爆炸極限和爆炸三角形

1、消防工程系：劉長春爆炸極限和爆炸三角形1/36可燃?xì)怏w爆炸極限估算（可燃?xì)怏w組成成份復(fù)雜且伴隨不一樣環(huán)境條件而改變，對各類可燃?xì)怏w進(jìn)行一一試驗(yàn)較為困難 ） 單組份可燃?xì)怏w爆炸極限按可燃?xì)怏w完全燃燒所需氧原子數(shù)估算： 式中CU、CL分別為氣體混合物爆炸上、下限濃度； N為每摩爾可燃?xì)怏w完全燃燒所需氧原子數(shù)。 甲烷爆炸極限范圍估算為6.52-17.42%. （實(shí)測值5%-14%） 爆炸極限和爆炸三角形2/36按可燃?xì)怏w完全燃燒所需氧原子數(shù)估算： 試用該方法估算乙烷在空氣中爆炸極限，并計(jì)算其與試驗(yàn)測量值誤差。 動手計(jì)算： 爆炸極限和爆炸三角形3/36 可燃?xì)怏w爆炸極限估算 單組份可燃?xì)怏w爆炸極限按可

2、燃?xì)怏w化學(xué)計(jì)量濃度估算： Cst = 式中Cst為可燃?xì)怏w完全燃燒，按化學(xué)反應(yīng)方程式計(jì)算出可燃?xì)怏w-空氣混合物中可燃?xì)怏w濃度。 甲烷爆炸極限范圍估算為5.2-14.7% （實(shí)測值5%-14%） 爆炸極限和爆炸三角形4/36 可燃?xì)怏w爆炸極限估算 單組份可燃?xì)怏w爆炸極限按可燃?xì)怏w化學(xué)計(jì)量濃度估算： Cst =試用該方法估算丙烷在空氣中爆炸極限，并計(jì)算其與試驗(yàn)測量值誤差。 動手計(jì)算： 爆炸極限和爆炸三角形5/36 可燃?xì)怏w爆炸極限估算 單組份可燃?xì)怏w爆炸極限按可燃?xì)怏w化學(xué)計(jì)量濃度估算： Cst =Cu和CL函數(shù)關(guān)系？ 動手計(jì)算： 爆炸極限和爆炸三角形6/36多組份可燃?xì)怏w爆炸極限Le chatel

3、ier計(jì)算法：形成混合氣體各單獨(dú)組分爆炸極限， 混合氣體爆炸極限各單獨(dú)組分在混氣體中濃度適于各組分間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，且燃燒時無催化作用可燃性混合氣體 適合用于計(jì)算活化能、分子燃燒熱、反應(yīng)速率相靠近可燃性氣體或蒸汽爆炸性混合氣體爆炸極限。在計(jì)算碳?xì)浠衔锘旌蠚怏w時比較準(zhǔn)確。 爆炸極限和爆炸三角形7/36例題有燃?xì)怏w含C2H6 40%，C4H10 60%，取1m3該燃?xì)馀c19m3空氣混合。該混合氣體遇明火是否有爆炸危險(xiǎn)？（C2H6和C4H10在空氣中爆炸上限分別為12.5%、8.5%，下限為3.0%、1.6%）混合氣中可燃?xì)鉂舛龋?/（1+19）=5% 2.0% 5% 9.7%故，該混合氣體遇火爆

4、炸。解： 乙烷：P1=40% 丁烷：P2=60%8/36例題解：可燃?xì)怏w總濃度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，該混合氣體遇火爆炸。有混合氣體含C2H6 1%，C4H10 1.5%，其余為空氣。該混合氣體遇明火是否有爆炸危險(xiǎn)？（C2H6和C4H10在空氣中爆炸上限分別為12.5%、8.5%，下限為3.0%、1.6%）9/3610*含有惰性氣體可燃混氣爆炸極限計(jì)算方法假如可燃混氣中含有惰性氣體，如N2、CO2等，計(jì)算其爆炸極限時，依然利用萊夏特爾公式但需將每種惰性氣體與一個可燃?xì)饩帪橐唤M，將該組氣體看成一個可燃?xì)怏w

5、成份。比如：H2+N2, CO+CO2, CH4該組在混合氣體中體積百分含量為該組中惰性氣體和可燃?xì)怏w體積百分含量之和。而該組氣體爆炸極限可先列出該組惰性氣體與可燃?xì)饨M合比值，再從圖中查出該組氣體爆炸極限，然后代入萊夏特爾公式進(jìn)行計(jì)算。 10/36圖6-25 氫、一氧化碳、甲烷與氮、二氧化碳混合氣體在空氣中爆炸極限*含有惰性氣體可燃混氣爆炸極限計(jì)算方法11/36圖6-26 乙烷、丙烷、丁烷和氮、二氧化碳混合物氣體在空氣中爆炸極限*含有惰性氣體可燃混氣爆炸極限計(jì)算方法12/36 例 求煤氣爆炸極限。煤氣組成為：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 分組：CO2+H2；N2+CO；CH4 CO2+H2： 6.2+12.418.6； N2+CO：27.3+53.480.7； CH4：0.77。 查圖可得： H2CO2組爆炸極限為：6.070； CON2組爆炸極限為：4073。 CH4爆炸極限為：515問題： 1m3該煤氣和19m3空氣混合，遇明火是否爆炸？*含有惰性氣體可燃混氣爆炸極限計(jì)算方法13/36 例 求煤氣爆炸極限。煤氣組成為：H2一12.4；CO一27.3；CO2一6.2；O2一0；CH4一0.7；N2一53.4。*含有惰性氣體可燃混氣爆炸極限計(jì)算方法14/36爆炸極限計(jì)算方法之：Thermal Balance Meth

7、od15/36爆炸極限計(jì)算方法之：Thermal Balance Method 例 求煤氣爆炸極限。煤氣組成為：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爆炸極限計(jì)算方法之：Thermal Balance Method17/36爆炸極限計(jì)算方法之：Thermal Balance Method18/36*含有惰性氣體可燃混氣爆炸極限計(jì)算方法19/36 CLT 、 CUT 分別為各可燃性氣體在t 時爆炸下限和上限;C L 、C U 分別為各可燃性氣體在25時爆炸下限和上限。CLT = C L 1 -721 ( t - 25) / 106CU

8、T = C U 1 +721 ( t - 25) /106溫度校正*含有惰性氣體可燃混氣爆炸極限計(jì)算方法20/36 混合氣中增加氧含量，普通情況下對下限影響不大，因?yàn)榭扇細(xì)庠谙孪逎舛葧r氧是過量。因?yàn)榭扇細(xì)庠谏舷逎舛葧r含氧量不足，所以增加氧含量使上限顯著增高，爆炸范圍擴(kuò)大，增加了發(fā)生火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)性。若降低氧含量，則會起到相反效果。比如甲烷在空氣中爆炸范圍為5314，而在純氧中爆炸范圍則放大到5O61。甲烷極限氧含量為12，若低于極限氧含量，可燃?xì)饩筒荒苋紵恕１O限影響原因（含氧量）21/36安全含氧量是指在密閉裝置內(nèi)形成爆炸性氣氛混合氣體氧安全限值。一是最小氧濃度，指當(dāng)給以足夠點(diǎn)火能量并

9、添加部分惰性氣體使某一固定濃度可燃性氣體剛好發(fā)生燃燒或爆炸所需要氧濃度最小值。二是臨界氧濃度，指在以氮?dú)?、二氧化碳等惰性氣體置換裝在貯罐或管道中可燃性氣體，在裝置內(nèi)形成不具備爆炸性混合氣體所需要氧濃度最大值，或能夠說是剛好在爆炸范圍邊緣發(fā)生爆炸混合氣體所需要氧濃度臨界值。 （整個爆炸范圍內(nèi)最小氧濃度最小值。）爆炸極限影響原因（含氧量）22/36在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了提升生產(chǎn)效率和原料轉(zhuǎn)化率，需要有一定濃度可燃性氣體作為原料參加反應(yīng)，假如這個濃度在爆炸范圍內(nèi)，那么只有降低氧濃度至剛好發(fā)生反應(yīng)最小氧濃度之下，才能既確保不發(fā)生爆炸事故又能夠最大程度地提升生產(chǎn)效率。 在安全工程中慣用向體系中充入惰性氣

10、體方法，把氧氣濃度稀釋至臨界氧濃度以下，以到達(dá)降低發(fā)生燃爆事故可能性，提升安全性目標(biāo)，此方法稱為惰化保護(hù)。不過為了可靠起見，實(shí)際利用中要把體系中氧濃度控制在比臨界氧濃度含量再低10%左右水平上。 爆炸極限影響原因（含氧量）23/36爆炸三角形有兩種畫法。（1）等腰三角形法（2）直角三角形法爆炸三角形24/36爆炸三角形有兩種畫法。（1）等腰三角形法（2）直角三角形法爆炸三角形25/36（一）三角坐標(biāo)表示方法AC%B%BA%C26/36C（二）三角坐標(biāo)性質(zhì)ABMN性質(zhì)1直線MN上任一點(diǎn)所表示混合物中A組分含量相同。P性質(zhì)2直線AP上任一點(diǎn)所表示混合物中B、C組分比值 （ B% / C% ）相同。

11、Q推論在Q點(diǎn)所表示混合物中加入A組分，則 Q 點(diǎn)沿PA直線向A點(diǎn)移動。27/36（三）F-S-I 體系爆炸濃度極限圖（以可燃?xì)庋鯕獾獨(dú)怏w系為例）FSIULCL,U-可燃?xì)庠谘鯕庵斜?炸濃度極限C-爆炸臨界點(diǎn)（氧）（氮）LUC-爆炸三角形20.9ULL,U-可燃?xì)庠诳諝庵斜舛葮O限PQQ-失爆氧濃度PCQI-絕對安全區(qū)LUC-爆炸三角形UFPC-潛在危險(xiǎn)區(qū)SLCQ-相對安全區(qū)28/36爆炸三角形29/36爆炸三角形30/3631例題已知乙烯在氧氣中爆炸濃度極限為380%，氮?dú)舛杌瘯r爆炸臨界點(diǎn)為（氧氣10%，氮?dú)?7%，乙烯3）。(1)請繪出乙烯氧氣氮?dú)怏w系爆炸濃度極限圖。(2)用圖解法計(jì)算乙烯在空氣中爆炸濃度極限。 (3)在1m3混合氣（乙烯20%，其余為空氣）中，最少摻入多少m3氮?dú)夂笥雒骰鸩粫ā?1/36例題解答：乙烯氧氮80%3%C20.9%35%2） 乙烯在空氣中L=3%U=35%20