消防知識:可燃氣體火災危險性參數及測定方法

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    危險化學品種類繁多，日常生活中也離不開危險化學品。如家庭中所使用的天然氣、打火機中的氣體、汽車中的汽油等。雖然危險化學品事故帶來的危害後果是巨大的，但危險化學品在一定的條件下是安全的，只有在某些特定因素的影響下，會導致火災、爆炸、中毒等事故。

    危險化學品種類繁多，其危險性類別也不同：有的具有易燃易爆的特點，在一定誘發因素下會發生火災、爆炸等事故；有的具有毒性、腐蝕性、放射性等特點。為了對危險化學品進行更好的管理，GB6944-2012《危險貨物分類和品名編號》等相關標準通常將危險化學品分為9類：第1類，爆炸品；第2類，氣體；第3類，易燃液體；第4類，易燃固體、易於自燃的物質、遇水放出易燃氣體的物質；第5類，氧化性物質和有機過氧化物；第6類，毒性物質和感染性物質；第7類，放射性物質；第8類，腐蝕性物質；第9類，雜項危險物質和物品，包括危害環境物質。其中，第2類中的氣體分為3項，分別為：2．1項，易燃氣體；2．2項，非易燃無毒氣體；2．3項，毒性氣體。2．1項的易燃氣體具有易燃易爆的特點，衡量其火災危險性的主要參數為爆炸極限。除爆炸極限外，可燃氣體的自燃溫度、最小點火能量、燃燒熱等也是評價其火災危險性的參數。針對可燃氣體的火災危險性參數及其測定方法進行梳理及分析。

    1爆炸極限

    《危險貨物分類和品名編號》中，易燃氣體通常指的是在20℃和101．3kPa條件下能發生燃燒的氣體。該標準中規定的易燃氣體需滿足下述兩個條件之一：爆炸下限小於或等於13％的氣體；不論其爆炸下限如何，其爆炸極限範圍(燃燒範圍)大於或等於12％的氣體。

    評價可燃氣體的火災危險性，爆炸極限是最重要的指標之一。例如，GB50016—2014《建築設計防火規範》規定：「爆炸下限小於10％的氣體火災危險性為甲類」，「爆炸下限不小於10％的氣體的火災危險性為乙類」。對於可燃氣體爆炸極限的測定，有兩個國家標準規定了其測定方法。分別為GB／T12474—2O08《空氣中可燃氣體爆炸極限測定方法》和GB／T21844-2008{化合物(蒸氣和氣體)易燃性濃度限值的標準試驗方法》。其中，GB／T12474-2008對應於ISO10156：1996。GB／T21844—2OO8等同採用了美國材料試驗協會標準ASTME681：04。

    除了上述的爆炸極限測定標準外，在國外的其他標準中也規定了可燃氣體爆炸極限的測定方法。歐洲標準EN1839：2017中也規定了可燃氣體爆炸極限的測定方法。EN1839：2017中規定了兩種反應容器。這3個標準的主要差異及對比情況，見表1所示。

表1可燃氣體爆炸極限測定標準的對比

    2最小點火能量

    GB／T14288-1993《可燃氣體與易燃液體蒸氣最小靜電點火能測定方法》中，規定了測定可燃氣體和閃點低於60℃的易燃液體蒸氣的最小靜電點火能的測定方法。在美國材料試驗協會標準ASTME582—07{Standard Test Methodfor Minimum Ignition Energyand Quenching Distancein Gaseous Mixtures}中也規定了可燃氣體最小點火能量的測定方法。此外，該標準還規定了可燃氣體淬熄距離的測定方法。不同可燃氣體最小點火能量測試方法標準的比較，見表2所示。

表2可燃氣體的最小點火能量測定標準的比較

    3自燃溫度

    GB5332-2007<(可燃液體和氣體引燃溫度試驗方法》中規定了可燃氣體的引燃溫度(自燃溫度)的測定方法。該標準等同採用IEC60079-4：19756爆炸性氣體環境中的電氣設備一第四部分一引燃溫度試驗方法》第二版。試驗方法中使用的容器為200mL敞口錐形瓶，試驗中將敞口錐形燒瓶加熱到一定溫度後，把一定量可燃液體或氣體試樣注入錐形燒瓶中，觀察燒瓶內是否發生引燃現象。通過採用不同溫度和不同試樣量重複試驗，把發生引燃時燒瓶的最低溫度作為該試樣在常壓下空氣中的引燃溫度。

    美國材料試驗協會的標準ASTM659-15{Standard Test Methodfor Autoignition Temperature of Chemicals}中對化學品自燃溫度的測定做出了規定。該試驗方法中使用的反應容器為500mL的球形玻璃燒瓶。反應容器的體積和壓力對可燃氣體的自燃溫度有一定的影響。反應容積的體積越大，白燃溫度越低。壓力越大，自燃溫度也越低。GB／T21860-2008《液體化學品自燃溫度的試驗方法》採用了ASTM659-78(2005)版本。

    國家標準GB／T21791-2008《石油產品自燃溫度測定法》也規定了可燃氣體自燃溫度的測定方法。該標準等同採用了德國國家標準DIN51794：2003{Testing of Mineral Oil Hydrocarbons-Determination of Ignition Temperature}。該標準規定了可燃液體和氣體、石油產品及其混合物在75～65O℃之間自燃溫度的測定方法。不同測定可燃氣體自燃標準的比較，見表3所示。

表3可燃氣體自燃溫度測定標準的比較

    4結語

    由於可燃氣體易燃易爆的特點，準確評價其火災危險性是對可燃氣體火災事故預防、處置和消防監督管理的基礎。不同的可燃氣體其被引燃的難易程度有差異，其火災、爆炸的危害後果也有所不同。可燃氣體的火災危險性參數也有較大差異。可燃氣體由於其化學性質不同，生產工藝、使用場所、儲存狀態、可能遇到的引火源的不同，導致發生事故的可能性不同、事故後果也會有差異，僅用一個參數衡量其火災危險性，顯得不夠準確。因此，建議開展在多參數、非常規條件下的可燃氣體火災危險性研究，為預防可燃氣體的火災、爆炸事故提供技術支持。

責任編輯：李辰宇

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