液化天然氣的燃燒特性

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?? 液化天然氣既具有天然氣易燃易爆的特點，又具有低溫液體所特有的低溫特性引起的安全問題。因此，認識LNG的安全特性必須同時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，常壓下的沸點為-166～-157℃，密度為430～460kg/m³(液)，秘值41.5～45.3MJ/m³(氣)，華白(Wobbe)指數49～56.5MJ/m³，液化天然氣的體積大約是氣態的1/625。在泄漏棗溢出時，空氣中的水蒸氣被溢出的LNG冷卻，產：董明豆的白色蒸汽云。LNG氣化時，其氣體密度為1.5kg/m³。氣體溫度上升到-107℃時，氣體密度與空氣密度相當，因此，LNG氣化后，氣體溫度高于-107℃時，其密度比空氣小，容易在空氣中擴散。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

??? 可燃氣體與空氣的混合物中，如燃氣濃度低于某一限度，氧化反應產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。燃燒范圍就是指可燃氣體與空氣形成的混合物，能夠產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。只有當燃氣在空氣中的比例在燃燒范圍之內，混合氣體才可能產生燃燒。

??? 對于天然氣，在空氣中達到燃燒的比例范圍比較窄，其燃燒范圍大約在5%～15%之間，即體積分數低于5%和高于15%都不會燃燒。由于不同產地的天然氣組分會有所差別，燃燒范圍的值也會略有差別。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到0.6%(體積)，汽油達到1.4%(體積)，點火就會燃燒。

??? 在-162℃的低溫條件下，其燃燒范圍為體積分數6%～13%。另外，天然氣的燃燒速度相對比較慢(大約是0.3m/s)。所以在敞開的環境條件，LNG和蒸氣一般不會因燃燒引起爆炸。天然氣燃燒產生的黑煙很少，導致熱輻射也少。

??? 對于不含氧和不含惰性氣體的燃氣的爆炸極限可按式(2-1)近似計算：

??? L=100/∑(V_i/L_i)??? (2-1)

式中L——燃氣的爆炸上、下限，%；

??? L_i——燃氣中各組分的爆炸上、下限，%；

??? Vi——燃氣中各組分的體積分數，%。

??? LNG組分的物性見表2-1，碳氫化合物的燃燒極限比甲烷的低。如果LNG中碳氫化合物的含量增加，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

氣體名稱	相對分子質量	拂點/℃	密度/(kg/m³)			液態與氣態密度比	氣態與空氣密度比	氣化熱^③/(kJ/kg)
氣體名稱	相對分子質量	拂點/℃	氣體^①	蒸氣^②	液體	液態與氣態密度比	氣態與空氣密度比	氣化熱^③/(kJ/kg)
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