PDF《工业可燃气体爆炸极限及其计算》

9 - 0. 71ln P U = 14.

1 - 20. 4ln P 式中 L 为爆炸下限 , %(体积分数) ;

U 为爆炸上限 , %(体积分数) ;

P 为初始压力 , Pa. 1.

3 惰性介质及杂质 若混合气体中所含惰性气体的百分数增加 ,可使爆炸极限的范围缩小 ,直至不爆炸.如在甲烷的混合气体 中加入惰性气体 (氮、 二氧化碳 ,水然气、 氩、 氦、 四氯化碳等) ,随着混合气体中惰性气体量的增加 ,对上限的影 响较之对下限的影响更为显著[2] .因为惰性气体浓度加大 ,表示氧的浓度相对减少 ,而在上限中氧的浓度本来 已经很小 ,故惰性气体浓度稍微增加一点 ,即产生很大影响 ,而使爆炸上限剧烈下降. 对于有气体参与的反应 ,杂质也有很大的影响 ,例如 ,如果没有水 ,干燥的氯就没有氧化的性能 ,干燥的空气 也完全不能氧化钠或磷.干燥的氢和氧的混合气体在较高的温度下不会产生爆炸.痕量的水会急剧加速臭、 氯 氧化物等物质的分解.少量的硫化氢会大大降低水煤气和混合气体的燃点 ,并因此促使其爆炸. 1.

4 容器 充装容器的材质、 尺寸等 ,对物质爆炸极限均有影响.实验证明 ,容器管子直径越小 ,爆炸极限范围越小. 同一可燃物质 ,管径越小 ,其火焰蔓延速度亦越小.当管径 (或火焰通道) 小到一定程度时 ,火焰即不能通过. 这一间距称最大灭火间距 ,亦称之为临界直径.燃烧与爆炸是由自由基产生一系列连锁反应的结果 ,只有当新 生自由基大于消失的自由基时 ,燃烧才能继续.但随着管道直径(尺寸) 的减小 ,自由基与管道壁的碰撞几率相 应增大.当尺寸减少到一定程度时 ,即因自由基 (与器壁碰撞) 消毁大于自由基产生速度 ,燃烧反应便不能继续 进行. 容器材料也有很大的影响 ,例如氢和氟在玻璃器皿中混合 ,甚至放在液态空气温度下于黑暗中也会发生爆 炸 ,而在银制器皿中 ,一般温度下才能发生反应. 1.

5 点火源能量值 火花的能量、 热表面的面积、 火源与混合气体的接触时间等 ,对爆炸极限均有影响.如甲烷对电压为

100 V、 电流强度为

1 A 的电火花 ,无论在何种比例下都不爆炸 ;

电流强度为

2 A 时其爆炸极限为 5.

9 %~13.

6 % ;

3 A 时为 5.

85 %~14.

8 %[3] .因此各种爆炸混合气体都有一个最低引爆能量(一般在接近于化学理论量时出现) . 除上述因素外 ,光对爆炸极限也有影响.众所周知 ,在黑暗中氢与氯的反应十分缓慢 ,但在强光照射下则发 生连锁反应导致爆炸.又如甲烷与氯的混合气体 ,在黑暗中长时间内不发生反应 ,但在日光照射下 ,便会引起激 烈的反应 ,如果两种气体的比例适当则会发生爆炸.另外 ,表面活性物质对某些介质也有影响 ,如在球形器皿内 于530 ℃ 时 ,氢与氧完全不反应 ,但是向器皿中插入石英、 玻璃、 铜或铁棒时 ,则发生爆炸.

2 爆炸极限的理论计算方法[4 ,5 ] 2.

1 按爆炸性气体完全燃烧时化学理论浓度计算 爆炸性气体完全燃烧时化学理论浓度可以用来确定链烷烃类的爆炸下限 ,其计算公式为 L 下=0.

55 C0 (1) 式中 0.

55 为常数;

C0 为爆炸性气体完全燃烧时化学理论浓度. 现以甲烷为例 ,其燃烧反应为 CH4 + 2O2 →CO2 + 2H2O + Q (2) 如空气中氧浓度为 20.

9 % ,则C0 可用下式确定

0 4

1 西安科技大学学报2005 年C0 =

1 1 + n0 0.

209 *100 % = 20.