安全用气

2026-06-27 17:06:00

1)天然气的特性

天然气燃烧为我们带来光和热的同时,可别忘记,天然气也是一种易燃气体。了解天然气的燃烧特性,对于天然气的安全使用和高效利用非常重要。

天然气由80%~98%的甲烷和微量的氢气、水及其他碳氢化合物组成,因此,可以说甲烷的性质大致决定了天然气的燃、爆特性。燃烧范围指可燃气体与空气形成的混合物,能够产生燃烧或爆炸的浓度范围。当燃气浓度低于燃烧下限时,氧化反应产生的热量不足以弥补散失的热量,无法维持燃烧爆炸;当燃气浓度超过燃烧上限时,由于缺氧也无法维持燃烧爆炸,二者之间的浓度范围称为燃烧范围。天然气的燃烧范围在5%~15%之间,当然也会随着其组成的不同而略有差别。

燃料在没有火源情况下,能够自动着火的最低温度称为着火温度,它与燃料浓度和压力有关,因此并不是一个固定值。因此,工程上实用的着火温度应由试验确定。

在大气压条件下,以甲烷为主要成分的天然气着火温度较高,大约为450℃。此外,如果温度比着火点高得多,气体将立即点燃。与此同时,它也会被静电产生的火花点燃,因此不要让化纤布类制品靠近富含天然气的区域。

燃烧速度是火焰在燃气混合物中的传递速度,天然气燃烧速度较低,但也会随着浓度的增加而提高,其最高燃烧速度只有0.3米/秒。为了让天然气在可控的状态下燃烧,生活中和工业中均采用燃烧器,如家用热水器、工业锅炉,先使燃气按比例混合,以使其充分燃烧,并将燃烧产生的能量输出利用。

燃烧器的设计决定了其能量利用效率与可靠性。当天然气由燃料系统按照特定的流量送入燃烧器,空气则由鼓风系统送入,二者混合并进入点火系统并被点燃,再根据需要调节火焰形状、长度、锥角等,以获得合适的燃烧温度。

火焰的燃烧速度可以使用本生灯来测量。火焰分三层:内层为碳氧、氮氧化合物,温度约300℃,称为焰心;中层内煤气燃烧不完全,火焰呈淡蓝色,温度约500℃,称为还原焰;外层煤气燃烧完全,火焰呈淡紫色,温度可达800~900℃,称为氧化焰。测定燃烧速度时,当火焰稳定燃烧,观察火焰的外形、颜色,记录燃气和空气的压力、流速,测量火焰内锥高度,即可推算出燃烧速度。

2)天然气加臭

当我们做饭时,天然气燃烧没有任何气味,只有明亮的淡蓝色火焰在灶具上跳跃,但是燃气管道里的天然气,其实闻起来有一种“臭臭”的味道,你知道这是为什么吗?

天然气中的主要成分甲烷和轻烃,均是无色无味的气体。当这些气体含量超过警戒值时,可使人窒息。此外,由于天然气的燃烧特性,达到燃烧范围浓度时(燃烧范围为5%~15%),遇火可燃甚至爆炸,给我们的生命财产安全造成威胁。

促使人们对燃气进行加臭的契机,源于1937年美国的一场爆炸事故。3月的一天,美国得克萨斯州新伦敦学校的砂光机开关时的电火花引爆了积聚在学校地下室及墙体中的天然气,爆炸掀翻了学校的屋顶,猛烈的冲击波震碎校舍大楼,导致至少295人丧生。爆炸发生后几周内,得克萨斯州通过了一项立法,要求必须将天然气与臭味气体混合,以便在气体泄漏时能够及时被人察觉。这种臭味气体,就是“加臭剂”。除了入户的民用燃气,在天然气输配过程中,例如西气东输工程,为了能及时发现天然气管网或装置上的泄漏,也会在管道中添加臭味物质。

于是人们将目光移向了污水处理厂、垃圾处理场、化工厂等地方,从生物体腐烂过程和化工原料中释放出的含硫、含氮、含氧物质,以及部分烃类化合物中,希望找到理想的加臭剂。最早使用的加臭剂是臭到被载入吉尼斯世界纪录的乙硫醇,目前大多数燃气企业使用的天然气加臭剂为四氢噻吩(C4H8S,简称THT)。四氢噻吩是一种具有强烈气味的有机化合物,当它以很低的浓度加入燃气中时,使燃气有一种特殊的警示性臭味,以便泄漏的燃气在达到其燃烧下限5%或达到对人体允许的有害浓度时,能立即被察觉。此外,其他“候选人”中,丙烯酸乙酯由于其更加突出的“臭味”和环境友好性,也逐渐应用于燃气加臭。

那么加臭剂会对人体产生危害吗?四氢噻吩是一种含硫饱和杂环化合物,具有化学性质稳定、气味留存时间久、燃烧后无残留、添加量少及腐蚀性小等优点,目前被普遍采用。我国天然气中允许的四氢噻吩添加量为16~50毫克/米3,一般参考国家标准推荐的20毫克/米3,添加量较少,大家完全不用担心对人体有损害。

如果大家在厨房里闻到了一种特殊的臭味,那很有可能是四氢噻吩随着甲烷分子出来遛弯了,大家不要惊慌,按照以下步骤就能处理妥当:

(1)迅速关闭燃气总阀门;

(2)立即打开门窗;

(3)杜绝一切火种,严禁开关电器用具;

(4)离开现场,到没有燃气异味的安全场所给燃气公司服务部门打电话报修。

3)可燃气体报警器

随着经济发展,城乡居民生活水平逐步提高,管道燃气也通到了千家万户,这给我们的日常生活带来了极大的便利。管道中输送的天然气,虽然无色无味,但却可燃可爆,具有一定的危险性。人们在使用天然气的过程中,如果燃气发生泄漏,极易引发爆炸、火灾等重大事故。但是天然气无色无味,我们怎么才能知道它发生泄漏了呢?

一般在天然气输配过程中,为了能及时发现天然气管网或装置上的泄漏,会在管道输送的天然气中添加加臭剂来提醒人们泄漏的发生。但是如果在空旷和人迹罕至的地方,或者以天然气、液化气为原料的化工厂内,就必须要安装可燃气体报警器,对空气中的可燃气体浓度进行监控。可燃气体报警器是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器,按照其原理,分为催化型、红外光学型两种类型。催化型的工作原理是当可燃气体进入探测器时,在铂丝表面引起氧化反应导致铂丝的温度升高从而引起电阻率的变化。红外光学型是利用红外传感器通过红外线光源的吸收原理来检测可燃气体,由于红外传感器价格高但运行稳定,因此多用于海上油气田。可燃气体报警器可以检测的气体包括氢气、烷烃、烯烃等。除检测功能外,可燃气体探测器还需要具备报警功能。其核心元件是气体传感器,俗称“电子鼻”,它能够检测出特定的气体及浓度,并将该信息转化为电信号,电信号的强弱则对应环境中可燃气体的浓度,从而实现监控和报警。

可燃气体报警器按产品系列,分为可燃气体检漏仪、可燃气体报警控制器、可燃气体探测器。可燃气体检漏仪体积较小,可随身携带,适用于可燃气体管道巡线人员现场检漏使用。后两者往往是以组合的形式出现,并且可以与家庭厨房的燃气器具、抽排烟设备、电磁阀,工商业的强制送排风设备、紧急切断阀等联动使用。当燃气发生泄漏时,阀门通常会紧急关闭,切断燃气线路,避免事故发生。

燃气公司为保障广大用户的用气安全,依据国家有关规定会定期开展免费的燃气安全巡检(非居民用户一年巡检一次,居民用户两年巡检一次)。一般会对燃气管道、计量器具、燃气燃烧器具等进行巡视、检查和问题告知。因此,大家可以放心使用天然气,享受天然气给我们的生活带来的温馨和便利。

4)城镇供气接力

天然气是一种清洁、高效的城市绿色能源,已经成为中国城镇管道燃气最主要的气源。城镇天然气供气方式主要有三种:输气管道供气、液化天然气供气、压缩天然气供气。

输气管道供气是将天然气在集气站和天然气处理厂经过处理后,送入压气站,增压后输入输气管道,在输送过程中压力会逐渐下降,所以在中途会设有压力站进行增压,直到到达最终的配送地点,经配气网送到千家万户。在能源发展的短期规划中,我国管道天然气主要面向大中型城市和经济较发达地区。西气东输工程全线贯通,新疆塔里木油田天然气输至上海;川气东输工程将四川的天然气输至武汉。但对于我国中小城镇,由于数量多、分布分散、用气规模小等因素,限制了管道天然气在中小城镇的普及。以河南省为例,全省38个城市仅有安阳、周口采用管道供应的方式。

绝大部分县城、工业园区、产业集聚区和乡镇的管网远未建设完善,县城和乡镇燃气发展水平与城市之间差距较大。中小城镇供气主要采用以下两种非管输供应方式。

LNG供气是将天然气净化后,冷却至-162℃,由气态变成液态。在天然气变身为液态后,它的体积缩小为气态时的1/625,可以说是参天大树变身为了一棵小草,所以LNG可以很方便地用汽车、火车、轮船等运输工具运到没有天然气的地方,这也是中小城镇、偏远乡镇实现天然气供应的最经济的供应方式了。在大城市,LNG也可以在未敷设管道的地区发挥作用,完全不受气源与管网布局的限制。LNG到达使用地点后经过汽化,又重新变身为气态的天然气,这样就可以供千家万户使用了。而且LNG小小的身体里有大大的能量,10立方米LNG汽化后的天然气就可以供应1万户居民一天的生活用气。

CNG供气是将天然气净化后加压至20~25兆帕,这样天然气就可以变身(变小)进入CNG运输车的耐高压容器中。CNG运输车通过公路运输至CNG储配供气站,经过多次减压后,就可以进入城区管网输送至用户了。由于CNG主要采用汽车作为运输工具,所以运输距离不宜过长,两地间要有良好的道路交通条件。而且CNG供应规模不宜过大,一般在5万户以内。对于大中型城市,供气方式往往是多元的。以沈阳市为例,沈阳燃气集团在沈阳东西两侧设有储配罐站,包括干式气柜、CNG球罐、LNG罐,储气容量约为60万立方米,同时城边有环状高压储气环,储气能力约为200万立方米,另外市街的管网可缓冲供气约10万立方米。通过多元化的供气方式保障了沈阳市民的平稳用气。

对于城镇供气的规划,气源地与城镇用户的距离、城镇的用气规模、输送管道的布设格局、不同供气的价格等都将决定城镇供气规划的合理性。

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