常见气体的爆炸极限Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】常见气体的爆炸极限气体名称化学分子式/在空气中的爆炸极限 (体积分数) / %下限(V/V) 上限(V/V)乙烷 C2H6乙醇 C2H5OH19乙烯 C2H432氢气 H2 75硫化氢 H2S45甲烷CH415甲醇 CH3OH44丙烷 C3H8甲苯 C6H5CH3 7 二甲苯 C6H5(CH3)2乙炔 C2H2100氨气 NH3 15 苯 C6H68丁烷 C4H10一氧化碳 CO74丙烯 C3H6丙酮 CH3COCH313苯乙烯 C6H5CHCH2时，遇到明火或一定的引爆能量立即发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸极限(或爆炸浓度极限)。

形成爆炸性混合物的最低浓度称为爆炸浓度下限，最高浓度称为爆炸浓度上限，爆炸浓度的上限、下限之间称为爆炸浓度范围。

可燃性混合物有一个发生燃烧和爆炸的浓度范围，即有一个最低浓度和最高浓度，混合物中的可燃物只有在其之间才会有燃爆危险。

可燃物质的爆炸极限受诸多因素的影响。

如可燃气体的爆炸极限受温度、压力、氧含量、能量等影响，可燃粉尘的爆炸极限受分散度、湿度、温度和惰性粉尘等影响。

可燃气体和蒸气爆炸极限是以其在混合物中所占体积的百分比(％)来表示的，表5—3中一氧化碳与空气的混合物的爆炸极限为12．5％～80％。

可燃粉尘的爆炸极限是以其在混合物中所占的比重(g／m3）来表示的，例如，木粉的爆炸下限为409／m3，煤粉的爆炸下限为359／m3可燃粉尘的爆炸上限，因为浓度太高，大多数场合都难以达到，一般很少涉及。

例如，糖粉的爆炸上限为135009／m3，煤粉的爆炸上限为135009／m3，一般场合不会出现。

可燃性混合物处于爆炸下限和爆炸上限时，爆炸所产生的压力不大，温度不高，爆炸威力也小。

当可燃物的浓度大致相当于反应当量浓度(表中的30％)时，具有最大的爆炸威力。

反应当量浓度可根据燃烧反应式计算出来。

可燃性混合物的爆炸极限范围越宽，其爆炸危险性越大，这是因为爆炸极限越宽则出现爆炸条件的机会越多。

爆炸下限越低，少量可燃物(如可燃气体稍有泄漏)就会形成爆炸条件；爆炸上限越高，则有少量空气渗入容器，就能与容器内的可燃物混合形成爆炸条件。

生产过程中，应根据各可燃物所具有爆炸极限的不同特点，采取严防跑、冒、滴、漏和严格限制外部空气渗入容器与管道内等安全措施。

应当指出，可燃性混合物的浓度高于爆炸上限时，虽然不会着火和爆炸，但当它从容器里或管道里逸出，重新接触空气时却能燃烧，因此，仍有发生着火的危险。

(二)爆炸反应当量浓度的计算爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例恰好能发生完全化合反应时，爆炸所析出的热量最多，产生的压力也最大，实际的反应当量浓度稍高于计算的反应当量浓度。

当混合物中可燃物质超过化学反应当量浓度时，空气就会不足，可燃物质就不能全部燃尽，于是混合物在爆炸时所产生的热量和压力就会随着可燃物质在混合物中浓度的增加而减小；如果可燃物质在混合物中的浓度增加到爆炸上限，那么其爆炸现象与在爆炸下限时所产生的现象大致相同。

因此，我们说的可燃物质的化学当量浓度也就是理论上完全燃烧时在混合物中该可燃物质的含量。

根据化学反应计算可燃气体或蒸气的反应当量浓度。

例如，求一氧化碳在空气中的反应当量浓度。

解：写出一氧化碳在空气中燃烧的反应式：2C0+02+3．76N2=2C02+3．76N2根据反应式得知，参加反应的物质的总体积为2+1+3．76=6．76。

若以这个总体积为100，则2个体积的一氧化碳在总体积中所占比例为X=2/×100％=29．6％(三)爆炸极限的影响因素爆炸极限通常是在常温常压等标准条件下测定出来的数据，它不是固定的物理常数。

同一种可燃气体、蒸气的爆炸极限也不是固定不变的，它随温度、压力、含氧量、惰性气体含量、火源强度等因素的变化而变化。

1．初始温度混合气着火前的初温升高，会使分子的反应活性增加，导致爆炸范围扩大，即爆炸下限降低，上限提高，从而增加了混合物的爆炸危险性。

2．初始压力增加混合气体的初始压力，通常会使上限显着提高，爆炸范围扩大。

增加压力还能降低混合气的自燃点，这样使得混合气在较低的着火温度下能够发生燃烧。

原因在于，处在高压下的气体分子比较密集，浓度较大，这样分子间传热和发生化学反应比较容易，反应速度加快，而散热损失却显着减少。

压力对甲烷爆炸极限的影响。

在已知的气体中，只有CO的爆炸范围是随压力增加而变窄的。

混合气在减压的情况下，爆炸范围会随之减小。

压力降到某一数值，上限与下限重合，这一压力称为临界压力。

低于临界压力，混合气则无燃烧爆炸的危险。

在一些化工生产中，对爆炸危险性大的物料的生产、贮运往往采用在临界压力以下的条件进行，如环氧乙烷的生产和贮运。

3．含氧量混合气中增加氧含量，一般情况下对下限影响不大，因为可燃气在下限浓度时氧是过量的。

由于可燃气在上限浓度时含氧量不足，所以增加氧含量使上限显着增高，爆炸范围扩大，增加了发生火灾爆炸的危险性。

若减少氧含量，则会起到相反的效果。

例如甲烷在空气中的爆炸范围为5．3％～14％，而在纯氧中的爆炸范围则放大到5．O％～61％。

甲烷的极限氧含量为12％，若低于极限氧含量，可燃气就不能燃烧爆炸了。

4．惰性气体含量爆炸性混合气体中加入惰性气体，如氮、氧、水蒸气、二氧化碳、四氯化碳等，可以使可燃气分子和氧分子隔离，在它们之间形成一层不燃烧的屏障。

这层屏障可以吸收能量，使游离基消失，链锁反应中断，阻止火焰蔓延到其他可燃气分子上去，抑制燃烧进行，起到防火和灭火的作用。

混合气体中增加惰性气体含量，会使爆炸上限显着降低，爆炸范围缩小。

惰性气体增到一定浓度时，可使爆炸范围为零，混合物不再燃烧。

惰性气体含量对上限的影响较之对下限的影响更为显着的原因，是因为在爆炸上限时，混合气中缺氧使可燃气不能完全燃烧，若增加惰性气体含量，会使氧量更加不足，燃烧更不完全，由此导致爆炸上限急剧下降。

5．点火源与最小点火能量点火源的强度高，热表面的面积大，火源与混合物的接触时间长，会使爆炸范围扩大，增加燃烧、爆炸的危险性。

最小点火能量是指能引起一定浓度可燃物燃烧或爆炸所需要的最小能量。

混合气体的浓度对点火能量有较大的影响，通常可燃气浓度稍高于化学计量浓度时，所需的点火能量为最小。

若点火源的能量小于最小能量，可燃物就不能着火。

所以最小点火能量也是一个衡量可燃气、蒸气、粉尘燃烧爆炸危险性的重要参数。

对于释放能量很小的撞击摩擦火花、静电火花，其能量是否大于最小点火能量，爆炸与防爆爆炸与防爆——前言（1）爆炸是物质的一种非常急剧的物理、化学变化，在变化过程中，伴有物质所含能量的快速转变，即变为该物质本身、变化产物或周围介质的压缩能和运动能。

其重要特征是大量能量在有限的时间里突然释放或急剧转化，这种能量能在有限的时间和有限的体积内大量积聚造成高温高压等非寻常状态，对邻近介质形成急剧的压力突跃和随后的复杂运动，显示出不寻常的移动或破坏效应。

在石油、化工等行业生产过程中，从原料到成品，使用、产生的易燃易爆物质很多，一旦发生爆炸事故，常会带来非常严重的后果，造成巨大的经济损失和人员伤害，譬如泵房垮塌、油罐爆炸着火、装置报废、人员伤亡。

正因如此，控制爆炸是石油、化工等行业的重中之重。

要科学有效地控制气体、粉尘爆炸，就不能不对爆炸极限有一个正确的理解。

爆炸与防爆——爆炸极限的定义（2）可燃性气体或蒸气与助燃性气体的均匀混合系在标准测试条件下引起爆炸的浓度极限值，称为爆炸极限。

助燃性气体可以是空气、氧气或辅助性气体。

一般情况提及的爆炸极限是指可燃气体或蒸气在空气中的浓度极限，能够引起爆炸的可燃气体的最低含量称为爆炸下限LowExplosion-Level（LEL），最高浓度UpperExplosion-Level称为爆炸上限（UEL）。

爆炸与防爆——影响爆炸极限的因素（3）1可燃气体混合系的组分不同，爆炸极限也不同。

同一混合系，由于初始温度、系统压力、惰性介质含量、混合系存在空间及器壁材质以及点火能量的大小等都能使爆炸极限发生变化。

a.温度影响因为化学反应与温度有很大的关系，所以，爆炸极限数据必定与混合物规定的初始温度有关。

初始温度越高，引起的反应越容易传播。

一般规律是，混合系原始温度升高，则爆炸极限范围增大即下限降低，上限增高。

但是，目前，还没有大量的系统实验结果。

因为系统温度升高，分子内能增加，使原来不燃的混合物成为可燃、可爆系统。

初始温度对混合物爆炸极限的影响示例见表1。

表1初如温度对混合物爆炸极限的影响示例见表b.压力影响系统压力增高，爆炸极限范围也扩大，明显体现在爆炸上限的提高。

这是由于压力升高，使分子间的距离更为接近，碰撞几率增高，使燃烧反应更容易进行，爆炸极限范围扩大，特别是爆炸上限明显提高。

压力减小，则爆炸极限范围缩小，当压力降至一定值时，其上限与下限重合，此时的压力称为为混合系的临界压力，低于临界压力，系统不爆炸。

以甲烷为例说明压力对爆炸极限的影响（见表2）。

表2压力对爆炸极限的影响（以甲烷为例）见表c.惰性气体含量影响混合系中惰性气体量增加，爆炸极限范围缩小，惰性气体浓度提高到某一数值时，混合系就不能爆炸。

惰性气体种类不同，对爆炸极限的影响也不同。

以汽油为例，其爆炸极限范围按氮气、燃烧废气、二氧化碳、氟利昂21、氟利昂12、氟利昂11顺序依次缩小。

d.容器、管径影响容器、管子直径越小，则爆炸范围越小，当管径小到一定程度时，单位体积火焰所对应的固体冷却表面散发出的热量就会大于产生的热量，火焰便会中断熄灭。

火焰不能传播的最大管径称为临界直径。

容器材料也有很大影响，如氢和氟在玻璃器皿中混合，即使在液态空气温度下，置于黑暗处仍可发生爆炸，而在银器中，在一般温度下才能发生爆炸反应。

e.点火强度影响点火能的强度高，燃烧自发传播的浓度范围也就越宽。

尤其是爆炸上限向可燃气含量较高的方向移动。

如甲烷在100V电压、1A电流火花作用下，无论何种混合比例情况均不爆炸；若电流增加到2A，其爆炸极限为%%；电流上繁荣昌盛到3A时，其爆炸极限为%%。

f.干湿度影响通常可燃气与空气混合物的相对湿度对于爆炸宽度影响虽小，但在极度干燥时，爆炸范围宽度为最大。

g.热表面、接触时间的影响热表面的面积大，点火源与混合物的接触时间长等都会使爆炸极限扩大。

h.除此之外，混合系统接触的封闭外壳的材质、机械杂质、光照、表面活性物质等都可能影响到爆炸极限范围。

i.可燃气体的爆炸上限和氧与氮在空气中的比例几乎无关。

因为氧和氮的比热相近，燃烧热传递到这两种气体都会导致相同的燃烧温度，所以，混俣气体一旦被点燃，过剩的氧是否被氮所取代，无关紧要。