混合氣體的爆炸極限及計算公式

1、混合氣體的爆炸極限及計算公式燃燒技術(shù)是當(dāng)下處理VOCs的主流技術(shù)，其中包含 催化燃燒、熱力燃燒、蓄熱催化燃燒、蓄熱熱力燃燒、濃縮催化燃燒等。燃燒技術(shù)的基理是VOCs在高溫下發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)的本質(zhì)就是燃燒反應(yīng)，是一種放熱反應(yīng)，VOCs在燃燒過程的放熱量與VOCs的種類和濃度有VOCs燃燒過程的溫因而，從安全方面考慮，VOCs燃燒的安全使用濃度顯得尤為重要。了解升和可燃?xì)怏w爆炸下限，有利于提高RTO、RCO設(shè)備技術(shù)的安全性能。1、VOCs的爆炸下限是什么？可燃?xì)怏w在空氣中遇明火火種爆炸的最低濃度，稱之為爆炸下限，亦稱燃燒下限，英文名稱Lower Explosion Limited，即LEL空

2、氣中可燃?xì)怏w濃度達(dá)到其爆炸下限值時，這個場所可燃?xì)猸h(huán) 境爆炸危險度就達(dá)到了百分之百，即 100% LEL;如果可燃?xì)怏w含量只達(dá)到其爆炸下限的百分之十，那 這個場所此時的可燃?xì)猸h(huán)境爆炸危險度為 10% LEL。下表是常見VOCs在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下爆炸下限值。為了確保VOCs處理設(shè)備的安全運行，VOCs廢氣的濃度必 須控制在對應(yīng)有機物爆炸極限的 25%以下。為什么要控制在25%LEL以下呢？首先，可燃?xì)怏w的爆炸下限濃度與可燃?xì)怏w的初始溫度有關(guān)：以正己烷為例，下圖是溫度對于正己烷爆炸下限濃度的影響 (姚潔等，工業(yè)安全與環(huán)保，2012,38 ( 2):48), 可見當(dāng)可燃?xì)怏w初始溫度提高，相應(yīng)爆炸下限濃度下

3、降。當(dāng)氣體溫度達(dá)到600K( 327)時，爆炸下限濃度達(dá)到室溫的 75%，所以提高溫度會導(dǎo)致爆炸下限濃度 明顯下降。而且實際工況中大多數(shù)是混合 VOCs混合VOCs的爆炸下限濃度具有不確定性。所以，實 際操作中要控制在LEL濃度的25%內(nèi)。2、VOCs燃燒過程中的絕熱溫升什么是絕熱溫升？絕熱溫升指放熱反應(yīng)物完全轉(zhuǎn)化時所放出的熱量可以使物料升高的溫度。其表達(dá)式 為：式中分子為反應(yīng)熱（J/mol ）與物料摩爾濃度（mol/L）的乘積；分母為物料平均密度（kg/L）與物料平均比熱 容（J/kg*K）的乘積。VOCs 濃度 1000mg/m3VOCs的燃燒過程是強放熱反應(yīng)，因放熱使得氣體溫度的升高。下

4、表是幾種常見 時完全燃燒的絕熱溫升。如果采用催化燃燒技術(shù)處理 VOCs在設(shè)備和催化正常的情況下，催化反應(yīng)前后氣體溫度的變化（溫升） 則反映了 VOCs的濃度變化。如1000mg/m3甲苯完全燃燒的絕熱溫升為 31.95 ，如在實際使用過程中， 溫升達(dá)到320C,那就說明甲苯濃度大約達(dá)到了10000mg/m3，此時已經(jīng)非常接近甲苯的 25%LEL值，已經(jīng)是非常不安全了，必須及時降低甲苯濃度。VOCs催化劑床層的溫升，來檢測 VOCs在活性炭濃縮-催化燃燒系統(tǒng)中，在活性炭脫附過程，可以通過 濃度的變化，很多可燃?xì)怏w濃度報警器就是利用這一原理。3、VOCs設(shè)備的防爆注意點1、處理裝置設(shè)計和采用的電器

5、元件必須按照規(guī)范要求符合防爆等級2、設(shè)備布置要滿足安全距離的要求3、與氣體接觸的自動控制閥必須使用氣動閥4、必須選用防爆風(fēng)機5、在所有處理系統(tǒng)中必須在適當(dāng)位置安裝符合國家標(biāo)準(zhǔn)的阻火器6、在處理裝置中的敏感部位（超溫、超壓等）要按照規(guī)范設(shè)置報警裝置及應(yīng)急處理措施7、為確保運行安全，必要時可采用連鎖設(shè)計&要考慮現(xiàn)場整體的安全、環(huán)境應(yīng)急預(yù)案4、VOCs的爆炸下限基本概念及求解案例有機廢氣大多為易燃易爆物質(zhì)，被處理的VOCs混合氣的爆炸性問題更是方案設(shè)計不可或缺的部分。首先，分享幾個基本概念。 閃點是指可燃?xì)怏w揮發(fā)出的蒸氣和空氣的混合物與火源接觸能夠閃燃的 最低溫度。閃點越低，弓I發(fā)火災(zāi)事故的危險性越

6、大。如常見的VOCs類汽油、苯、酒精等閃點在 28C以下，容易引發(fā)火災(zāi)事故。爆炸極限也稱爆炸濃度極限，是指可燃物質(zhì)（可燃?xì)怏w、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。例如常見的VOC:苯，其與空氣混合的爆炸極限為1.5%9.5%，前后兩個數(shù)字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。在低于爆炸下限時不爆炸也不著火；在高于爆炸上 限時不會爆炸，但能燃燒。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。常見物質(zhì)的爆炸極限如下，僅供參考：附：混合氣體的爆炸極限計算（僅供參考）公式為：Lm=1/ （Y1/L1+Y2/L2+Y3/L3）,式中：Lm混合VOCs爆炸極限（）;Y1、Y2、Y3混合物中組成（%）；L1、L2、L3混合氣體各組份相應(yīng)的爆炸極限（）。丙烷 4% ( L 下=2.37%)、例如：一天然氣組成如下：甲烷8