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有關(guān)高爐煤氣爆炸極限的解答
為什么各種氣體的爆炸極限不一樣，過小了不行，過大了也不行？ 如：
H2是4%-75%
CH4是5%-15%
CO是12.5%-74%
可燃物質(zhì)（可燃氣體、蒸氣和粉塵）與空氣（或氧氣）必須在一定的濃度范圍內(nèi)均勻混合，形成預(yù)混氣，遇著火源才會發(fā)生爆炸，這個濃度范圍稱為爆炸極限，或爆炸濃度極限。例如一氧化碳與空氣混合的爆炸極限為12．5％～80％。可燃性混合物能夠發(fā)生爆炸的低濃度和高濃度，分別稱為爆炸下限和爆炸上限，這兩者有時亦稱為著火下限和著火上限。在低于爆炸下限和高于爆炸上限濃度時，既不爆炸，也不著火。這是由于前者的可燃物濃度不夠，過量空氣的冷卻作用，阻止了火焰的蔓延；而后者則是空氣不足，導(dǎo)致火焰不能蔓延的緣故。當可燃物的濃度大致相當于反應(yīng)當量濃度時，具有大的爆炸威力（即根據(jù)*燃燒反應(yīng)方程式計算的濃度比例）。
可燃性混合物的爆炸極限范圍越寬、爆炸下限越低和爆炸上限越高時，其爆炸危險性越大。這是因為爆炸極限越寬則出現(xiàn)爆炸條件的機會就多；爆炸下限越低則可燃物稍有泄漏就會形成爆炸條件；爆炸上限越高則有少量空氣滲入容器，就能與容器內(nèi)的可燃物混合形成爆炸條件。應(yīng)當指出，可燃性混合物的濃度高于爆炸上*，雖然不會著火和爆炸，但當它從容器或管道里逸出，重新接觸空氣時卻能燃燒，仍有發(fā)生著火的危險。
爆炸極限的單位 氣體或蒸氣的爆炸極限的單位，是以在混合物中所占體積的百分比（％）來表示的，如氫與空氣混合物的爆炸極限為4％～75％。可燃粉塵的爆炸極限是以混合物中所占體積的質(zhì)量比g／m3來表示的，例如鋁粉的爆炸極限為40g／m3。
爆炸極限計算 爆炸反應(yīng)當量濃度、爆炸下限和上限、多種可燃氣體混合物的爆炸極限計算方法如下：
（1）爆炸反應(yīng)當量濃度。爆炸性混合物中的可燃物質(zhì)和助燃物質(zhì)的濃度比例，在恰好能發(fā)生*的化合反應(yīng)時，則爆炸所析出的熱量多，所產(chǎn)生的壓力也大。實際的反應(yīng)當量濃度稍高于計算的反應(yīng)當量濃度，這是因為爆炸性混合物通常含有雜質(zhì)。
可燃氣體或蒸氣分子式一般用CαHβOγ表示，設(shè)燃燒1mol氣體所必需的氧摩爾數(shù)為n，則燃燒反應(yīng)式可寫成：
CαHβOγ+nO2→生成氣體
按照標準空氣中氧氣濃度為20．9％，則可燃氣體在空氣中的化學(xué)當量濃度X（％），可用下式表示：
可燃氣體在氧氣中的化學(xué)當量濃度為Xo（％），可用下式表示：
也可根據(jù)*燃燒所需的氧原子數(shù)2n的數(shù)值，從表1中直接查出可燃氣體或蒸氣在空氣（或氧氣）中的化學(xué)當量濃度。其中 。
可燃氣體（蒸氣）在空氣中和氧氣中的化學(xué)當量濃度
（2）爆炸下限和爆炸上限。各種可燃氣體和燃性液體蒸氣的爆炸極限，可用專門儀器測定出來，或用經(jīng)驗公式估算。爆炸極限的估算值與實驗值一般有些出入，其原因是在計算式中只考慮到混合物的組成，而無法考慮其他一系列因素的影．響，但仍不失去參考價值。
1）根據(jù)*燃燒反應(yīng)所需的氧原子數(shù)估算有機物的爆炸下限和上限，其經(jīng)驗公式如下。
爆炸下限公式：
（體積）
爆炸上限公式：
（體積）
式中 L下——可燃性混合物爆炸下限；
L上——可燃性混合物爆炸上限；
n——1mol可燃氣體*燃燒所需的氧原子數(shù)。
某些有機物爆炸上限和下限估算值與實驗值比較如表2：
表2 石蠟烴的化學(xué)計量濃度及其爆炸極限計算值與實驗值的比較
從表中所列數(shù)值可以看出，實驗所得與計算的值有一定差別，但采用安全系數(shù)后，在實際生產(chǎn)工作中仍可供參考。
2）根據(jù)化學(xué)當量濃度計算爆炸極限和爆炸性混合氣*燃燒時的化學(xué)當量濃度，可以估算有機物的爆炸下限和上限。計算公式如下：
此計算公式用于鏈烷烴類，其計算值與實驗值比較，誤差不過10％。例如甲烷爆炸極限的實驗值為5％～15％，與計算值非常接近。但用以估算H2、C2H2以及含N2、Cl2等可燃氣體時，出入較大，不可應(yīng)用。
（3）多種可燃氣體組成混合物的爆炸極限。由多種可燃氣體組成爆炸混合氣的爆炸極限，可根據(jù)各組分的爆炸極限進行估算，其計算公式如下：
式中 Lm——爆炸性混合氣的爆炸極限（％）；
L1、L2、L3、Ln——組成混合氣各組分的爆炸極限（％）；
V1、V2、V3、…Vn——各組分在混合氣中的濃度（％）。
V1+V2+V3+…Vn=100
該公式用于煤氣、水煤氣、天然氣等混合氣爆炸極限的計算比較，而對于氫與乙烯、氫與硫化氫、甲烷與硫化氫等混合氣及二硫化碳的混合氣體，則計算的誤差較大，不得應(yīng)用。
——摘自《安全科學(xué)技術(shù)百科全書》（中國勞動社會保障出版社，2003年6月出版）
explosive limit 可燃性氣體或蒸氣與助燃性氣體形成的均勻混合系在標準測試條件下引起爆炸的濃度極限值。助燃性氣體可以是空氣、氧氣或其他助燃性氣體。一般情況提及的爆炸極限是指可燃氣體或蒸氣在空氣中的濃度極限。能夠引起爆炸的可燃氣體的低含量稱為爆炸下限；高濃度稱為爆炸上限。混合系的組分不同，爆炸極限也不同。同一混合系，由于初始溫度、系統(tǒng)壓力、惰性介質(zhì)含量、混合系存在空間及器壁材質(zhì)以及點火能量的大小等的都能使爆炸極限發(fā)生變化。一般規(guī)律是：混合系原始溫度升高，則爆炸極限范圍增大，即下限降低、上限升高。因為系統(tǒng)溫度升高，分子內(nèi)能增加，使原來不燃的混合物成為可燃、可爆系統(tǒng)。系統(tǒng)壓力增大，爆炸極限范圍也擴大，這是由于系統(tǒng)壓力增高，使分子間距離更為接近，碰撞幾率增高，使燃燒反應(yīng)更易進行。壓力降低，則爆炸極限范圍縮小；當壓力降至一定值時，其上限與下限重合，此時對應(yīng)的壓力稱為混合系的臨界壓力。壓力降至臨界壓力以下，系統(tǒng)便不成為爆炸系統(tǒng)（個別氣體有反常現(xiàn)象）。混合系中所含惰性氣體量增加，爆炸極限范圍縮小，惰性氣體濃度提高到某一數(shù)值，混合系就不能爆炸。容器、管子直徑越小，則爆炸范圍就越小。當管徑（火焰通道）小到一定程度時，單位體積火焰所對應(yīng)的固體冷卻表面散出的熱量就會大于產(chǎn)生的熱量，火焰便會中斷熄滅。火焰不能傳播的大管徑稱為該混合系的臨界直徑。點火能的強度高、熱表面的面積大、點火源與混合物的接觸時間不等都會使爆炸極限擴大。除上述因素外，混合系接觸的封閉外殼的材質(zhì)、機械雜質(zhì)、光照、表面活性物質(zhì)等都可能影響到爆炸極限范圍。
可燃性蒸氣的爆炸極限值是由可燃液體表面產(chǎn)生的蒸氣濃度決定的。對于可燃液體而言，爆炸下限濃度對應(yīng)的閃點溫度又可以稱為爆炸下限溫度；爆炸上限濃度對應(yīng)的液體溫度又可以稱為爆炸上限溫度。
