液化天然气的燃烧特性(新编版)

( 安全管理 )

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液化天然气的燃烧特性(新编

版)

Safety management is an important part of production management. Safety and production are in

the implementation process

液化天然气的燃烧特性(新编版)

液化天然气既具有天然气易燃易爆的特点，又具有低温液体所特有的低温特性引起的安全问题。因此，认识LNG的安全特性必须同时了解天然气的燃烧特性和LNG的低温特性。

液化天然气按照组成不同，常压下的沸点为-166～-157℃，密度为430～460kg/m3

(液)，秘值41.5～45.3MJ/m3

(气)，华白(Wobbe)指数49～56.5MJ/m3

，液化天然气的体积大约是气态的1/625。在泄漏枣溢出时，空气中的水蒸气被溢出的LNG冷却，产：董明豆的白色蒸汽云。LNG气化时，其气体密度为1.5kg/m3

。气体温度上升到-107℃时，气体密度与空气密度相当，因此，LNG气化后，气体温度高于-107℃时，其密度比空气小，容易在空气中扩散。其燃烧特性主要是燃烧范围、着火温度、燃烧速度等。

一、燃烧范围

可燃气体与空气的混合物中，如燃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。燃烧范围就是指可燃气体与空气形成的混合物，能够产生燃烧或爆炸的温度范围。前者是燃烧下限(LEL)，后者是燃烧上限(UEL)。上、下限之间的温度范围称为燃烧范围。只有当燃气在空气中的比例在燃烧范围之内，混合气体才可能产生燃烧。

对于天然气，在空气中达到燃烧的比例范围比较窄，其燃烧范围大约在5%～15%之间，即体积分数低于5%和高于15%都不会燃烧。由于不同产地的天然气组分会有所差别，燃烧范围的值也会略有差别。LNG的燃烧下限明显高于其他燃料，柴油在空气中的含量只需要达到0.6%(体积)，汽油达到1.4%(体积)，点火就会燃烧。

在-162℃的低温条件下，其燃烧范围为体积分数6%～13%。另外，天然气的燃烧速度相对比较慢(大约是0.3m/s)。所以在敞开的环境条件，LNG和蒸气一般不会因燃烧引起爆炸。天然气燃烧产生的黑烟

很少，导致热辐射也少。

对于不含氧和不含惰性气体的燃气的爆炸极限可按式(2-1)近似计算：

L=100/∑(Vi

/Li

)(2-1)

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，%。

LNG组分的物性见表2-1，碳氢化合物的燃烧极限比甲烷的低。如果LNG中碳氢化合物的含量增加，将使LNG的燃烧范围的下限降低。天然气与汽油、柴油等燃料的特性比较见表2-2。LNG与其他燃料的比较见表2-3。

表2-1LNG主要组分的物性

气体名称

相对分子质量

拂点/℃

密度/(kg/m3

)

液态与气态密度比气态与空气密度比气化热③

/(kJ/kg)

气体①

蒸气②

液体

甲烷

16.04

-161.5

O.6664

1.8261

426.09 639 0.544 509.86 乙烷30.07 -88.2 1.2494 —562.25 450 1.038 489.39 丙烷44.10 -42.3

1.8325

—

581.47

317

1.522

425.89

①常温常压条件(20℃，0.1MPa)。

②、③常压下的沸点(0.1MPa)。

二、着火温度

可燃气体与空气混合物，在没有火源情况下，达到某一温度后，能够自动点燃着火的最低温度称为着火温度。着火温度并不是一个固定值，它和空气与燃料的混合浓度和混合气体的压力有关。可燃气体在纯氧中的着火温度要比在空气中低50～100℃。即使是单一可燃组分，其着火温度也不是固定值，与可燃组分在空气混合物中的浓度、混合程度、压力、燃烧室特性等有关。工程上实用的着火温度应由试验确定。

表2-2天然气与汽油、柴油燃烧特性比较燃料种类

天然气

汽油

柴油

燃烧范围/%(体积)

5～15

1.4～7.6

0.6～5.5

自燃温度/℃

450

300

230

空气中最小点火能/mJ

0.285

0.243

O.243

火焰峰值温度/℃

1884

1977

2054

表2-3LNG与其他燃料比较名称

LNG

丙烷

柴油

汽油

甲醇

乙醇

着火温度/℃

538

493

252

257

464

423

燃烧范围/%(体积) 5～15

3.4～13.8

O.6～5.5

1.4～7.6

6.7～36

3.3～19

亮度/%

-60

60

100

100