(1) 燃烧反应方程式表示燃烧前后物质变化的方程式，它表示了反应物质之间的比例关系。
液化石油气中主要组分的燃烧反应式如下。
C3H8+502→3CO2+4H2O+Q
C3H6+4.502→3CO2+3H20+Q
C4H10+6.502→4C02+5H20+Q
C4H8+602→4CO2+4H20+Q
以丙烷完全燃烧的反应方程式为例，其含义是1标准立方米体积的C3H8与5标准立方米体积的O2发生燃烧反应能生成3标准立方米的CO2与4标准立方米的水蒸气，同时释放出10×104kJ/m3的热量。可见，由燃烧方程式可以知道燃烧多少液化石油气需要多少理论氧气量，燃烧后产生什么样的气体，产生多少体积的烟气。
(2) 燃烧的空气需要量燃烧所需的氧气通常是从空气中获取，1体积的氧气相当于4.76体积的空气。则1体积丙烷完全燃烧所需的氧气，从理论上需要的空气量为5×4.76=23.8体积。
这种通过反应方程式计算出的空气需要量通常称之为理论空气量。
在液化石油气的实际燃烧中，仅仅供给理论空气量是不能达到完全燃烧的，其原因是：
① 空气中除含有21%的氧气外，还含有大量的氮气，它会带走热量而使火焰温度降低，影响热效率；
② 燃烧时液化石油气与空气中的氧气不能均匀混合，缺氧时会发生不完全燃烧，因此，在实际燃烧中需要多供一些空气量，才能保证燃烧完全。
实际供给空气量与理论需要量之比，称为过剩空气系数，用符号α表示，即
过剩空气系数的取值不能过大，过大易使空气带走燃烧产生的热量；亦不能过小，过小则达不到完全燃烧，甚至会产生有毒的CO。对一般燃具，过剩空气系数可取1.4～1.8。液化石油气燃烧的理论空气需要量和实际空气需要量见表4-12。
表4-12 液化石油气燃烧的理论空气需要量和实际空气需要量
气体 | 空气需要量 |
理论需要量/m3 | 实际需要量/m3 |
丙烷 | 23.86 | 26.35 |
丙烯 | 21.84 | 24.02 |
正丁烯 | 31.03 | 34.13 |
异丁烯 | 28.58 | 31.44 |
城市煤气 | 4.69 | 5.16 |
C、S、P等元素在燃烧过程中分别生成CO2、CO、H2O、SO2、P2O5等物质。在氧化剂充足的条件下，液化石油气完全燃烧，产生完全燃烧产物；在氧化剂不充足的条件下燃烧，会产生不完全燃烧产物。完全燃烧产物不能再进行燃烧，不完全燃烧产物遇氧化剂还会继续深度燃烧。如液化石油气完全燃烧时生成CO2；不完全燃烧时生成CO，CO遇空气还可再燃烧，最终生成CO2。CO是一种无色气体，比空气轻，具有强烈的毒性，当空气中含有10%的C0时，1～2min内可使人中毒死亡。CO2也是一种无色气体，但比空气重，不燃烧、不导电，有轻度毒性，浓度较高时，可使人窒息。因此，燃气灶具间应有良好的通风条件，以使燃烧产物能及时排出。
3. 闪点与闪燃，自燃与自燃点
(1) 闪点与闪燃 各种液体的表面都有一定量的蒸气存在，蒸气的浓度取决于该液体的温度。可燃液体表面的蒸气与空气混合，形成了混合可燃气体，遇火源即发生燃烧。挥发性混合气体遇火源能够燃烧的最低温度称为闪点。在闪点时可燃液体的蒸发速度很慢，所产生的蒸气量仅能维持极短时间的燃烧，而新蒸气来不及补充，只是瞬间出现蓝色火花，不能引起连续燃烧，这种现象就叫闪燃。
不同的可燃液体有不同的闪点，闪点越低，发生火灾的危险程度就越大。液化石油气主要组分的闪点都是非常低的，其数值见表4-13。液体在闪点温度以上时，因液体蒸发速度快，混合气体中可燃气体的数量增加，能够维持连续稳定的燃烧。因此，闪燃是液体发生火险的信号，是着火的前奏。闪点是评定可燃液体火灾危险的主要指标。
(2) 自燃与自燃点 自燃是物质自发的着火燃烧，通常是由缓慢的氧化作用引起本身温度升高或由外界温度升高而引发的，即物质在无外界火源的条件下，在一定温度下自行发热，散热受到阻碍而积蓄，逐渐达到自燃状态。可燃物质发生自行燃烧的最低温度称为自燃点。液化石油气各组分的自燃点见表4-14。
表4-13 液化石油气主要组分的闪点
主要组分 | 丙烷 | 丙烯 | 丁烷 | 丁烯 |
闪点/℃ | -104 | -108 | -82 | -80 |
表4-14 液化石油气各组分的自燃点
组分 | 自燃点/℃ | 组分 | 自燃点/℃ |
空气中 | 氧气中 | 空气中 | 氧气中 |
乙烷 | 472 | | 丁烷 | 408 | 283 |
丙烷 | 493 | 468 | 丁烯 | 443 | |
丙烯 | 458 | | 戊烷 | 290 | 258 |
4. 热值
热值是指单位质量或单位体积的可燃物质，在完全燃尽时生成最简单最稳定的化合物时所释放的热量，单位为kJ/m3或kJ/kg。
热值可分为高热值和低热值，高热值包含燃烧反应后所产生的水蒸气冷凝成水时所放出的热量，因此，高热值要比低热值大。液化石油气各组分的高热值和低热值见表4-15。从表中可以看出，液化石油气的热值很高。
表4-15 液化石油气各组分的热值(O℃，0.1013MPa)
组分 | 高热值(标准状态下)/(kJ/m3) | 低热值(标准状态下)/(kJ/m3) | 组分 | 高热值(标准状态下)/(kJ/m3) | 低热值(标准状态下)/(kJ/m3) |
乙烷 | 70351 | 64397 | 丁烯 | 133048 | 122853 |
丙烷 | 101266 | 93240 | 戊烷 | 169377 | 156733 |
丙烯 | 93667 | 87667 | 一氧化碳 | 12636 | 12636 |
丁烷 | 133886 | 123649 | | | |
六、液化石油气特性及其对安全的要求
1. 液化石油气的一般特性
液化石油气通常处于饱和状态，既有气相，又有液相，因此，它具有气体和液体的物理特性。液化石油气的主要成分为烷烃和烯烃，因此，它又具有烷烃和烯烃的化学特性。液化石油气的这些特性因其组分不同而异，与其他可燃介质相比，液化石油气的一般特性如下。
(1) 方便性 液化石油气在常温下为气体，加压或冷却即可液化。如丙烷在20℃、0.81MPa压力下即成为液体，这给储存、灌装、运输和使用带来了方便。
(2) 易燃性 液化石油气和空气混合后，一旦遇到火种，甚至是石头与金属撞击或摩擦静电火花那样微小的火种，都能迅速引起燃烧，释放出能量。这是制造各种燃烧器具和利用液化石油气的根据。
(3) 易爆性 液化石油气的爆炸极限为1.5%～9.5%，其爆炸范围宽且爆炸下限低，当液化石油气与空气混合达到其爆炸范围时，遇到火种即可发生爆炸。
(4) 挥发性 储存在容器内的液化石油气如果以液体状态泄露出来时，由于压力降低，便可迅速汽化，其体积将会骤然膨胀约为250倍的气态，与周围环境空气混合形成大量爆炸性气体。此时，周围若有火种就会形成燃烧和爆炸。
(5) 溶解性 液化石油气能溶解水，而且随温度升高其溶解度增大。当温度降低时，原来溶解的水会部分析出，这部分水在温度降低时，易形成冰塞，造成管道或阀门堵塞，甚至冻裂损坏。
液化石油气能使石油产品溶化。用于液化石油气的阀门填料应采用聚四氟乙烯材料，不应使用油浸石棉盘根作阀门填料和管道密封材料；输送和装卸软管需采用耐油胶管。
(6) 微毒性 空气中液化石油气浓度低于1%时，对人体健康无害。但是，如果长期接触浓度较高的液化石油气，对人的神经系统是有影响的，尤其是当空气中含有超过10%的高碳烃类气体时，会使人窒息。
(7) 腐蚀性 纯净的液化石油气不会对碳钢和低合金钢产生腐蚀。所谓液化石油气的腐蚀是由于其中的硫化物杂质所致。如硫化氢在有水的条件下，会对钢材产生应力腐蚀和化学腐蚀。因此，对盛装液化石油气的金属设备，应定期进行缺陷检验。
(8)热值高 液化石油气燃烧时，一般每立方米气态液化石油气的低热值为10×104kJ/m3，相当于每立方米焦炉煤气热值的5倍；液态石油气的低发热量为4.5×104kJ/m3，约为每公斤烟煤热值的12倍。液化石油气及其他燃气的低热值见表4-16。
2. 液化石油气特性对安全使用的要求
表4-16 液化石油气及其他燃气的低热值
名称 | 液化石油气 | 天然气 | 焦炉煤气 | 空气煤气 | 无烟煤气 | 二甲醚 | 轻烃燃气 |
热值/(kJ/m3) | 108000 | 35600 | 15900 | 10500 | 5800 | 66800 | 31800 |
综上所述，液化石油气是一种极易燃烧爆炸的物质，国家标准GB 18218《重大危险源辨识》将其列为重大危险易燃物质。人们在利用液化石油气的有益特性的同时，还应加强安全管理，防止其发生危害作用。液化石油气的安全使用要求如下。
① 严防液化石油气的外泄。凡盛装液化石油气的容器和管道，应具有足够的耐压能力和可靠的密封性。与液化石油气相关的设备及其建筑物、构筑物要有满足要求的防范保护设施和防火间距。
② 凡与液化石油气相关的站区和环境要杜绝明火、电火花及静电火花的产生，并应具有良好的通风条件，避免造成液化石油气集聚、存积。
③ 储罐、钢瓶等容器储装液化石油气时，要按规定的储装量充装，严禁过量超装。
化工和危化品事故分析报告
危险化学品目录（2015版）
