天然气的易燃性和易爆性

天然气的易燃性和易爆性
天然气按照来源不同，可分为气井气、凝析井气和油田气三大类。

目前天然气大部分是用作燃料和化工原料，而且又是以管道输送的商品，因此天然气分级的主要指标是热值、硫化氢含量和总硫含量，以及凝液含量。

天然气是一种火灾和爆炸危险性较大的可燃气体。

在集输和净化过程中，稍有不慎，扩散到空气中，达到天然气的爆炸极限时，接触火源，即发生火灾爆炸事故，甚至造成重大人身伤亡和严重的经济损失。

因此，在集输、净化、使用过程中应特别注意防火防爆，采取必要的安全措施。

1.天然气火灾危险性(1)燃烧性燃烧是一种化学连锁反应，是天然气在点火源的作用下，在空气或氧气中发生的氧化放热反应。

燃烧时由于化学反应比较剧烈，常伴有发热发光现象，亦即出现火焰。

天然气燃烧过程中各可燃组分的燃烧反应式及放出的热值见表8-1。

每立方米(或每千克)天然气燃烧所放出的热量称为天然气的燃烧热值，简称热值。

单位是kJ/m3(或kJ/kg)。

天然气的热值有两种，计算热值时，天然气、空气和燃烧产物处于相同的基准温度和压力下，燃烧生成的水全部冷凝为液体，此时测定的热值为高热值(或称全热值)。

如果燃烧产物中的水保持汽相，这时测定的热佰为低热值(或称净热值)。

天然气燃烧没有物态的变化，燃烧速度快，放出热量多，因而产生的火焰温度高，辐射热强，造成的危害性也大。

表8-1天然气可燃组分燃烧热值
组分放出的热值/(kJ/m3)高热值低热值甲烷37613.7233866.00乙烷65891.8360265.84丙烷93778.9686281.83丁烷
121519.58112142.94戊烷149364.85138112.88氢12069.9110207.14
一氧化碳11958.15 硫化氢23730.0221904.50(2)爆炸性①爆炸极限。

天然气与空气以一定比例混合后，可能形成一种能燃烧或爆炸的混合气体，一遇火源就能发生燃烧，在有限空间内也能发生爆炸。

这种遇火源能发生燃烧或爆炸的浓度范围称之为爆炸极限。

能发生燃烧或爆炸的天然气最低浓度称为爆炸下限，能发生燃烧或爆炸的天然气最高浓度称为爆炸上限，一般以天然气在空气中的体积百分数来表示。

在表8-2中列出了天然气有关组分的爆炸极限的下限和上限。

表8-2常见物质的燃烧爆炸参数
名称爆炸危险度最大爆炸压力/×105Pa爆炸下限/%爆炸上限/%蒸汽相对密度(空气为1)闪点/℃自燃点/℃甲烷2.07.25.015.00.55气态595乙烷3.2—3.O12.51.04气态515丙烷3.58.62.19.51.56气态470丁烷4.78.61.58.52.05气态365戊烷4.68.71.47.82.49＜-20285氢17.97.44.075.60.07气态560一氧化碳4.97.312.574.o0.97气态605硫化氢9.95.04.345.51.19气态270城市煤气6.57.04.O30.00.5气态560标准汽油5.48.51.17.03.20＜-20260柴油9.87.50.65.07.00——②天然气的爆炸危险性。

容器、管道中的天然气泄漏在大气中，其浓度达到爆炸极限范围时，遇火源即将发生燃烧或爆炸，当天然气浓度低于下限时，遇火源既不爆炸亦不燃烧，当天然气浓度高于上限时，遇火源不发生爆炸但能发生燃烧。

在容器或管道中，如果有天然气与空气形成的混合气体，其浓度在爆炸极限范围内时，遇火源即发生燃烧或爆炸，这种爆炸危险性更大。

当天然气与空气的混合是在燃烧过程中形成的，则为扩散现象的结果，形成平稳的扩散式燃烧，又叫稳定式燃烧，如烧天然气做饭等。

如果天然气在燃烧前已与空气混合均匀，达到爆炸极限范围，遇火源则发生爆炸式燃烧，也叫动力燃烧。

如天然气管道破损漏气或天然气设施、阀门等损坏漏气，天然气扩散到空间与空气形成爆炸混合气体，遇火源，立即以爆炸形式向返回方向燃烧，直至漏气处为止，才会转为稳定形式的燃烧。

(3)扩散性由于气体分子间的空隙很大，分子又在不断地运动。

一种气体在另一种气体内的运动称为扩散。

可燃气体能以任何比例与空气混合，说明气体具有无限的掺混性。

天然气中轻的可燃气体逸散在空气中，容易与空气形成爆炸性混合物，顺风飘移，退火源即爆炸蔓延，如天然气中的氢、甲烷等。

(4)加热自燃性天然气加热到一定的温度，即使不与明火接触也能自行着火。

发生自燃的最低温度称为自燃点。

(5)腐蚀、毒害和窒息性天然气中某些组分，如H2S、CO、C02等不仅腐蚀设备，降低设备耐压强度，严重者可导致设备裂隙、漏气，遇火源引起燃烧爆炸事故，而且对人体极为有害。

当大量天然气或其生成物扩散到空气或房间里，达到一定浓度，使含氧量减少，严重时也可使人窒息死
亡。

2.决定天然气火灾危险性的因素(1)爆炸极限可燃气体的火灾与爆炸危险性的大小，主要取决于爆炸极限。

爆炸下限越低和爆炸极限间距越大的气体，其危险性就越大。

例如：氢爆炸极限是4.0%～74.2%，甲烷爆炸极限5%～15%，两者相比，氢的爆炸下限低，爆炸极限间距比甲烷大7倍，邀就意味着氢发生爆炸的机会比甲烷多7倍。

因此，氢气的危险性就比甲烷大得多。

爆炸下限较低的可燃气体，如有泄漏，即使量不大，也容易进入爆炸极限范围；爆炸上限较高的气体，如果空气进入容器或管道中，不需要很大的量也能进入爆炸极限范围。

(2)自燃点天然气中可燃气体的自燃点除硫化氢(290℃)外，都在400～700℃之间。

自燃点越低的可燃气体，受热自燃的危险性越大。

(3)扩
散系数扩散系数越大，气体扩散速度越快，火焰蔓延扩展的危险性就越大。

(4)相对密度与空气密度相近的可燃气体，容易与空气均匀混合，即容易形成爆炸性混合气体；比空气轻，容易扩散，能顺风飘动，易使火焰蔓延扩展；比空气重则主要沿着地面扩散，易窜入沟渠、厂房死角处，长期聚集不散，遇火源就会发生燃烧或爆炸。

(5)爆炸威力指数爆炸威力指数是反映爆炸对容器或建筑物冲击波的一个量，它等于最大爆炸压力与爆炸压力上升速度的乘积。

爆炸威力指数越高，爆炸的破坏性越大。