時(shí)，接觸火源，即發(fā)生火災(zāi)爆炸事故，甚至造成重大人身傷 亡和嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，在集輸、凈化、使用過程中應(yīng)特別注意 防火防爆，采取必要的安全措施。1. 天然氣火災(zāi)危險(xiǎn)性 （1） 燃燒性燃燒是一種化學(xué)連鎖反應(yīng)，是天然 氣在點(diǎn)火源的作用下，在空氣或氧氣中發(fā)生的氧化放熱反應(yīng)。

2、燃燒時(shí) 由于化學(xué)反應(yīng)比較劇烈，常伴有發(fā)熱發(fā)光現(xiàn)象，亦即出現(xiàn)火焰。天然 氣燃燒過程中各可燃組分的燃燒反應(yīng)式及放出的熱值見表8-1 。每立方米（或每千克 ）天然氣燃燒所放出的熱量稱為天然氣的燃燒熱值，簡稱 熱值。單位是kJ/m3（或kJ/kg）。天然氣的熱值有兩種，計(jì)算熱值時(shí)， 天然氣、空氣和燃燒產(chǎn)物處于相同的基準(zhǔn)溫度和壓力下，燃燒生成的 水全部冷凝為液體，此時(shí)測定的熱值為高熱值 （或稱全熱值 ）。如果燃 燒產(chǎn)物中的水保持汽相，這時(shí)測定的熱佰為低熱值 （或稱凈熱值 ）。天 然氣燃燒沒有物態(tài)的變化，燃燒速度快，放出熱量多，因而產(chǎn)生的火 焰溫度高，輻射熱強(qiáng)，造成的危害性也大。表 8-1 天然氣可燃組分

3、燃 燒熱值組分放出的熱值 /（kJ/m3） 高熱值低熱值甲烷 37613.7233866.00 乙 烷 65891.8360265.84 丙烷 93778.9686281.83 丁烷 121519.58112142.94 戊烷 149364.85138112.88 氫 12069.9110207.14 一氧化碳 11958.15 硫化氫 23730.0221904.50(2) 爆炸性 爆 炸極限。天然氣與空氣以一定比例混合后，可能形成一種能燃燒或爆 炸的混合氣體，一遇火源就能發(fā)生燃燒，在有限空間內(nèi)也能發(fā)生爆 炸。這種遇火源能發(fā)生燃燒或爆炸的濃度范圍稱之為爆炸極限。能發(fā) 生燃燒或爆炸的天然氣最低

4、濃度稱為爆炸下限，能發(fā)生燃燒或爆炸的 天然氣最高濃度稱為爆炸上限，一般以天然氣在空氣中的體積百分?jǐn)?shù) 來表示。在表 8-2 中列出了天然氣有關(guān)組分的爆炸極限的下限和上 限。表 8-2 常見物質(zhì)的燃燒爆炸參數(shù)名稱爆炸危險(xiǎn)度最大爆炸壓力/ x 105Pa爆炸下限/%爆炸上限/%蒸 汽相對(duì)密度(空氣為1)閃點(diǎn)/C自燃點(diǎn)/C甲烷2.07.25.015.00.55 氣態(tài) 595乙烷 3.23.O12.51.04 氣態(tài) 515丙烷 3.58.62.19.51.56 氣態(tài) 470 丁烷 4.78.61.58.52.05 氣態(tài) 365 戊烷 4.68.71.47.82.49 V -20285 氫 17.97.4

5、4.075.60.07 氣態(tài) 560一氧化碳 4.97.312.574.o0.97 氣態(tài) 605 硫化氫 9.95.04.345.51.19 氣態(tài) 270城市煤氣 6.57.04.O30.00.5 氣態(tài) 560標(biāo)準(zhǔn)汽油 5.48.51.17.03.20 V-20260 柴油 9.87.50.65.07.00 天然氣的爆炸危險(xiǎn)性。容器、管道中的天然氣泄漏在大氣中，其濃 度達(dá)到爆炸極限范圍時(shí)，遇火源即將發(fā)生燃燒或爆炸，當(dāng)天然氣濃度 低于下限時(shí)，遇火源既不爆炸亦不燃燒，當(dāng)天然氣濃度高于上限時(shí)， 遇火源不發(fā)生爆炸但能發(fā)生燃燒。在容器或管道中，如果有天然氣與 空氣形成的混合氣體，其濃度在爆炸極限范圍內(nèi)時(shí)

6、，遇火源即發(fā)生燃 燒或爆炸，這種爆炸危險(xiǎn)性更大。當(dāng)天然氣與空氣的混合是在燃燒過 程中形成的，則為擴(kuò)散現(xiàn)象的結(jié)果，形成平穩(wěn)的擴(kuò)散式燃燒，又叫穩(wěn) 定式燃燒，如燒天然氣做飯等。如果天然氣在燃燒前已與空氣混合均 勻，達(dá)到爆炸極限范圍，遇火源則發(fā)生爆炸式燃燒，也叫動(dòng)力燃燒。如天然氣管道破損漏氣或天然氣設(shè)施、閥門等損壞漏氣，天然氣擴(kuò)散 到空間與空氣形成爆炸混合氣體，遇火源，立即以爆炸形式向返回方 向燃燒，直至漏氣處為止，才會(huì)轉(zhuǎn)為穩(wěn)定形式的燃燒。 (3) 擴(kuò)散性由于 氣體分子間的空隙很大，分子又在不斷地運(yùn)動(dòng)。一種氣體在另一種氣 體內(nèi)的運(yùn)動(dòng)稱為擴(kuò)散?？扇?xì)怏w能以任何比例與空氣混合，說明氣體 具有無限的摻混性。

7、天然氣中輕的可燃?xì)怏w逸散在空氣中，容易與空 氣形成爆炸性混合物，順風(fēng)飄移，退火源即爆炸蔓延，如天然氣中的 氫、甲烷等。 (4) 加熱自燃性天然氣加熱到一定的溫度，即使不與明火 接觸也能自行著火。發(fā)生自燃的最低溫度稱為自燃點(diǎn)。 (5) 腐蝕、毒害 和窒息性天然氣中某些組分，如 H2S CO C02等不僅腐蝕設(shè)備，降低 設(shè)備耐壓強(qiáng)度，嚴(yán)重者可導(dǎo)致設(shè)備裂隙、漏氣，遇火源引起燃燒爆炸 事故，而且對(duì)人體極為有害。當(dāng)大量天然氣或其生成物擴(kuò)散到空氣或 房間里，達(dá)到一定濃度，使含氧量減少，嚴(yán)重時(shí)也可使人窒息死 亡。2.決定天然氣火災(zāi)危險(xiǎn)性的因素 (1) 爆炸極限可燃?xì)怏w的火災(zāi)與爆 炸危險(xiǎn)性的大小，主要取決于爆

8、炸極限。爆炸下限越低和爆炸極限間 距越大的氣體，其危險(xiǎn)性就越大。例如：氫爆炸極限是 4.0%74.2%, 甲烷爆炸極限5%15%兩者相比，氫的爆炸下限低，爆炸極限間距比 甲烷大 7 倍,邀就意味著氫發(fā)生爆炸的機(jī)會(huì)比甲烷多 7倍。因此,氫 氣的危險(xiǎn)性就比甲烷大得多。爆炸下限較低的可燃?xì)怏w,如有泄漏, 即使量不大,也容易進(jìn)入爆炸極限范圍；爆炸上限較高的氣體,如果 空氣進(jìn)入容器或管道中,不需要很大的量也能進(jìn)入爆炸極限范圍。 (2) 自燃點(diǎn)天然氣中可燃?xì)怏w的自燃點(diǎn)除硫化氫(290 C)外，都在400 700C之間。自燃點(diǎn)越低的可燃?xì)怏w，受熱自燃的危險(xiǎn)性越大。(3)擴(kuò) 散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)越大，氣體擴(kuò)散速度越快，火焰蔓延擴(kuò)展的危險(xiǎn)性就 越大。 (4) 相對(duì)密度與空氣密度相近的可燃?xì)怏w，容易與空氣均勻混 合，即容易形成爆炸性混合氣體；比空氣輕，容易擴(kuò)散，能順風(fēng)飄 動(dòng)，易使火焰蔓延