PDF《工业可燃气体爆炸极限及其计算》

第25 卷第2期西安科技大学学报Vol.

25 No.

2 2005 年6月JOURNAL OF XI'

AN UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY Jun.

2005 文章编号 :

1672 - 9315(2005)

02 -

0139 -

04 工业可燃气体爆炸极限及其计算Ξ 许满贵 , 徐精彩 (西安科技大学 能源学院 ,陕西 西安 710054) 摘要:可燃气体的燃烧、 爆炸是最严重的灾害性事故.最近几年 ,我国城市天然气及煤矿瓦斯爆炸 重特大事故频频发生 ,给国家财产和人民生命造成了巨大损失 ,直接影响着我国经济、 社会的可持续发 展.实践表明 ,确定爆炸危险性气体的爆炸极限 ,提前预防是防止该类事故的基本前提.文中系统评 述了可燃气体爆炸极限的各种计算方法及其适用范围 ,期望为相关技术人员提供可靠的计算方法 ,减 少我国工业生产中爆炸性灾害事故. 关键词 : 可燃气体 ;

爆炸极限 ;

初始温度 ;

初始压力 中图分类号 : X

93 文献标识码 : A Explosion limits and calculated methods of combustible gas XU Mang2gui , XU Jing2cai ( School of Energy , Xi'

an University of Science and Technology , Xi'

an

710054 , China) Abstract : The most fearest hazards in industrial processes are those of fires and explosions. These ac2 cidents do not occur often but , when they do , have the potential of causing disastrous loss of life and property as well as a temporary or permanent sterilization of national reserves. As one of most impor2 tant parameters , explosion limits are affected by many factors and varied. All of calculating methods of industrial explosion limits are summarized and evaluated. Key words : combustible gases ;

explosion limits ;

original temperature ;

original pressure 爆炸性混合气体与火源接触 ,便有原子或自由基生成而成为连锁反应的作用中心.热以及活化中心引起邻 近层爆炸混合气体起化学反应 ,这种作用逐层传播.同时 ,火焰也逐层向外传播.如果爆炸性气体浓度处于爆 炸极限范围内 ,则反应放出的热量足以维持化学反应和火焰的持续传播 ,最终导致爆炸的发生.研究结果表 明[1] ,爆炸极限不是一个固定值 ,它受多种因素影响 ,工业生产中很难确定可燃、 可爆气体的安全浓度范围.但 如掌握了外界条件变化对爆炸极限的影响规律和计算方法 ,则根据实际所测的气体浓度并经计算得到的爆炸极 限对工业生产仍有一定的指导意义.

1 影响爆炸极限的主要因素 1.

1 原始温度 爆炸性气体混合物的原始温度越高 ,则爆炸极限范围越大 ,即爆炸下限降低而爆炸上限增高.因为系统温 度升高 ,其分子内能增加 ,使更多的气体分子处于激发态 ,原来不燃的混合气体成为可燃、 可爆系统 ,所以温度升 高使爆炸危险性增大.根据 Burgess2Wheeler 法则 ,Zabetakis 等人给出修正式 ,若t℃时的下限为 L t ,25 ℃时的 Ξ 收稿日期 :

2002 -

10 -

15 基金项目 : 国家杰出青年基金项目(50125414) 作者简介 : 许满贵(1972 - ) ,男 ,陕西宝鸡人 ,讲师 ,在职博士研究生 ,主要从事安全工程教学与科研. 下限为 L

25 ,则其关系式为 L t = [1 - 0.

000 721( t - 25) ] *L

25 1.

2 系统初始压力 混合气体的原始压力对爆炸极限有很大的影响 ,在增压的情况下 , 其爆炸极限的变化也很复杂. 压力增大 , 爆炸极限扩大. 这是因为系统压力增高 ,其分子间距更为接近 , 碰撞几率增高 , 因此使燃烧的最初反应和反应的 进行更为容易. 压力降低 ,则爆炸极限范围缩小. 待压力降至某值时 ,其下限与上限重合 ,将此时的最低压力称为 爆炸的临界压力. 若压力降至临界压力以下 ,系统就不爆炸. 因此 ,在密闭容器内进行减压(负压) 操作对安全生 产有利. 据Jones 的研究结果 ,天然气 - 空气混合的爆炸界限与压力的依存关系可表示为 L = 4.