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消防知识:可燃气体火灾危险性参数及测定方法

http://www.fire.hc360.com2018年07月19日10:06 来源:《消防理论与研究》作者:刘宝利T|T

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    危险化学品种类繁多,日常生活中也离不开危险化学品。如家庭中所使用的天然气、打火机中的气体、汽车中的汽油等。虽然危险化学品事故带来的危害后果是巨大的,但危险化学品在一定的条件下是安全的,只有在某些特定因素的影响下,会导致火灾、爆炸、中毒等事故。

    危险化学品种类繁多,其危险性类别也不同:有的具有易燃易爆的特点,在一定诱发因素下会发生火灾、爆炸等事故;有的具有毒性、腐蚀性、放射性等特点。为了对危险化学品进行更好的管理,GB6944-2012《危险货物分类和品名编号》等相关标准通常将危险化学品分为9类:第1类,爆炸品;第2类,气体;第3类,易燃液体;第4类,易燃固体、易于自燃的物质、遇水放出易燃气体的物质;第5类,氧化性物质和有机过氧化物;第6类,毒性物质和感染性物质;第7类,放射性物质;第8类,腐蚀性物质;第9类,杂项危险物质和物品,包括危害环境物质。其中,第2类中的气体分为3项,分别为:2.1项,易燃气体;2.2项,非易燃无毒气体;2.3项,毒性气体。2.1项的易燃气体具有易燃易爆的特点,衡量其火灾危险性的主要参数为爆炸极限。除爆炸极限外,可燃气体的自燃温度、最小点火能量、燃烧热等也是评价其火灾危险性的参数。针对可燃气体的火灾危险性参数及其测定方法进行梳理及分析。

    1爆炸极限

    《危险货物分类和品名编号》中,易燃气体通常指的是在20℃和101.3kPa条件下能发生燃烧的气体。该标准中规定的易燃气体需满足下述两个条件之一:爆炸下限小于或等于13%的气体;不论其爆炸下限如何,其爆炸极限范围(燃烧范围)大于或等于12%的气体。

    评价可燃气体的火灾危险性,爆炸极限是最重要的指标之一。例如,GB50016—2014《建筑设计防火规范》规定:“爆炸下限小于10%的气体火灾危险性为甲类”,“爆炸下限不小于10%的气体的火灾危险性为乙类”。对于可燃气体爆炸极限的测定,有两个国家标准规定了其测定方法。分别为GB/T12474—2O08《空气中可燃气体爆炸极限测定方法》和GB/T21844-2008{化合物(蒸气和气体)易燃性浓度限值的标准试验方法》。其中,GB/T12474-2008对应于ISO10156:1996。GB/T21844—2OO8等同采用了美国材料试验协会标准ASTME681:04。

    除了上述的爆炸极限测定标准外,在国外的其他标准中也规定了可燃气体爆炸极限的测定方法。欧洲标准EN1839:2017中也规定了可燃气体爆炸极限的测定方法。EN1839:2017中规定了两种反应容器。这3个标准的主要差异及对比情况,见表1所示。

表1可燃气体爆炸极限测定标准的对比

表1可燃气体爆炸极限测定标准的对比

    2最小点火能量

    GB/T14288-1993《可燃气体与易燃液体蒸气最小静电点火能测定方法》中,规定了测定可燃气体和闪点低于60℃的易燃液体蒸气的最小静电点火能的测定方法。在美国材料试验协会标准ASTME582—07{Standard Test Methodfor Minimum Ignition Energyand Quenching Distancein Gaseous Mixtures}中也规定了可燃气体最小点火能量的测定方法。此外,该标准还规定了可燃气体淬熄距离的测定方法。不同可燃气体最小点火能量测试方法标准的比较,见表2所示。

表2可燃气体的最小点火能量测定标准的比较

表2可燃气体的最小点火能量测定标准的比较

    3自燃温度

    GB5332-2007<(可燃液体和气体引燃温度试验方法》中规定了可燃气体的引燃温度(自燃温度)的测定方法。该标准等同采用IEC60079-4:19756爆炸性气体环境中的电气设备一第四部分一引燃温度试验方法》第二版。试验方法中使用的容器为200mL敞口锥形瓶,试验中将敞口锥形烧瓶加热到一定温度后,把一定量可燃液体或气体试样注入锥形烧瓶中,观察烧瓶内是否发生引燃现象。通过采用不同温度和不同试样量重复试验,把发生引燃时烧瓶的最低温度作为该试样在常压下空气中的引燃温度。

    美国材料试验协会的标准ASTM659-15{Standard Test Methodfor Autoignition Temperature of Chemicals}中对化学品自燃温度的测定做出了规定。该试验方法中使用的反应容器为500mL的球形玻璃烧瓶。反应容器的体积和压力对可燃气体的自燃温度有一定的影响。反应容积的体积越大,白燃温度越低。压力越大,自燃温度也越低。GB/T21860-2008《液体化学品自燃温度的试验方法》采用了ASTM659-78(2005)版本。

    国家标准GB/T21791-2008《石油产品自燃温度测定法》也规定了可燃气体自燃温度的测定方法。该标准等同采用了德国国家标准DIN51794:2003{Testing of Mineral Oil Hydrocarbons-Determination of Ignition Temperature}。该标准规定了可燃液体和气体、石油产品及其混合物在75~65O℃之间自燃温度的测定方法。不同测定可燃气体自燃标准的比较,见表3所示。

表3可燃气体自燃温度测定标准的比较

表3可燃气体自燃温度测定标准的比较

    4结语

    由于可燃气体易燃易爆的特点,准确评价其火灾危险性是对可燃气体火灾事故预防、处置和消防监督管理的基础。不同的可燃气体其被引燃的难易程度有差异,其火灾、爆炸的危害后果也有所不同。可燃气体的火灾危险性参数也有较大差异。可燃气体由于其化学性质不同,生产工艺、使用场所、储存状态、可能遇到的引火源的不同,导致发生事故的可能性不同、事故后果也会有差异,仅用一个参数衡量其火灾危险性,显得不够准确。因此,建议开展在多参数、非常规条件下的可燃气体火灾危险性研究,为预防可燃气体的火灾、爆炸事故提供技术支持。

责任编辑:李辰宇

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