燃气基础知识课件.ppt
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1、关于燃气基础知识第1页,此课件共70页哦一、燃气的定义一、燃气的定义燃气是由多种气体组成的混合气体。由于生产所用的原料不同及生产工艺不同,各种燃气的组成也不相同。燃气主要由低级烃(甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯),氢气和一氧化碳等可燃组分,以及氨、硫化物、水蒸气、焦油、萘和灰尘等杂质所组成。第2页,此课件共70页哦二、燃二、燃 气气 的的 分分 类类国际煤气工业联盟于1967年在第十届国际煤气工业会议上,将煤气分为三大类:第一类:人工煤气,华白指数:5700-7500;第二类:天然气,华白指数:9860-13850;第三类:石油气,华白指数:18500-22075(石油气是指数丙烷或
2、丁烷的混合气体)。一般炉具对气体燃料的要求华白指数波动7%。第3页,此课件共70页哦目前国内使用的城市燃气气源有天然气、液化石油气、人工煤气。我国城市燃气分类(GB/T13611-92)对城市燃气做出如下分类:人工煤气5R6R7R天然气4T6T10T13T液化石油气19Y20Y22Y第4页,此课件共70页哦燃气可分为天然气、液化石油气、人工煤气、沼气等。天然气一般可分为气田气、油田伴生气、凝析气田气、煤层气、矿井气。人工煤气可分为:固体燃料干馏煤气、固体燃料气化煤气、油制气等。国内作为城市燃气的有天然气、液化石油气、人工煤气。第5页,此课件共70页哦天然气(天然气(Natural GasNat
3、ural Gas)气田气:从地下开采出来的气田气为纯天然气。石油伴生气:伴随石油开采一块出来的气体称为石油伴生气。凝析气田气:含石油轻质馏分的气体。为方便运输,天然气经过加工还可形成LNG。煤层气:从井下煤层抽出的矿井气。矿井气:开采煤炭、盐等矿产时采集的体称为矿井气。第6页,此课件共70页哦液化石油气液化石油气液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,简称LPGLPG)是以凝析气田气、石油伴生气或炼厂气为原料,经加工而得的可燃物。主要组分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯。此外尚有少量戊烷及其它杂质。气态液化石油气热值为93MJ/Nm3左右;液态液化石油气热值为46MJ/Nm3左右。
4、第7页,此课件共70页哦人工燃气(煤制气)人工燃气(煤制气)气化煤气:将其原料煤或焦碳放入工业炉(发生炉、水煤气炉等)里燃烧,并通入空气、水蒸气,使其生成以一氧化碳和氢为主的可燃气体。干馏煤气:把煤放在工业炉(焦炉和武德炉等)里隔绝空气加热,使之煤发生物理化学变化的过程叫干馏。加热后提出可燃气经净化处理还可得到焦油、氨、粗苯等化工产品,炉内存有的是焦碳。第8页,此课件共70页哦人工燃气(油制气)人工燃气(油制气)重油制气:也可称油制气,将原料重油放入工业炉内经压力、温度及催化剂的作用,重油即裂解,生成可燃气体,副产品有粗苯和碱渣等。第9页,此课件共70页哦沼气(生物气)沼气(生物气)沼气各种有
5、机物质在隔绝空气的条件下发酵,在微生物作用下经生化作用产生的可燃气体,亦称生物气。其组分为甲烷和二氧化碳,还有少量氮和一氧化碳。热值约为22MJ/Nm3。第10页,此课件共70页哦三、可燃气体燃烧爆炸的基本知识三、可燃气体燃烧爆炸的基本知识 当空气中含有燃气浓度增加到不能引起爆炸的浓度点称为爆炸上限爆炸上限;当空气中含有燃气浓度减少到不能引起爆炸的浓度点称为爆炸下限爆炸下限。爆炸极限范围之外,因为燃烧产生的热量不足以弥补散失的热量,无法维持继续燃烧。天然气的爆炸极限是515%;液化石油气的爆炸极限是1.59.5%。第11页,此课件共70页哦(一)(一)可燃气体燃烧爆炸的基本知识可燃气体燃烧爆炸
6、的基本知识1.1可燃气体爆炸的基本条件可可燃燃气气体体燃燃烧烧爆爆炸炸的的三三个个基基本本要要素素是是:可可燃燃气气体体、助助燃剂(空气、氧气)和能引起燃烧爆炸反应的能量。;燃剂(空气、氧气)和能引起燃烧爆炸反应的能量。;可可燃燃气气体体燃燃烧烧爆爆炸炸的的三三个个基基本本条条件件是是:可可燃燃气气体体与与空空气气按按一一定定比比例例成成分分子子状状态态混混合合,有有一一定定的的混混合合空空间间和和反反应应时时间间,温温度度上上升升到到一一定定值值或或遇遇到到点点火火源源。防防火火防防爆就是防止三个基本条件中的任何一个产生。爆就是防止三个基本条件中的任何一个产生。第12页,此课件共70页哦1.
7、2 可燃气体爆炸的模式可燃气体爆炸的模式根据火焰的传播方式及压力波的大小分为如下四种方式:(1)定压燃烧(2)爆燃(爆炸)(3)爆轰(4)定容爆炸第13页,此课件共70页哦三种燃气的特性三种燃气的特性名名 称称热值(热值(kJ/m3)理论空气理论空气量量(m3/m3)爆炸极限爆炸极限(体积(体积%)理论燃理论燃烧烧温度温度()密度密度(kg/m3)高高低低上上下下焦炉煤气焦炉煤气19820176184.2135.84.519980.4686纯天然气纯天然气40403364429.6415.05.019700.7435LPG12367811506228.289.71.720502.5272第14
8、页,此课件共70页哦1.3 城市燃气燃烧爆炸的特点城市燃气燃烧爆炸的特点(1)突突然然性性,可燃气体泄漏到空气中遇火后可能是先爆炸后燃烧,或先燃烧后爆炸,但爆炸都是在瞬间完成的,使人们措手不及,很难防范和采取措施。(2)复复杂杂性性,当储气罐等设施发生着火爆炸时,可能产生多次爆炸。(3)危危险险性性,爆炸产生的冲击波对人员和设施都产生巨大的破坏作用。第15页,此课件共70页哦(二)(二)可燃气体爆炸的表征参数可燃气体爆炸的表征参数2.1燃烧速度燃烧速度火焰相对于前方已扰动气体的运动速度叫燃烧速度,是燃烧爆炸反应气体的特征量。常温、常压下的层流燃烧速度叫标准层流燃烧速度,或基本燃烧速度。影响基本
9、燃烧速度的主要因素有:可燃气体的性质、浓度、初始温度、压力和含有惰性气体的种类和数量。第16页,此课件共70页哦燃烧速度受各种条件的影响。如气体流动中的耗散性、界面效应、管壁摩擦、密度差、重力作用、障碍物绕流及射流效应等可能引起湍流和漩涡,使火焰不稳定,其表面变得皱折不平,层而增大火焰面积、体积和燃烧速率,增强爆炸破坏效应。在极端得情况下,由于火焰加速而使燃烧转变为爆轰。第17页,此课件共70页哦2.2 理论火焰温度理论火焰温度 一一定定比比例例的的可可燃燃气气体体和和空空气气混混合合产产生生的的燃燃烧烧爆爆炸,它们的热量抱括两部分:炸,它们的热量抱括两部分:一是由可燃气体和空气带入的物理热量
10、(热焓);一是由可燃气体和空气带入的物理热量(热焓);二二是是它它们们的的反反应应热热(可可燃燃气气体体热热值值)。如如果果反反应应是是在在绝绝热热下下进进行行,这这两两部部分分热热全全部部用用于于加加热热反反应应产产物物本本身身,则则反反应应产产物物所所能能达达到到的的温温度度称称为为理理论论燃燃烧烧温温度,也称为理论火焰温度。度,也称为理论火焰温度。第18页,此课件共70页哦第19页,此课件共70页哦 2.3 定容爆炸压力定容爆炸压力 城城市市燃燃气气空空气气混混合合物物的的最最高高理理论论火火焰焰温温度度大大约约为为89倍倍初初始始温温度度,因因而而定定容容爆爆炸炸压压力力(绝绝对对值值
11、)大大约约为为89105Pa,相对压力,相对压力78105Pa。理论燃烧温度(K)爆炸压力表压kPa天然气LPG焦炉煤气第20页,此课件共70页哦2.4 爆炸压力上升速率爆炸压力上升速率爆爆炸炸压压力力上上升升速速率率定定义义为为压压力力时时间间曲曲线线上上升升段段拐拐点点处处的的切切线线斜斜率率。压压力力上上升升速速率率是是衡衡量量燃燃烧烧速速度度的的指指标标,也也是是衡衡量量爆爆炸炸强强度度的的标标准准。容容器器容容积积对爆炸强度具有显著的影响。对爆炸强度具有显著的影响。P (105Pa)图图4 容器容积对丙烷爆炸强度的影响容器容积对丙烷爆炸强度的影响00.51.01.52.07V=0.1
12、m3 V=1m3 V=20m3720105Pa/s 75105Pa/s 27105Pa/s(最大上升速率)(最大上升速率)T(s)第21页,此课件共70页哦2.5 可燃气体爆炸的点火可燃气体爆炸的点火造成泄漏可燃气体爆炸的点火源很多,大约有以下几类:明火、热表面、电火花、切割和电焊、摩擦和撞击产生的火花、热自燃等。明火主要有炉火、烟头、火柴、蜡烛等;日常遇到的电器开关打火,电机的电刷打火,化纤衣服的静电等均属电火花放电点火;热表面点火包括电热量、摩擦轴瓦生热等。第22页,此课件共70页哦可可燃燃气气体体的的点点火火能能量量很很低低,只只有有几几十十到到几几百百微微焦焦耳量级,因此及易被点燃。耳
13、量级,因此及易被点燃。常常见见碳碳氢氢化化合合物物和和空空气气混混合合气气体体的的最最小小点点火火能能约约为为0.25mJ量量级级。取取人人体体的的平平均均电电容容为为200pF,化化纤纤衣衣服服的的静静电电位位为为15kV,则则其其放放电电能能量量为为22.5 mJ,这这足以点燃可燃气体。足以点燃可燃气体。在在生生产产、充充装装、使使用用可可燃燃气气体体的的场场所所要要加加强强点点火火源的控制源的控制。第23页,此课件共70页哦还还有有一一个个火火焰焰传传播播及及其其安安全全性性的的参参数数火火焰焰猝猝灭灭距距离离(d d)。所所谓谓猝猝火火距距离离是是为为使使火火焰焰正正好好能能开开始始传
14、传播播的的最最小小平平板板间间距距或或间间隙隙,它它可可用用平平行行板板装装置置或或管管形形装装置置进行试验测定。进行试验测定。(三)(三)可燃气体爆炸极限、影向因素及估算可燃气体爆炸极限、影向因素及估算3.1 3.1 可燃气体爆炸极限可燃气体爆炸极限 空空气气中中能能使使火火焰焰继继续续不不断断传传播播所所必必须须的的最最低低可可燃燃气气体体浓浓度度,称称为为火火焰焰传传播播浓浓度度下限,下限,又称爆炸下极限又称爆炸下极限 第24页,此课件共70页哦空空气气中中能能使使火火焰焰继继续续不不断断传传播播所所必必须须的的最最高高可可燃燃气气体体浓浓度度,称称为为火火焰焰传传播播浓浓度度上上限限,
15、又又称称爆爆炸炸下下极限极限 影响因素影响因素 :可燃气体的种可燃气体的种类类及化学性及化学性质质 可燃气体的可燃气体的纯纯度度 可可燃燃气气体体和和空空气气混混合合气气的的均均匀匀 (影影响响因因素素为为扩扩散散系系数数、比比重重和和泄泄漏漏速速度度。扩扩散散系系数数大大的的混混合合速速度度快快,易易混混合合均均匀匀;反反之之时时间间长长。比比重重与与空空气气接接近近的的气气体体,容容易易相相互互均均匀匀混混合合,比比重重比比空空气气小小的的可可燃燃气气体体易易向向上上方方扩扩散散,比比重重比比空空气气大大的的可可燃燃气气体体易易沿沿地地表表面面扩扩散散,并并能能在在死死角角处处长长时时间间
16、的的积积聚聚易易形形成成局部燃局部燃烧烧爆炸的危爆炸的危险险。)第25页,此课件共70页哦可燃气体与空气混合的温度、压力可燃气体与空气混合的温度、压力 爆炸容器的几何形状、尺寸和材料爆炸容器的几何形状、尺寸和材料 点火源的形式、能量和点火位置点火源的形式、能量和点火位置 点火能量对甲烷空气混合物爆炸极限的影响点火能量点火能量(J)爆炸下限()爆炸下限()爆炸上限()爆炸上限()爆炸范围爆炸范围()()14.913.88.9104.614.29.61004.2515.110.810003.617.513.9第26页,此课件共70页哦含氧量含氧量 。爆爆炸炸极极限限一一般般是是用用小小的的点点火火
17、源源进进行行测测量量(起起爆爆能能量量小小于于100J100J),并并且且所所用用的的爆爆炸炸容容器器比比较较小小(0.0010.0010.005m0.005m3 3),是是在在常常温温下下测测定定。根根据据有有关关研研究究结结果果表表明明,起起爆爆能能量量为为10000J10000J、体体积积为为1m1m3 3的容器时,确定的参数接近实际情况。的容器时,确定的参数接近实际情况。在在选选用用有有关关可可燃燃气气体体爆爆炸炸极极限限参参数数时时,应应弄弄清清楚楚测测试试条条件件,并并考考虑虑安安全全系系数数。根根据据我我国国消消防防规规范范规规定定:考考虑虑到到泄泄漏漏可可燃燃气气体体与与空空气
18、气的的混混合合性性以以及及由由实实验验测测定定的的爆爆炸炸极极限限与与实实际际有有差差别别,因因此此控控制制范范围为围为0.50.5倍爆炸下限到倍爆炸下限到1.51.5倍的爆炸上限。倍的爆炸上限。第27页,此课件共70页哦3.3燃气爆炸极限的估算燃气爆炸极限的估算 单质纯可燃气体单质纯可燃气体按完全燃烧所需氧原子数估算按完全燃烧所需氧原子数估算 第28页,此课件共70页哦(2)按化学计量浓度估算)按化学计量浓度估算 为可燃气体的化学计量比浓度为可燃气体的化学计量比浓度多组分可燃混合气体爆炸极限的估算多组分可燃混合气体爆炸极限的估算 (1)不含惰性气体的可燃混合气体)不含惰性气体的可燃混合气体(
19、2 2)含惰性气体的可燃混合气体)含惰性气体的可燃混合气体 可燃气体爆炸下限 可燃气体爆炸上限第29页,此课件共70页哦(四)(四)城市燃气设施安全距离的分析城市燃气设施安全距离的分析 在城镇燃气设计规范和建筑设计防火规范中,对不同的燃气设施和站房都规定不同的安全距离。这些安全距离都是根据超压准则理论和不同规模的爆炸破坏模拟实验数据确定的,在安全距离之外,破坏程度不超过规定的等级。爆炸对建筑物构件及各种生命破坏和毁伤实验数据:只要爆炸波的超压达到一定值,变会对这类目标构成一定程度(某一等级)的破坏。不同的爆炸源,同样的超压具有不同的破坏作用,可燃气体爆炸,在同样的超压具有更大的破坏效应。第30
20、页,此课件共70页哦(五)(五)城市燃气站房泄压面积的分析城市燃气站房泄压面积的分析 城城市市燃燃气气的的站站房房都都属属于于甲甲类类危危险险气气体体用用建建筑筑。当当这这些些建建筑筑为为封封闭闭式式时时,国国标标建建筑筑设设计计防防火火规规范范规规定定有有爆爆炸炸危危险险的的甲甲、乙乙类类厂厂房房,应应设设置置必必要要的的泄泄压设施。压设施。泄泄压压设设施施宜宜采采用用轻轻质质屋屋盖盖作作为为设设泄泄压压面面积积,易易于于泄泄压压的的门门、窗窗、轻轻质质墙墙体体也也可可作作为为泄泄压压面面积积。作作为为泄泄压压面面积积的的轻轻质质屋屋盖盖和和轻轻质质墙墙体体的的每每平平方方重重量量不宜超过不
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