在VOCs废气治理的设计中，VOCs废气的爆炸下限特别涉及焚烧工艺时，是设计计算的重点。可燃气体在空气中遇明火火种爆炸的最低浓度，称之为爆炸下限（LEL—Lower Explosive Limit）；可燃气体在空气中遇明火火种爆炸的最高浓度，称之为爆炸下限（UEL—Upper Explosive Limit）。那我们今日来详细分享下：

 LEL和UEL的计算公式通常用于气体或蒸汽混合物的爆炸性质分析: - LEL =(最低爆炸浓度)/(混合物中气体总体积) - UEL =(最高爆炸浓度)/(混合物中气体总体积)。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。

一、爆炸气体的分级

      根据 GB50058-2014《爆炸危险环境电力装置设计规范》 第3.4.1条可知，分级是按最大试验安全间隙MESG来判定的。

对于常见的气体对应关系如下：

IIA ：甲烷、柴油等（数量多）

IIB ：乙烯、乙二醇等（数量多）

IIC ：氢气、乙炔、二硫化碳、硝酸乙酯、水煤气

对于设备来讲，气体爆炸环境中，IIC的保护等级最高。

二、混合气体的分级

对于混合气体的分级，《爆规》附录给了一个公式

      对于含有像氮气这样的惰性组分的混合气体,如果氮气的体积小于5%，则氮气MESG值取无穷大；如果氮气的体积大于或等于5%，则氮气MESG值取2。根据以上信息可算出结果。

三、案例

某项目涉及到煤气，其成分如下：

一氧化碳：85%~90%

氢气：1%~4%

甲烷：5%~8%

氮气、二氧化碳：1%~2%

其中氮气和二氧化碳为非爆炸气体，另外三种气体的成分如下

计算时，将氢气取最大值4%，一氧化碳取值87%，甲烷则按7%取值。计算结果如下：

查表3.4.1可知，此时混合气体的级别成了IIB类的。

对于混合气体LEL & UEL具体计算方法和计算文档可参见《混合可燃气体的爆炸极限及计算》

四、总结

1、并不是混合气体只要含有氢气就需要IIC级别。具体需要看氢气的含量和其他气体的含量。

      比如在《爆规》的附录C中第33项，就明确了含15%以下（按体积计）氢气的甲烷混合气，只需按IIA考虑即可。

2、混合气体不能看作几种独立气体来划分。

以上面案例来讲，若按独立气体考虑，则小范围内需要IIC，但其他区域仅需IIA，满足不了计算后的气体级别IIB。

3、但在工程实际中，更多时候是很难得到混合气体的比例，且就算晓得某一设备内的混合气体比列，待其进入下一段工艺，比列又变化了，不少同仁会选择更严的防爆等级。

4、《爆规》的5.2.3条文说明中的计算方法引用的是NFPA497-2008。NFPA497从2012年版本升4级了方法，计算中增加了各组分氧气消耗量的考量。目前《爆规》的计算更严格，但NFPA497新的计算方法更加符合实际。SH/T3413-2019《石油化工石油气管道阻火器选用、检验及验收标准》6.1条文说明也给出了混合气体组别的计算方法，与NFPA497的新方法相同。

来源：VOCs减排工作站

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