易燃氣體是指溫度在20丈、標準大氣壓101. 31cPa時,爆炸下限小于或等于13% (體積),或者燃 燒范圍不小于丨2個百分點(爆炸濃度極限的上限與下限之差)的氣體。例如,氫氣、乙炔氣、一氧化 碳、甲烷等碳五以下的烷烴、烯烴,無水的一甲胺、二甲胺、三甲胺,環(huán)丙烷、環(huán)丁烷、環(huán)氧乙烷, 四氫化硅、液化石油氣等。
一、易燃氣體的分級
易燃氣體分為兩級。
I級:爆炸下限<10%;或者不論爆炸下限如何,爆炸極限范圍多12個百分點。
n級:10%矣爆炸下限<13%,并且爆炸極限范圍<12個百分點。
實際應用中,通常還將爆炸下限小于10%的氣體歸為甲類火險物質,爆炸下限大于或等于10%的 氣體歸為乙類火險物質(見第二篇第二章)。
二、易燃氣體的火災危險性
(一)易燃易爆性
易燃氣體的主要危險性是易燃易爆性,所有處于燃燒濃度范圍之內(nèi)的易燃氣體,遇火源都可能發(fā) 生著火或爆炸,有的易燃氣體遇到極微小能最引火源的作用即可引爆。易燃氣體著火或爆炸的難易程 度,除受引火源能量大小的影響外,主要取決于其化學組成,而其化學組成又決定著氣體燃燒濃度范 圍的大小、自燃點的髙低、燃燒速度的快慢和發(fā)熱掛的多少。綜合易燃氣體的燃燒現(xiàn)象,其易燃易爆 性具有以下三個特點:
1)比液體、固體易燃,并且燃速快。
2)—般來說,由簡單成分組成的氣體,如氫氣(H2)比甲烷(CH4>、一氧化碳(CO)等比復雜 成分組成的氣體易燃,燃燒速度快,火焰溫度髙,著火爆炸危險性大。簡單成分氣體和復雜成分氣體 的火災危險性比較見表1-4-1。
表1-4-1
3)價鍵不飽和的易燃氣體比相對應價鍵飽和的易燃氣體的火災危險性大。這是因為不飽和氣體的 分子結構中有雙鍵或5鍵存在,化學活性強,在通常條件下,即能與氣、氧等氧化性氣體起反應而發(fā) 生著火或爆炸,所以火災危險性大。
(二)擴散性
處于氣體狀態(tài)的任何物質都沒有固定的形狀和體積,并且能自發(fā)地充滿任何容器。由于氣體的分 子間距大,相互作用力小,所以非常容易擴散。氣體的擴散特點主要體現(xiàn)在以下幾方面:
1)比空氣輕的氣體逸散在空氣中可以無限制地擴散,與空氣形成爆炸性混合物,并能夠順風飄 散,迅速蔓延和擴展。
2)比空氣重的氣體泄漏出來時,往往飄浮于地表、溝渠、隧道、廠房死角等處,長時間聚集不 散,易與空氣在局部形成爆炸性混合氣體,遇引火源發(fā)生著火或爆炸;同時,密度大的易燃氣體一般 都有較大的發(fā)熱量,在火災條件下,易于使火勢擴大。掌握氣體的相對密度及其擴散性,不僅對評價 其火災危險性的大小有實際意義,而且對選擇通風門的位置、確定防火間距及采取防止火勢蔓延的措 施都具有實際意義。常見可燃氣體的相對密度與擴散系數(shù)的關系見表1-4-2。
表1-4-2
(三)可縮性和膨脹性
任何物體都有熱脹冷縮的性質,氣體也不例外,其體積也會因溫度的升降而脹縮,并且脹縮的幅 度比液體要大得多。氣體的可縮性和膨脹性特點如下:
1)當壓力不變時,氣體的溫度與體積成正比,即溫度越高,體積越大。通常,氣體的相對密度隨 溫度的升高而減小,體積卻隨溫度的升高而增大。
2)當溫度不變時,氣體的體積與壓力成反比,即壓力越大,體積越小。例如,對100L、質量一定 的氣體加壓至1013.25kPa時,其體積可以縮小到10L。這一特性說明,氣體在一定壓力下可以壓縮, 甚至可以壓縮成液態(tài)。所以,氣體通常都是經(jīng)壓縮后存于鋼瓶中的。
3)在體積不變時,氣體的溫度與壓力成正比,即溫度越髙,壓力越大。這就是說,當儲存在固定 容積容器內(nèi)的氣體被加熱時,溫度越高,其膨脹后形成的壓力就越大。如果盛裝壓縮或液化氣體的容 器(鋼瓶)在儲運過程中受到高溫、暴曬等熱源作用時,容器、鋼瓶內(nèi)的氣體就會急劇膨脹,產(chǎn)生比 原來更大的壓力。當壓力超過了容器的耐壓強度時,就會引起容器的膨脹,甚至爆裂,造成傷亡事故。 因此,在儲存、運輸和使用壓縮氣體和液化氣體的過程中,一定要注意防火、防曬、泄壓、隔熱等措 施;在向容器、氣瓶內(nèi)充裝時,要注意極限溫度和壓力,嚴格控制充裝量,防止超裝、超溫、超壓。表1-4-3列舉了各組分液化石油氣在不同溫度下的飽和蒸氣壓,可從中看出溫度的影響程度。
表1-4-3
(四)帶電性
從靜電產(chǎn)生的原理可知,任何物體的摩擦都會產(chǎn)生靜電,氫氣、乙烯、乙炔、天然氣、液化石油 氣等從管口或破損處髙速噴出時也同樣能產(chǎn)生靜電。其主要原因是氣體本身劇烈運動造成分子間的相 互摩擦,氣體中含有間體顆粒或液體雜質在壓力下高速噴出時與噴嘴產(chǎn)生的摩擦等。影響氣體靜電荷 產(chǎn)生的主要因素有以下幾種:
(1)雜質。氣體中所含的液體或固體雜質越多,多數(shù)情況下產(chǎn)生的靜電荷也越多。
(2)流速。氣體的流速越快,產(chǎn)生的靜電荷也越多。
液化石油氣噴出時,產(chǎn)生的靜電電壓可達9000V,其放電火花足以引起燃燒。因此,壓力容器內(nèi)的 可燃氣體,在容器、管道破損時或放空速度過快時,都易因靜電引起著火或爆炸事故。帶電性是評定 可燃氣體火災危險性的參數(shù)之一,掌握了可燃氣體的帶電性,可采取設備接地、控制流速等相應的防范措施。
(五)腐蝕性、毒害性
1.腐蝕性
這里所說的腐蝕性主要是指一些含氫、硫元素的氣體具有腐蝕性。例如,硫化氫、硫氧化碳、氨 等都能腐蝕設備,削弱設備的耐壓強度,嚴;1時可導致設備系統(tǒng)裂隙、DW氣,引起火災等事故。目前, 危險性扱大的是a, a在高壓下能滲透到碳尜中去,使金誠容器發(fā)生“氫脆”。因此,對于盛裝這類氣 體的容器,要采取一定的防腐措施,如用高壓合金鋼并含鉻、鉬等一定的稀有金屬制造材料,定期檢驗其耐壓強度等。
2.毒害性
—氧化碳、硫化氫、二甲胺、氨、溴甲烷、二硼烷、二氣硅烷、鍺烷、三氟氣乙烯等氣體,除具 有易燃易爆性外,還有相當?shù)亩竞π裕虼?,在處理或撲救此類有毒氣體火災時,應特別注意防止 中毒。
三、易燃氣霧劑
氣霧劑是指可借助容器內(nèi)壓縮、液化或溶解的帶壓氣體將容器中的液態(tài)、粉末狀或糊狀等狀態(tài)的 藥劑、附加劑等以細霧狀、粉末狀、泡沫狀、糊狀等狀態(tài)噴出的制劑。根據(jù)噴出狀態(tài)的不同,氣霧劑 分為噴莠氣霧劑和泡沫氣霧劑。其中,容易燃燒的即為易燃氣霧劑。