Karakteristike produkata sagorevanja koje kotlovi emituju u atmosferu. Potpuno i nepotpuno sagorevanje gasa Potpuno i nepotpuno sagorevanje gasa
Sadržaj odjeljka
Prilikom sagorijevanja organskih goriva u kotlovskim pećima nastaju različiti produkti sagorijevanja, kao što su ugljični oksidi CO x = CO + CO 2, vodena para H 2 O, oksidi sumpora SO x = SO 2 + SO 3, dušikovi oksidi NO x \ u003d NO + NO 2 , policiklični aromatični ugljovodonici (PAH), fluoridi, jedinjenja vanadijuma V 2 O 5 , čestice, itd. (vidi tabelu 7.1.1). U slučaju nepotpunog sagorevanja goriva u pećima, izduvni gasovi mogu sadržati i ugljovodonike CH4, C2H4 itd. Svi produkti nepotpunog sagorevanja su štetni, ali se njihovo stvaranje može minimizirati savremenom tehnologijom sagorevanja goriva [1].
Tabela 7.1.1. Specifične emisije iz spaljivanja organskih goriva u energetskim kotlovima [3]
Simboli: A p, S p – sadržaj pepela i sumpora po radnoj masi goriva, %.
Kriterijum za sanitarnu ocjenu životne sredine je maksimalno dozvoljena koncentracija (MAC) štetne materije u atmosferskom vazduhu na nivou tla. MPC treba shvatiti kao takvu koncentraciju različitih supstanci i hemijskih spojeva, koja uz svakodnevnu dugotrajnu izloženost ljudskom tijelu ne izaziva nikakve patološke promjene ili bolesti.
Maksimalno dozvoljene koncentracije (MPC) štetnih materija u atmosferskom vazduhu naseljenih mesta date su u tabeli. 7.1.2 [4]. Maksimalna jednokratna koncentracija štetnih materija utvrđuje se uzorcima uzetim u roku od 20 minuta, prosječna dnevna - dnevno.
Tabela 7.1.2. Maksimalno dozvoljene koncentracije štetnih materija u atmosferskom vazduhu naseljenih mesta
| Zagađivač | Maksimalna dozvoljena koncentracija, mg / m 3 | |
| Maksimalno jednokratno | Prosjek dnevno | |
| Prašina nije otrovna | 0,5 | 0,15 |
| sumpor dioksid | 0,5 | 0,05 |
| ugljen monoksid | 3,0 | 1,0 |
| ugljen monoksid | 3,0 | 1,0 |
| dušikov dioksid | 0,085 | 0,04 |
| Dušikov oksid | 0,6 | 0,06 |
| čađ (čađ) | 0,15 | 0,05 |
| hidrogen sulfid | 0,008 | 0,008 |
| Benz(a)piren | - | 0,1 μg / 100 m 3 |
| Vanadijum pentoksid | - | 0,002 |
| Jedinjenja fluora (za fluor) | 0,02 | 0,005 |
| Hlor | 0,1 | 0,03 |
Proračuni se vrše za svaku štetnu tvar posebno, tako da koncentracija svake od njih ne prelazi vrijednosti date u tabeli. 7.1.2. Za kotlovnice ovi uslovi su pooštreni uvođenjem dodatnih zahtjeva o potrebi sumiranja djelovanja oksida sumpora i dušika, što je određeno izrazom
Istovremeno, usled lokalnog nedostatka vazduha ili nepovoljnih termičkih i aerodinamičkih uslova, u pećima i komorama za sagorevanje nastaju produkti nepotpunog sagorevanja, koji se uglavnom sastoje od ugljen-monoksida CO (ugljen-monoksida), vodonika H2 i raznih ugljovodonika, koji karakterišu toplotu. gubici u kotlovskoj jedinici zbog hemijske nepotpunosti sagorevanja (hemijsko sagorevanje).
Osim toga, tokom procesa sagorijevanja dobiva se niz kemijskih spojeva koji nastaju kao rezultat oksidacije različitih komponenti goriva i dušika u zraku N 2. Najznačajniji dio njih su dušikovi oksidi NO x i sumpor SO x .
Oksidi dušika nastaju zbog oksidacije i molekularnog dušika u zraku i dušika sadržanog u gorivu. Eksperimentalna istraživanja su pokazala da glavni udio NOx koji nastaje u ložištima kotlova, odnosno 96÷100%, otpada na dušikov monoksid (oksid) NO. Azot dioksid NO 2 i dušikov hemioksid N 2 O nastaju u znatno manjim količinama, a njihov udio je približno: za NO 2 - do 4%, a za N 2 O - stoti dio procenta ukupne emisije NOx. U tipičnim uslovima spaljivanja goriva u kotlovima, koncentracije azot-dioksida NO 2 su po pravilu zanemarljive u odnosu na sadržaj NO i obično se kreću od 0÷7 ppm do 20÷30 ppm. Istovremeno, brzo miješanje toplih i hladnih područja u turbulentnom plamenu može dovesti do relativno velikih koncentracija dušikovog dioksida u hladnim zonama strujanja. Osim toga, do djelomične emisije NO 2 dolazi u gornjem dijelu peći iu horizontalnom dimovodu (na T> 900÷1000 K) i pod određenim uslovima može dostići i primetne veličine.
Dušikov hemoksid N 2 O, koji nastaje tokom sagorevanja goriva, je, po svemu sudeći, kratkotrajni međuprodukt. N 2 O praktično nema u produktima sagorevanja iza kotlova.
Sumpor sadržan u gorivu je izvor stvaranja sumpornih oksida SO x: sumpornog SO 2 (sumpor-dioksid) i sumpornog SO 3 (sumpornog trioksida) anhidrida. Ukupna emisija mase SO x zavisi samo od sadržaja sumpora u gorivu S p , a njihova koncentracija u dimnim gasovima zavisi i od koeficijenta protoka vazduha α. Udio SO 2 je po pravilu 97÷99%, a udio SO 3 je 1÷3% ukupne proizvodnje SO x . Stvarni sadržaj SO 2 u gasovima koji izlaze iz kotlova kreće se od 0,08 do 0,6%, a koncentracija SO 3 - od 0,0001 do 0,008%.
Među štetnim komponentama dimnih gasova posebno mjesto zauzima velika grupa policikličnih aromatičnih ugljovodonika (PAH). Mnogi PAH imaju visoku kancerogenu i (ili) mutagenu aktivnost, aktiviraju fotohemijski smog u gradovima, što zahtijeva strogu kontrolu i ograničenje njihovih emisija. Istovremeno, neki PAH, kao što su fenantren, fluoranten, piren i niz drugih, gotovo su fiziološki inertni i nisu kancerogeni.
PAH nastaju kao rezultat nepotpunog sagorijevanja bilo kojeg ugljikovodika goriva. Ovo posljednje nastaje zbog inhibicije reakcija oksidacije ugljikovodika goriva hladnim zidovima uređaja za sagorijevanje, a može biti uzrokovano i nezadovoljavajućom mješavinom goriva i zraka. To dovodi do stvaranja u pećima (komorama za sagorijevanje) lokalnih oksidirajućih zona s niskom temperaturom ili zona sa viškom goriva.
Zbog velikog broja različitih PAH-ova u dimnim plinovima i teškoće mjerenja njihovih koncentracija, uobičajeno je da se nivo kancerogene kontaminacije produkata sagorijevanja i atmosferskog zraka procjenjuje koncentracijom najjačeg i najstabilnijeg kancerogena, benzo(a) piren (B(a)P) C 20 H 12 .
Zbog visoke toksičnosti, posebno treba spomenuti proizvode sagorijevanja lož ulja kao što su oksidi vanadijuma. Vanadijum se nalazi u mineralnom delu lož ulja i pri sagorevanju stvara vanadijum okside VO, VO 2 . Međutim, prilikom formiranja naslaga na konvektivnim površinama, oksidi vanadijuma su prisutni uglavnom u obliku V 2 O 5 . Vanadijum pentoksid V 2 O 5 je najotrovniji oblik vanadijum oksida, stoga se njihove emisije računaju u smislu V 2 O 5 .
Tabela 7.1.3. Približna koncentracija štetnih materija u produktima sagorevanja pri spaljivanju organskih goriva u kotlovima
| Emisije = | Koncentracija, mg / m 3 | ||
| Prirodni gas | lož ulje | Ugalj | |
| Dušikovi oksidi NO x (u smislu NO 2) | 200÷ 1200 | 300÷ 1000 | 350 ÷1500 |
| Sumpor dioksid SO2 | - | 2000÷6000 | 1000÷5000 |
| Sumporni anhidrid SO 3 | - | 4÷250 | 2 ÷100 |
| Ugljen monoksid CO | 10÷125 | 10÷150 | 15÷150 |
| Benz (a) piren C 20 H 12 | (0,1÷1, 0) 10 -3 | (0,2÷4,0) 10 -3 | (0,3÷14) 10 -3 |
| Čvrste čestice | - | <100 | 150÷300 |
Prilikom sagorijevanja lož ulja i čvrstih goriva, emisije također sadrže čestice, koje se sastoje od letećeg pepela, čestica čađi, PAH-a i neizgorjelog goriva kao rezultat mehaničkog sagorijevanja.
Opsezi koncentracija štetnih materija u dimnim gasovima pri sagorevanju različitih vrsta goriva dati su u tabeli. 7.1.3.
Antropotoksini;
Proizvodi uništavanja polimernih materijala;
Supstance koje ulaze u prostoriju sa zagađenim atmosferskim vazduhom;
Hemijske tvari koje se oslobađaju iz polimernih materijala, čak i u malim količinama, mogu uzrokovati značajne poremećaje u stanju živog organizma, na primjer, u slučaju alergijske izloženosti polimernim materijalima.
Intenzitet oslobađanja isparljivih materija zavisi od uslova rada polimernih materijala - temperature, vlažnosti, brzine razmene vazduha, vremena rada.
Utvrđena je direktna zavisnost nivoa hemijskog zagađenja vazduha od ukupne zasićenosti prostorija polimernim materijalima.
Rastući organizam je osjetljiviji na djelovanje isparljivih komponenti iz polimernih materijala. Utvrđena je i povećana osjetljivost pacijenata na djelovanje hemikalija koje se oslobađaju iz plastike u odnosu na zdrave. Istraživanja su pokazala da je u prostorijama s visokom zasićenošću polimerima osjetljivost stanovništva na alergije, prehlade, neurastenije, vegetativnu distoniju i hipertenziju veća nego u prostorijama gdje su se polimerni materijali koristili u manjim količinama.
Kako bi se osigurala sigurnost upotrebe polimernih materijala, prihvaćeno je da koncentracije isparljivih tvari koje se oslobađaju iz polimera u stambenim i javnim zgradama ne smiju prelaziti njihove MPC utvrđene za atmosferski zrak, a ukupan omjer otkrivenih koncentracija nekoliko tvari prema njihov MPC ne bi trebalo da prelazi jedan. U cilju preventivnog sanitarnog nadzora polimernih materijala i proizvoda od njih, predlaže se ograničavanje ispuštanja štetnih materija u životnu sredinu ili u fazi proizvodnje, odnosno ubrzo nakon njihovog puštanja od strane proizvođača. Dozvoljeni nivoi od oko 100 hemikalija oslobođenih iz polimernih materijala su sada potkrijepljeni.
U savremenom građevinarstvu sve je izraženiji trend hemizacije tehnoloških procesa i upotrebe različitih supstanci kao mešavina, prvenstveno betona i armiranog betona. Sa higijenske tačke gledišta, važno je uzeti u obzir štetne efekte hemijskih aditiva u građevinskim materijalima zbog oslobađanja toksičnih materija.
Ništa manje moćan unutrašnji izvor zagađenja unutrašnjeg okruženja nisu ljudski otpadni proizvodi antropotoksini. Utvrđeno je da u procesu života osoba oslobađa oko 400 hemijskih jedinjenja.
Istraživanja su pokazala da se zračno okruženje neventiliranih prostorija pogoršava proporcionalno broju ljudi i vremenu koje provode u prostoriji. Hemijska analiza vazduha u zatvorenom prostoru omogućila je da se u njima identifikuju brojne toksične supstance, čija je distribucija prema klasama opasnosti sledeća: dimetilamin, sumporovodik, azot dioksid, etilen oksid, benzen (druga klasa opasnosti je veoma opasna supstance); octena kiselina, fenol, metilstiren, toluen, metanol, vinil acetat (treća klasa opasnosti su tvari male opasnosti). Jedna petina identifikovanih antropotoksina je klasifikovana kao visoko opasne supstance. Istovremeno je utvrđeno da su u neventiliranoj prostoriji koncentracije dimetilamina i sumporovodika premašile MPC za atmosferski zrak. Koncentracije tvari kao što su ugljični dioksid, ugljični monoksid i amonijak također su premašile MPC ili su bile na njihovom nivou. Preostale supstance, iako su iznosile desetine i manje frakcije MPC, zajedno svedočile su o nepovoljnom vazdušnom okruženju, jer je i dvočetverosatni boravak u ovim uslovima negativno uticao na mentalne sposobnosti ispitanika.
Studija vazdušnog okruženja gasifikovanih prostorija pokazala je da je tokom satnog sagorevanja gasa u unutrašnjem vazduhu koncentracija supstanci bila (mg/m 3): ugljen monoksid - u proseku 15, formaldehid - 0,037, azot oksid - 0,62 , dušikov dioksid - 0,44, benzen - 0,07. Temperatura vazduha u prostoriji tokom sagorevanja gasa porasla je za 3-6°C, vlažnost se povećala za 10-15%. Štaviše, visoke koncentracije hemijskih jedinjenja primećene su ne samo u kuhinji, već iu stambenim prostorijama stana. Nakon isključivanja plinskih uređaja, sadržaj ugljičnog monoksida i drugih hemikalija u zraku se smanjivao, ali se ponekad nije vraćao na početne vrijednosti ni nakon 1,5-2,5 sata.
Proučavanje uticaja produkata sagorevanja gasa u domaćinstvu na spoljašnje disanje ljudi otkrilo je povećanje opterećenja respiratornog sistema i promenu funkcionalnog stanja centralnog nervnog sistema.
Jedan od najčešćih izvora zagađenja vazduha u zatvorenom prostoru je pušenje. Spektrometrijska analiza vazduha zagađenog duvanskim dimom otkrila je 186 hemijskih jedinjenja. U nedovoljno ventiliranim prostorijama, zagađenje zraka proizvodima za pušenje može doseći 60-90%.
Prilikom proučavanja uticaja komponenti duvanskog dima na nepušače (pasivno pušenje), ispitanici su iskusili iritaciju sluzokože očiju, povećanje sadržaja karboksihemoglobina u krvi, ubrzan rad srca i povećanje krvnog pritiska. . dakle, glavni izvori zagađenja Vazdušno okruženje prostorija može se uslovno podijeliti u četiri grupe:
Značaj unutrašnjih izvora zagađenja u različitim tipovima zgrada nije isti. U upravnim zgradama nivo ukupnog zagađenja najbliže korelira sa zasićenošću prostorija polimernim materijalima (R = 0,75), u zatvorenim sportskim objektima nivo hemijskog zagađenja najviše korelira sa brojem ljudi u njima (R = 0,75). Za stambene zgrade, čvrstoća korelacije između nivoa hemijskog zagađenja i sa zasićenošću prostorija polimernim materijalima i sa brojem ljudi u prostorijama je približno ista.
Hemijsko zagađenje vazdušnog okruženja stambenih i javnih zgrada pod određenim uslovima (loša ventilacija, prekomerna zasićenost prostorija polimernim materijalima, velika gužva i sl.) može dostići nivo koji negativno utiče na opšte stanje ljudskog organizma. .
Posljednjih godina, prema WHO-u, značajno se povećao broj prijava takozvanog sindroma bolesne zgrade. Opisani simptomi pogoršanja zdravlja ljudi koji žive ili rade u ovakvim zgradama su veoma raznoliki, ali imaju i niz zajedničkih karakteristika, a to su: glavobolja, mentalni umor, povećana učestalost infekcija i prehlada koje se prenose zrakom, iritacija sluzokože. očiju, nosa, ždrijela, osjećaj suhoće sluzokože i kože, mučnina, vrtoglavica.
Prva kategorija - privremeno "bolesne" zgrade- uključuje novoizgrađene ili nedavno renovirane objekte kod kojih intenzitet ispoljavanja ovih simptoma vremenom slabi i u većini slučajeva potpuno nestaju nakon otprilike šest mjeseci. Smanjenje jačine manifestacije simptoma je moguće povezano s obrascima emisije isparljivih komponenti sadržanih u građevinskim materijalima, bojama itd.
U zgradama druge kategorije - stalno "bolestan" opisani simptomi se primjećuju dugi niz godina, pa čak i velike rekreativne aktivnosti možda neće imati efekta. Objašnjenje za ovu situaciju obično je teško pronaći, uprkos pažljivom proučavanju sastava vazduha, rada ventilacionog sistema i strukturnih karakteristika zgrade.
Treba napomenuti da nije uvijek moguće uočiti direktnu vezu između stanja unutrašnjeg vazdušnog okruženja i stanja javnog zdravlja.
Međutim, obezbjeđivanje optimalnog zračnog okruženja za stambene i javne zgrade važan je higijenski i inženjerski problem. Vodeća karika u rješavanju ovog problema je izmjena zraka u prostoriji, koja obezbjeđuje potrebne parametre vazdušne sredine. Prilikom projektovanja sistema klimatizacije u stambenim i javnim zgradama, potrebna količina dovoda vazduha se izračunava u količini dovoljnoj za asimilaciju ljudske emisije toplote i vlage, izdahnutog ugljen-dioksida, a u prostorijama namenjenim za pušenje uzima se i potreba za uklanjanjem duvanskog dima. u obzir.
Pored regulisanja količine dovodnog vazduha i njegovog hemijskog sastava, električne karakteristike vazdušnog okruženja su od poznatog značaja za obezbeđivanje komfora vazduha u zatvorenom prostoru. Potonji je određen jonskim režimom prostorija, odnosno nivoom pozitivne i negativne jonizacije vazduha. I nedovoljna i prekomjerna jonizacija zraka negativno djeluju na organizam.
Život u područjima sa sadržajem negativnih zračnih jona od 1000-2000 u 1 ml zraka ima pozitivan učinak na zdravlje stanovništva.
Prisustvo ljudi u prostorijama uzrokuje smanjenje sadržaja lakih zračnih jona. Istovremeno, ionizacija zraka se mijenja intenzivnije, što je više ljudi u prostoriji i što je njena površina manja.
Smanjenje broja lakih jona dovodi se u vezu sa gubitkom osvežavajućih svojstava vazduha, sa njegovom nižom fiziološkom i hemijskom aktivnošću, što negativno utiče na ljudski organizam i izaziva tegobe na začepljenost i „nedostatak kiseonika“. Stoga su od posebnog interesa procesi deionizacije i umjetne jonizacije zraka u zatvorenom prostoru, koji, naravno, moraju imati higijensku regulativu.
Treba naglasiti da veštačka jonizacija vazduha u zatvorenom prostoru bez dovoljnog dovoda vazduha u uslovima visoke vlažnosti i zaprašenosti vazduha dovodi do neizbežnog povećanja broja teških jona. Osim toga, u slučaju jonizacije prašnjavog zraka, postotak zadržavanja prašine u respiratornom traktu naglo se povećava (prašina koja nosi električne naboje zadržava se u respiratornom traktu osobe u mnogo većim količinama od neutralne prašine).
Shodno tome, veštačka jonizacija vazduha nije univerzalna panaceja za poboljšanje vazduha u zatvorenom prostoru. Bez poboljšanja svih higijenskih parametara vazdušnog okruženja, veštačka jonizacija ne samo da ne poboljšava uslove života ljudi, već, naprotiv, može imati negativan efekat.
Optimalne ukupne koncentracije lakih jona su nivoi reda 3 x 10, a minimalna potrebna je 5 x 10 u 1 cm 3. Ove preporuke su bile osnova sanitarno-higijenskih standarda koji su na snazi u Ruskoj Federaciji za dozvoljene nivoe jonizacije vazduha u industrijskim i javnim prostorijama (tabela 6.1).
Sastav i svojstva prirodnog gasa. Prirodni gas (zapaljivi prirodni gas; GGP) - Gasovita smeša koja se sastoji od metana i težih ugljovodonika, azota, ugljen-dioksida, vodene pare, jedinjenja koja sadrže sumpor, inertnih gasova . Metan je glavna komponenta GGP-a. HGP obično sadrži i količine drugih komponenti u tragovima (slika 1).
1. Zapaljive komponente uključuju ugljovodonike:
a) metan (CH 4) - glavna komponenta prirodnog gasa, do 98% zapremine (ostale komponente su prisutne u malim količinama ili ih nema). Bezbojan, bez mirisa i ukusa, netoksičan, eksplozivan, lakši od vazduha;
b) teški (ograničavajući) ugljovodonici [etan (C 2 H 6), propan (C h H 8), butan (C 4 H 10) itd.] - bezbojni, bez mirisa i ukusa, netoksični, eksplozivni, teži od zrak.
2. Nezapaljive komponente (balast) :
a) azot (N 2) - komponenta vazduha, bez boje, mirisa i ukusa; inertni gas, jer ne reaguje sa kiseonikom;
b) kiseonik (O 2) - sastavni deo vazduha; bez boje, mirisa i ukusa; oksidaciono sredstvo.
c) ugljični dioksid (ugljični dioksid CO 2) - bez boje sa blago kiselkastim okusom. Kada je sadržaj u zraku više od 10% otrovan, teži od zraka;
Zrak . Suvi atmosferski vazduh je višekomponentna gasna mešavina koja se sastoji od (vol.%): azota N 2 - 78%, kiseonika O 2 - 21%, inertnih gasova (argon, neon, kripton, itd.) - 0,94% i ugljen dioksid - 0,03%.
 Fig.2. Sastav vazduha. |
Vazduh takođe sadrži vodenu paru i nasumične nečistoće - amonijak, sumpor-dioksid, prašinu, mikroorganizme itd. ( pirinač. 2). Gasovi koji čine zrak ravnomjerno su raspoređeni u njemu i svaki od njih zadržava svoja svojstva u mješavini.
3. Štetne komponente :
a) vodonik sulfid (H 2 S) - bezbojan, sa mirisom pokvarenih jaja, otrovan, zapaljiv, teži od vazduha.
b) cijanovodonična (cijanovodonična) kiselina (HCN) - bezbojna laka tečnost, u gasu ima gasovito stanje. Otrovno, izaziva koroziju metala.
4. Mehaničke nečistoće (sadržaj zavisi od uslova transporta gasa):
a) smole i prašina - kada se pomiješaju, mogu stvoriti blokade u plinovodima;
b) voda - smrzava se na niskim temperaturama, stvarajući ledene čepove, što dovodi do smrzavanja redukcijskih uređaja.
GGPon toksikološka karakterizacija spadaju u supstance ΙV-te klase opasnosti prema GOST 12.1.007. To su plinoviti, niskotoksični, eksplozivni proizvodi.
Gustina: gustoća atmosferskog zraka u normalnim uvjetima - 1,29 kg / m 3, i metan - 0,72 kg / m 3 Stoga je metan lakši od vazduha.
Zahtjevi GOST 5542-2014 za GGP indikatore:
1) masena koncentracija vodonik sulfida- ne više od 0,02 g/m 3 ;
2) masena koncentracija merkaptan sumpora- ne više od 0,036 g/m 3 ;
3) molarni udio kiseonika- ne više od 0,050%;
4) dozvoljeni sadržaj mehaničkih nečistoća- ne više od 0,001 g/m 3;
5) molni udio ugljičnog dioksida u prirodnom gasu ne više od 2,5%.
6) Neto kalorijska vrijednost GGP pod standardnim uslovima sagorevanja prema GOST 5542-14 - 7600 kcal / m 3 ;
8) intenzitet mirisa gasa za kućne potrebe sa volumnim udjelom od 1% u zraku - najmanje 3 boda, i za gas za industrijsku upotrebu, ovaj indikator se postavlja u dogovoru sa potrošačem.
Jedinica troškova prodaje GGP - 1 m 3 gasa pod pritiskom od 760 mm Hg. Art. i temperatura 20oC;
Temperatura automatskog paljenja- najniža temperatura zagrijane površine, koja u datim uslovima zapaljuje zapaljive materije u obliku gasne ili parno-vazdušne mešavine. Za metan je 537 °C. Temperatura sagorevanja (maksimalna temperatura u zoni sagorevanja): metan - 2043 °C.
Specifična toplota sagorevanja metana: najniži - Q H = 8500 kcal / m 3, najviši - Qv - 9500 kcal / m 3. Za potrebe poređenja vrsta goriva, koncept ekvivalentno gorivo (c.f.) , u RF po jedinici kalorijska vrijednost 1 kg kamenog uglja uzeta je jednakom 29,3 MJ ili 7000 kcal/kg.
Uslovi za merenje protoka gasa su:
· normalnim uslovima(n. at): standardni fizički uslovi sa kojima su svojstva supstanci obično povezana. Referentne uslove definiše IUPAC (Međunarodna unija praktične i primenjene hemije) na sledeći način: Atmosferski pritisak 101325 Pa = 760 mmHg st..Temperatura vazduha 273.15K= 0°C .Gustina metana pri dobro.- 0,72 kg / m 3,
· standardni uslovi(sa. at) volumen na obostrano ( komercijalno) obračuni sa potrošačima - GOST 2939-63: temperatura 20°S, pritisak 760 mm Hg. (101325 N/m), vlažnost je nula. (Do GOST 8.615-2013 normalni uslovi se nazivaju "standardni uslovi"). Gustina metana pri s.u.- 0,717 kg / m 3.
Brzina širenja plamena (brzina gorenja)- brzina fronta plamena u odnosu na svježi mlaz zapaljive smjese u datom smjeru. Procijenjena brzina širenja plamena: propan - 0,83 m/s, butan - 0,82 m/s, metan - 0,67 m/s, vodonik - 4,83 m/s, zavisi o sastavu, temperaturi, pritisku smeše, odnosu gasa i vazduha u smeši, prečniku fronte plamena, prirodi kretanja smeše (laminarno ili turbulentno) i određuje stabilnost sagorevanja..
Na nedostatke (opasna svojstva) GGP uključuju: eksplozivnost (zapaljivost); intenzivno pečenje; brzo širenje u prostoru; nemogućnost određivanja lokacije; efekat gušenja, sa nedostatkom kiseonika za disanje .
Eksplozivnost (zapaljivost) . Razlikovati:
a) donja granica zapaljivosti ( NPS) - najmanja količina gasa u vazduhu pri kojoj se gas zapali (metan - 4,4%) . Sa manjim sadržajem gasa u vazduhu, neće doći do paljenja usled nedostatka gasa; (sl. 3)
b) gornja granica zapaljivosti ( ERW) - najveći sadržaj gasa u vazduhu pri kojem dolazi do procesa paljenja ( metan - 17%) . Sa većim sadržajem gasa u vazduhu, neće doći do paljenja usled nedostatka vazduha. (sl. 3)
AT FNP NPS i ERW pozvao donja i gornja granica koncentracije širenja plamena ( NKPRP i VKPRP) .
At povećanje pritiska gasa raspon između gornje i donje granice pritiska gasa se smanjuje (slika 4).
Za eksploziju gasa (metan) Osim toga njegov sadržaj u vazduhu unutar zapaljivog opsega potrebno vanjski izvor energije (varnica, plamen, itd.) . Sa eksplozijom gasa u zatvorenom prostoru (prostorija, peć, rezervoar itd.), više razaranja nego eksplozije na otvorenom (pirinač. 5).
Maksimalno dozvoljene koncentracije ( MPC) štetne materije GGP u vazduhu radnog prostora utvrđene su GOST 12.1.005.
Maksimalni jednokratni MPC u vazduhu radnog prostora (u smislu ugljenika) je 300 mg/m 3.
opasna koncentracija GGP (volumenski udio gasa u vazduhu) je koncentracija jednaka 20% niža granica zapaljivosti gasa.
Toksičnost - sposobnost trovanja ljudskog tijela. Ugljikovodični plinovi nemaju jak toksikološki učinak na ljudski organizam, ali njihovo udisanje izaziva vrtoglavicu kod čovjeka, a njihov značajan sadržaj u udahnutom zraku. Kada se kiseonik smanji na 16% ili manje može dovesti do gušenje.
At gorući plin uz nedostatak kisika, odnosno sa nedogorevanjem, u produktima sagorevanja nastaje ugljen monoksid (CO), ili ugljični monoksid, koji je vrlo toksičan plin.
Odorizacija gasa - dodavanje supstance jakog mirisa (odoranta) u gas da bi se dobio miris GGP prije isporuke potrošačima u gradskim mrežama. At upotreba za odorizaciju etil merkaptana (C 2 H 5 SH - prema stepenu uticaja na organizam pripada ΙΙ-toj klasi toksikološke opasnosti prema GOST 12.1.007-76 ), dodaje se 16 g na 1000 m 3 . Intenzitet mirisa odoriziranog HGP-a sa volumnim udjelom od 1% u zraku mora biti najmanje 3 boda prema GOST 22387.5.
Gas bez mirisa može se isporučivati industrijskim preduzećima, jer Intenzitet mirisa prirodnog gasa za industrijska preduzeća koja troše gas iz magistralnih gasovoda određuje se u dogovoru sa potrošačem.
Gorući gasovi. Peć kotla (peći) u kojoj se gasovito (tečno) gorivo sagoreva u baklji odgovara konceptu „stacionarne kotlovske komorne peći“.
Sagorijevanje ugljikovodičnih plinova - hemijska kombinacija komponenti zapaljivog gasa (ugljik C i vodik H) sa atmosferskim kiseonikom O 2 (oksidacija) uz oslobađanje toplote i svetlosti: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O .
Kod potpunog sagorevanja ugljik nastaje ugljični dioksid (CO 2), ali voda vrsta - vodena para (H 2 O) .
U teoriji za sagorevanje 1 m 3 metana potrebno je 2 m 3 kiseonika koji se nalazi u 9,52 m 3 vazduha (slika 6). Ako a nedovoljno vazduha za sagorevanje , tada za dio molekula zapaljivih komponenti neće biti dovoljno molekula kisika i u produktima sagorevanja, pored ugljičnog dioksida (CO 2), dušika (N 2) i vodene pare (H 2 O), proizvodi nepotpuno sagorevanje gasa :
-ugljen monoksid (CO), koji, ako se pusti u prostorije, može izazvati trovanje operativnog osoblja;
- čađ (C) , koji se taloži na grejnim površinama ometa prenos toplote;
- neizgoreli metan i vodonik , koji se može akumulirati u pećima i dimnjacima (dimnjacima), stvarajući eksplozivnu smjesu. Kada nedostaje vazduha, nepotpuno sagorevanje goriva ili, kako kažu, proces sagorevanja se dešava sa nedogorevanjem. Izgaranje se može pojaviti i kada loše mešanje gasa sa vazduhom i niska temperatura u zoni sagorevanja.
Za potpuno sagorevanje gasa potrebno je: prisustvo vazduha na mestu sagorevanja dovoljno i dobro mešanje sa gasom; visoka temperatura u zoni sagorevanja.
Da bi se osiguralo potpuno sagorijevanje plina, zrak se dovodi u većoj količini nego što je teoretski potrebno, odnosno u višku, pri čemu neće sav zrak sudjelovati u sagorijevanju. Dio topline će se potrošiti na zagrijavanje ovog viška zraka i ispuštat će se u atmosferu zajedno s dimnim plinom.
Potpunost sagorevanja utvrđuje se vizuelno (treba da bude plavkasto-plavkast plamen sa ljubičastim krajevima) ili analizom sastava dimnih gasova.
Teorijski (stehiometrijski) zapremina vazduha za sagorevanje je količina vazduha potrebna za potpuno sagorevanje jedinice zapremine ( 1 m 3 suvog gasa ili mase goriva, izračunato iz hemijskog sastava goriva ).
Valjano (stvarno, obavezno) Zapremina zraka za izgaranje je količina zraka koja se stvarno koristi za sagorijevanje jedinice zapremine ili mase goriva.
Odnos vazduha za sagorevanje α je omjer stvarnog volumena zraka za sagorijevanje prema teoretskom: α = V f / V t >1,
gdje: V f - stvarna zapremina dovedenog vazduha, m 3 ;
V t - teoretski volumen zraka, m 3.
Koeficijent višak emisija koliko puta stvarna potrošnja zraka za sagorijevanje plina premašuje teoretsku ovisi o dizajnu plinskog plamenika i peći: što su savršeniji, to je koeficijent α manji. Kada je koeficijent viška zraka za kotlove manji od 1, to dovodi do nepotpunog sagorijevanja plina. Povećanje omjera viška zraka smanjuje efikasnost. plinsko postrojenje. Za brojne peći u kojima se topi metal, kako bi se izbjegla korozija kiseonikom - α < 1 a iza peći se ugrađuje komora za naknadno sagorevanje za neizgorele zapaljive komponente.
Za kontrolu propuha koriste se lopatice, zasuni, rotacioni amortizeri i elektromehaničke spojnice.
Prednosti gasovitih goriva u odnosu na čvrsta i tečna– niska cena, olakšava rad osoblja, mala količina štetnih nečistoća u produktima sagorevanja, poboljšani uslovi životne sredine, nema potrebe za drumskim i železničkim transportom, dobro mešanje sa vazduhom (manje od α), potpuna automatizacija, visoka efikasnost.
Metode sagorevanja gasa. Vazduh za sagorevanje može biti:
1) primarni, dovodi se u gorionik, gde se meša sa gasom (za sagorevanje se koristi mešavina gasa i vazduha).
2) sekundarno, ulazi direktno u zonu sagorijevanja.
Postoje sledeće metode sagorevanja gasa:
1. Metoda difuzije- gas i vazduh za sagorevanje se dovode odvojeno i mešaju u zoni sagorevanja, tj. sav vazduh je sekundaran. Plamen je dug, potreban je veliki prostor za peć. (Sl. 7a).
2. Kinetička metoda - sav vazduh se meša sa gasom unutar gorionika, tj. sav vazduh je primarni. Plamen je kratak, potreban je mali prostor za sagorevanje (Sl. 7c).
3. mešoviti metod - dio zraka se dovodi unutar gorionika, gdje se miješa sa plinom (ovo je primarni zrak), a dio zraka se dovodi u zonu sagorijevanja (sekundarni). Plamen je kraći nego difuzionom metodom (slika 7b).
Uklanjanje produkata sagorevanja. Razrjeđivanje u peći i uklanjanje produkata sagorijevanja nastaje vučnom silom koja savladava otpor dimnog puta i nastaje zbog razlike tlaka između stubova vanjskog hladnog zraka jednake visine i lakšeg vrućeg dimnog plina. U tom slučaju dimni gasovi se kreću iz peći u cev, a na njihovo mesto u peć ulazi hladan vazduh (Sl. 8).
Sila vuče zavisi od: temperatura vazduha i dimnih gasova, visina, prečnik i debljina zida dimnjaka, barometarski (atmosferski) pritisak, stanje gasovoda (dimnjaka), usis vazduha, razređivanje u peći .
Prirodno sila promaje - stvorena visinom dimnjaka, i vještački, koji je dimovod sa nedovoljnim prirodnim propuhom. Vučnu silu regulišu kapije, vodeće lopatice dimovoda i drugi uređaji.
Odnos viška vazduha (α ) zavisi od dizajna plinskog plamenika i peći: što su savršeniji, to je niži koeficijent i pokazuje: koliko puta stvarna potrošnja zraka za sagorijevanje plina premašuje teorijsku.
Supercharging - uklanjanje produkata sagorijevanja goriva zbog rada puhala .Pri radu „pod nadpunjavanjem“ potrebna je jaka gusta komora za sagorevanje (peć) koja može da izdrži višak pritiska koji stvara ventilator.
Plinski gorionici.Plinski gorionici- obezbeđuju dovod potrebne količine gasa i vazduha, njihovo mešanje i regulaciju procesa sagorevanja, a opremljen tunelom, uređajem za distribuciju vazduha i sl. naziva se gasni gorionik.
zahtjevi gorionika:
1) gorionici moraju ispunjavati uslove odgovarajućih tehničkih propisa (imati sertifikat ili deklaraciju o usaglašenosti) ili položiti ispit o industrijskoj bezbednosti;
2) obezbedi potpunost sagorevanja gasa u svim režimima rada sa minimalnim viškom vazduha (osim nekih gorionika gasnih peći) i minimalnom emisijom štetnih materija;
3) ume da koristi automatsku kontrolu i sigurnost, kao i merenje parametara gasa i vazduha ispred gorionika;
4) mora imati jednostavan dizajn, biti pristupačan za popravku i reviziju;
5) raditi stabilno u okviru propisa o radu, po potrebi imati stabilizatore za sprečavanje odvajanja i povratnog plamena;
Parametri plinskih gorionika(Sl. 9). Prema GOST 17356-89 (Plameni gas, tečno gorivo i kombinovani. Termini i definicije. Rev. N 1) :Granica stabilnosti plamenika , pri čemu još ne nastaju izumiranje, slom, odvajanje, prasak plamena i neprihvatljive vibracije.
Bilješka. Postoji gornji i donji granice održivosti.
1) Toplotni učinak plamenika N g. - količina topline koja nastaje kao rezultat sagorijevanja goriva dostavljenog gorioniku u jedinici vremena, N g \u003d V. Q kcal/h, gdje je V satna potrošnja plina, m 3 /h; Q n. - toplota sagorevanja gasa, kcal / m 3.
2) Granice stabilnosti plamenika , pri čemu još ne nastaju gašenje, zastoj, odvajanje, flešback i neprihvatljive vibracije . Bilješka. Postoji gornji - N v.p . i niži -N n.p. granice održivosti.
3) minimalna snaga N min. - toplotna snaga gorionika, koja iznosi 1,1 snagu, što odgovara donjoj granici njegovog stabilnog rada, tj. donja granica snage povećana za 10%, N min. =1,1N n.p.
4) gornja granica stabilnog rada gorionika N v.p. – najveća stabilna snaga, rad bez odvajanja i preskoka plamena.
5) maksimalna snaga gorionika N max - toplotna snaga gorionika, koja iznosi 0,9 snage, što odgovara gornjoj granici njegovog stabilnog rada, tj. gornja granica snage smanjena za 10%, N max. = 0,9 N v.p.
6) nazivna snaga N nom - najveća toplotna snaga gorionika, kada su pokazatelji učinka u skladu sa utvrđenim standardima, tj. najveća snaga s kojom gorionik radi dugo vremena uz visoku efikasnost.
7) Radni regulacioni opseg (toplotni učinak gorionika) – regulisani opseg u kojem se toplotna snaga gorionika može menjati tokom rada, tj. vrijednosti snage od N min do N nom. .
8) koeficijent regulacije rada K rr. je omjer nazivne toplinske snage gorionika i minimalne radne toplinske snage, tj. pokazuje koliko puta nazivna snaga prelazi minimalnu: K rr. = N nominalno / N min
Režimska kartica.Prema "Pravilima za upotrebu gasa ...", koje je odobrila Vlada Ruske Federacije od 17. maja 2002. br. 317(izmijenjeno 19.06.2017.) , po završetku građevinskih i instalaterskih radova na izgrađenoj, rekonstruisanoj ili modernizovanoj gasokorišćenoj opremi i opremi prevedenoj na gas sa drugih vrsta goriva, izvode se radovi puštanja u rad i održavanja. Lansiranje gasa na izgrađenu, rekonstruisanu ili modernizovanu opremu koja koristi gas i opremu pretvorenu u gas iz drugih vrsta goriva za izvođenje puštanje u rad (integrirano testiranje) a prijem opreme u rad vrši se na osnovu akta o spremnosti gasovodnih mreža i gasopotrošne opreme objekta kapitalne izgradnje za priključenje (tehnološki priključak). Pravila navode da:
· oprema koja koristi gas - kotlovi, proizvodne peći, procesne linije, postrojenja za povrat otpadne topline i druge instalacije koje koriste plin kao gorivo za proizvodnju toplotne energije za centralno grijanje, snabdijevanje toplom vodom, u tehnološkim procesima različitih industrija, kao i drugih uređaja, aparata, jedinica, procesne opreme i instalacija koristeći plin kao sirovinu;
· puštanje u rad- kompleks radova, uključujući pripremu za puštanje u rad i puštanje u rad opreme koja koristi gas sa komunikacijama i armaturom, dovodeći teret opreme koja koristi gas do nivoa dogovorenog sa organizacijom - vlasnikom opreme, a takođe podešavanje načina sagorevanja opreme koja koristi gas bez optimizacije efikasnosti;
· režim i rad na prilagođavanju- skup radova, uključujući podešavanje opreme koja koristi gas u cilju postizanja projektne (pasoške) efikasnosti u opsegu pogonskih opterećenja, prilagođavanje automatske kontrole procesa sagorevanja goriva, postrojenja za rekuperaciju toplote i pomoćne opreme, uključujući opremu za tretman vode za kotlarnice.
Prema GOST R 54961-2012 (Sistemi za distribuciju gasa. Mreže potrošnje gasa) preporučuje se:Načini rada oprema koja koristi gas u preduzećima i kotlarnicama mora odgovarati režimskim kartama odobren od strane tehničkog direktora preduzeća i P izrađuje se najmanje jednom u tri godine uz prilagođavanje (po potrebi) režimskih kartica .
Neplanirano podešavanje režima opreme koja koristi gas treba izvršiti u sledećim slučajevima: nakon većeg remonta opreme koja koristi gas ili izvršenja strukturnih promena koje utiču na efikasnost korišćenja gasa, kao iu slučaju sistematskih odstupanja kontrolisanih parametara opreme koja koristi gas iz režimskih karata.
Klasifikacija plinskih gorionika Prema GOST-u plinski gorionici se klasificiraju prema: način nabavke komponente; stepen pripreme zapaljive smeše; brzina isteka produkata izgaranja; priroda toka smjese; nazivni pritisak gasa; stepen automatizacije; mogućnost kontrole koeficijenta viška zraka i karakteristika baklje; lokalizacija zone sagorijevanja; mogućnost korištenja topline produkata izgaranja.
AT komorna peć postrojenja na gas gasoviti gorivo sagorijeva u baklji.
Prema načinu dovoda vazduha gorionici mogu biti:
1) Atmosferski gorionici -vazduh ulazi u zonu sagorevanja direktno iz atmosfere:
a. Difuzija – ovo je najjednostavniji plamenik u dizajnu, koji je u pravilu cijev s rupama izbušenim u jednom ili dva reda. Plin ulazi u zonu sagorijevanja iz cijevi kroz rupe, i vazduh - zbog difuziju i energija gasnog mlaza (pirinač. 10 ), sav vazduh je sekundaran .
Prednosti plamenika : jednostavnost dizajna, pouzdanost rada ( preskok nije moguć ), tih rad, dobra regulacija.
nedostatke: male snage, neekonomičan, visokog (dugog) plamena, potrebni su usporivači plamena kako bi se spriječilo da se plamen gorionika ugasi pri razdvajanju .
b. injekcija - zrak se ubrizgava, tj. usisan u unutrašnjost gorionika zbog energije gasnog mlaza koji izlazi iz mlaznice . Mlaz plina stvara vakuum u području mlaznice, gdje se zrak usisava kroz otvor između perača zraka i tijela gorionika. Unutar gorionika se miješaju plin i zrak, a mješavina plina i zraka ulazi u zonu sagorijevanja, a ostatak zraka neophodan za sagorijevanje plina (sekundarni) zbog difuzije ulazi u zonu sagorijevanja (Sl. 11, 12, 13 ).
U zavisnosti od količine ubrizganog vazduha postoje injekcioni gorionici: uz nepotpuno i potpuno prethodno miješanje plina i zraka.
Gorionik gas srednjeg i visokog pritiska usisava se sav potreban vazduh, tj. sav vazduh je primarni, dolazi do potpunog prethodnog mešanja gasa sa vazduhom. Potpuno pripremljena mešavina gasa i vazduha ulazi u zonu sagorevanja i nema potrebe za sekundarnim vazduhom.
Gorionik nizak pritisak deo vazduha potrebnog za sagorevanje se usisava (nastaje nepotpuno ubrizgavanje vazduha, ovaj vazduh je primarni), a ostatak vazduha (sekundarni) ulazi direktno u zonu sagorevanja.
Odnos "gas - vazduh" u ovim gorionicima je regulisan položajem perača vazduha u odnosu na telo gorionika. Plamenici su jednostruki i višestruki sa centralnim i perifernim dovodom gasa (BIG i BIGm) koji se sastoje od seta cevi - miksera 1 prečnika 48x3, udruženih zajedničkim gasnim razvodnikom 2 (Sl. 13 ).
Prednosti gorionika: jednostavnost dizajna i regulacije snage.
Nedostaci gorionika: visok nivo buke, mogućnost povratnog plamena, mali opseg regulacije rada.
2) Plamenici sa prinudnim vazduhom - To su gorionici u kojima se zrak za izgaranje dovodi iz ventilatora. Gas iz gasovoda ulazi u unutrašnju komoru gorionika (sl. 14 ).
Vazduh koji potiskuje ventilator dovodi se u vazdušnu komoru 2 , prolazi kroz vrtlog zraka 4 , umutiti i umutiti mikserom 5 sa gasom koji iz gasnog kanala ulazi u zonu sagorevanja 1 kroz izlaze za gas 3 .Sagorijevanje se odvija u keramičkom tunelu 7 .
 Rice. 14. Gorionik sa prinudnim dovodom vazduha: 1 - gasni kanal; 2 - vazdušni kanal; 3 - izlazi za gas; 4 - vrtlog; 5 - mikser; 6 – keramički tunel (stabilizator sagorevanja). |  Rice. 15. Kombinovani jednoprotočni gorionik: 1 - ulaz za gas; 2 – ulaz za lož ulje; 3 - otvori za ulaz pare za izlaz gasa; 4 - ulaz primarnog vazduha; 5 – mešalica za ulaz sekundarnog vazduha; 6 - mlaznica za parno ulje; 7 - montažna ploča; 8 - vrtlog primarnog vazduha; 9 - kovitlac sekundarnog vazduha; 10 - keramički tunel (stabilizator sagorevanja); 11 - kanal za gas; 12 - sekundarni vazdušni kanal. |
Prednosti gorionika: velika toplotna snaga, širok opseg regulacije rada, mogućnost regulacije omjera viška zraka, mogućnost predgrijavanja plina i zraka.
Nedostaci gorionika: dovoljna složenost dizajna; moguće je odvajanje i probijanje plamena, u vezi s tim postaje potrebno koristiti stabilizatore sagorijevanja (keramički tunel).
Zovu se gorionici koji su dizajnirani da sagorevaju nekoliko vrsta goriva (gasovito, tečno, čvrsto). kombinovano (pirinač. 15 ). Mogu biti jednostruki i dvonitni, tj. sa jednim ili više dovoda gasa do gorionika.
3) blok plamenik – to je automatski gorionik sa prinudnim dovodom vazduha (pirinač. 16 ), raspoređenih sa ventilatorom u jednu jedinicu. Plamenik je opremljen automatskim sistemom upravljanja.
Proces sagorevanja goriva u blok gorionicima kontroliše elektronski uređaj koji se zove menadžer sagorevanja.
Za uljne gorionike, ova jedinica uključuje pumpu za gorivo ili pumpu za gorivo i predgrijač goriva.
Upravljačka jedinica (menadžer sagorevanja) kontroliše i kontroliše rad gorionika, primajući komande od termostata (regulator temperature), elektrode za kontrolu plamena i senzora pritiska gasa i vazduha.
Protok gasa kontroliše leptir ventil koji se nalazi izvan tela gorionika.
Potporna podloška je odgovorna za miješanje plina sa zrakom u konusnom dijelu plamene cijevi i koristi se za kontrolu ulaznog zraka (podešavanje na strani pritiska). Druga mogućnost za promjenu količine dovedenog zraka je promjena položaja zračnog leptira u kućištu regulatora zraka (podešavanje na usisnoj strani).
Regulacija odnosa gas-vazduh (kontrola gasnih i vazdušnih leptir ventila) može biti:
povezan, sa jednog aktuatora:
· regulacija frekvencije strujanja zraka, promjenom frekvencije rotacije motora ventilatora pomoću invertera, koji se sastoji od frekventnog pretvarača i pulsnog senzora.
Paljenje gorionika vrši se automatski pomoću uređaja za paljenje pomoću elektrode za paljenje. Prisustvo plamena se prati pomoću elektrode za kontrolu plamena.
Redoslijed rada za paljenje gorionika:
Zahtjev za proizvodnju topline (od termostata);
· uključivanje elektromotora ventilatora i preliminarne ventilacije ložišta;
Omogućavanje elektronskog paljenja
otvaranje elektromagnetnog ventila, dovod plina i paljenje plamenika;
signal sa senzora za kontrolu plamena o prisutnosti plamena.
Nezgode (incidente) na gorionicima. Prekid plamena - pomicanje korijenske zone baklje od izlaza gorionika u smjeru strujanja goriva ili zapaljive smjese. Javlja se kada brzina mješavine plina i zraka ili plina postane veća od brzine širenja plamena. Plamen se odmiče od gorionika, postaje nestabilan i može se ugasiti. Plin nastavlja da struji kroz ugašeni gorionik i u peći se može stvoriti eksplozivna smjesa.
Odvajanje se javlja kada: povećanje tlaka plina iznad dozvoljenog, naglo povećanje dovoda primarnog zraka, povećanje razrjeđivanja u peći. Za zaštita od suza primijeniti stabilizatori sagorevanja (pirinač. 17): tobogani i stupovi od opeke; keramički tuneli raznih vrsta i prorezi za cigle; slabo aerodinamična tijela koja se zagrijavaju tokom rada gorionika (kada se plamen ugasi, svježi mlaz će se zapaliti iz stabilizatora), kao i specijalni pilot gorionici.
Lampa - pomeranje zone baklje prema zapaljivoj smjesi, u kojoj plamen prodire u gorionik . Ova pojava se javlja samo kod gorionika sa prethodnom mešavinom gasa i vazduha i javlja se kada brzina mešavine gasa i vazduha postane manja od brzine širenja plamena. Plamen skače u unutrašnjost gorionika, gdje nastavlja da gori, uzrokujući deformaciju gorionika zbog pregrijavanja.
Do proboja dolazi kada: pritisak gasa ispred gorionika padne ispod dozvoljene vrednosti; paljenje gorionika kada se dovodi primarni vazduh; velika opskrba plinom pri niskom tlaku zraka. Prilikom klizanja može doći do malog pucanja, uslijed čega će se plamen ugasiti, a plin može nastaviti strujati kroz gorionik u praznom hodu i može doći do stvaranja eksplozivne smjese u peći i plinovodima plinske instalacije. Za zaštitu od klizanja koriste se pločasti ili mrežasti stabilizatori., jer kroz uske proreze i male rupice nema probijanja plamena.
Postupci osoblja u slučaju udesa na gorionicima
U slučaju udesa na gorioniku (odvajanje, preskok ili gašenje plamena) pri paljenju ili u procesu regulacije, potrebno je: odmah prekinuti dovod plina ovom gorioniku (gorionicima) i uređaju za paljenje; ventilirajte peć i plinske kanale najmanje 10 minuta; saznati uzrok problema; prijaviti odgovornom licu; nakon otklanjanja uzroka kvarova i provjere nepropusnosti zapornog ventila ispred gorionika, po uputi odgovorne osobe, prema uputstvu, ponovo upaliti.
Promjena opterećenja plamenika.
Postoje gorionici na različite načine za promjenu toplinske snage:
Plamenik sa višestepenom regulacijom toplotne snage- ovo je gorionik, tokom kojeg se regulator protoka goriva može ugraditi u nekoliko položaja između maksimalnog i minimalnog radnog položaja.
Plamenik sa trostepenom regulacijom toplotne snage- ovo je gorionik, tokom čijeg rada se regulator protoka goriva može postaviti u položaje "maksimalni protok" - "minimalni protok" - "zatvoreno".
Plamenik sa dvostepenom regulacijom toplotne snage- plamenik koji radi u položajima "otvoreno - zatvoreno".
Modulirajući gorionik- ovo je gorionik, tokom kojeg se regulator protoka goriva može ugraditi u bilo koji položaj između maksimalnog i minimalnog radnog položaja.
Moguće je regulirati toplinsku snagu instalacije brojem gorionika koji rade, ako ih daje proizvođač i režimska kartica.
Ručna promjena toplinske snage, kako bi se izbjeglo odvajanje plamena, provodi se:
Prilikom povećanja: prvo povećajte dovod plina, a zatim i zraka.
Kod smanjenja: prvo smanjite dovod zraka, a zatim i plina;
Da bi se spriječile nesreće na gorionicima, promjena njihove snage mora se odvijati glatko (u nekoliko faza) prema režimskoj karti.
Sagorevanje prirodnog gasa je složen fizičko-hemijski proces interakcije njegovih zapaljivih komponenti sa oksidacionim agensom, pri čemu se hemijska energija goriva pretvara u toplotu. Spaljivanje može biti potpuno ili nepotpuno. Kada se gas pomeša sa vazduhom, temperatura u peći je dovoljno visoka za sagorevanje, gorivo i vazduh se neprekidno dovode, vrši se potpuno sagorevanje goriva. Nepotpuno sagorevanje goriva nastaje kada se ova pravila ne poštuju, što dovodi do manjeg oslobađanja toplote (CO), vodonika (H2), metana (CH4), a kao rezultat toga, do taloženja čađi na grejnim površinama, pogoršanja prenosa toplote i povećanja gubitak topline, što zauzvrat dovodi do prekomjerne potrošnje goriva i smanjenja efikasnosti kotla i, shodno tome, do zagađenja zraka.
Omjer viška zraka ovisi o dizajnu plinskog plamenika i peći. Koeficijent viška zraka mora biti najmanje 1, inače može dovesti do nepotpunog sagorijevanja plina. Takođe povećanje koeficijenta viška vazduha smanjuje efikasnost instalacije koja koristi toplotu zbog velikih gubitaka toplote sa izduvnim gasovima.
Potpuno sagorevanje se utvrđuje pomoću gasnog analizatora i po boji i mirisu.
Potpuno sagorevanje gasa. metan + kisik = ugljični dioksid + voda CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Osim ovih plinova, dušik i preostali kisik ulaze u atmosferu sa zapaljivim plinovima. N2 + O2 Ako je sagorevanje gasa nepotpuno, tada se u atmosferu emituju zapaljive materije - ugljen monoksid, vodonik, čađ.CO + H + C
Nepotpuno sagorevanje gasa nastaje usled nedovoljnog vazduha. Istovremeno, u plamenu se vizuelno pojavljuju jezici čađi.Opasnost od nepotpunog sagorevanja gasa je da ugljen monoksid može izazvati trovanje osoblja kotlarnice. Sadržaj CO u vazduhu 0,01-0,02% može izazvati blago trovanje. Veća koncentracija može dovesti do teškog trovanja i smrti.Nastala čađ se taloži na zidovima kotlova, čime se otežava prijenos topline na rashladno sredstvo i smanjuje efikasnost kotlarnice. Čađ provodi toplotu 200 puta lošije od metana.Teoretski, za sagorevanje 1 m3 gasa potrebno je 9 m3 vazduha. U realnim uslovima potrebno je više vazduha. Odnosno, potrebna je suvišna količina zraka. Ova vrijednost, označena alfa, pokazuje koliko je puta više zraka utrošeno nego što je teoretski potrebno.Alfa koeficijent ovisi o vrsti pojedinog gorionika i obično je propisan u pasošu gorionika ili u skladu sa preporukama organizacije za puštanje u rad. Sa povećanjem količine viška zraka iznad preporučene povećavaju se gubici topline. Uz značajno povećanje količine zraka, može doći do odvajanja plamena, stvarajući hitan slučaj. Ako je količina zraka manja od preporučene, tada će sagorijevanje biti nepotpuno, što stvara opasnost od trovanja osoblja kotlarnice.Nepotpuno sagorijevanje se određuje prema:
Fizička i hemijska svojstva prirodnog gasa
Prirodni plin je bezbojan, bez mirisa i ukusa, netoksičan.
Gustina gasova pri t = 0°C, R = 760 mm Hg. Art.: metan - 0,72 kg / m 3, zrak -1,29 kg / m 3.
Temperatura samozapaljenja metana je 545 - 650°C. To znači da će se svaka mješavina prirodnog plina i zraka zagrijana na ovu temperaturu zapaliti bez izvora paljenja i izgorjeti.
Temperatura sagorevanja metana je 2100°C u pećima od 1800°C.
Kalorična vrijednost metana: Q n = 8500 kcal / m 3, Q u = 9500 kcal / m 3.
Eksplozivnost. razlikovati:
- donja granica eksplozivnosti je najniži sadržaj gasa u vazduhu pri kojem dolazi do eksplozije, za metan je 5%.
Sa manjim sadržajem gasa u vazduhu neće doći do eksplozije zbog nedostatka gasa. Prilikom uvođenja izvora energije treće strane - iskače.
- gornja granica eksplozivnosti je najveći sadržaj gasa u vazduhu pri kojem dolazi do eksplozije, za metan je 15%.
Sa većim sadržajem gasa u vazduhu neće doći do eksplozije zbog nedostatka vazduha. Kada se uvede izvor energije treće strane - vatra, vatra.
Za eksploziju plina, osim što ga drži u zraku u granicama njegove eksplozivnosti, potreban je i vanjski izvor energije (varnica, plamen, itd.).
Prilikom eksplozije gasa u zatvorenom prostoru (prostorija, ložište, rezervoar i sl.) dolazi do više razaranja nego na otvorenom.
Pri sagorijevanju plina s nedostatkom kisika, u produktima sagorijevanja nastaje ugljični monoksid (CO), odnosno ugljični monoksid, koji je vrlo toksičan plin.
Brzina širenja plamena je brzina kojom se front plamena kreće u odnosu na mlaz svježe mješavine.
Procijenjena brzina širenja plamena metana - 0,67 m/s. To zavisi od sastava, temperature, pritiska smeše, odnosa gasa i vazduha u smeši, prečnika fronta plamena, prirode kretanja smeše (laminarno ili turbulentno) i određuje stabilnost sagorevanja.
Odorizacija gasa- ovo je dodavanje tvari jakog mirisa (odoransa) plinu kako bi se plinu dalo miris prije isporuke potrošačima.
Zahtjevi za mirise:
- oštar specifičan miris;
- ne smije spriječiti sagorijevanje;
- ne treba da se rastvara u vodi;
– moraju biti bezopasni za ljude i opremu.
Etil merkaptan (C 2 H 5 SH) se koristi kao odorant, dodaje se metanu - 16 g na 1000 m 3, zimi se stopa udvostručuje.
Osoba treba da oseti miris mirisa u vazduhu kada je sadržaj gasa u vazduhu 20% donje granice eksplozivnosti metana - 1% zapremine.
Ovo je hemijski proces kombinovanja zapaljivih komponenti (vodika i ugljenika) sa kiseonikom sadržanim u vazduhu. Javlja se oslobađanjem topline i svjetlosti.
Kada se ugljik sagorijeva, nastaje ugljični dioksid (CO 2), a vodik se formira u vodenu paru (H 2 0).
Faze sagorevanja: dovod gasa i vazduha, formiranje mešavine gasa i vazduha, paljenje smeše, njeno sagorevanje, uklanjanje produkata sagorevanja.
Teoretski, kada sav gas izgori i sva potrebna količina vazduha učestvuje u sagorevanju, reakcija sagorevanja 1 m 3 gasa:
CH 4 + 20 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 8500 kcal / m 3.
Za sagorevanje 1 m 3 metana potrebno je 9,52 m 3 vazduha.
Praktično neće sav vazduh koji se dovodi za sagorevanje učestvovati u sagorevanju.
Dakle, osim ugljičnog dioksida (CO 2) i vodene pare (H 2 0), u produktima sagorijevanja će se pojaviti:
- ugljični monoksid, odnosno ugljični monoksid (CO), ako uđe u prostoriju, može izazvati trovanje osoblja;
- atomski ugljik, odnosno čađ (C), koji se taloži u plinskim kanalima i pećima, pogoršava vuču i prijenos topline na grijaćim površinama.
- neizgoreni gas i vodonik - akumulirajući se u pećima i gasovodima, formiraju eksplozivnu smešu.
S nedostatkom zraka dolazi do nepotpunog sagorijevanja goriva - proces sagorijevanja se odvija uz nedovoljno sagorijevanje. Do sagorevanja dolazi i kod slabog mešanja gasa sa vazduhom i niske temperature u zoni sagorevanja.
Za potpuno sagorevanje gasa, vazduh za sagorevanje se dovodi u dovoljnoj količini, vazduh i gas moraju biti dobro izmešani, a potrebna je visoka temperatura u zoni sagorevanja.
Za potpuno sagorevanje gasa uvodi se vazduh u većoj količini nego što je teoretski potrebno, odnosno sa viškom neće sav vazduh učestvovati u sagorevanju. Dio topline će se potrošiti na zagrijavanje ovog viška zraka i ispuštat će se u atmosferu.
Koeficijent viška zraka α je broj koji pokazuje koliko je puta stvarni protok sagorijevanja veći nego što je teoretski potrebno:
α = V d / V t
gdje je V d - stvarna potrošnja zraka, m 3;
V t - teoretski potreban zrak, m 3.
α = 1,05 - 1,2.
Metode spaljivanja gasa
Vazduh za sagorevanje može biti:
- primarni - uvodi se u gorionik, miješa se s plinom, a mješavina plina i zraka se koristi za sagorijevanje;
- sekundarni - ulazi u zonu sagorevanja.
Metode sagorevanja gasa:
1. Metoda difuzije - gas i vazduh za sagorevanje se dovode odvojeno i mešaju u zoni sagorevanja, sav vazduh je sekundarni. Plamen je dug, potreban je veliki prostor za peć.
2. Mješoviti način - dio zraka se dovodi u gorionik, pomiješan sa gasom (primarni zrak), dio zraka se dovodi u zonu sagorijevanja (sekundarni). Plamen je kraći nego kod difuzijske metode.
3. Kinetička metoda - sav vazduh se meša sa gasom unutar gorionika, odnosno sav vazduh je primarni. Plamen je kratak, potreban je mali prostor za peć.
Uređaji za plinske gorionike
Plinski gorionici su uređaji koji dovode gas i vazduh na front sagorevanja, formiraju mešavinu gasa i vazduha, stabilizuju front sagorevanja i obezbeđuju potreban intenzitet procesa sagorevanja.
Gorionik opremljen dodatnim uređajem (tunel, uređaj za distribuciju zraka, itd.) naziva se plinski gorionik.
Zahtjevi gorionika:
1) mora biti fabrički proizveden i proći državna ispitivanja;
2) mora da obezbedi potpunost sagorevanja gasa u svim režimima rada sa minimalnim viškom vazduha i minimalnom emisijom štetnih materija u atmosferu;
3) ume da koristi automatsku kontrolu i sigurnost, kao i merenje parametara gasa i vazduha ispred gorionika;
4) mora imati jednostavan dizajn, biti pristupačan za popravku i reviziju;
5) mora stabilno raditi u okviru propisa o radu, po potrebi imati stabilizatore za sprečavanje odvajanja i povratnog plamena;
6) za radne gorionike, nivo buke ne bi trebalo da prelazi 85 dB, a temperatura površine ne bi trebalo da prelazi 45 ° C.
Parametri plinskih gorionika
1) toplotna snaga gorionika N g - količina toplote koja se oslobađa pri sagorevanju gasa za 1 sat;
2) najniža granica stabilnog rada gorionika N n. .P. . - najmanju snagu pri kojoj gorionik radi stabilno bez odvajanja i preskoka plamena;
3) minimalna snaga N min - snaga donje granice, uvećana za 10%;
4) gornja granica stabilnog rada gorionika N in. .P. . - najveća snaga pri kojoj gorionik radi stabilno bez odvajanja i preskoka plamena;
5) maksimalna snaga N max - snaga gornje granice, umanjena za 10%;
6) nazivna snaga N nom - najveća snaga sa kojom gorionik radi duže vreme uz najveću efikasnost;
7) radni opseg upravljanja - vrednosti snage od N min do N nom;
8) koeficijent regulacije rada - odnos nazivne snage prema minimalnoj.
Klasifikacija plinskih gorionika:
1) prema načinu dovoda vazduha za sagorevanje:
- bez eksplozije - zrak ulazi u peć zbog razrjeđivanja u njoj;
- ubrizgavanje - vazduh se usisava u gorionik usled energije gasnog mlaza;
- mlaz - vazduh se dovodi do gorionika ili do peći pomoću ventilatora;
2) prema stepenu pripremljenosti zapaljive smeše:
– bez prethodnog mešanja gasa sa vazduhom;
- uz potpuno prethodno miješanje;
- sa nepotpunim ili delimičnim prethodnim mešanjem;
3) brzinom odliva produkata sagorevanja (niska - do 20 m / s, srednja - 20-70 m / s, visoka - više od 70 m / s);
4) prema pritisku gasa ispred gorionika:
- niske do 0,005 MPa (do 500 mm vodenog stupca);
- prosjek od 0,005 MPa do 0,3 MPa (od 500 mm vodenog stupca do 3 kgf / cm 2);
- visoka više od 0,3 MPa (više od 3 kgf / cm 2);
5) prema stepenu automatizacije upravljanja gorionikom - sa ručnim upravljanjem, poluautomatski, automatski.
Prema načinu dovoda zraka gorionici mogu biti:
1) Difuzija. Sav vazduh ulazi u baklju iz okolnog prostora. Gas se dovodi u gorionik bez primarnog zraka i, napuštajući kolektor, miješa se sa zrakom izvan njega.
Najjednostavniji plamenik u dizajnu, obično cijev s rupama izbušenim u jednom ili dva reda.
Raznolikost - plamenik za ognjište. Sastoji se od plinskog kolektora izrađenog od čelične cijevi, začepljenog na jednom kraju. U cijevi se buše rupe u dva reda. Kolektor se ugrađuje u utor, napravljen od vatrostalne opeke, na bazi rešetke. Plin kroz rupe u kolektoru izlazi u otvor. Zrak ulazi u isti otvor kroz rešetku zbog razrjeđivanja u peći ili uz pomoć ventilatora. Tokom rada, vatrostalna obloga utora se zagrijava, osiguravajući stabilizaciju plamena u svim režimima rada.
Prednosti gorionika: jednostavan dizajn, pouzdan rad (povratak plamena je nemoguć), bešumnost, dobra regulacija.
Nedostaci: mala snaga, neekonomičan, visok plamen.
2) Injekcioni gorionici:
a) niskog pritiska ili atmosferskog (odnosi se na gorionike sa delimičnim prethodnim mešanjem). Mlaz gasa velikom brzinom izlazi iz mlaznice i, zbog svoje energije, hvata vazduh u konfuzer, povlačeći ga u gorionik. Mešanje gasa sa vazduhom odvija se u mešalici koja se sastoji od grla, difuzora i vatrene mlaznice. Vakum koji stvara injektor povećava se sa povećanjem pritiska gasa, dok se menja količina primarnog vazduha koji se uvlači. Količina primarnog zraka može se promijeniti pomoću podloške za podešavanje. Promjenom razmaka između perilice i konfuzora, regulira se dovod zraka.
Da bi se osiguralo potpuno sagorijevanje goriva, dio zraka ulazi zbog razrjeđivanja u peći (sekundarni zrak). Regulacija njegove potrošnje se vrši promjenom vakuuma.
Imaju svojstvo samoregulacije: s povećanjem opterećenja povećava se pritisak plina, koji ubrizgava povećanu količinu zraka u gorionik. Kako se opterećenje smanjuje, količina zraka se smanjuje.
Plamenici se ograničeno koriste na opremi velikog kapaciteta (više od 100 kW). To je zbog činjenice da se kolektor plamenika nalazi direktno u peći. Tokom rada, zagrijava se na visoke temperature i brzo se kvari. Imaju visok omjer viška zraka, što dovodi do neekonomičnog sagorijevanja plina.
b) Srednji pritisak. Kada se poveća pritisak gasa, ubrizgava se sav vazduh potreban za potpuno sagorevanje gasa. Sav vazduh je primarni. Rade pri pritisku gasa od 0,005 MPa do 0,3 MPa. Odnosi se na gorionike potpunog prethodnog miješanja plina sa zrakom. Kao rezultat dobrog miješanja plina i zraka, rade sa malim omjerom viška zraka (1,05-1,1). Burner Kazantsev. Sastoji se od regulatora primarnog zraka, mlaznice, miješalice, mlaznice i pločastog stabilizatora. Prilikom napuštanja mlaznice, plin ima dovoljno energije da ubrizga sav zrak potreban za sagorijevanje. U mikseru se gas potpuno meša sa vazduhom. Regulator primarnog vazduha istovremeno prigušuje buku koja nastaje usled velike brzine mešavine gasa i vazduha. Prednosti:
- jednostavnost dizajna;
- stabilan rad pri promjeni opterećenja;
- nedostatak dovoda vazduha pod pritiskom (bez ventilatora, elektromotora, vazdušnih kanala);
– mogućnost samoregulacije (održavanje konstantnog odnosa gas-vazduh).
Nedostaci:
- velike dimenzije gorionika po dužini, posebno gorionika sa povećanom produktivnošću;
– visok nivo buke.
3) Gorionici sa prinudnim dovodom vazduha. Formiranje mješavine plina i zraka počinje u plameniku i završava u peći. Zrak se dovodi ventilatorom. Snabdijevanje plinom i zrakom vrši se kroz odvojene cijevi. Rade na gas niskog i srednjeg pritiska. Za bolje miješanje, tok plina se usmjerava kroz rupe pod uglom u odnosu na protok zraka.
Da bi se poboljšalo miješanje, struji zraka se daje rotacijski pokret pomoću vrtložaca sa konstantnim ili podesivim kutom lopatice.
Vrtložni plinski gorionik (GGV) - plin iz razvodnog razvodnika izlazi kroz rupe izbušene u jednom redu, te pod uglom od 90 0 ulazi u strujanje zraka vrtložnim vrtložnim lopaticom. Lopatice su zavarene pod uglom od 45 0 na vanjsku površinu plinskog razvodnika. Unutar gasnog kolektora nalazi se cijev za praćenje procesa sagorijevanja. Prilikom rada na loživom ulju u njega se ugrađuje parno-mehanička mlaznica.
Plamenici dizajnirani za sagorijevanje nekoliko vrsta goriva nazivaju se kombinirani.
Prednosti gorionika: velika toplotna snaga, širok opseg regulacije rada, mogućnost kontrole odnosa viška vazduha, mogućnost predgrevanja gasa i vazduha.
Nedostaci plamenika: dovoljna složenost dizajna; moguće je odvajanje i probijanje plamena, u vezi s tim postaje potrebno koristiti stabilizatore sagorijevanja (keramički tunel, pilot baklja itd.).
Nesreće sa gorionicima
Količina vazduha u mešavini gasa i vazduha je najvažniji faktor koji utiče na brzinu širenja plamena. U mješavinama u kojima sadržaj plina prelazi gornju granicu njegovog paljenja, plamen se uopće ne širi. Sa povećanjem količine vazduha u smeši, brzina širenja plamena se povećava, dostižući najveću vrednost kada je sadržaj vazduha oko 90% njegove teorijske količine neophodne za potpuno sagorevanje gasa. Povećanjem protoka zraka do gorionika stvara se mješavina koja je siromašnija plinom, sposobna da gori brže i da izazove bljesak plamena u gorioniku. Stoga, ako je potrebno povećati opterećenje, prvo povećajte dovod plina, a zatim i zrak. Ako je potrebno smanjiti opterećenje, rade suprotno - prvo smanjuju dovod zraka, a zatim i plina. U trenutku paljenja gorionika zrak ne bi trebao ući u njih i plin se pali u difuzijskom režimu zbog zraka koji ulazi u peć, nakon čega slijedi prelazak na dovod zraka u gorionik
1. Odvajanje plamena - kretanje zone gorionika od izlaza gorionika u pravcu sagorevanja goriva. Nastaje kada brzina mješavine plina i zraka postane veća od brzine širenja plamena. Plamen postaje nestabilan i može se ugasiti. Plin nastavlja strujati kroz ugašeni gorionik, što dovodi do stvaranja eksplozivne smjese u peći.
Odvajanje se javlja kada: povećanje tlaka plina iznad dozvoljenog, naglo povećanje dovoda primarnog zraka, povećanje vakuuma u peći, rad gorionika u transcendentalnim režimima u odnosu na one navedene u pasošu.
2. Flashback - pomeranje zone plamena prema zapaljivoj mešavini. To se dešava samo u gorionicima sa prethodnom mešavinom gasa i vazduha. Nastaje kada brzina mješavine plina i zraka postane manja od brzine širenja plamena. Plamen skače unutar gorionika, gdje nastavlja da gori, uzrokujući deformaciju gorionika zbog pregrijavanja. Kada je moguće proklizavanje, moguć je mali pucanje, plamen će se ugasiti, kroz gorionik u praznom hodu će doći do gasiranja peći i gasovoda.
Do proboja dolazi kada: pritisak gasa ispred gorionika padne ispod dozvoljene vrednosti; paljenje gorionika kada se dovodi primarni vazduh; velika opskrba plinom pri niskom tlaku zraka, smanjujući performanse gorionika prethodnim miješanjem plina i zraka ispod vrijednosti navedenih u pasošu. Nije moguće sa difuzionom metodom sagorevanja gasa.
Postupci osoblja u slučaju nesreće na gorioniku:
- ugasite gorionik,
- ventilirati peć,
- saznati uzrok nesreće,
- napraviti upis u dnevnik