燃气爆炸极限计算方法的研究
两种可燃气体混合的爆炸极限
两种可燃气体混合的爆炸极限文章标题：探索可燃气体混合的爆炸极限：从安全性到应用价值一、引言可燃气体混合的爆炸极限是指在一定条件下，混合气体中可燃气体与空气以特定的比例混合后产生爆炸的最低和最高浓度范围。
这一概念对于燃气安全、工业生产和应用价值具有重要意义。
本文将基于这一主题，深入探讨可燃气体混合的爆炸极限，从其安全性到应用价值作全面评估和讨论。
二、爆炸极限的基本概念及实验方法1. 爆炸极限的定义及意义爆炸极限是指可燃气体与空气混合气体的最低和最高浓度范围，处于这个范围内时可燃气体将发生燃烧或爆炸。
这一概念是确保工业生产安全和防止火灾爆炸事故的基础。
2. 爆炸极限的实验测定方法实验测定爆炸极限常用的方法有容器法、导火索法、火焰传播法等。
这些方法都在一定程度上可以准确测定可燃气体混合的爆炸极限，为安全防范和工艺优化提供了重要数据支撑。
三、可燃气体混合的爆炸极限与燃气安全1. 可燃气体混合的爆炸极限对燃气安全的影响可燃气体混合的爆炸极限是燃气安全的基本概念之一。
在工业生产中，合理控制可燃气体的浓度范围，是确保生产安全和人员健康的关键。
理解和掌握可燃气体混合的爆炸极限，对于预防事故、降低风险具有重要意义。
2. 爆炸极限与燃气安全技术的发展随着燃气安全技术的不断发展，对可燃气体混合的爆炸极限进行精准测定和监测技术得到了广泛应用。
各种气体传感器、监测装置的推出，使得对可燃气体混合的爆炸极限及时监测和控制成为可能，为燃气安全提供了可靠的技术保障。
四、可燃气体混合的爆炸极限在工业和科学研究中的应用价值1. 工业生产中的应用在化工、石油、生物质能源等领域，对可燃气体混合的爆炸极限进行准确测定和控制，对于提高生产效率、降低成本、减少事故风险具有重要作用。
比如在煤矿、石化等行业，对可燃气体混合的爆炸极限进行精准控制，可以有效防范爆炸事故的发生。
2. 科学研究中的应用可燃气体混合的爆炸极限研究不仅在工业领域有着重要应用，同时在科学研究中也具有重要的意义。
常见气体的爆炸极限及爆炸极限计算公式
爆炸极限计算方法：比较认可的计算方法有两种：莱·夏特尔定律对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱·夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。
用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）（V%）混合可燃气爆炸上限：UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3）（V%）此定律一直被证明是有效的。
2.2 理·查特里公式理·查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。
该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）式中Lm——混合气体爆炸极限，%；L1、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限，%；V1、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数，%。
例如：一天然气组成如下：甲烷80%（L下=5.0%）、乙烷15%（L下=3.22%）、丙烷4%（L下=2.37%）、丁烷1%（L下=1.86%）求爆炸下限。
Lm=100/（80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86）=4.369德迈数据计算：废气风量：19000Nm3/h废气中可燃性成分：戊烷7kg/h；甲醛29kg/h，其它约5kg/h（当甲醛计算）戊烷体积=7000/72*22.4/1000=2.178 Nm3/h 体积分数=2.178/19000=0.012% 甲醛体积分数=25.39 Nm3/h 体积分数=25.39/19000=0.134% 混合气体中可燃气体的总体积分数=0.146%由公式：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）（V%）得：混合气体的爆炸下限=0.146%/（0.012/1.7+0.134/7）=5.57%结论：混合气体中可燃气体的总体积分数为0.146%，混合气体的爆炸下限为5.57%，可燃气体浓度是爆炸下限浓度的1/38，放心烧吧！。
多元可燃气体爆炸极限理论预测模型研究
第17卷第4期2021年4月中国安全生产科学技术Journal of Safety Science and TechnologyVol. 17 No. 4Apr. 2021doi ： 10. 11731/j. issn. 1673-193x. 2021. 04. 009多元可燃气体爆炸极限理论预测模型研究马秋菊112，万孟赛J 邵俊程J 钟鸣宇J 郭宇浩1(1.中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院，北京100083 ；2•中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京100083)摘 要：为准确掌握和预测多元可燃气体的爆炸极限，开展2种多元可燃气体爆炸极限的理论预测模型研究$第1种模型针对“多种可燃气体+多种惰性气体”在空气中或氧气中混合#基于求解可燃气体绝热火焰温度的总比热特性方法以及化学平衡反 应中的贫燃料(富氧)反应，提出该多元可燃气体的爆炸下限预测模型；第2种模型针对“可燃气体+惰性气体+氧气”混合，基 于热平衡方程及混合气体的各组分浓度、淬灭电势及燃烧潜热，提出该多元可燃气体的爆炸极限预测模型。
结果表明：在预测多元可燃气体的爆炸极限时，第1种模型具有较广泛的应用性，且表现出较高的准确度；第2种模型具有使用简单的特点#且扩展了 LCR (勒夏特列原理)的应用范围。
关键词：爆炸极限；多元可燃气体;绝热火焰温度；预测模型中图分类号：X932文献标志码:A 文章编号：1673 - 193X (2021) -04 -0054 -06Sidy on theoretical prediction model for explosion limit of multi-somponentcombustible gasesMA Qiuju 1 , WAN Mengsai 1 , SHAO Juncheng 1 , ZHONG Mingyu 1 , GUO Yuhao 1(1. School oZ Emergence Management and Safety Engineering , China University oZ Mining & Technology ( Beijing ) , Beijing 100083 , China ；2. State Key Laborato — of Coal Resources and Safe Mining , China University oZ Mining & Technology ( Beijing ) , Beijing 100083, China )Abstract : In ordvr to ywsp and predict thv explosion limit of multi-camponent cambustiblv gases accurately , tw kinds of thv-owticel prediction models tor thv explosion limit of multi-cemponent cambustiblv gases were studied. In the first model , aimingat “ multiplv cambustiblv gases and multiplv inert gases ” mixed in air os oxyyen , a prediction model for thv explosion lowvslimit o emulti-component combustible gases was p * o posed based on themethod oesoleingthetotalspecieicheatcha a cte *i sticsof adiabatic flamv temperature of thv cambustiblv yas and thv fuel-poos ( oxy y en-rich ) reaction in thv chemicel equilibriumreaction. In thv svcend model , aiming at thv “ cambustiblv yas , inert yas and oxyyen ” mixture , / prediction model for thv ex plosion limit of multi-cemponent cambustiblv gases was proposed based on the heat balance equation and thv cencentwtion ,quenching potential and cembustion latent heat of each cemponent in thv yas mixturv. Thv results showed that when predictingthv explosion limit of multi-cemponent cambustiblv gases , the first model had wider applicebility and presented higher accura cy , and the secend model was simple to use and extended the application wnyv of LCR ( Lv ChateVvs ' s principle ).收稿日期：2020 - 12 - 14*基金项目：煤炭资源与安全开采国家重点实验室开放基金项目(SKLCRSM19KFA11 )；中央高校基本科研业务费专项资金项目(2021YQAQ05 );消防应急救援装备应急管理部重点实验室开放课题项目(2020XFZB15 )；上海市自然科学基金面上项目(19ZR1411500)作者简介：马秋菊，博士，副教授，主要研究方向为爆燃动力学、危化品燃爆机理与事故预防$通信作者：万孟赛，硕士研究生，主要研究方向为爆炸安全与防护。
爆炸极限的计算方法-1
爆炸极限的计算方法1 根据化学理论体积分数近似计算爆炸气体完全燃烧时，其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限，公式如下：L下≈0.55c0式中0.55——常数；c0——爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。
若空气中氧体积分数按20.9%计，c0可用下式确定c0=20.9/（0.209+n0）式中n0——可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。
如甲烷燃烧时，其反应式为CH4+2O2→CO2+2H2O此时n0=2则L下=0.55×20.9/（0.209+2）=5.2由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值5%相差不超过10%。
2 对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算目前，比较认可的计算方法有两种：2.1 莱•夏特尔定律对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱•夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。
用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）（V%）混合可燃气爆炸上限：UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3）（V%）此定律一直被证明是有效的。
2.2 理•查特里公式理•查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。
该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）式中Lm——混合气体爆炸极限，%；L1、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限，%；V1、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数，%。
例如：一天然气组成如下：甲烷80%（L下=5.0%）、乙烷15%（L下=3.22%）、丙烷4%（L下=2.37%）、丁烷1%（L下=1.86%）求爆炸下限。
Lm=100/（80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86）=4.3693 可燃粉尘许多工业可燃粉尘的爆炸下限在20-60g/m3之间，爆炸上限在2-6kg/m3之间。
可燃气体爆炸极限计算的探讨
山西科技SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY2019年第34卷第2期可燃气体与空气（或氧气）必须在一定范围内均匀混合，形成预混气，遇着火源才会发生爆炸，这个浓度范围称为爆炸浓度极限，简称爆炸极限。
可燃气体能够发生爆炸的最低浓度和最高浓度称为爆炸下限和爆炸上限，惯以百分比表示，可燃气体只有在这两个浓度之间才可以引爆。
因此，只有准确掌握和控制可燃气体的爆炸极限，才能确保可燃气体的安全生产、输配及使用，对保障人民群众的生命财产安全十分重要。
1可燃气体爆炸极限的计算公式1.1单组分纯可燃气体烷烃爆炸极限的计算单组分纯可燃气体烷烃爆炸极限的计算方法有多种，笔者通过对各种文献中公式的对比分析，推荐用以下公式（该公式不适用H2、C O、烯烃、炔烃等可燃气体的计算）计算单组分纯可燃气体烷烃爆炸极限。
爆炸下限：L下=0.55V0（1）爆炸上限：L上=0.48V0姨（2）式中：L下为可燃气体爆炸下限，%；L上为可燃气体爆炸上限，%；V0为燃气的化学计量比体积分数，%。
例1：可燃气体甲烷爆炸极限的计算根据化学反应平衡式：CH4+2O2=C O2+2H2O，依据式（1）、式（2）进行计算。
L下=0.55×100/（1+2×100/20.9）= 5.2；L上=4.8×100/（1+2×100/20.9）姨=14.8。
例2：可燃气体乙烷爆炸极限的计算根据化学反应平衡式：2C2H6+7O2=4C O2+6H2O，依据式（1）、式（2）进行计算。
L下=0.55×100×2/（2+7×100/20.9）=3.1；L上=4.8×100×2/（2+7×100/20.9）姨=11.4。
甲烷和乙烷爆炸极限实验值分别为5.0/15.0和3.0/12.5。
通过以上2例题计算可知，以上两公式是有效的，也较为准确。
1.2对两种或多种可燃气体爆炸极限的计算对两种或多种可燃气体爆炸极限的计算，笔者推荐以下公式，该公式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
煤气爆炸极限的计算与安全动火浓度值的确定
H: + N , 3
并依 据图 中 比 率查找
)
域 内选择一 个安全 浓度值 浓度值 的确 定则相反
后一类安全 动火 %
。
需要 从 >
,
单位 ( % )
C O + C O: I C H吸 C m H。
这个火焰 非延 区 域 内选 择一个 安全浓度值 由于各 种煤气 的组分 不同 同 ( 见表 表4
一
—
二 一 卫 旦 三 卜 了 兰一 二上 」
{
一
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一
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一
-
一
2 1
3 4 69%
。
L下 =
3 29%
二
4 9
。
% 6 71%
。
4 6
+
4
。
46%
8 竺 }1 巴 些 上述 各类煤 气设 备 的停气 动火 一 般均
_
_
}
纯 氧顶吹转炉煤气
_
_
,
采 用蒸汽 或惰 性气 体置换 干 净可燃气 体 果把 可燃气 体置换 为零
:
、
下 图是 用氧 或二氧 化碳 和氢
Co
、
一
氧化
煤气 中的 可燃 组 分 ( 如 H
c m Hn
CH
`
、
碳
、
甲烷 混合时 的爆炸 极 限
、
以 通钢焦 炉煤
等 )
,
在火源 ( 或高温 ) 条件下 与氧
吕 。 “ 初 7 助 招 舫 6 1 4 2 极 爆 合 气劝 燃 可 限 炸 物 馄 休 %
H:
.
式中
:
L 1 ( 下 )
常见气体的爆炸极限及爆炸极限计算公式精修订
常见气体的爆炸极限及爆炸极限计算公式标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]爆炸极限计算方法：比较认可的计算方法有两种：莱·夏特尔定律?对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱·夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。
用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）（V%）混合可燃气爆炸上限：UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3）（V%）此定律一直被证明是有效的。
2.2理·查特里公式理·查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。
该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）式中Lm——混合气体爆炸极限，%；L1、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限，%；V1、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数，%。
例如：一天然气组成如下：甲烷80%（L下=5.0%）、乙烷15%（L下=3.22%）、丙烷4%（L下=2.37%）、丁烷1%（L下=1.86%）求爆炸下限。
Lm=100/（80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86）=4.369德迈数据计算：废气风量：19000Nm3/h废气中可燃性成分：戊烷7kg/h；甲醛29kg/h，其它约5kg/h（当甲醛计算）戊烷体积=7000/72*22.4/1000=2.178Nm3/h体积分数=2.178/19000=0.012%甲醛体积分数=25.39Nm3/h体积分数=25.39/19000=0.134%混合气体中可燃气体的总体积分数=0.146%由公式：LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）（V%）得：混合气体的爆炸下限=0.146%/（0.012/1.7+0.134/7）=5.57%结论：混合气体中可燃气体的总体积分数为0.146%，混合气体的爆炸下限为5.57%，可燃气体浓度是爆炸下限浓度的1/38，放心烧吧！。
常见气体的爆炸极限及爆炸极限计算公式
爆炸极限计算方法：比较认可的计算方法有两种：
莱·夏特尔定律
对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱·夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。
用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则：
LEL=（P1+P2+P3）/（P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3）（V%）
混合可燃气爆炸上限：
UEL=（P1+P2+P3）/（P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3）（V%）
此定律一直被证明是有效的。
2.2 理·查特里公式
理·查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已
知的爆炸极限按下式求之。
该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。
Lm=100/（V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln）
式中Lm——混合气体爆炸极限，%；
L1、L2、L3——混合气体中各组分的爆炸极限，%；
V1、V2、V3——各组分在混合气体中的体积分数，%。
例如：一天然气组成如下：甲烷80%（L下=5.0%）、乙烷15%（L下=3.22%）、丙烷4%（L下=2.37%）、丁烷1%（L下=1.86%）求爆炸下限。
Lm=100/（80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86）=4.369。