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天然氣燃燒反應機理與爆炸極限

　　評論：　更新日期：2012年11月16日

1. 天然氣燃燒反應機理

和所有燃氣燃燒一樣，在合適條件下，天然氣一旦開始燃燒，只要繼續(xù)供氣，燃燒就可以持續(xù)下去。天然氣一空氣混合物在某處點燃，其余部分無需再由外界供給熱量就可燃燒起來，新流入的混合氣會由于熱流作用和反應的迅速發(fā)展引起燃燒。天然氣燃燒反應機理是含有自由基和自由原子參與的鏈式反應。天然氣與空氣的氧化反應在一定條件下由緩慢氧化轉(zhuǎn)化為劇烈氧化是由于混合氣中還存在著少量[OH]、[CH₃]、[H]等這些活化的自由基和自由原子，它們與CH₄反應，并隨著反應不斷消失、又不斷形成，而且更多的形成，使天然氣燃燒持續(xù)進行下去。

2. 天然氣爆炸極限

在天然氣與空氣混合物中，如天然氣濃度低于某一限度，氧化反應產(chǎn)生的熱量不足以彌補散失的熱量，無法維持燃燒爆炸；當燃氣濃度超過某一限度時，由于缺氧也無法維持燃燒爆炸。前一濃度限度稱為著火下限，后一濃度限度稱為著火上限。著火上、下限又稱爆炸上、下限，上、下限之間的溫度范圍稱為爆炸范圍。單組分可燃氣體的爆炸上、下限見表3-1-1。

表3-1-1 一些單一氣體的燃燒特性

名稱	燒燒反應式	理論空氣需要量及耗氧量/(m³/m³干燃氣)		理論煙氣量V_t/(m³/m³干燃氣)				爆炸極限(20℃，101.325kPa)/%		燃燒熱值溫度/℃	著火溫度/℃
名稱	燒燒反應式	空氣	氧氣	CO₂含量	H₂O含量	N₂含量	V_t	下限	上限	燃燒熱值溫度/℃	著火溫度/℃
氫	H₂+0.5O₂=H₂O	2.28	0.5	—	1.0	1.88	2.88	4.0	75.9	2210	400
一氧化碳	C+0.5O₂=CO₂	2.38	0.5	1.0	—	1.88	2.88	12.5	74.2	2370	605
甲烷	CH₄+2O₂=CO₂+2H₂O	9.52	2.0	1.0	2.0	7.52	10.52	5.0	15.0	2043	540
乙炔	C₂H₂+2.5O₂=2CO₂+H₂O	11.90	2.5	2.0	1.0	9.40	12.40	2.5	80.0	2620	335
乙烯	C₂H₄+3O₂=2CO₂+2H₂O	14.28	3.0	2.0	2.0	11.28	15.28	2.7	34.0	2343	425
乙烷	C₂H₆+3.5O₂=2CO₂+3H₂O	16.66	3.5	2.0	3.0	13.16	18.16	2.9	13.0	2115	515
丙烯	C₃H₆+4.5O₂=3CO₂+3H₂O	21.42	4.5	3.0	3.0	16.92	22.92	2.0	11.7	2224	460
丙烷	C₃H₈+5O₂=3CO₂+4H₂O	23.80	5.0	3.0	4.0	18.80	25.80	2.1	9.5	2155	450
丁烯	C₄H₈+6O₂=4CO₂+4H₂O	28.56	6.0	4.0	4.0	22.56	30.56	1.6	10.0	—	385
正丁烷	C₄H₁₀+6.5O₂=4CO₂+5H₂O	30.94	6.5	4.0	5.0	24.44	34.44	1.5	8.5	2130	365
異丁烷	C₄H₁₀+6.5O₂=4CO₂+5H₂O	30.94	6.5	4.0	5.0	24.44	34.44	1.5	8.5	2118	460
戊烯	C₅H₁₀+7.5O₂=5CO₂+5H₂O	35.70	7.5	5.0	5.0	28.20	38.20	1.4	8.7	—	290
正戊烷	C₅H₁₂+8O₂=5CO₂+6H₂O	38.08	8.0	5.0	6.0	30.08	41.08	1.4	8.3	—	260
苯	C₆H₆+7.5O₂=6CO₂+3H₂O	35.70	7.5	6.0	3.0	28.20	37.20	1.2	8.0	2258	560
硫化氫	H₂S+1.5O₂=SO₂+H₂O	7.14	1.5	1.0	1.0	5.64	7.64	4.3	45.5	1900	270