燃气爆炸及防爆

燃气的易燃性所有燃气都是由许多单一气体组成的混合物。天然气是由主要成份甲烷CH劫和次要成份乙院qHe、一氧化碳CO、丙烷几He等可燃气体以及少量不可燃气体二氧化碳Cq和氮从等组成的混合物。燃气的组成（通常按容积的百分率计）决定了它的一系列物理化学特性，也决定了其燃烧特性。

工程上将某一燃气与空气混合后能发生燃烧的燃气浓度范围称为该燃气的着火极限，其最低浓度称为着火下限，最高浓度称为着火上限，而发生燃烧的最低温度称为着火温度。天然气是几种单一气体的混合物，其着火极限就是其组成成份着火特性的综合，一般可用下式计算：a，b，一各单一气体的容积成份%A，B，C-各单一气体的着火上（下）限如陕甘宁天然气，根据其组成成份和相应气体的着火上、下限。通常取天然气的着火下限为5%。各种燃气的着火温度由实验确定，天然气的着火温度为530℃左右。

由此可知，只要空气中混入少量天然气，在不高的温度下即可发生燃烧，也就是天然气非常易于着火。所以，我国防火规范规定天然气属“易燃介质”，使用天然气的场合必须采取特别的防火防爆措施。

　　燃气的爆炸从本质上讲，燃气爆炸只是燃气着火燃烧的一种特殊形式。正常燃烧时是燃气与空气逐渐混合而逐渐燃烧，其能量释放速度相对较慢，燃烧生成的烟气也随燃烧逐渐扩散。而爆炸却不同，其能量释放十分迅速，往往在百分之几或千分之几秒的时间内就迅速的完成其燃烧过程。由于热量释放快，燃烧产物的温度在瞬间急剧升高，体积急剧膨胀，形成强大的气压并转换成向外扩展的冲击波而具有很大的破坏力。由于爆炸是瞬间的燃烧，其过程可视为绝热过程。

　　燃气锅炉发生燃气爆炸，不仅造成锅炉和锅炉房严重破坏，还使两名操作人员当场死亡，并造成不良的社会影响。防爆机理由上述可知，燃气的着火或爆炸一是要有燃气，二是要有空气，三是要有足够的温度，也就是发生燃气爆炸的必要条件是：（燃气+空气）十热源一爆炸，三者缺一不可，防止燃气爆炸就是不使三者同时出现。

空气是无处不在的，要去掉这个条件十分困难，于是防爆的重点就集中在燃气和热源上。所以，几乎所有的燃气防爆技术都集中在如何处理燃气和热源上。燃气锅炉的防爆技术大量事故表明，燃气锅炉发生的炉膛或烟道爆炸都是因为炉膛或烟道中聚积了燃气和空气的混合物，又遇到火种或高温热源而引起的，而可燃混合物的形成显然是空气中混人了燃气。所以，防止燃气锅炉发生爆炸的核心是防止锅炉未运行时（炉膛中无火焰）燃气进人炉膛及锅炉启动时必须是“火等气”，即点火热源的形成必须先于燃气供给。为此，《蒸汽锅炉安全技术监察规程》和《热水锅炉安全技术监察规程》都明确规定：燃气（包括燃油、煤粉）锅炉必须装设可靠的点火程序控制和熄火保护装置；对于水管锅炉还应在炉膛和烟道等容易爆燃的部位设置防爆门。该规定的前半部分实际上就是基于形成爆炸的机理防止燃气和空气形成混合物，并保证实现“火等气”；而后半部分是作为一种补救措施，一旦炉膛或烟道发生爆炸，通过防爆门的作用减少爆炸造成的破坏程度。我国燃气锅炉的发展可以说是从1998年陕甘宁天然气进京才真正开始的。锅炉技术，特别是其燃烧和控制系统还处于起步发展阶段，而燃气锅炉现主要集中在北京、天津和上海等一些大城市使用，对安全要求十分严格，所以现有锅炉的燃烧器和控制系统几乎都是采用的进口器件配制，并以防爆技术成熟的西欧器件为主。