天然气按照来源不同,可分为气井气、凝析井气和油田气三大类。目前天然气大部分是用作燃料和化工原料,而且又是以管道输送的商品,因此天然气分级的主要指标是热值、硫化氢含量和总硫含量,以及凝液含量。天然气是一种火灾和爆炸危险性较大的可燃气体。在集输和净化过程中,稍有不慎,扩散到空气中,达到天然气的爆炸极限时,接触火源,即发生火灾爆炸事故,甚至造成重大人身伤亡和严重的经济损失。因此,在集输、净化、使用过程中应特别注意防火防爆,采取必要的安全措施。
1. 天然气火灾危险性
(1) 燃烧性
燃烧是一种化学连锁反应,是天然气在点火源的作用下,在空气或氧气中发生的氧化放热反应。燃烧时由于化学反应比较剧烈,常伴有发热发光现象,亦即出现火焰。
天然气燃烧过程中各可燃组分的燃烧反应式及放出的热值见表8-1。
每立方米(或每千克)天然气燃烧所放出的热量称为天然气的燃烧热值,简称热值。单位是kJ/m3(或kJ/kg)。天然气的热值有两种,计算热值时,天然气、空气和燃烧产物处于相同的基准温度和压力下,燃烧生成的水全部冷凝为液体,此时测定的热值为高热值(或称全热值)。如果燃烧产物中的水保持汽相,这时测定的热佰为低热值(或称净热值)。
天然气燃烧没有物态的变化,燃烧速度快,放出热量多,因而产生的火焰温度高,辐射热强,造成的危害性也大。
表8-1 天然气可燃组分燃烧热值
组分 | 放出的热值/(kJ/m3) | |
高热值 | 低热值 | |
甲烷 | 37613.72 | 33866.00 |
乙烷 | 65891.83 | 60265.84 |
丙烷 | 93778.96 | 86281.83 |
丁烷 | 121519.58 | 112142.94 |
戊烷 | 149364.85 | 138112.88 |
氢 | 12069.91 | 10207.14 |
一氧化碳 | 11958.15 | |
硫化氢 | 23730.02 | 21904.50 |
(2) 爆炸性
① 爆炸极限。天然气与空气以一定比例混合后,可能形成一种能燃烧或爆炸的混合气体,一遇火源就能发生燃烧,在有限空间内也能发生爆炸。这种遇火源能发生燃烧或爆炸的浓度范围称之为爆炸极限。能发生燃烧或爆炸的天然气最低浓度称为爆炸下限,能发生燃烧或爆炸的天然气最高浓度称为爆炸上限,一般以天然气在空气中的体积百分数来表示。在表8-2中列出了天然气有关组分的爆炸极限的下限和上限。