天然气燃烧反应机理与爆炸极限.docx

1、天然气燃烧反应机理与爆炸极限1.1.天然气燃烧反应机理天然气燃烧反应机理和所有燃气燃烧一样，在合适条件下，天然气一旦开始燃烧，只要继续供气，燃烧就可以持续下去。天然气一空气混合物在某处点燃，其余部分无需再由外界供给热量就可燃烧起来，新流入的混合气会由于热流作用和反应的迅速发展引起燃烧。天然气燃烧反应机理是含有自由基和自由原子参与的链式反应。天然气与空气的氧化反应在一定条件下由缓慢氧化转化为剧烈氧化是由于混合气中还存在着少量OH、CH3、H等这些活化的自由基和自由原子，它们与 CH4反应，并随着反应不断消失、又不断形成，而且更多的形成，使天然气燃烧持续进行下去。2.2.天然气爆炸极限天然气爆炸极

2、限在天然气与空气混合物中，如天然气浓度低于某一限度，氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量，无法维持燃烧爆炸；当燃气浓度超过某一限度时，由于缺氧也无法维持燃烧爆炸。前一浓度限度称为着火下限，后一浓度限度称为着火上限。着火上、下限又称爆炸上、下限，上、下限之间的温度范围称为爆炸范围。单组分可燃气体的爆炸上、下限见表 3-1-1。表表 3-1-13-1-1 一些单一气体的燃烧特性一些单一气体的燃烧特性名烧烧反应式理论空气需 理论烟气量爆炸极限燃烧 着称要量及耗氧量/(m3/m3干燃气)Vt/(m3/m3 干燃气)(20，101.325kPa)/%热值温度/火温度/空气氧气CO2含量H2O含量N2

3、含量Vt下限上限氢H2+0.5O2=H2O2.280.51.0 1.882.884.075.92210 400一氧化碳C+0.5O2=CO22.380.51.0 1.882.8812.574.22370 605甲烷CH4+2O2=CO2+2H2O9.522.01.0 2.0 7.5210.52 5.015.02043 540乙炔C2H2+2.5O2=2CO2+H2O11.90 2.52.0 1.0 9.4012.40 2.580.02620 335乙烯C2H4+3O2=2CO2+2H2O14.28 3.02.0 2.0 11.28 15.28 2.734.02343 425乙烷C2H6+3.5

4、O2=2CO2+3H2O16.66 3.52.0 3.0 13.16 18.16 2.913.02115 515丙烯C3H6+4.5O2=3CO2+3H2O21.42 4.53.0 3.0 16.92 22.92 2.011.72224 460丙烷C3H8+5O2=3CO2+4H2O23.80 5.03.0 4.0 18.80 25.80 2.19.52155 450丁烯C4H8+6O2=4CO2+4H2O28.56 6.04.0 4.0 22.56 30.56 1.610.0385正丁烷C4H10+6.5O2=4CO2+5H2O 30.94 6.54.0 5.0 24.44 34.44 1.

5、58.52130 365异丁烷C4H10+6.5O2=4CO2+5H2O 30.94 6.54.0 5.0 24.44 34.44 1.58.52118 460戊烯C5H10+7.5O2=5CO2+5H2O 35.70 7.55.0 5.0 28.20 38.20 1.48.7290正戊烷C5H12+8O2=5CO2+6H2O38.08 8.05.0 6.0 30.08 41.08 1.48.3260苯C6H6+7.5O2=6CO2+3H2O35.70 7.56.0 3.0 28.20 37.20 1.28.02258 560硫化氢H2S+1.5O2=SO2+H2O7.141.51.0 1.0

6、 5.647.644.345.51900 270对于不含氧和不含惰性气体的燃气之爆炸极限可按下式近似计算：L=100/(Vi/Li)式中 L燃气的爆炸上、下限，%；Li燃气中各组分的爆炸上、下限，%；Vi燃气中各组分的体积分数，%。对含惰性气体的燃气之爆炸极限可参阅图 3-1-1图3-1-3。从图中可看出，一些可燃气体混入惰性气体后，其爆炸极限的上、下限间的范围存在缩小的规律。含有惰性气体的燃气之爆炸极限也可按下式近似计算：式中 Ld含惰性气体燃气的爆炸上、下限，%；L不含惰性气体燃气的爆炸上、下限，%；Bi惰性气体的体积分数，%。当天然气含有氧气时，可扣除氧含量及相应空气比例的氮含量，调整天然气各组分的体积分数，按式(3-1-2)近似计算其燃爆上、下限。