Abstract：The factors affecting gas explosion limits，the calculation method and the calculation errors of gas explosion limits are analyzed.The problems for attention in reasonably selecting the estimation formula for explosion limits of combustible gases are pointed out，and the calculation formulas for explosion limits of single—component gas and multicomponent gas under different utilization conditions are given.
Key words：gas explosion limits； affecting factor； calculation

??? 在城市燃?xì)獾纳a(chǎn)、置換以及運(yùn)行等過程中發(fā)生的泄漏，都可能產(chǎn)生爆炸極限范圍內(nèi)的混合氣體。準(zhǔn)確掌握和控制燃?xì)獾谋O限，對(duì)消防報(bào)警和安全使用燃?xì)庥兄匾饬x。由于燃?xì)獗O限受多種因素的影響，很難用一個(gè)統(tǒng)一的計(jì)算公式對(duì)不同混合氣體的爆炸極限進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算。本文通過對(duì)燃?xì)獗O限影響因素的全面分析，給出了計(jì)算不同燃?xì)獗O限的推薦公式。
1 影響燃?xì)獗O限的因素
??? 城市燃?xì)馊绻孤┑江h(huán)境中與空氣形成混合物，當(dāng)燃?xì)庠诳諝庵械臐舛冗_(dá)到一定極限范圍內(nèi)時(shí)，有可能產(chǎn)生燃燒爆炸?？諝庵心苁箍扇?xì)怏w發(fā)生爆炸所必須的最低可燃?xì)怏w濃度，稱為爆炸下限；空氣中能使可燃?xì)怏w發(fā)生爆炸所必須的最高可燃?xì)怏w濃度，稱為爆炸上限。燃?xì)獗O限不是一個(gè)同定值，除受氣體特性的影響外，還受各種外界因素的影響，如果掌握了內(nèi)在和外界條件對(duì)燃?xì)獗O限的影響，在一定條件下對(duì)測(cè)得或計(jì)算爆炸極限有參考價(jià)值。主要影響因素如下^[1-8]。
1.1 燃?xì)獾姆N類及化學(xué)性質(zhì)
??? 可燃?xì)怏w的分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)能力影響其爆炸極限。對(duì)于碳?xì)浠衔?，具有C—C型單鍵相連的碳?xì)浠衔?，由于碳鍵牢固，分子不易受到破壞，其反應(yīng)能力較差，因而爆炸極限范圍較??；而具有C≡C型三鍵相連的碳?xì)浠衔?，由于碳鍵脆弱，分子很容易被破壞，化學(xué)反應(yīng)能力較強(qiáng)，因而爆炸極限范圍較大；對(duì)于具有C=C型二鍵相連的碳?xì)浠衔铮浔O限范圍介于單鍵與三鍵碳?xì)浠衔镏g。對(duì)同一烴類化合物，隨碳原子個(gè)數(shù)的增加，爆炸極限范圍變小。爆炸極限還與熱導(dǎo)率有關(guān)，熱導(dǎo)率越大導(dǎo)熱越快，爆炸極限范圍就越大。分子結(jié)構(gòu)與熱導(dǎo)率對(duì)爆炸極限的影響見表1^[1、4、5]。

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1.2 可燃?xì)怏w的純度
??? 可燃?xì)怏w的純度影響其爆炸極限，可燃?xì)怏w中惰性氣體含量增加，將縮小爆炸極限范圍。當(dāng)惰性氣體含量增加到某一值時(shí)，混合氣體不再發(fā)生爆炸。惰性氣體的種類不同，對(duì)爆炸極限的影響也不同。例如N₂、CO₂、蒸汽和CCl₄對(duì)CH₄爆炸極限的影響依次增大。惰性氣體(如N₂、CO₂、蒸汽)對(duì)爆炸極限的影響機(jī)理是稀釋燃?xì)鉂舛群透綦x氧氣與燃?xì)獾慕佑|(窒息作用)，并對(duì)燃燒過程有少量的冷卻降溫作用。當(dāng)可燃?xì)怏w含有鹵代烷時(shí)，不僅對(duì)可燃?xì)怏w燃燒或爆炸反應(yīng)有稀釋、隔離和冷卻作用，而且更重要的是對(duì)燃?xì)獾娜紵虮ǚ磻?yīng)有化學(xué)抑制作用，能顯著縮小爆炸極限范圍，提高爆炸下限和點(diǎn)火能。因此氣體滅火劑大部分都是鹵代烷。
??? 爆炸性混合物中惰性氣體含量增加，一般對(duì)其爆炸上限的影響比對(duì)爆炸下限的影響更為顯著。這是因?yàn)樵诒ㄐ曰旌衔镏?，隨著惰性氣體含量的增加，氧的含量相對(duì)減少，而在爆炸上限濃度下氧的含量本來已經(jīng)很小，故惰性氣體含量稍微增加一點(diǎn)，即產(chǎn)生很大影響，使爆炸上限劇烈下降^[1、2]。
??? 對(duì)于爆炸性氣體，水等雜質(zhì)對(duì)其反應(yīng)影響很大。干燥的氫氧混合物在1000℃下也不會(huì)產(chǎn)生爆炸。提高濕度，蒸汽對(duì)可燃混合物起稀釋和隔離氧氣(室息)作用，使爆炸極限范圍變小：少量的硫化氫會(huì)大大降低水煤氣及其混合物燃點(diǎn)，加速其爆炸。
1.3 燃?xì)馀c空氣混合的均勻程度
??? 當(dāng)燃?xì)馀c空氣充分混合均勻，某一點(diǎn)的燃?xì)鉂舛冗_(dá)到爆炸極限時(shí)，整個(gè)混合空間的燃?xì)鉂舛榷歼_(dá)到爆炸極限，燃燒或爆炸反心是在整個(gè)混合氣體空間同時(shí)進(jìn)行，其反應(yīng)不會(huì)中斷，因此爆炸極限范圍大；當(dāng)混合不均勻時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生混合氣體內(nèi)某些點(diǎn)的燃?xì)鉂舛冗_(dá)到爆炸極限，而另外一些點(diǎn)的燃?xì)鉂舛冗_(dá)不到爆炸極限，燃燒或爆炸反應(yīng)就會(huì)中斷，因此爆炸極限范圍就變小^[1～4]。
1.4 點(diǎn)火源的性質(zhì)
??? 點(diǎn)火源的性質(zhì)對(duì)爆炸極限范圍的影響是：能量強(qiáng)度越高，加熱面積越大，作用時(shí)間越長，點(diǎn)火的位置越靠近混合氣體中心，則爆炸極限范圍越寬。不同點(diǎn)火源具有不同的點(diǎn)火溫度和點(diǎn)火能量。如明火能量比一般火花能最大，所對(duì)應(yīng)的爆炸極限范圍就大；而電火花雖然溫度高，如果不是連續(xù)的，點(diǎn)火能量就小，所對(duì)應(yīng)的爆炸極限范圍電小。點(diǎn)火能量對(duì)CH₄爆炸極限的影響見表2^[1、5]。從表2可以看出，隨點(diǎn)火能量的增加，爆炸范圍明顯增大。

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1.5 爆炸容器的幾何形狀和尺寸
??? 可燃?xì)怏w爆炸極限是通過容器測(cè)量的，測(cè)試容器的幾何形狀、尺寸及壁面材料的導(dǎo)熱性能影響燃?xì)獗O限的測(cè)試結(jié)果。容器大小對(duì)爆炸極限的影響可由器壁效應(yīng)解釋。燃燒是自由基進(jìn)行一系列聯(lián)鎖反應(yīng)的結(jié)果，只有自由基的產(chǎn)生數(shù)量＞消失數(shù)量時(shí)，燃燒爆炸反應(yīng)才能進(jìn)行。若容器表而積大，壁面材料熱導(dǎo)率大，向外散失的反應(yīng)熱量大，需要維持燃燒或爆炸反應(yīng)的能量大，同時(shí)自由基與器壁碰撞的概率減少，有利于自由基的產(chǎn)生，因此爆炸極限范圍就??；反之，若容器表面積小，壁面材料熱導(dǎo)率小，向外散失的反應(yīng)熱量小，需要維持燃燒或爆炸反應(yīng)的能量小，自由基與器壁碰撞的概率增加，有礙于自由基的產(chǎn)生，爆炸極限范圍就大。目前測(cè)試可燃?xì)怏w爆炸極限的方法很多，主要有密閉的球形容器、柱狀容器和開口玻璃管測(cè)試方法。不同的測(cè)試方法和測(cè)試條件所測(cè)得的同一種可燃?xì)怏w的爆炸極限也略有不同。應(yīng)采用國標(biāo)GB/T 12447—90規(guī)定的空氣中可燃?xì)怏w爆炸極限的測(cè)定方法來測(cè)定燃?xì)獗O限^[1、3]。
1.6 可燃?xì)怏w與空氣混合物的溫度、壓力
??? 提高可燃?xì)怏w混合物的溫度，可使燃燒或爆炸反應(yīng)加快，反應(yīng)溫度上升，從而使爆炸極限范圍變大。所以，溫度升高使可燃?xì)怏w混合物的爆炸危險(xiǎn)性增加。初始溫度對(duì)天然氣爆炸極限的影響見表3^[1、4]。

??? 提高可燃?xì)怏w混合物的壓力，其分子間距縮小，碰撞概率增加，反應(yīng)速度提高，爆炸上限明顯提高，爆炸極限范圍增大。初始?jí)毫?duì)CH₄爆炸極限的影響見表4。