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第三章 天然气火灾爆炸与消防 第一节 天然气火灾爆炸的原因与危害 天然气燃烧反应机理与爆炸极限 1.天然气燃烧反应机理 天然气燃烧反应机理是含有自由基和自由原子参与的链式反应。天然气与空气的氧化反应是在一定条件下由缓慢氧化转化为剧烈氧化是由于混合气中还存在少量等活化的自由基和自由原子，它们与反应，并随着反应不断消失，又不断形成，而且更多的形成，使天然气燃烧持续进行下去。 2.天然气爆炸极限 定义 ：可燃气体与空气的混合物遇明火而引起爆炸时的可燃气体浓度范围。 爆炸下限：可燃气体的含量减少到不能形成爆炸混合物时的那一含量，称为可燃气体的爆炸下限。 爆炸上限：可燃气体含量一直增加到不能形成爆炸混合物时的含量，称时可燃气体的爆炸上限。 爆炸极限的计算 只含有可燃气体的混合气体的爆炸极限 含有惰性气体的混合气体的爆炸极限 可将某一惰性气体成分与一可燃气体成分组合，其容积成分为二者之和。其爆炸极限可查图3-1-1、3-1-2 。随着惰性气体含量的增加，混合气体的爆炸极限范围将缩小。 含有惰性气体的燃气之爆炸极限也可按下式近似计算： 式中：-含惰性气体燃气的爆炸上、下限，% -不含惰性气体的爆炸上、下限，% -惰性气体的体积分数，% 含有氧气的混合气体，可认为混入空气，应折算成无空气基的组分。即：把与含氧量相对应的空气量扣除，即扣除氧含量和氮含量，重新调整燃气中各组分的体积成分，然后按式(1-29)计算无空气基爆炸极限，再按下式计算含空气的混和气体的爆炸极限。 ：包含有空气的混合气体的整体爆炸极限 ：该混合气体的无空气基爆炸极限 ：空气在该混合气体中的容积成分 例1已知燃气的体积组成为：、、、。求其爆炸极限。 解：纯可燃组成的体积成分 可燃组分的含量：1－30％＝70％ 不含惰性气体的燃气爆炸极限 含有惰性气体时的燃气爆炸极限 二、引起天然气火灾爆炸的因素 天然气作为可燃物质，只要存在氧气等助燃物质和火源，就能燃烧，甚至引发火灾爆炸。引起天然气燃烧爆炸的因素归纳如下： 1.静电引起的火灾和爆炸： 静电电量虽然不大，但因其电压很高而容易发生火花放电。如果所在场所有天然气与空气形成爆炸性混合物，即可由静电火花引起爆炸或火灾。当带静电的人体接近接地体或接地体的人体接近带静电物体时，都可能发生放电火花，导致爆炸或火灾。 2.碰撞摩擦引起的火灾或爆炸 碰撞摩擦在天然气勘探、开发、采输、使用过程中是不可避免的，主要是金属物体与金属物体之间的碰撞摩擦产生的火花，引起天然气的爆炸燃烧，引起火灾。 3.动火作业引起的火灾和爆炸 在有天然气存在的区域实施动火作业，可能导致爆炸燃烧和火灾。尤其是对天然气管道进行焊接施工时，当置换不彻底或阀门未关死，漏气，天然气串入焊割施工的动火区，极易引起火灾爆炸。 4．电器设备开关产生的电火花引起的火灾和爆炸 高电压的火花放电，当电极带高压电时，电极周围的部分空气被点击穿，产生电晕放电现象；短时的弧光放电，一般指在开闭回路、断开配线、接触不良、短路、漏电等情况下发生的极短时间的弧光放电；接触点上的微小火花放电，一般是在自动控制器的继电器接点上或在电动机的整流子或滑环等器件上，随着接点的开闭而产生的小火花放电。 5.天然气呢井喷引起的火灾和爆炸 井喷引起火灾主要原因如下： （1）井口的铁件或井内钻具与井架碰撞起火，或电器照明设备被气流夹带的岩屑碰坏起火。 （2）忽视安全制度，在井场进行带电作业或使用明火操作。 （3）井口装置不按规定安装或使用失灵的设备，造成井口失控而发生爆炸起火。 （4）因处置不当而造成压井破坏地层，引起四周冒气着火。 （5）雷击起火 6.天然气管道泄漏和腐蚀引起的火灾和爆炸 长输管道长年埋于地下，管道腐蚀穿孔和因腐蚀造成管道壁变薄造成管道承压能力降低，在一定条件下会引起管道的爆炸燃烧，引发火灾。破坏性施工也是造成管道爆炸的原因之一。需加强管道的维护和检测，及时发现管道泄漏和管道腐蚀情况，减少和避免事故的发生。 7.天然气容器爆炸 由于天然气的可压缩性和膨胀性，使得天然气生产和使用过程中的多种压力容器常常因操作不当导致容器压力意外升高而发生爆炸和火灾事故。 8.硫化铁自燃引发内爆 硫化铁来自铁的腐蚀产物，其极易自燃。其自燃属自热氧化自燃类型，常温下发生氧化反应产生热量，如热量不能及时散发掉，则将使堆积的硫化铁为目的上升，达到其自燃点以上，引起燃烧和可燃气体爆炸。 9．点火、熄火及回火爆炸 对要点火