爆炸极限
城镇燃气工程基本术语标准 GB/T 50680-2012
2.2.8??爆炸极限?explosive?limits
????可燃气体与空气的混合物遇火源产生爆炸的可燃气体体积分数范围。
2.2.9??爆炸上限??upper?explosive?limit
????可燃气体与空气的混合物遇火源产生爆炸时的可燃气体最高体积分数。
2.2.10??爆炸下限?lower?explosive?limit
????可燃气体与空气的混合物遇火源产生爆炸时的可燃气体最低体积分数。
城市燃气如果泄漏到环境中与空气形成混合物，当燃气在空气中的浓度处于爆炸下限（LEL）、爆炸上限（UEL）两个浓度之间范围内时，才有可能产生燃烧爆炸。燃气爆炸极限不是一个固定值，除受气体特性的影响外，还受各种外界因素的影响而变化，如果掌握了内在和外界条件对爆炸极限的影响，在一定条件下测得或计算的爆炸极限就有参考价值。主要影响因素有以下几种:
影响爆炸极限因素
(1）燃气的种类及化学性质
可燃气体的分子结构和反应能力影响其爆炸极限。爆炸极限还与导热系数(导温系数）有关，导热系数越大导热越快，爆炸极限范围就越大。
(2)可燃气体的纯度
可燃气体的纯度影响其爆炸极限。可燃气体中惰性气体含量增加，将缩小爆炸极限的范围。当惰性气体含量增加到某一值时，混合气体不再发生爆炸。惰性气体的种类不同，对爆炸极限的影响也不同。例如N蒸气、CO蒸气、H2O蒸汽和四氯化碳对甲烷爆炸极限的影响依次增大。惰性气体（如N2蒸气、CO2蒸气、H2O蒸汽）对爆炸极限的影响机理是稀释燃气浓度和隔离氧气与燃气的接触(窒息作用)，并对燃烧过程有少量的冷却降温作用。当可燃气体含有卤代烷时，不仅对可燃气体燃烧爆炸反应有稀释、隔离和冷却作用，而且更重要的是对燃气的燃烧爆炸反应有化学抑制作用，能显著缩小爆炸极限范围，提高爆炸下限和点火能。因此气体灭火剂大部分都是卤代烷。
在一般情况下，爆炸性混合物中惰性气体含量增加，对其爆炸上限的影响比对爆炸下限的影响更为显著。这是因为在爆炸性混合物中，随着惰性气体含量的增加氧的含量相对减少，而在爆炸上限浓度下氧的含量本来已经很小，故惰性气体含量稍微增加一点，即产生很大影响，使爆炸上限剧烈下降。
对于爆炸性气体，水等杂质对其反应影响很大。干燥的氢氧混合物在1000℃下也不会发生爆炸。少量的硫化氢会大大降低水煤气及其混合物燃点，加速其爆炸。提高湿度，水蒸气对可燃混合物起稀释和隔离氧气（窒息）作用，使爆炸极限范围变小。
(3)燃气与空气混合的均匀程度
当燃气与空气充分混合均匀时，某一点的燃气浓度达到爆炸极限时，整个混合空间的燃气浓度都达到爆炸极限，燃烧或爆炸反应是在整个混合气体空间同时进行，其反应不会中断, 因此爆炸极限范围大;当混合不均匀时，就会产生在混合气体内某些点的燃气浓度达到或超过爆炸极限，而另外一些点的燃气浓度达不到爆炸极限，燃烧或爆炸反应就会中断，因此爆炸极限范围就变小。
(4)点火源的形式、能量和点火位置
点火源的性质对爆炸极限范围的影响是:能量强度越高;加热面积越大，作用时间越长，点火的位置越靠近混合气体中心，则爆炸极限范围越宽。不同点火源具有不同的点火温度和点火能量。如明火能量比一般火花能量大，所对应的爆炸极限范围就大；而电火花虽然能量强度高，如果不是连续的，点火能量就小，所对应的爆炸极限范围也小。下表为点火能量对甲烷（天然气）爆炸极限的影响，随点火能量的增加，爆炸范围明显增大。
(5)爆炸容器的几何形状和尺寸
可燃气体爆炸极限是通过容器测量的，不同测试容器的几何形状、尺寸及壁面材料的导热性能，影响测试燃气爆炸极限的大小。容器大小对爆炸极限的影响可从器壁效应解释。燃烧是自由基进行一系列连锁反应的结果。只有自由基的产生数量大于消失数量时，燃烧爆炸反应才能进行。若容器表面积大，壁面材料导热系数大，向外散失的反应热量大，需要维持燃烧或爆炸反应的能量大，同时自由基与器壁碰撞的几率减少，有利于自由基的产生，因此，爆炸极限范围就小;反之，若容器表面积小，壁面材料导热系数小，向外散失的反应热量小，需要维持燃烧或爆炸反应的能量小，自由基与器壁碰撞的几率增加，有碍于自由基的产生，爆炸极限范围就大。目前测试可燃气体爆炸极限的方法很多，主要有球形密闭的容器、柱状容器和开口玻璃管测试，不同的测试方法和不同的测试条件，所测同一种可燃气体的爆炸极限也略有不同。应采用现行国家标准《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》GB/T12474规定的空气中可燃气体爆炸极限的测定方法，测定燃气的爆炸极限。
(6)可燃气体与空气混合的温度、压力
1）温度。提高可燃混合物的温度，可使燃烧或爆炸反应增快，反应温度上升，从而使爆炸极限范围变大。所以，温度升高使可燃气体混合物的爆炸危险性增加。下表列出了初始温度对天然气混合物爆炸极限的影响的一组数据。
2)压力。提高可燃混合物的压力，其分子间距缩小,碰撞几率增加,反应速度提高，爆炸范围扩大，爆炸上限变化显著,爆炸极限范围增大。下表列出了初始压力对甲烷爆炸极限的影响。在一般情况下，随初始压力的提高，爆炸上限明显提高，但在已知的可燃气体中，只有一氧化碳随初始压力的增加，爆炸极限缩小。
初始压力降低，爆炸极限范围缩小。当初始压力降低至某个定值时，爆炸上、下极限重合，此时的压力称为爆炸临界压力。低于爆炸临界压力的系统不爆炸，因此在密闭容器内减压操作对安全有利。
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