爆炸极限和爆炸三角形

1、消防工程系：刘长春爆炸极限和爆炸三角形1/36可燃气体爆炸极限估算（可燃气体组成成份复杂且伴随不一样环境条件而改变，对各类可燃气体进行一一试验较为困难 ） 单组份可燃气体爆炸极限按可燃气体完全燃烧所需氧原子数估算： 式中CU、CL分别为气体混合物爆炸上、下限浓度； N为每摩尔可燃气体完全燃烧所需氧原子数。 甲烷爆炸极限范围估算为6.52-17.42%. （实测值5%-14%） 爆炸极限和爆炸三角形2/36按可燃气体完全燃烧所需氧原子数估算： 试用该方法估算乙烷在空气中爆炸极限，并计算其与试验测量值误差。 动手计算： 爆炸极限和爆炸三角形3/36 可燃气体爆炸极限估算 单组份可燃气体爆炸极限按可

2、燃气体化学计量浓度估算： Cst = 式中Cst为可燃气体完全燃烧，按化学反应方程式计算出可燃气体-空气混合物中可燃气体浓度。 甲烷爆炸极限范围估算为5.2-14.7% （实测值5%-14%） 爆炸极限和爆炸三角形4/36 可燃气体爆炸极限估算 单组份可燃气体爆炸极限按可燃气体化学计量浓度估算： Cst =试用该方法估算丙烷在空气中爆炸极限，并计算其与试验测量值误差。 动手计算： 爆炸极限和爆炸三角形5/36 可燃气体爆炸极限估算 单组份可燃气体爆炸极限按可燃气体化学计量浓度估算： Cst =Cu和CL函数关系？ 动手计算： 爆炸极限和爆炸三角形6/36多组份可燃气体爆炸极限Le chatel

3、ier计算法：形成混合气体各单独组分爆炸极限， 混合气体爆炸极限各单独组分在混气体中浓度适于各组分间不发生化学反应，且燃烧时无催化作用可燃性混合气体 适合用于计算活化能、分子燃烧热、反应速率相靠近可燃性气体或蒸汽爆炸性混合气体爆炸极限。在计算碳氢化合物混合气体时比较准确。 爆炸极限和爆炸三角形7/36例题有燃气体含C2H6 40%，C4H10 60%，取1m3该燃气与19m3空气混合。该混合气体遇明火是否有爆炸危险？（C2H6和C4H10在空气中爆炸上限分别为12.5%、8.5%，下限为3.0%、1.6%）混合气中可燃气浓度：1/（1+19）=5% 2.0% 5% 9.7%故，该混合气体遇火爆

4、炸。解： 乙烷：P1=40% 丁烷：P2=60%8/36例题解：可燃气体总浓度1%1.5%2.5%乙烷：P11/2.5=40%丁烷：P2=1.5/2.5=60% 2.0% 2.5% 9.7%故，该混合气体遇火爆炸。有混合气体含C2H6 1%，C4H10 1.5%，其余为空气。该混合气体遇明火是否有爆炸危险？（C2H6和C4H10在空气中爆炸上限分别为12.5%、8.5%，下限为3.0%、1.6%）9/3610*含有惰性气体可燃混气爆炸极限计算方法假如可燃混气中含有惰性气体，如N2、CO2等，计算其爆炸极限时，依然利用莱夏特尔公式但需将每种惰性气体与一个可燃气编为一组，将该组气体看成一个可燃气体

5、成份。比如：H2+N2, CO+CO2, CH4该组在混合气体中体积百分含量为该组中惰性气体和可燃气体体积百分含量之和。而该组气体爆炸极限可先列出该组惰性气体与可燃气组合比值，再从图中查出该组气体爆炸极限，然后代入莱夏特尔公式进行计算。 10/36图6-25 氢、一氧化碳、甲烷与氮、二氧化碳混合气体在空气中爆炸极限*含有惰性气体可燃混气爆炸极限计算方法11/36图6-26 乙烷、丙烷、丁烷和氮、二氧化碳混合物气体在空气中爆炸极限*含有惰性气体可燃混气爆炸极限计算方法12/36 例 求煤气爆炸极限。煤气组成为：H2一12.4；CO一27.3；CO2一6.2；O2一0；CH4一0.7；N2一53.

6、4。 解 分组：CO2+H2；N2+CO；CH4 CO2+H2： 6.2+12.418.6； N2+CO：27.3+53.480.7； CH4：0.77。 查图可得： H2CO2组爆炸极限为：6.070； CON2组爆炸极限为：4073。 CH4爆炸极限为：515问题： 1m3该煤气和19m3空气混合，遇明火是否爆炸？*含有惰性气体可燃混气爆炸极限计算方法13/36 例 求煤气爆炸极限。煤气组成为：H2一12.4；CO一27.3；CO2一6.2；O2一0；CH4一0.7；N2一53.4。*含有惰性气体可燃混气爆炸极限计算方法14/36爆炸极限计算方法之：Thermal Balance Meth

7、od15/36爆炸极限计算方法之：Thermal Balance Method 例 求煤气爆炸极限。煤气组成为：H2一12.4；CO一27.3；CO2一6.2；O2一0；CH4一0.7；N2一53.4。16/36爆炸极限计算方法之：Thermal Balance Method17/36爆炸极限计算方法之：Thermal Balance Method18/36*含有惰性气体可燃混气爆炸极限计算方法19/36 CLT 、 CUT 分别为各可燃性气体在t 时爆炸下限和上限;C L 、C U 分别为各可燃性气体在25时爆炸下限和上限。CLT = C L 1 -721 ( t - 25) / 106CU

8、T = C U 1 +721 ( t - 25) /106温度校正*含有惰性气体可燃混气爆炸极限计算方法20/36 混合气中增加氧含量，普通情况下对下限影响不大，因为可燃气在下限浓度时氧是过量。因为可燃气在上限浓度时含氧量不足，所以增加氧含量使上限显著增高，爆炸范围扩大，增加了发生火灾爆炸危险性。若降低氧含量，则会起到相反效果。比如甲烷在空气中爆炸范围为5314，而在纯氧中爆炸范围则放大到5O61。甲烷极限氧含量为12，若低于极限氧含量，可燃气就不能燃烧爆炸了。爆炸极限影响原因（含氧量）21/36安全含氧量是指在密闭装置内形成爆炸性气氛混合气体氧安全限值。一是最小氧浓度，指当给以足够点火能量并

9、添加部分惰性气体使某一固定浓度可燃性气体刚好发生燃烧或爆炸所需要氧浓度最小值。二是临界氧浓度，指在以氮气、二氧化碳等惰性气体置换装在贮罐或管道中可燃性气体，在装置内形成不具备爆炸性混合气体所需要氧浓度最大值，或能够说是刚好在爆炸范围边缘发生爆炸混合气体所需要氧浓度临界值。 （整个爆炸范围内最小氧浓度最小值。）爆炸极限影响原因（含氧量）22/36在实际工业生产中，为了提升生产效率和原料转化率，需要有一定浓度可燃性气体作为原料参加反应，假如这个浓度在爆炸范围内，那么只有降低氧浓度至刚好发生反应最小氧浓度之下，才能既确保不发生爆炸事故又能够最大程度地提升生产效率。 在安全工程中惯用向体系中充入惰性气

10、体方法，把氧气浓度稀释至临界氧浓度以下，以到达降低发生燃爆事故可能性，提升安全性目标，此方法称为惰化保护。不过为了可靠起见，实际利用中要把体系中氧浓度控制在比临界氧浓度含量再低10%左右水平上。 爆炸极限影响原因（含氧量）23/36爆炸三角形有两种画法。（1）等腰三角形法（2）直角三角形法爆炸三角形24/36爆炸三角形有两种画法。（1）等腰三角形法（2）直角三角形法爆炸三角形25/36（一）三角坐标表示方法AC%B%BA%C26/36C（二）三角坐标性质ABMN性质1直线MN上任一点所表示混合物中A组分含量相同。P性质2直线AP上任一点所表示混合物中B、C组分比值 （ B% / C% ）相同。

11、Q推论在Q点所表示混合物中加入A组分，则 Q 点沿PA直线向A点移动。27/36（三）F-S-I 体系爆炸浓度极限图（以可燃气氧气氮气体系为例）FSIULCL,U-可燃气在氧气中爆 炸浓度极限C-爆炸临界点（氧）（氮）LUC-爆炸三角形20.9ULL,U-可燃气在空气中爆炸浓度极限PQQ-失爆氧浓度PCQI-绝对安全区LUC-爆炸三角形UFPC-潜在危险区SLCQ-相对安全区28/36爆炸三角形29/36爆炸三角形30/3631例题已知乙烯在氧气中爆炸浓度极限为380%，氮气惰化时爆炸临界点为（氧气10%，氮气87%，乙烯3）。(1)请绘出乙烯氧气氮气体系爆炸浓度极限图。(2)用图解法计算乙烯在空气中爆炸浓度极限。 (3)在1m3混合气（乙烯20%，其余为空气）中，最少掺入多少m3氮气后遇明火不会爆炸。31/36例题解答：乙烯氧氮80%3%C20.9%35%2） 乙烯在空气中L=3%U=35%20