Karakteristike produkata izgaranja koje kotlovi emitiraju u atmosferu. Potpuno i nepotpuno izgaranje plina Potpuno i nepotpuno izgaranje plina
Sadržaj odjeljka
Prilikom izgaranja organskih goriva u kotlovskim pećima nastaju različiti produkti izgaranja, kao što su ugljični oksidi CO x \u003d CO + CO 2, vodena para H 2 O, oksidi sumpora SO x = SO 2 + SO 3, dušikovi oksidi NO x \ u003d NO + NO 2 , policiklički aromatski ugljikovodici (PAH), fluoridi, vanadijevi spojevi V 2 O 5 , čestice, itd. (vidi tablicu 7.1.1). U slučaju nepotpunog izgaranja goriva u pećima, ispušni plinovi mogu sadržavati i ugljikovodike CH4, C2H4 itd. Svi produkti nepotpunog izgaranja su štetni, ali se njihovo stvaranje može minimizirati suvremenom tehnologijom izgaranja goriva [1].
Tablica 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, %.
Kriterij za sanitarnu ocjenu okoliša je najveća dopuštena koncentracija (MPC) štetne tvari u atmosferskom zraku na razini tla. MPC treba shvatiti kao takvu koncentraciju raznih tvari i kemijskih spojeva, koja, uz svakodnevnu dugotrajnu izloženost ljudskom tijelu, ne uzrokuje nikakve patološke promjene ili bolesti.
Maksimalno dopuštene koncentracije (MPC) štetnih tvari u atmosferskom zraku naseljenih mjesta date su u tablici. 7.1.2 [4]. Maksimalna jednokratna koncentracija štetnih tvari određuje se uzorcima uzetim u roku od 20 minuta, prosječna dnevna - po danu.
Tablica 7.1.2. Najveće dopuštene koncentracije štetnih tvari u atmosferskom zraku naseljenih mjesta
| Zagađivač | Maksimalna dopuštena koncentracija, mg / m 3 | |
| Maksimalno jednokratno | Prosječno dnevno | |
| Prašina nije otrovna | 0,5 | 0,15 |
| sumporov dioksid | 0,5 | 0,05 |
| ugljični monoksid | 3,0 | 1,0 |
| ugljični monoksid | 3,0 | 1,0 |
| dušikov dioksid | 0,085 | 0,04 |
| Dušikov oksid | 0,6 | 0,06 |
| čađa (čađa) | 0,15 | 0,05 |
| sumporovodik | 0,008 | 0,008 |
| Benz(a)piren | - | 0,1 μg / 100 m 3 |
| Vanadijev pentoksid | - | 0,002 |
| Spojevi fluora (za fluor) | 0,02 | 0,005 |
| Klor | 0,1 | 0,03 |
Proračuni se provode za svaku štetnu tvar posebno, tako da koncentracija svake od njih ne prelazi vrijednosti navedene u tablici. 7.1.2. Za kotlovnice ovi uvjeti su pooštreni uvođenjem dodatnih zahtjeva o potrebi zbrajanja učinaka sumpornih i dušikovih oksida, što je određeno izrazom
Istodobno, zbog lokalnog nedostatka zraka ili nepovoljnih toplinskih i aerodinamičkih uvjeta, u pećima i komorama za izgaranje nastaju produkti nepotpunog izgaranja koji se uglavnom sastoje od ugljičnog monoksida CO (ugljični monoksid), vodika H 2 i raznih ugljikovodika, koji karakteriziraju toplinu. gubici u kotlovskom agregatu zbog kemijske nepotpunosti izgaranja (kemijsko dogaranje).
Osim toga, tijekom procesa izgaranja 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 .
Dušikovi oksidi nastaju zbog oksidacije i molekularnog dušika u zraku i dušika sadržanog u gorivu. Eksperimentalna istraživanja su pokazala da glavni udio NOx koji nastaje u pećima kotlova, odnosno 96÷100%, otpada na dušikov monoksid (oksid) NO. Dušikov dioksid NO 2 i 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 postotka ukupne emisije NOx. U tipičnim uvjetima spaljivanja goriva u kotlovima, koncentracije dušikovog dioksida NO 2 su u pravilu zanemarive u odnosu na sadržaj NO i obično se kreću od 0÷7 ppm do 20÷30 ppm. Istodobno, brzo miješanje toplih i hladnih područja u turbulentnom plamenu može dovesti do pojave relativno velikih koncentracija dušikovog dioksida u hladnim zonama strujanja. Osim toga, do djelomične emisije NO 2 dolazi u gornjem dijelu peći i u horizontalnom dimovodu (na T> 900÷1000 K) i pod određenim uvjetima može doseći i zapažene veličine.
Dušikov hemoksid N 2 O, koji nastaje tijekom izgaranja goriva, je, po svemu sudeći, kratkotrajni međuprodukt. N 2 O praktički nema u produktima izgaranja iza kotlova.
Sumpor sadržan u gorivu izvor je stvaranja sumpornih oksida SO x: sumpornog SO 2 (sumpornog dioksida) i sumpornog SO 3 (sumpornog trioksida) anhidrida. Ukupna masena emisija SO x ovisi samo o sadržaju sumpora u gorivu S p , a njihova koncentracija u dimnim plinovima ovisi i o koeficijentu strujanja zraka α. U pravilu, udio SO 2 iznosi 97÷99%, a udio SO 3 je 1÷3% ukupnog izlaza SO x . Stvarni sadržaj SO 2 u plinovima 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 plinova posebno mjesto zauzima velika skupina policikličkih aromatskih ugljikovodika (PAH). Mnogi PAH-i imaju visoku kancerogenu i (ili) mutagenu aktivnost, aktiviraju fotokemijski smog u gradovima, što zahtijeva strogu kontrolu i ograničenje njihovih emisija. U isto vrijeme, neki PAH-ovi, kao što su fenantren, fluoranten, piren i niz drugih, gotovo su fiziološki inertni i nisu kancerogeni.
PAH nastaju kao rezultat nepotpunog izgaranja bilo kojeg ugljikovodika. Potonje nastaje zbog inhibicije reakcija oksidacije ugljikovodika goriva hladnim stijenkama uređaja za izgaranje, a može biti uzrokovano i nezadovoljavajućom mješavinom goriva i zraka. To dovodi do stvaranja u pećima (komorama za izgaranje) lokalnih oksidacijskih zona s niskom temperaturom ili zona s viškom goriva.
Zbog velikog broja različitih PAH-ova u dimnim plinovima i teškoće mjerenja njihovih koncentracija, uobičajeno je da se razina kancerogene kontaminacije produkata izgaranja i atmosferskog zraka procjenjuje koncentracijom najjačeg i najstabilnijeg kancerogena, benzo(a) piren (B(a)P) C 20 H 12 .
Zbog visoke toksičnosti, posebno treba istaknuti proizvode izgaranja loživog ulja kao što su vanadijevi oksidi. Vanadij se nalazi u mineralnom dijelu loživog ulja i pri izgaranju stvara vanadijeve okside VO, VO 2 . Međutim, tijekom stvaranja naslaga na konvektivnim površinama, vanadijevi oksidi prisutni su uglavnom u obliku V 2 O 5 . Vanadijev pentoksid V 2 O 5 je najotrovniji oblik vanadijevih oksida, stoga se njihove emisije računaju u smislu V 2 O 5 .
Tablica 7.1.3. Približna koncentracija štetnih tvari u produktima izgaranja tijekom spaljivanja organskih goriva u električnim kotlovima
| Emisije = | Koncentracija, mg / m 3 | ||
| Prirodni gas | lož ulje | Ugljen | |
| Dušikovi oksidi NO x (u smislu NO 2) | 200÷ 1200 | 300÷ 1000 | 350 ÷1500 |
| Sumporov dioksid SO2 | - | 2000÷6000 | 1000÷5000 |
| Sumporni anhidrid SO 3 | - | 4÷250 | 2 ÷100 |
| Ugljični 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 |
Tijekom izgaranja loživog ulja i krutih goriva, emisije također sadrže čestice, koje se sastoje od letećeg pepela, čestica čađe, PAH-a i neizgorjelog goriva kao posljedica mehaničkog nedovoljno izgaranja.
Rasponi koncentracija štetnih tvari u dimnim plinovima tijekom izgaranja različitih vrsta goriva dani su u tablici. 7.1.3.
Antropotoksini;
Proizvodi uništavanja polimernih materijala;
Tvari koje ulaze u prostoriju s onečišćenim atmosferskim zrakom;
Kemijske 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 hlapljivih tvari ovisi o radnim uvjetima polimernih materijala - temperaturi, vlažnosti, brzini izmjene zraka, vremenu rada.
Utvrđena je izravna ovisnost razine kemijskog onečišćenja zračnog okoliša o ukupnoj zasićenosti prostora polimernim materijalima.
Rastući organizam je osjetljiviji na učinke hlapljivih komponenti iz polimernih materijala. Utvrđena je i povećana osjetljivost pacijenata na djelovanje kemikalija koje se oslobađaju iz plastike u odnosu na zdrave. Istraživanja su pokazala da je u prostorijama s visokom zasićenošću polimera osjetljivost stanovništva na alergije, prehlade, neurasteniju, vegetativnu distoniju i hipertenziju veća nego u prostorijama gdje su se polimerni materijali koristili u manjim količinama.
Kako bi se osigurala sigurnost uporabe polimernih materijala, prihvaćeno je da koncentracije hlapivih tvari koje se oslobađaju iz polimera u stambenim i javnim zgradama ne smiju prelaziti njihove MPC utvrđene za atmosferski zrak, a ukupni omjer otkrivenih koncentracija nekoliko tvari prema njihov MPC ne smije prelaziti jedan. U svrhu preventivnog sanitarnog nadzora polimernih materijala i proizvoda izrađenih od njih, predlaže se ograničavanje ispuštanja štetnih tvari u okoliš ili u fazi proizvodnje, odnosno neposredno nakon ispuštanja od strane proizvođača. Dopuštene razine od oko 100 kemikalija koje se oslobađaju iz polimernih materijala sada su potkrijepljene.
U suvremenom graditeljstvu sve je izraženiji trend kemizacije tehnoloških procesa i korištenja raznih tvari kao smjesa, prvenstveno betona i armiranog betona. S higijenskog stajališta važno je uzeti u obzir štetne učinke kemijskih aditiva u građevinskim materijalima zbog otpuštanja otrovnih tvari.
Ništa manje moćan unutarnji izvor onečišćenja unutarnjeg okoliša nisu ljudski otpadni proizvodi antropotoksini. Utvrđeno je da čovjek tijekom života oslobađa oko 400 kemijskih spojeva.
Istraživanja su pokazala da se zračni okoliš neventiliranih prostorija pogoršava proporcionalno broju ljudi i vremenu koje provode u prostoriji. Kemijska analiza zraka u zatvorenom prostoru omogućila je identificiranje niza otrovnih tvari u njima, čija je distribucija prema klasama opasnosti sljedeća: dimetilamin, sumporovodik, dušikov dioksid, etilen oksid, benzen (drugi razred opasnosti je vrlo opasan tvari); octena kiselina, fenol, metilstiren, toluen, metanol, vinil acetat (treća klasa opasnosti su tvari niske opasnosti). Jedna petina identificiranih antropotoksina klasificirana je kao vrlo opasne tvari. Istodobno je utvrđeno da su u neprozračenoj 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 njihovoj razini. Ostale tvari, iako su iznosile desetine i manje udjele MPC-a, zajedno su svjedočile o nepovoljnom zračnom okruženju, jer je čak i dvočetverosatni boravak u tim uvjetima negativno utjecao na mentalne sposobnosti ispitanika. .
Proučavanje zračnog okoliša plinificiranih prostorija pokazalo je da je tijekom satnog izgaranja plina u zraku zatvorenog prostora koncentracija tvari bila (mg / m 3): ugljični monoksid - u prosjeku 15, formaldehid - 0,037, dušikov oksid - 0,62 , dušikov dioksid - 0,44, benzen - 0,07. Temperatura zraka u prostoriji tijekom izgaranja plina porasla je za 3-6 ° C, vlažnost se povećala za 10-15%. Štoviše, visoke koncentracije kemijskih spojeva uočene su ne samo u kuhinji, već iu stambenim prostorijama stana. Nakon isključivanja plinskih uređaja, sadržaj ugljičnog monoksida i drugih kemikalija u zraku se smanjio, ali se ponekad nije vratio na izvorne vrijednosti ni nakon 1,5-2,5 sata.
Proučavanje učinka produkata izgaranja plina u kućanstvu na ljudsko vanjsko disanje otkrilo je povećanje opterećenja dišnog sustava i promjenu funkcionalnog stanja središnjeg živčanog sustava.
Jedan od najčešćih izvora onečišćenja zraka u zatvorenom prostoru je pušenje. Spektrometrijska analiza zraka onečišćenog duhanskim dimom otkrila je 186 kemijskih spojeva. U nedovoljno prozračenim prostorijama zagađenje zraka proizvodima za pušenje može doseći 60-90%.
Prilikom proučavanja djelovanja sastojaka duhanskog dima na nepušače (pasivno pušenje), ispitanici su iskusili iritaciju sluznice očiju, povećanje sadržaja karboksihemoglobina u krvi, ubrzan rad srca i povišen krvni tlak. . Tako, glavni izvori onečišćenja Zračni okoliš prostorija može se uvjetno podijeliti u četiri skupine:
Značaj unutarnjih izvora onečišćenja u različitim vrstama zgrada nije isti. U upravnim zgradama razina ukupnog onečišćenja najbliže korelira sa zasićenošću prostora polimernim materijalima (R = 0,75), u zatvorenim sportskim objektima razina kemijskog onečišćenja najviše korelira s brojem ljudi u njima (R = 0,75). Za stambene zgrade, nepropusnost korelacije između razine kemijskog onečišćenja i sa zasićenošću prostora polimernim materijalima i s brojem ljudi u prostorima je približno jednaka.
Kemijsko onečišćenje zračnog okoliša stambenih i javnih zgrada pod određenim uvjetima (loša ventilacija, prekomjerna zasićenost prostora polimernim materijalima, velika gužva i sl.) može doseći razinu koja negativno utječe na opće stanje ljudskog organizma. .
Posljednjih godina, prema WHO-u, značajno se povećao broj prijava tzv. sindroma bolesne zgrade. Opisani simptomi pogoršanja zdravlja ljudi koji žive ili rade u takvim zgradama vrlo su raznoliki, ali imaju i niz zajedničkih obilježja, a to su: glavobolja, psihički umor, povećana učestalost infekcija i prehlada koje se prenose zrakom, iritacija sluznice. očiju, nosa, ždrijela, osjećaj suhoće sluznice i kože, mučnina, vrtoglavica.
Prva kategorija - privremeno "bolesne" zgrade- obuhvaća novoizgrađene ili nedavno obnovljene objekte u kojima intenzitet manifestacije ovih simptoma s vremenom slabi i u većini slučajeva potpuno nestaju nakon otprilike šest mjeseci. Smanjenje težine simptoma može biti povezano s obrascima emisije hlapljivih komponenti sadržanih u građevinskim materijalima, bojama itd.
U zgradama druge kategorije - stalno "bolestan" opisani simptomi promatraju se dugi niz godina, a čak i velike rekreacijske aktivnosti možda neće imati učinka. Objašnjenje za ovu situaciju obično je teško pronaći, unatoč pažljivom proučavanju sastava zraka, rada ventilacijskog sustava i strukturnih značajki zgrade.
Treba napomenuti da nije uvijek moguće otkriti izravnu vezu između stanja unutarnjeg zračnog okoliša i stanja javnog zdravlja.
Međutim, osiguravanje 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 osigurava potrebne parametre zračnog okoliša. Pri projektiranju klimatizacijskih sustava u stambenim i javnim zgradama izračunava se potrebna količina dovoda zraka u količini dovoljnoj za asimilaciju ljudske emisije topline i vlage, izdahnutog ugljičnog dioksida, a u prostorijama namijenjenim pušenju uzima se i potreba za uklanjanjem duhanskog dima. u račun.
Osim reguliranja količine dovodnog zraka i njegovog kemijskog sastava, električne karakteristike zračnog okoliša od poznate su važnosti za osiguravanje zračne udobnosti u zatvorenom prostoru. Potonji je određen ionskim režimom prostora, tj. razinom pozitivne i negativne ionizacije zraka. I nedovoljna i pretjerana ionizacija zraka negativno utječu na organizam.
Život u područjima sa sadržajem negativnih zračnih iona od 1000-2000 u 1 ml zraka pozitivno utječe na zdravlje stanovništva.
Prisutnost ljudi u prostorijama uzrokuje smanjenje sadržaja lakih zračnih iona. Istodobno, ionizacija zraka se intenzivnije mijenja, što je više ljudi u prostoriji i što je njezina površina manja.
Smanjenje broja svjetlosnih iona povezano je s gubitkom osvježavajućih svojstava zraka, s njegovom nižom fiziološkom i kemijskom aktivnošću, što negativno utječe na ljudski organizam i izaziva pritužbe na začepljenost i "nedostatak kisika". Stoga su od posebnog interesa procesi deionizacije i umjetne ionizacije zraka u zatvorenom prostoru, koji, naravno, moraju imati higijensku regulaciju.
Treba naglasiti da umjetna ionizacija zraka u zatvorenom prostoru bez dovoljnog dotoka zraka u uvjetima visoke vlažnosti i zaprašenosti zraka dovodi do neizbježnog povećanja broja teških iona. Osim toga, u slučaju ionizacije prašnjavog zraka, postotak zadržavanja prašine u dišnim putevima naglo raste (prašina koja nosi električne naboje zadržava se u dišnim putevima čovjeka u puno većim količinama od neutralne prašine).
Posljedično, umjetna ionizacija zraka nije univerzalna panaceja za poboljšanje zraka u zatvorenom prostoru. Bez poboljšanja svih higijenskih parametara zračnog okoliša, umjetna ionizacija ne samo da ne poboljšava uvjete života ljudi, već, naprotiv, može imati negativan učinak.
Optimalne ukupne koncentracije lakih iona su razine reda 3 x 10, a minimalna potrebna je 5 x 10 u 1 cm 3. Ove preporuke bile su temelj sanitarno-higijenskih standarda koji su na snazi u Ruskoj Federaciji za dopuštene razine ionizacije zraka u industrijskim i javnim prostorima (tablica 6.1).
Sastav i svojstva prirodnog plina. Prirodni gas (zapaljivi prirodni plin; GGP) - Plinovita smjesa koja se sastoji od metana i težih ugljikovodika, dušika, ugljičnog dioksida, vodene pare, spojeva koji sadrže sumpor, inertnih plinova . Metan je glavna komponenta GGP-a. HGP obično također sadrži količine u tragovima drugih komponenti (slika 1).
1. Zapaljive komponente uključuju ugljikovodike:
a) metan (CH 4) - glavna komponenta prirodnog plina, do 98% volumena (ostale komponente su prisutne u malim količinama ili ih nema). Bezbojan, bez mirisa i okusa, neotrovan, eksplozivan, lakši od zraka;
b) teški (ograničavajući) ugljikovodici [etan (C 2 H 6), propan (C s H 8), butan (C 4 H 10) itd.] - bezbojni, bez mirisa i okusa, neotrovni, eksplozivni, teži od zrak.
2. Nezapaljive komponente (balast) :
a) dušik (N 2) - sastojak zraka, bez boje, mirisa i okusa; inertni plin, jer ne stupa u interakciju s kisikom;
b) kisik (O 2) - sastavni dio zraka; bez boje, mirisa i okusa; oksidacijsko sredstvo.
c) ugljični dioksid (ugljični dioksid CO 2) – bez boje s blago kiselkastim okusom. Kada je sadržaj u zraku više od 10% otrovan, teži od zraka;
Zrak . Suhi atmosferski zrak je višekomponentna plinska mješavina koja se sastoji od (vol.%): dušika N 2 - 78%, kisika O 2 - 21%, inertnih plinova (argon, neon, kripton, itd.) - 0,94% i ugljični dioksid - 0,03%.
 sl.2. Sastav zraka. |
Zrak također sadrži vodenu paru i nasumične nečistoće - amonijak, sumpor dioksid, prašinu, mikroorganizme itd. ( riža. 2). Plinovi koji čine zrak ravnomjerno su raspoređeni u njemu i svaki od njih zadržava svoja svojstva u smjesi.
3. Štetne komponente :
a) sumporovodik (H 2 S) - bezbojan, s mirisom pokvarenih jaja, otrovan, gorući, teži od zraka.
b) cijanovodična (cijanovodična) kiselina (HCN) - bezbojna svijetla tekućina, u plinu ima plinovito stanje. Otrovno, uzrokuje koroziju metala.
4. Mehaničke nečistoće (sadržaj ovisi o uvjetima transporta plina):
a) smole i prašina - kada se pomiješaju, mogu stvoriti začepljenja u plinovodima;
b) voda - smrzava se na niskim temperaturama, stvarajući ledene čepove, što dovodi do smrzavanja redukcijskih uređaja.
GGPna toksikološka karakterizacija pripadaju tvarima ΙV-te klase opasnosti prema GOST 12.1.007. To su plinoviti, niskotoksični, eksplozivni proizvodi.
Gustoća: gustoća atmosferskog zraka u normalnim uvjetima - 1,29 kg / m 3, i metan - 0,72 kg / m 3 Stoga je metan lakši od zraka.
Zahtjevi GOST 5542-2014 za GGP indikatore:
1) masena koncentracija sumporovodika- ne više od 0,02 g/m 3 ;
2) masena koncentracija merkaptan sumpora- ne više od 0,036 g/m 3 ;
3) molni udio kisika- ne više od 0,050%;
4) dopušteni sadržaj mehaničkih nečistoća- ne više od 0,001 g/m 3;
5) molni udio ugljičnog dioksida u prirodnom plinu ne više od 2,5%.
6) Neto kalorijska vrijednost GGP pod standardnim uvjetima izgaranja prema GOST 5542-14 - 7600 kcal / m 3 ;
8) intenzitet mirisa plina za kućanske svrhe s volumnim udjelom od 1% u zraku - najmanje 3 boda, i za plin za industrijsku uporabu, ovaj se pokazatelj postavlja u dogovoru s potrošačem.
Jedinica troškova prodaje GGP - 1 m 3 plina pri tlaku od 760 mm Hg. Umjetnost. i temperatura 20oC;
Temperatura automatskog paljenja- najniža temperatura zagrijane površine koja u zadanim uvjetima zapaljuje zapaljive tvari u obliku mješavine plina ili para-zrak. Za metan je 537 °C. Temperatura izgaranja (maksimalna temperatura u zoni izgaranja): metan - 2043 °C.
Specifična toplina izgaranja metana: najniži - Q H \u003d 8500 kcal / m 3, najviši - Qv - 9500 kcal / m 3. U svrhu usporedbe vrsta goriva, koncept ekvivalentno gorivo (c.f.) , u RF po jedinici kalorijska vrijednost 1 kg kamenog ugljena uzeta je jednakom 29,3 MJ ili 7000 kcal/kg.
Uvjeti za mjerenje protoka plina su:
· normalnim uvjetima(n. na): standardni fizikalni uvjeti s kojima su svojstva tvari obično povezana. Referentne uvjete definira IUPAC (Međunarodna unija praktične i primijenjene kemije) kako slijedi: Atmosferski tlak 101325 Pa = 760 mmHg sv..Temperatura zraka 273,15 tisuća = 0°C .Gustoća metana pri dobro.- 0,72 kg / m 3,
· standardnim uvjetima(s. na) volumen pri međusobnom ( komercijalni) obračuni s potrošačima - GOST 2939-63: temperatura 20°S, tlak 760 mm Hg. (101325 N/m), vlažnost je nula. (Po GOST 8.615-2013 normalni uvjeti nazivaju se "standardnim uvjetima"). Gustoća metana pri s.u.- 0,717 kg / m 3.
Brzina širenja plamena (brzina gorenja)- brzina fronte plamena u odnosu na svježi mlaz zapaljive smjese u zadanom smjeru. Procijenjena brzina širenja plamena: propan - 0,83 m/s, butan - 0,82 m/s, metan - 0,67 m/s, vodik - 4,83 m/s, ovisi o sastavu, temperaturi, tlaku smjese, omjeru plina i zraka u smjesi, promjeru fronte plamena, prirodi kretanja smjese (laminarno ili turbulentno) te određuje stabilnost izgaranja..
Na nedostatke (opasna svojstva) GGP uključuju: eksplozivnost (zapaljivost); intenzivno gori; brzo širenje u prostoru; nemogućnost određivanja mjesta; učinak gušenja, s nedostatkom kisika za disanje .
Eksplozivnost (zapaljivost) . Razlikovati:
a) donja granica zapaljivosti ( NPS) - najmanja količina plina u zraku pri kojoj se plin zapali (metan - 4,4%) . Uz manji sadržaj plina u zraku neće doći do paljenja zbog nedostatka plina; (slika 3)
b) gornja granica zapaljivosti ( ERW) - najveći sadržaj plina u zraku pri kojem dolazi do procesa paljenja ( metan - 17%) . Kod većeg udjela plina u zraku neće doći do paljenja zbog nedostatka zraka. (slika 3)
NA FNP NPS i ERW pozvao donja i gornja granica koncentracije širenja plamena ( NKPRP i VKPRP) .
Na povećanje tlaka plina raspon između gornje i donje granice tlaka plina se smanjuje (slika 4).
Za eksploziju plina (metan) Osim njegov sadržaj u zraku unutar granica zapaljivosti potrebna vanjski izvor energije (iskra, plamen, itd.) . Uz eksploziju plina u zatvorenom volumenu (prostorija, peć, spremnik itd.), više razaranja nego eksplozije na otvorenom (riža. 5).
Najveće dopuštene koncentracije ( MPC) štetne tvari GGP u zraku radnog područja utvrđene su u GOST 12.1.005.
Maksimalni jednokratni MPC u zraku radnog prostora (u smislu ugljika) je 300 mg / m 3.
opasna koncentracija GGP (volumenski udio plina u zraku) je koncentracija jednaka 20% niža granica zapaljivosti plina.
Toksičnost - sposobnost trovanja ljudskog tijela. Plinovi ugljikovodika nemaju jak toksikološki učinak na ljudski organizam, ali njihovo udisanje izaziva vrtoglavicu kod čovjeka, a njihov značajan sadržaj u udahnutom zraku. Kada se kisik reducira na 16% ili manje može dovesti do gušenje.
Na gorući plin s nedostatkom kisika, tj. s nedogaranjem, u produktima izgaranja nastaje ugljični monoksid (CO), ili ugljični monoksid, koji je vrlo otrovan plin.
Odorizacija plina - dodavanje tvari jakog mirisa (odoransa) plinu za dobivanje mirisa GGP prije isporuke potrošačima u gradskim mrežama. Na koristiti za odorizaciju etil merkaptana (C 2 H 5 SH - prema stupnju utjecaja na tijelo 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 s volumnim udjelom od 1% u zraku mora biti najmanje 3 boda prema GOST 22387.5.
Plin bez mirisa može se isporučiti industrijskim poduzećima, jer intenzitet mirisa prirodnog plina za industrijska poduzeća koja troše plin iz magistralnih plinovoda određuje se u dogovoru s potrošačem.
Gorući plinovi. Peć kotla (peći) u kojoj se plinovito (tekuće) gorivo sagorijeva u baklji odgovara konceptu "stacionarne komorne peći kotla".
Izgaranje ugljikovodičnih plinova - kemijska kombinacija komponenti zapaljivog plina (ugljik C i vodik H) s atmosferskim kisikom O 2 (oksidacija) uz oslobađanje topline i svjetlosti: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O .
Kod potpunog izgaranja nastaje ugljik ugljični dioksid (CO 2), ali voda vrsta - vodena para (H 2 O) .
U teoriji za sagorijevanje 1 m 3 metana potrebno je 2 m 3 kisika koji se nalazi u 9,52 m 3 zraka (slika 6.). Ako je a nedovoljno zraka za izgaranje , tada za dio molekula zapaljivih komponenti neće biti dovoljno molekula kisika i u produktima izgaranja, osim ugljičnog dioksida (CO2), dušika (N2) i vodene pare (H2O), proizvodi nepotpuno izgaranje plina :
-ugljični monoksid (CO), koji, ako se pusti u prostor, može izazvati trovanje operativnog osoblja;
- čađa (C) , koji se taloži na grijaćim površinama ometa prijenos topline;
- neizgorjeli metan i vodik , koji se može nakupljati u pećima i dimnjacima (dimnjacima), stvarajući eksplozivnu smjesu. Kada nedostaje zraka, nepotpuno izgaranje goriva ili, kako kažu, proces izgaranja događa se s podgorijevanjem. Izgaranje se također može pojaviti kada loše miješanje plina sa zrakom i niska temperatura u zoni izgaranja.
Za potpuno izgaranje plina potrebno je: prisutnost zraka na mjestu izgaranja dosta i dobro miješanje s plinom; visoka temperatura u zoni izgaranja.
Da bi se osiguralo potpuno izgaranje plina, zrak se dovodi u većoj količini nego što je teoretski potrebno, tj. u višku, dok u izgaranju neće sudjelovati sav zrak. Dio topline će se potrošiti na zagrijavanje tog viška zraka i ispuštat će se u atmosferu zajedno s dimnim plinom.
Potpunost izgaranja utvrđuje se vizualno (treba biti plavkasto-plavkasti plamen s ljubičastim krajevima) ili analizom sastava dimnih plinova.
Teorijski (stehiometrijski) volumen zraka za izgaranje je količina zraka potrebna za potpuno izgaranje jediničnog volumena ( 1 m 3 suhog plina ili mase goriva, izračunato iz kemijskog sastava goriva ).
Valjano (stvarno, obavezno) Volumen zraka za izgaranje je količina zraka koja se stvarno koristi za sagorijevanje jedinice volumena ili mase goriva.
Omjer zraka za izgaranje α je omjer stvarnog volumena zraka za izgaranje i teoretskog: α = V f / V t >1,
gdje: V f - stvarni volumen dovedenog zraka, m 3 ;
V t - teoretski volumen zraka, m 3.
Koeficijent višak emisija koliko puta stvarna potrošnja zraka za izgaranje plina premašuje teoretsku ovisi o dizajnu plinskog plamenika i peći: što su savršeniji, koeficijent α manji. Kada je koeficijent viška zraka za kotlove manji od 1, to dovodi do nepotpunog izgaranja plina. Povećanje omjera viška zraka smanjuje učinkovitost. plinsko postrojenje. Za brojne peći u kojima se metal topi, kako bi se izbjegla korozija kisikom - α < 1 a nakon peći se ugrađuje komora za naknadno izgaranje za neizgorene gorive komponente.
Za kontrolu propuha koriste se lopatice, zasuni, rotacijski amortizeri i elektromehaničke spojke.
Prednosti plinovitih goriva u odnosu na kruta i tekuća– niska cijena, olakšava rad osoblja, mala količina štetnih nečistoća u produktima izgaranja, poboljšani okolišni uvjeti, nema potrebe za cestovnim i željezničkim transportom, dobro miješanje sa zrakom (manje od α), potpuna automatizacija, visoka učinkovitost.
Metode izgaranja plina. Zrak za izgaranje može biti:
1) primarni, dovodi se u plamenik, gdje se miješa s plinom (za izgaranje se koristi mješavina plina i zraka).
2) sekundarni, ulazi izravno u zonu izgaranja.
Postoje sljedeće metode izgaranja plina:
1. Metoda difuzije- plin i zrak za izgaranje se dovode odvojeno i miješaju u zoni izgaranja, t.j. sav zrak je sekundaran. Plamen je dug, potreban je veliki prostor za peć. (slika 7a).
2. Kinetička metoda - sav zrak je pomiješan s plinom unutar plamenika, t.j. sav zrak je primarni. Plamen je kratak, potreban je mali prostor za izgaranje (slika 7c).
3. mješovita metoda - dio zraka se dovodi unutar plamenika, gdje se miješa s plinom (to je primarni zrak), a dio zraka se dovodi u zonu izgaranja (sekundarni). Plamen je kraći nego difuzijskom metodom (slika 7b).
Uklanjanje produkata izgaranja. Razrjeđivanje u peći i uklanjanje produkata izgaranja nastaje vučnom silom koja nadilazi otpor dimnog puta i nastaje zbog razlike tlaka između stupova vanjskog hladnog zraka jednake visine i lakšeg vrućeg dimnog plina. U tom slučaju dimni plinovi prelaze iz peći u cijev, a na njihovo mjesto u peć ulazi hladni zrak (slika 8).
Sila vuče ovisi o: temperatura zraka i dimnih plinova, visina, promjer i debljina stijenke dimnjaka, barometarski (atmosferski) tlak, stanje plinovoda (dimnjaka), usis zraka, razrjeđivanje u peći .
Prirodno sila propuha - stvorena visinom dimnjaka, i Umjetna, što je dimovod s nedovoljnim prirodnim propuhom. Vučna sila regulirana je vratima, vodilicama dimovoda i drugim uređajima.
Omjer viška zraka (α ) ovisi o izvedbi plinskog plamenika i peći: što su savršeniji, to je niži koeficijent i pokazuje: koliko puta stvarna potrošnja zraka za izgaranje plina premašuje teoretsku.
Supercharging - uklanjanje produkata izgaranja goriva zbog rada puhala .Pri radu “pod nadpunjavanjem” potrebna je jaka gusta komora za izgaranje (peć) koja može izdržati višak tlaka koji stvara ventilator.
Plinski plamenici.Plinski plamenici- osiguravaju dovod potrebne količine plina i zraka, njihovo miješanje i regulaciju procesa izgaranja, a opremljen tunelom, uređajem za distribuciju zraka i sl., naziva se uređajem za plinski plamenik.
zahtjevi plamenika:
1) plamenici moraju ispunjavati zahtjeve odgovarajućih tehničkih propisa (imati certifikat ili izjavu o sukladnosti) ili položiti ispit o industrijskoj sigurnosti;
2) osigurati potpunost izgaranja plina u svim režimima rada uz minimalni višak zraka (osim nekih plamenika plinskih peći) i minimalnu emisiju štetnih tvari;
3) znati koristiti automatsku kontrolu i sigurnost, kao i mjerenje parametara plina i zraka ispred plamenika;
4) mora imati jednostavan dizajn, biti dostupan za popravak i reviziju;
5) raditi stabilno u okviru radne regulacije, po potrebi imati stabilizatore za sprječavanje odvajanja i povratnog plamena;
Parametri plinskih plamenika(slika 9). Prema GOST 17356-89 (Plinski plamenici, tekuće gorivo i kombinirani. Pojmovi i definicije. Rev. N 1) :Granica stabilnosti plamenika , na kojem još ne nastaju izumiranje, slom, odvojenost, prasak plamena i neprihvatljive vibracije.
Bilješka. postojati gornji i donji granice održivosti.
1) Toplinski učinak plamenika N g. - količina topline koja nastaje izgaranjem goriva dostavljenog plameniku u jedinici vremena, N g \u003d V. Q kcal/h, gdje je V satna potrošnja plina, m 3 /h; Q n. - toplina izgaranja plina, kcal / m 3.
2) Granice stabilnosti plamenika , na kojem još ne nastaju gašenje, zastoj, odvajanje, povratni bljesak i neprihvatljive vibracije . Bilješka. postojati gornji - N v.p . a niži -N n.p. granice održivosti.
3) minimalna snaga N min. - toplinska snaga plamenika, koja iznosi 1,1 snagu, što odgovara donjoj granici njegovog stabilnog rada, t.j. donja granica snage povećana za 10%, N min. =1,1N n.p.
4) gornja granica stabilnog rada plamenika N v.p. – najveća stabilna snaga, rad bez odvajanja i bljeskanja plamena.
5) maksimalna snaga plamenika N max - toplinska snaga plamenika, koja iznosi 0,9 snage, što odgovara gornjoj granici njegovog stabilnog rada, t.j. gornja granica snage smanjena za 10%, N max. = 0,9 N v.p.
6) nazivna snaga N nom - najveća toplinska snaga plamenika, kada su pokazatelji učinka u skladu s utvrđenim standardima, tj. najveća snaga s kojom plamenik radi dugo vremena uz visoku učinkovitost.
7) područje regulacije rada (toplinski učinak plamenika) – regulirano područje u kojem se toplinski učinak plamenika može mijenjati tijekom rada, t.j. vrijednosti snage od N min do N nom. .
8) koeficijent regulacije rada K rr. je omjer nazivne toplinske snage plamenika i minimalne radne snage, tj. pokazuje koliko puta nazivna snaga prelazi minimalnu: K rr. = N nominalno / N min
Režimska kartica.Prema "Pravilima za korištenje plina ...", odobrenim od strane Vlade Ruske Federacije od 17. svibnja 2002. br. 317(izmijenjeno 19.06.2017.) , po završetku građevinskih i instalacijskih radova na izgrađenoj, rekonstruiranoj ili moderniziranoj plinskoj opremi i opremi prevedenoj na plin iz drugih vrsta goriva, izvode se radovi puštanja u pogon i održavanja. Lansiranje plina na izgrađenu, rekonstruiranu ili moderniziranu opremu koja koristi plin i opremu pretvorenu u plin iz drugih vrsta goriva za izvođenje puštanje u rad (integrirano testiranje) a prijem opreme u pogon provodi se na temelju akta o spremnosti plinovodne mreže i plinske opreme objekta kapitalne gradnje za priključenje (tehnološko priključenje). Pravila navode da:
· oprema koja koristi plin - kotlovi, proizvodne peći, procesne linije, jedinice za povrat topline i druge instalacije koje koriste plin kao gorivo za proizvodnju toplinske energije za centralizirano grijanje, opskrbu toplom vodom, u tehnološkim procesima različitih industrija, kao i drugih uređaja, aparata, jedinica, procesne opreme i instalacija koji koriste plin kao sirovinu;
· puštanje u rad- kompleks radova, uključujući pripremu za puštanje u rad i puštanje u rad opreme koja koristi plin s komunikacijama i opremom, dovodeći teret opreme koja koristi plin do razine dogovorene s organizacijom - vlasnikom opreme, a također podešavanje načina izgaranja opreme koja koristi plin bez optimizacije učinkovitosti;
· režim i rad prilagodbe- skup radova, uključujući prilagodbu opreme koja koristi plin kako bi se postigla projektna (putovnica) učinkovitost u rasponu radnih opterećenja, prilagodba automatske kontrole procesa izgaranja goriva, postrojenja za povrat topline i pomoćne opreme, uključujući opremu za pročišćavanje vode za kotlovnice.
Prema GOST R 54961-2012 (Sustavi za distribuciju plina. Mreže potrošnje plina) preporučuje se:Načini rada oprema koja koristi plin u poduzećima iu kotlovnicama mora odgovarati režimskim kartama odobren od strane tehničkog rukovoditelja poduzeća i P izrađuje najmanje jednom u tri godine uz prilagodbu (po potrebi) režimskih kartica .
Neplanirana prilagodba režima opreme koja koristi plin provodi se u sljedećim slučajevima: nakon većeg remonta plinske opreme ili izvođenja strukturnih promjena koje utječu na učinkovitost korištenja plina, kao iu slučaju sustavnih odstupanja kontroliranih parametara opreme koja koristi plin iz režimskih karata.
Klasifikacija plinskih plamenika Prema GOST-u plinski plamenici se razvrstavaju prema: način opskrbe komponentom; stupanj pripreme zapaljive smjese; brzina isteka produkata izgaranja; priroda protoka smjese; nazivni tlak plina; stupanj automatizacije; sposobnost kontrole koeficijenta viška zraka i karakteristika baklje; lokalizacija zone izgaranja; mogućnost korištenja topline produkata izgaranja.
NA komorna peć postrojenja koje koristi plin plinoviti gorivo sagorijeva u baklji.
Prema načinu dovoda zraka plamenici mogu biti:
1) Atmosferski plamenici -zrak ulazi u zonu izgaranja izravno 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 izgaranja iz cijevi kroz rupe, i zrak - zbog difuziju i energija mlaza plina (riža. 10 ), sav zrak je sekundaran .
Prednosti plamenika : jednostavnost dizajna, pouzdanost rada ( nije moguć preskok ), tihi rad, dobra regulacija.
nedostatke: male snage, neekonomičan, visoki (dugi) plamen, potrebni su usporivači plamena kako bi se spriječilo da plamen plamenika ne ugasi pri razdvajanju .
b. injekcija - zrak se ubrizgava, tj. usisan u unutrašnjost plamenika zbog energije mlaza plina koji izlazi iz mlaznice . Mlaz plina stvara vakuum u području mlaznice, gdje se zrak usisava kroz razmak između perača zraka i tijela plamenika. Unutar plamenika miješaju se plin i zrak, a mješavina plina i zraka ulazi u zonu izgaranja, a ostatak zraka koji je potreban za izgaranje plina (sekundarni) ulazi u zonu izgaranja zbog difuzije (Sl. 11, 12, 13 ).
Ovisno o količini ubrizganog zraka, postoje injekcioni plamenici: uz nepotpuno i potpuno prethodno miješanje plina i zraka.
Plamenik plin srednjeg i visokog tlaka usisava se sav potreban zrak, t.j. sav zrak je primarni, dolazi do potpunog prethodnog miješanja plina sa zrakom. Potpuno pripremljena mješavina plina i zraka ulazi u zonu izgaranja i nema potrebe za sekundarnim zrakom.
Plamenik niski pritisak dio zraka potrebnog za izgaranje se usisava (nastaje nepotpuno ubrizgavanje zraka, ovaj zrak je primarni), a ostatak zraka (sekundarni) ulazi direktno u zonu izgaranja.
Omjer "plin - zrak" u ovim plamenicima reguliran je položajem perača zraka u odnosu na tijelo plamenika. Plamenici su jednostruki i višestruki sa središnjim i perifernim dovodom plina (BIG i BIGm) koji se sastoje od seta cijevi - mješalica 1 promjera 48x3, spojenih zajedničkim plinskim razdjelnikom 2 (Sl. 13 ).
Prednosti plamenika: jednostavnost dizajna i regulacije snage.
Nedostaci plamenika: visoka razina buke, mogućnost povratnog plamena, mali raspon regulacije rada.
2) Plamenici s prisilnim zrakom - To su plamenici u kojima se zrak za izgaranje dovodi iz ventilatora. Plin iz plinovoda ulazi u unutarnju komoru plamenika (Sl. 14 ).
Zrak koji potiskuje ventilator dovodi se u zračnu komoru 2 , prolazi kroz vrtlog zraka 4 , uviti i miksati u mikseru 5 s plinom koji iz plinskog kanala ulazi u zonu izgaranja 1 kroz izlaze za plin 3 .Izgaranje se odvija u keramičkom tunelu 7 .
 Riža. 14. Plamenik s prisilnim dovodom zraka: 1 - plinski kanal; 2 - zračni kanal; 3 - izlazi plina; 4 - vrtlog; 5 - mikser; 6 – keramički tunel (stabilizator izgaranja). |  Riža. 15. Kombinirani plamenik s jednim protokom: 1 - ulaz plina; 2 – ulaz loživog ulja; 3 - otvori za izlaz plina za ulaz pare; 4 - ulaz primarnog zraka; 5 – mješalica za ulaz sekundarnog zraka; 6 - mlaznica za parno ulje; 7 - montažna ploča; 8 - vrtlog primarnog zraka; 9 - kovitlac sekundarnog zraka; 10 - keramički tunel (stabilizator izgaranja); 11 - plinski kanal; 12 - sekundarni zračni kanal. |
Prednosti plamenika: velika toplinska snaga, širok raspon regulacije rada, mogućnost regulacije omjera viška zraka, mogućnost predgrijavanja plina i zraka.
Nedostaci plamenika: dovoljna složenost dizajna; moguće je odvajanje i probijanje plamena, u vezi s čime postaje potrebno koristiti stabilizatore izgaranja (keramički tunel).
Zovu se plamenici namijenjeni izgaranju nekoliko vrsta goriva (plinovito, tekuće, kruto). kombinirano (riža. 15 ). Mogu biti jednostruki i dvonitni, t.j. s jednim ili više dovoda plina u plamenik.
3) blok plamenik – to je automatski plamenik s prisilnim dovodom zraka (riža. 16 ), raspoređenih s ventilatorom u jednu jedinicu. Plamenik je opremljen automatskim upravljačkim sustavom.
Procesom izgaranja goriva u blok plamenicima upravlja elektronički uređaj koji se naziva upravitelj izgaranja.
Za uljne plamenike, ova jedinica uključuje pumpu za gorivo ili pumpu za gorivo i predgrijač goriva.
Upravljačka jedinica (upravljač izgaranjem) kontrolira i kontrolira rad plamenika, primajući naredbe od termostata (regulatora temperature), elektrode za kontrolu plamena i senzora tlaka plina i zraka.
Protok plina kontrolira leptir ventil koji se nalazi izvan tijela plamenika.
Potporna podloška je odgovorna za miješanje plina sa zrakom u konusnom dijelu plamene cijevi i služi 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 omjera plin-zrak (kontrola plinskih i zračnih leptirastih ventila) može biti:
spojeno, iz jednog aktuatora:
· frekvencijska regulacija strujanja zraka, promjenom brzine motora ventilatora pomoću invertera, koji se sastoji od frekventnog pretvarača i senzora pulsa.
Paljenje plamenika vrši se automatski pomoću uređaja za paljenje pomoću elektrode za paljenje. Prisutnost plamena prati elektroda za kontrolu plamena.
Radni redoslijed za uključivanje plamenika:
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 senzora za kontrolu plamena o prisutnosti plamena.
Nezgode (incidente) na plamenicima. Prekid plamena - pomicanje korijenske zone baklje od izlaza plamenika u smjeru strujanja goriva ili zapaljive smjese. Javlja se kada brzina plinsko-zračne mješavine ili plina postane veća od brzine širenja plamena. Plamen se odmiče od plamenika, postaje nestabilan i može se ugasiti. Plin nastavlja strujati kroz ugašeni plamenik i može nastati eksplozivna smjesa u peći.
Odvajanje se događa kada: povećanje tlaka plina iznad dopuštenog, naglo povećanje opskrbe primarnog zraka, povećanje razrjeđivanja u peći. Za zaštita od suza primijeniti stabilizatori izgaranja (riža. 17): tobogani i stupovi od opeke; keramički tuneli raznih vrsta i utori za cigle; slabo aerodinamična tijela koja se zagrijavaju tijekom rada plamenika (kada se plamen ugasi, iz stabilizatora će se zapaliti svježi mlaz), kao i posebni pilot plamenici.
Svjetiljka - pomicanje zone baklje prema zapaljivoj smjesi, u kojoj plamen prodire u plamenik . Ova pojava se javlja samo u plamenicima s prethodnim miješanjem plina i zraka i događa se kada brzina mješavine plina i zraka postane manja od brzine širenja plamena. Plamen skače u unutrašnjost plamenika, gdje nastavlja gorjeti, uzrokujući deformaciju plamenika od pregrijavanja.
Do proboja dolazi kada: tlak plina ispred plamenika padne ispod dopuštene vrijednosti; paljenje plamenika kada se dovodi primarni zrak; velika opskrba plinom pri niskom tlaku zraka. Tijekom klizanja može doći do malog pucanja uslijed čega će se plamen ugasiti, a plin može nastaviti strujati kroz plamenik u praznom hodu te se može stvoriti eksplozivna smjesa u peći i plinskim kanalima plinske instalacije. Za zaštitu od klizanja koriste se pločasti ili mrežasti stabilizatori., budući da kroz uske proreze i male rupice nema probijanja plamena.
Postupci osoblja u slučaju nesreće na plamenicima
U slučaju nezgode na plameniku (odvajanje, preskok ili gašenje plamena) tijekom paljenja ili u procesu regulacije, potrebno je: odmah zaustaviti dovod plina ovom plameniku (plamenicima) i uređaju za paljenje; ventilirajte peć i plinske kanale najmanje 10 minuta; saznati uzrok problema; prijaviti odgovornu osobu; nakon otklanjanja uzroka kvarova i provjere nepropusnosti zapornog ventila ispred plamenika, prema uputi odgovorne osobe, prema uputama, ponovno zapaliti.
Promjena opterećenja plamenika.
Postoje plamenici s različitim načinima promjene toplinskog učinka:
Plamenik s višestupanjskom regulacijom toplinskog učinka- ovo je plamenik, tijekom kojeg se regulator protoka goriva može postaviti u nekoliko položaja između maksimalnog i minimalnog radnog položaja.
Plamenik s trostupanjskom regulacijom toplinskog učinka- ovo je plamenik, tijekom čijeg rada se regulator protoka goriva može postaviti u položaje "maksimalni protok" - "minimalni protok" - "zatvoreno".
Plamenik s dvostupanjskom regulacijom toplinskog učinka- plamenik koji radi u položaju "otvoreno - zatvoreno".
Modulirajući plamenik- ovo je plamenik, tijekom kojeg se regulator protoka goriva može ugraditi u bilo koji položaj između maksimalnog i minimalnog radnog položaja.
Toplinsku snagu instalacije moguće je regulirati brojem plamenika koji rade, ako ih daje proizvođač i kartica režima.
Ručna promjena toplinske snage, kako bi se izbjeglo odvajanje plamena, provodi se:
Kod povećanja: prvo povećajte dovod plina, a zatim i zrak.
Kod smanjenja: prvo smanjite dovod zraka, a zatim plina;
Kako bi se spriječile nezgode na plamenicima, promjena njihove snage mora se odvijati glatko (u nekoliko koraka) prema karti režima.
Izgaranje prirodnog plina složen je fizikalno-kemijski proces interakcije njegovih gorivih komponenti s oksidantom, pri čemu se kemijska energija goriva pretvara u toplinu. Spaljivanje može biti potpuno ili nepotpuno. Kada se plin pomiješa sa zrakom, temperatura u peći je dovoljno visoka za izgaranje, gorivo i zrak se kontinuirano dovode, provodi se potpuno izgaranje goriva. Nepotpuno izgaranje goriva nastaje kada se ova pravila ne poštuju, što dovodi do manjeg oslobađanja topline (CO), vodika (H2), metana (CH4) i kao rezultat toga do taloženja čađe na grijaćim površinama, pogoršavanja prijenosa topline i povećanja gubitak topline, što zauzvrat dovodi do prekomjerne potrošnje goriva i smanjenja učinkovitosti kotla i, sukladno tome, do onečišćenja zraka.
Omjer viška zraka ovisi o izvedbi plinskog plamenika i peći. Koeficijent viška zraka mora biti najmanje 1, inače može dovesti do nepotpunog izgaranja plina. Također povećanje koeficijenta viška zraka smanjuje učinkovitost instalacije koja koristi toplinu zbog velikih gubitaka topline s ispušnim plinovima.
Potpunost izgaranja utvrđuje se pomoću plinskog analizatora te po boji i mirisu.
Potpuno izgaranje plina. metan + kisik \u003d ugljični dioksid + voda CH4 + 2O2 \u003d CO2 + 2H2O Osim ovih plinova, dušik i preostali kisik ulaze u atmosferu s zapaljivim plinovima. N2 + O2 Ako je izgaranje plina nepotpuno, tada se u atmosferu ispuštaju zapaljive tvari - ugljični monoksid, vodik, čađa.CO + H + C
Nepotpuno izgaranje plina nastaje zbog nedovoljne količine zraka. Istodobno se u plamenu vizualno pojavljuju jezici čađe.Opasnost od nepotpunog izgaranja plina je da ugljični monoksid može uzrokovati trovanje osoblja kotlovnice. Sadržaj CO u zraku 0,01-0,02% može izazvati blago trovanje. Veća koncentracija može dovesti do teškog trovanja i smrti.Nastala čađa se taloži na stijenkama kotlova, čime se otežava prijenos topline na rashladno sredstvo i smanjuje učinkovitost kotlovnice. Čađa provodi toplinu 200 puta lošije od metana.Teoretski, za sagorijevanje 1 m3 plina potrebno je 9 m3 zraka. U stvarnim uvjetima potrebno je više zraka. Odnosno, potrebna je suvišna količina zraka. Ova vrijednost, označena alfa, pokazuje koliko se puta troši više zraka nego što je teoretski potrebno.Alfa koeficijent ovisi o vrsti pojedinog plamenika i obično je propisan u putovnici plamenika ili u skladu s preporukama organizacije za puštanje u rad. S 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 izgaranje biti nepotpuno, što stvara opasnost od trovanja osoblja kotlovnice.Nepotpuno izgaranje određuje se prema:
Fizikalna i kemijska svojstva prirodnog plina
Prirodni plin je bezbojan, bez mirisa i okusa, netoksičan.
Gustoća plinova 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 izgaranja 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 plina u zraku pri kojem dolazi do eksplozije, za metan je 5%.
Uz manji sadržaj plina u zraku neće doći do eksplozije zbog nedostatka plina. Prilikom uvođenja izvora energije treće strane - iskače.
- gornja granica eksplozivnosti je najveći sadržaj plina u zraku pri kojem dolazi do eksplozije, za metan je 15%.
Uz veći sadržaj plina u zraku neće doći do eksplozije zbog nedostatka zraka. Kada se uvede izvor energije treće strane - vatra, vatra.
Za eksploziju plina, osim zadržavanja u zraku u granicama njegove eksplozivnosti, potreban je vanjski izvor energije (iskra, plamen i sl.).
Prilikom eksplozije plina u zatvorenom volumenu (prostorija, ložište, spremnik i sl.) dolazi do više razaranja nego na otvorenom.
Prilikom sagorijevanja plina s nedostatkom kisika, odnosno s nedostatkom kisika, u produktima izgaranja nastaje ugljični monoksid (CO) ili ugljični monoksid, koji je vrlo otrovan plin.
Brzina širenja plamena je brzina kojom se fronta plamena pomiče u odnosu na mlaz svježe smjese.
Procijenjena brzina širenja plamena metana - 0,67 m / s. Ovisi o sastavu, temperaturi, tlaku smjese, omjeru plina i zraka u smjesi, promjeru fronte plamena, prirodi kretanja smjese (laminarno ili turbulentno) i određuje stabilnost izgaranja.
Odorizacija plina- ovo je dodavanje tvari jakog mirisa (odoransa) plinu kako bi plin dobio miris prije isporuke potrošačima.
Zahtjevi za mirise:
- oštar specifičan miris;
- ne smije spriječiti izgaranje;
- ne smije se otapati u vodi;
– moraju biti bezopasni za ljude i opremu.
Etil merkaptan (C 2 H 5 SH) koristi se kao odorant, dodaje se metanu - 16 g na 1000 m 3, zimi se stopa udvostručuje.
Osoba bi trebala osjetiti miris mirisa u zraku kada je sadržaj plina u zraku 20% donje granice eksplozivnosti metana - 1% volumena.
Ovo je kemijski proces spajanja zapaljivih komponenti (vodika i ugljika) s kisikom sadržanim u zraku. Pojavljuje se oslobađanjem topline i svjetlosti.
Pri sagorijevanju ugljika nastaje ugljični dioksid (CO 2), a vodik u vodenu paru (H 2 0).
Faze izgaranja: dovod plina i zraka, stvaranje mješavine plina i zraka, paljenje smjese, njeno izgaranje, uklanjanje produkata izgaranja.
Teoretski, kada sav plin izgori i sva potrebna količina zraka sudjeluje u izgaranju, reakcija izgaranja 1 m 3 plina:
CH 4 + 20 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 8500 kcal / m 3.
Za sagorijevanje 1 m 3 metana potrebno je 9,52 m 3 zraka.
Praktički neće sav zrak koji se dovodi za izgaranje sudjelovati u izgaranju.
Stoga će se u produktima izgaranja osim ugljičnog dioksida (CO 2 ) i vodene pare ( H 2 0 ) pojaviti:
- ugljični monoksid, odnosno ugljični monoksid (CO), ako uđe u prostoriju, može izazvati trovanje djelatnika;
- atomski ugljik, odnosno čađa (C), koji se taloži u plinskim kanalima i pećima, pogoršava vuču i prijenos topline na grijaćim površinama.
- neizgorjeli plin i vodik - nakupljajući se u pećima i plinskim kanalima, tvore eksplozivnu smjesu.
S nedostatkom zraka dolazi do nepotpunog izgaranja goriva - proces izgaranja se događa s nedostatkom izgaranja. Do izgaranja dolazi i kod lošeg miješanja plina sa zrakom i niske temperature u zoni izgaranja.
Za potpuno izgaranje plina, zrak za izgaranje se dovodi u dovoljnoj količini, zrak i plin moraju biti dobro izmiješani, a potrebna je visoka temperatura u zoni izgaranja.
Za potpuno izgaranje plina, zrak se dovodi u većoj količini nego što je teoretski potrebno, tj. s viškom, neće sav zrak sudjelovati u izgaranju. Dio topline će se potrošiti na zagrijavanje tog viška zraka i ispustit će se u atmosferu.
Koeficijent viška zraka α je broj koji pokazuje koliko je puta stvarni protok izgaranja 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 plina
Zrak za izgaranje može biti:
- primarni - dovodi se u plamenik, miješa se s plinom, a mješavina plina i zraka se koristi za izgaranje;
- sekundarni - ulazi u zonu izgaranja.
Metode izgaranja plina:
1. Metoda difuzije - plin i zrak za izgaranje se dovode odvojeno i miješaju u zoni izgaranja, sav zrak je sekundarni. Plamen je dug, potreban je veliki prostor za peć.
2. Mješoviti način - dio zraka se dovodi u plamenik, pomiješan s plinom (primarni zrak), dio zraka se dovodi u zonu izgaranja (sekundarni). Plamen je kraći nego kod difuzijske metode.
3. Kinetička metoda - sav zrak se miješa s plinom unutar plamenika, tj. sav zrak je primarni. Plamen je kratak, potreban je mali prostor za peć.
Uređaji za plinski plamenik
Plinski plamenici su uređaji koji dovode plin i zrak na frontu izgaranja, tvore mješavinu plina i zraka, stabiliziraju frontu izgaranja i osiguravaju potreban intenzitet procesa izgaranja.
Plamenik opremljen dodatnim uređajem (tunel, uređaj za distribuciju zraka itd.) naziva se uređaj plinskog plamenika.
Zahtjevi plamenika:
1) mora biti tvornički proizveden i proći državna ispitivanja;
2) mora osigurati potpunost izgaranja plina u svim režimima rada uz minimalni višak zraka i minimalnu emisiju štetnih tvari u atmosferu;
3) znati koristiti automatsku kontrolu i sigurnost, kao i mjerenje parametara plina i zraka ispred plamenika;
4) mora imati jednostavan dizajn, biti dostupan za popravak i reviziju;
5) mora stabilno raditi unutar propisa o radu, po potrebi imati stabilizatore za sprječavanje odvajanja i povratnog plamena;
6) za radne plamenike razina buke ne smije biti veća od 85 dB, a temperatura površine ne smije biti veća od 45 ° C.
Parametri plinskih plamenika
1) toplinska snaga plamenika N g - količina topline koja se oslobađa tijekom izgaranja plina u 1 satu;
2) najniža granica stabilnog rada plamenika N n. .P. . - najmanja snaga pri kojoj plamenik radi stabilno bez odvajanja i preskoka plamena;
3) minimalna snaga N min - snaga donje granice, povećana za 10%;
4) gornja granica stabilnog rada plamenika N in. .P. . - najveća snaga pri kojoj plamenik radi stabilno bez odvajanja i bljeskanja plamena;
5) maksimalna snaga N max - snaga gornje granice, smanjena za 10%;
6) nazivna snaga N nom - najveća snaga s kojom plamenik radi dulje vrijeme uz najveću učinkovitost;
7) područje upravljanja radom - vrijednosti snage od N min do N nom;
8) koeficijent regulacije rada - omjer nazivne snage prema minimalnoj.
Klasifikacija plinskih plamenika:
1) prema načinu dovoda zraka za izgaranje:
- bez eksplozije - zrak ulazi u peć zbog razrjeđivanja u njoj;
- ubrizgavanje - zrak se usisava u plamenik zbog energije mlaza plina;
- mlaz - zrak se dovodi u plamenik ili u peć pomoću ventilatora;
2) prema stupnju pripremljenosti zapaljive smjese:
– bez prethodnog miješanja plina sa zrakom;
- uz potpuno prethodno miješanje;
- s nepotpunim ili djelomičnim prethodnim miješanjem;
3) brzinom odljeva produkata izgaranja (niska - do 20 m / s, srednja - 20-70 m / s, visoka - više od 70 m / s);
4) prema tlaku plina ispred plamenika:
- nizak 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 stupnju automatizacije upravljanja plamenikom - s ručnim upravljanjem, poluautomatski, automatski.
Prema načinu dovoda zraka plamenici mogu biti:
1) Difuzija. Sav zrak ulazi u baklju iz okolnog prostora. Plin se dovodi u plamenik 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 je ugrađen u utor, izrađen od vatrostalnih opeka, na temelju rešetke. Plin kroz rupe u kolektoru izlazi u otvor. Zrak ulazi u isti prorez kroz rešetku zbog razrjeđivanja u peći ili uz pomoć ventilatora. Tijekom rada, vatrostalna obloga utora se zagrijava, osiguravajući stabilizaciju plamena u svim načinima rada.
Prednosti plamenika: jednostavan dizajn, pouzdan rad (povratak plamena je nemoguć), bešumnost, dobra regulacija.
Nedostaci: mala snaga, neekonomičan, veliki plamen.
2) Injekcioni plamenici:
a) niskotlačne ili atmosferske (odnosi se na plamenike s djelomičnim prethodnim miješanjem). Mlaz plina velikom brzinom izlazi iz mlaznice i zbog svoje energije hvata zrak u konfuzer, povlačeći ga unutar plamenika. Miješanje plina sa zrakom odvija se u mješalici koja se sastoji od grla, difuzora i vatrene mlaznice. Vakuum koji stvara injektor povećava se s povećanjem tlaka plina, dok se mijenja količina primarnog zraka koji se uvlači. Količina primarnog zraka može se mijenjati pomoću podloške za podešavanje. Promjenom razmaka između perilice i konfuzora regulira se dovod zraka.
Kako bi se osiguralo potpuno izgaranje goriva, dio zraka ulazi zbog razrjeđivanja u peći (sekundarni zrak). Regulacija njegove potrošnje provodi se promjenom vakuuma.
Imaju svojstvo samoregulacije: s povećanjem opterećenja povećava se tlak plina, koji ubrizgava povećanu količinu zraka u plamenik. 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 izravno u peći. Tijekom rada zagrijava se na visoke temperature i brzo nestaje. Imaju visok omjer viška zraka, što dovodi do neekonomičnog izgaranja plina.
b) Srednji pritisak. Kada se tlak plina poveća, ubrizgava se sav zrak potreban za potpuno izgaranje plina. Sav zrak je primarni. Rade pri tlaku plina od 0,005 MPa do 0,3 MPa. Odnosi se na plamenike potpunog prethodnog miješanja plina sa zrakom. Kao rezultat dobrog miješanja plina i zraka, rade s malim omjerom viška zraka (1,05-1,1). Plamenik Kazantsev. Sastoji se od regulatora primarnog zraka, mlaznice, mješalice, mlaznice i pločastog stabilizatora. Prilikom izlaska iz mlaznice plin ima dovoljno energije da ubrizga sav zrak potreban za izgaranje. U mješalici je plin potpuno pomiješan sa zrakom. Regulator primarnog zraka istovremeno prigušuje buku koja nastaje zbog velike brzine mješavine plin-zrak. prednosti:
- jednostavnost dizajna;
- stabilan rad pri promjeni opterećenja;
- nedostatak dovoda zraka pod tlakom (bez ventilatora, elektromotora, zračnih kanala);
– mogućnost samoregulacije (održavanje konstantnog omjera plin-zrak).
nedostaci:
- velike dimenzije plamenika po dužini, posebno plamenika povećane produktivnosti;
– visoka razina buke.
3) Plamenici s prisilnim dovodom zraka. Formiranje mješavine plina i zraka počinje u plameniku i završava u peći. Zrak se dovodi ventilatorom. Opskrba plinom i zrakom provodi se kroz zasebne cijevi. Rade na plin niskog i srednjeg tlaka. Za bolje miješanje strujanje plina se usmjerava kroz rupe pod kutom u odnosu na strujanje zraka.
Kako bi se poboljšalo miješanje, struja zraka dobiva rotacijsko kretanje pomoću vrtložaca s konstantnim ili podesivim kutom lopatice.
Vrtložni plinski plamenik (GGV) - plin iz razdjelnog razvodnika izlazi kroz rupe izbušene u jednom redu, te pod kutom od 90 0 ulazi u strujanje zraka vrtložnim vrtložnim lopaticom. Lopatice su zavarene pod kutom od 45 0 na vanjsku površinu plinskog kolektora. Unutar plinskog kolektora nalazi se cijev za praćenje procesa izgaranja. Pri radu na loživom ulju u njega se ugrađuje parno-mehanička mlaznica.
Plamenici dizajnirani za izgaranje nekoliko vrsta goriva nazivaju se kombinirani.
Prednosti plamenika: velika toplinska snaga, širok raspon regulacije rada, mogućnost kontrole omjera viška zraka, mogućnost predgrijavanja plina i zraka.
Nedostaci plamenika: dovoljna složenost dizajna; moguće je odvajanje i probijanje plamena, u vezi s čime postaje potrebno koristiti stabilizatore izgaranja (keramički tunel, pilot baklja itd.).
Nesreće na plameniku
Količina zraka u mješavini plina i zraka najvažniji je čimbenik koji utječe na brzinu širenja plamena. U smjesama u kojima sadržaj plina prelazi gornju granicu njegova paljenja, plamen se uopće ne širi. S povećanjem količine zraka u smjesi, brzina širenja plamena raste, dostižući najveću vrijednost kada je sadržaj zraka oko 90% njegove teorijske količine potrebne za potpuno izgaranje plina. Povećanjem protoka zraka u plamenik stvara se smjesa koja je siromašnija plinom, sposobna brže izgorjeti i izazvati bljesak plamena u plameniku. 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 plamenika zrak ne bi trebao ući u njih i plin se pali u difuzijskom načinu rada zbog zraka koji ulazi u peć, nakon čega slijedi prijelaz na dovod zraka u plamenik
1. Odvajanje plamena - pomicanje zone plamenika od izlaza plamenika u smjeru izgaranja goriva. Javlja se kada brzina mješavine plina i zraka postane veća od brzine širenja plamena. Plamen postaje nestabilan i može se ugasiti. Plin nastavlja strujati kroz ugašeni plamenik, što dovodi do stvaranja eksplozivne smjese u peći.
Odvajanje se događa kada: povećanje tlaka plina iznad dopuštenog, naglo povećanje opskrbe primarnog zraka, povećanje vakuuma u peći, rad plamenika u transcendentalnim načinima u odnosu na one navedene u putovnici.
2. Flashback - pomicanje zone plamena prema zapaljivoj smjesi. To se događa samo u plamenicima s prethodnom mješavinom plina i zraka. Javlja se kada brzina mješavine plina i zraka postane manja od brzine širenja plamena. Plamen skače unutar plamenika, gdje nastavlja gorjeti, uzrokujući deformaciju plamenika zbog pregrijavanja. Kada je moguće proklizavanje, moguć je mali pucanje, plamen će se ugasiti, do plina iz peći i plinskih kanala doći će kroz plamenik u praznom hodu.
Do proboja dolazi kada: tlak plina ispred plamenika padne ispod dopuštene vrijednosti; paljenje plamenika kada se dovodi primarni zrak; velika opskrba plinom pri niskom tlaku zraka, smanjujući performanse plamenika prethodnim miješanjem plina i zraka ispod vrijednosti navedenih u putovnici. Nije moguće s difuzijskom metodom izgaranja plina.
Radnje osoblja u slučaju nesreće na plameniku:
- ugasite plamenik,
- ventilirati peć,
- saznati uzrok nesreće,
- napraviti upis u dnevnik