液化天然氣的燃燒特性
評(píng)論： 更新日期：2013年02月27日
?? 液化天然氣既具有天然氣易燃易爆的特點(diǎn)，又具有低溫液體所特有的低溫特性引起的安全問題。因此，認(rèn)識(shí)LNG的安全特性必須同時(shí)了解天然氣的燃燒特性和LNG的低溫特性。
液化天然氣按照組成不同，常壓下的沸點(diǎn)為-166～-157℃，密度為430～460kg/m3(液)，秘值41.5～45.3MJ/m3(氣)，華白(Wobbe)指數(shù)49～56.5MJ/m3，液化天然氣的體積大約是氣態(tài)的1/625。在泄漏棗溢出時(shí)，空氣中的水蒸氣被溢出的LNG冷卻，產(chǎn)：董明豆的白色蒸汽云。LNG氣化時(shí)，其氣體密度為1.5kg/m3。氣體溫度上升到-107℃時(shí)，氣體密度與空氣密度相當(dāng)，因此，LNG氣化后，氣體溫度高于-107℃時(shí)，其密度比空氣小，容易在空氣中擴(kuò)散。其燃燒特性主要是燃燒范圍、著火溫度、燃燒速度等。
一、燃燒范圍
??? 可燃?xì)怏w與空氣的混合物中，如燃?xì)鉂舛鹊陀谀骋幌薅龋趸磻?yīng)產(chǎn)生的熱量不足以彌補(bǔ)散失的熱量，無法維持燃燒爆炸；當(dāng)燃?xì)鉂舛瘸^某一限度時(shí)，由于缺氧也無法維持燃燒爆炸。燃燒范圍就是指可燃?xì)怏w與空氣形成的混合物，能夠產(chǎn)生燃燒或爆炸的溫度范圍。前者是燃燒下限(LEL)，后者是燃燒上限(UEL)。上、下限之間的溫度范圍稱為燃燒范圍。只有當(dāng)燃?xì)庠诳諝庵械谋壤谌紵秶畠?nèi)，混合氣體才可能產(chǎn)生燃燒。
??? 對(duì)于天然氣，在空氣中達(dá)到燃燒的比例范圍比較窄，其燃燒范圍大約在5%～15%之間，即體積分?jǐn)?shù)低于5%和高于15%都不會(huì)燃燒。由于不同產(chǎn)地的天然氣組分會(huì)有所差別，燃燒范圍的值也會(huì)略有差別。LNG的燃燒下限明顯高于其他燃料，柴油在空氣中的含量只需要達(dá)到0.6%(體積)，汽油達(dá)到1.4%(體積)，點(diǎn)火就會(huì)燃燒。
??? 在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為體積分?jǐn)?shù)6%～13%。另外，天然氣的燃燒速度相對(duì)比較慢(大約是0.3m/s)。所以在敞開的環(huán)境條件，LNG和蒸氣一般不會(huì)因燃燒引起爆炸。天然氣燃燒產(chǎn)生的黑煙很少，導(dǎo)致熱輻射也少。
??? 對(duì)于不含氧和不含惰性氣體的燃?xì)獾谋O限可按式(2-1)近似計(jì)算：
??? L=100/∑(Vi/Li)??? (2-1)
式中L——燃?xì)獾谋ㄉ?、下限?；
??? Li——燃?xì)庵懈鹘M分的爆炸上、下限，%；
??? Vi——燃?xì)庵懈鹘M分的體積分?jǐn)?shù)，%。
??? LNG組分的物性見表2-1，碳?xì)浠衔锏娜紵龢O限比甲烷的低。如果LNG中碳?xì)浠衔锏暮吭黾?，將使LNG的燃燒范圍的下限降低。天然氣與汽油、柴油等燃料的特性比較見表2-2。LNG與其他燃料的比較見表2-3。
表2-1 LNG主要組分的物性
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氣體名稱 | 相對(duì)分子質(zhì)量 | 拂點(diǎn)/℃ | 密度/(kg/m3) | 液態(tài)與氣態(tài)密度比 | 氣態(tài)與空氣密度比 | 氣化熱③/(kJ/kg) |
氣體① | 蒸氣② | 液體 |
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 常溫常壓條件(20℃，0.1MPa)。
②、
③ 常壓下的沸點(diǎn)(0.1MPa)。
