Płonący gaz. Warunki niezbędne do spalania gazu. Produkty całkowitego i niepełnego spalania paliwa gazowego. Ilość powietrza potrzebna do całkowitego spalenia gazu. Stosunek nadmiaru powietrza i jego wpływ na efektywność spalania gazu

Spalanie gazu to reakcja połączenia palnych składników gazu z tlenem w powietrzu, której towarzyszy wydzielanie się ciepła. Proces spalania zależy od składu chemicznego paliwa. Głównym składnikiem gazu ziemnego jest metan, ale palne są również etan, propan i butan, które zawarte są w niewielkich ilościach.

Gaz ziemny wydobywany ze złóż zachodniosyberyjskich prawie w całości (do 99%) składa się z metanu CH4. Powietrze składa się z tlenu (21%) i azotu oraz niewielkiej ilości innych niepalnych gazów (79%). W uproszczeniu reakcja całkowitego spalania metanu jest następująca:

CH4 + 2O2 + 7,52 N2 = CO2 + 2H20 + 7,52 N2

W wyniku reakcji spalania podczas całkowitego spalania powstaje dwutlenek węgla CO2, a para wodna H2O jest substancją, która nie ma szkodliwego wpływu na środowisko i ludzi. Azot N nie bierze udziału w reakcji. Do całkowitego spalenia 1 m³ metanu teoretycznie potrzeba 9,52 m³ powietrza. Ze względów praktycznych uważa się, że do całkowitego spalenia 1 m³ gazu ziemnego potrzebne jest co najmniej 10 m³ powietrza. Jeśli jednak dostarczona zostanie tylko teoretycznie niezbędna ilość powietrza, wówczas nie da się osiągnąć całkowitego spalenia paliwa: trudno jest wymieszać gaz z powietrzem w taki sposób, aby do każdej z nich została dostarczona wymagana ilość cząsteczek tlenu. jego cząsteczki. W praktyce do spalania dostarcza się więcej powietrza niż jest to teoretycznie konieczne. Ilość nadmiaru powietrza określa współczynnik nadmiaru powietrza a, który pokazuje stosunek ilości powietrza faktycznie zużytego do spalania do teoretycznie wymaganej ilości:

α = V fakt./V teoria.

gdzie V to ilość powietrza faktycznie zużytego do spalania, m³;
V to teoretycznie wymagana ilość powietrza, m³.

Najważniejszym wskaźnikiem charakteryzującym jakość spalania gazu przez palnik jest współczynnik nadmiaru powietrza. Im mniejsze a, tym mniej ciepła zostanie odprowadzone przez spaliny, tym wyższa sprawność urządzeń wykorzystujących gaz. Jednak spalanie gazu z niewystarczającym nadmiarem powietrza skutkuje brakiem powietrza, co może spowodować niepełne spalanie. Dla nowoczesnych palników z całkowitym wstępnym wymieszaniem gazu z powietrzem współczynnik nadmiaru powietrza zawiera się w przedziale 1,05 – 1,1”, czyli powietrze jest zużywane do spalania o 5 – 10% więcej niż teoretycznie jest to wymagane.

Przy niepełnym spalaniu produkty spalania zawierają znaczną ilość tlenku węgla CO, a także niespalonego węgla w postaci sadzy. Jeśli palnik pracuje bardzo słabo, produkty spalania mogą zawierać wodór i niespalony metan. Tlenek węgla CO (tlenek węgla) zanieczyszcza powietrze w pomieszczeniu (przy stosowaniu urządzeń bez odprowadzania produktów spalania do atmosfery - kuchenki gazowe, kolumny o małej mocy cieplnej) i działa toksycznie. Sadza zanieczyszcza powierzchnie wymiany ciepła, znacznie zmniejsza przenoszenie ciepła i zmniejsza wydajność domowego sprzętu wykorzystującego gaz. Ponadto podczas korzystania z kuchenek gazowych naczynia są zanieczyszczone sadzą, której usunięcie wymaga znacznego wysiłku. W podgrzewaczach wody sadza zanieczyszcza wymiennik ciepła, w „zaniedbanych” przypadkach, prawie do całkowitego zaprzestania przenoszenia ciepła z produktów spalania: kolumna pali się, a woda nagrzewa się o kilka stopni.

Następuje niepełne spalanie:

• z niewystarczającym dopływem powietrza do spalania;
• przy słabym mieszaniu gazu i powietrza;
• z nadmiernym ochłodzeniem płomienia przed zakończeniem reakcji spalania.

Jakość spalania gazu można regulować kolorem płomienia. Spalanie gazu złej jakości charakteryzuje się żółtym zadymionym płomieniem. Gdy gaz jest całkowicie spalony, płomień jest krótką pochodnią o niebiesko-fioletowej barwie o wysokiej temperaturze. Do kontroli pracy palników przemysłowych wykorzystywane są specjalne urządzenia analizujące skład spalin oraz temperaturę produktów spalania. Obecnie przy dostosowywaniu niektórych typów urządzeń wykorzystujących gazy domowe możliwe jest również regulowanie procesu spalania poprzez temperaturę i analizę spalin.

Głosowano Dzięki!

Możesz być zainteresowany:

• 
• 

Aleksander Pawłowicz Konstantinow

Główny Inspektor ds. Kontroli Bezpieczeństwa Obiektów Zagrożonych Jądrem i Promieniowaniem. Kandydat nauk technicznych, profesor nadzwyczajny, profesor Rosyjskiej Akademii Nauk Przyrodniczych.

Kuchnia z kuchenką gazową to często główne źródło zanieczyszczenia powietrza w całym mieszkaniu. I, co bardzo ważne, dotyczy to większości mieszkańców Rosji. Rzeczywiście, w Rosji 90% mieszkańców miast i ponad 80% mieszkańców wsi korzysta z kuchenek gazowych Chata, Z.I. Zdrowie człowieka we współczesnej sytuacji ekologicznej. - M. : FAIR-PRESS, 2001. - 208 s..

W ostatnich latach pojawiły się publikacje poważnych badaczy o wysokim niebezpieczeństwie kuchenek gazowych dla zdrowia. Lekarze wiedzą, że w domach, w których zainstalowane są kuchenki gazowe, mieszkańcy chorują częściej i dłużej niż w domach z kuchenkami elektrycznymi. A mówimy o wielu różnych chorobach, a nie tylko o chorobach dróg oddechowych. Spadek poziomu zdrowia jest szczególnie widoczny u kobiet, dzieci, a także osób starszych i przewlekle chorych, które więcej czasu spędzają w domu.

Profesor V. Blagov świadomie nazwał użycie kuchenek gazowych „wojną chemiczną na dużą skalę przeciwko własnym ludziom”.

Dlaczego stosowanie gazu w gospodarstwie domowym jest szkodliwe dla zdrowia?

Spróbujmy odpowiedzieć na to pytanie. Istnieje kilka czynników, które łącznie sprawiają, że korzystanie z kuchenek gazowych jest niebezpieczne dla zdrowia.

Pierwsza grupa czynników

Ta grupa czynników wynika z samej chemii procesu spalania gazu ziemnego. Nawet gdyby gaz domowy spalił się całkowicie do wody i dwutlenku węgla, doprowadziłoby to do pogorszenia składu powietrza w mieszkaniu, zwłaszcza w kuchni. Wszakże w tym samym czasie z powietrza wypala się tlen, a stężenie dwutlenku węgla wzrasta. Ale to nie jest główny problem. W końcu to samo dzieje się z powietrzem, którym oddycha człowiek.

Dużo gorzej jest, że w większości przypadków spalanie gazu nie następuje w całości, nie w 100%. Z powodu niecałkowitego spalania gazu ziemnego powstają znacznie bardziej toksyczne produkty. Na przykład tlenek węgla (tlenek węgla), którego stężenie może być wielokrotnie, 20–25 razy wyższe niż dopuszczalna norma. Ale to prowadzi do bólów głowy, alergii, dolegliwości, osłabienia odporności. Jakowlewa, M.A. W naszym mieszkaniu mamy gaz. - Biznesowy magazyn środowiskowy. - 2004 r. - nr 1(4). - S. 55..

Oprócz tlenku węgla do powietrza uwalniany jest dwutlenek siarki, tlenki azotu, formaldehyd i benzpiren, silny czynnik rakotwórczy. W miastach benzpiren przedostaje się do powietrza atmosferycznego z emisji z zakładów metalurgicznych, elektrociepłowni (zwłaszcza węglowych) oraz samochodów (zwłaszcza starych). Ale stężenie benzpirenu, nawet w zanieczyszczonym powietrzu atmosferycznym, nie może być porównywane z jego stężeniem w mieszkaniu. Rysunek pokazuje, o ile więcej benzpirenu dostaniemy w kuchni.

Spożycie benzpirenu w organizmie człowieka, mcg/dzień

Porównajmy pierwsze dwie kolumny. W kuchni dostajemy 13,5 razy więcej szkodliwych substancji niż na ulicy! Dla jasności oszacujmy spożycie benzpirenu w naszym organizmie nie w mikrogramach, ale w bardziej zrozumiałym odpowiedniku - liczbie wypalanych dziennie papierosów. Tak więc, jeśli palacz wypala jedną paczkę (20 papierosów) dziennie, to w kuchni osoba otrzymuje równowartość dwóch do pięciu papierosów dziennie. Oznacza to, że gospodyni, która ma kuchenkę gazową, wydaje się trochę „palić”.

Druga grupa czynników

Ta grupa dotyczy warunków pracy kuchenek gazowych. Każdy kierowca wie, że nie można jednocześnie przebywać w garażu z samochodem z pracującym silnikiem. Ale w kuchni mamy właśnie taki przypadek: spalanie paliw węglowodorowych w pomieszczeniu! Nie posiadamy urządzenia, które ma każdy samochód - rury wydechowej. Zgodnie ze wszystkimi zasadami higieny każda kuchenka gazowa musi być wyposażona w parasol do wentylacji wyciągowej.

Sprawy mają się szczególnie źle, jeśli mamy małą kuchnię w małym mieszkaniu. Słaby obszar, minimalna wysokość sufitu, słaba wentylacja i kuchenka gazowa działająca cały dzień. Ale przy niskich sufitach produkty spalania gazu gromadzą się w górnej warstwie powietrza o grubości do 70–80 centymetrów. Bojko, A.F. Zdrowie 5+. - M. : Rossiyskaya Gazeta, 2002. - 365 s..

Często praca gospodyni domowej przy kuchence gazowej porównywana jest ze szkodliwymi warunkami pracy w miejscu pracy. To nie jest do końca poprawne. Z obliczeń wynika, że ​​jeśli kuchnia jest mała, a nie ma dobrej wentylacji, to mamy do czynienia ze szczególnie szkodliwymi warunkami pracy. Rodzaj hutnika obsługującego baterie koksownicze.

Jak zmniejszyć szkody wyrządzone przez kuchenkę gazową?

Jak możemy być, skoro wszystko jest takie złe? Może naprawdę warto pozbyć się kuchenki gazowej i zainstalować elektryczną lub indukcyjną? Cóż, jeśli jest taka możliwość. A jeśli nie? Jest na to kilka prostych zasad. Wystarczy je obserwować, a szkodliwość kuchenki gazowej można zmniejszyć dziesiątki razy. Podajemy te zasady (większość z nich to zalecenia profesora Yu. D. Gubernsky'ego) Iłnicki A. Pachnie gazem. - Bądź zdrów!. - 2001. - nr 5. - S. 68-70..

1. Nad piecem konieczne jest zamontowanie okapu z filtrem powietrza. To najskuteczniejsze podejście. Ale nawet jeśli z jakiegoś powodu nie możesz tego zrobić, to pozostałe siedem zasad w sumie również znacznie zmniejszy zanieczyszczenie powietrza.
2. Monitoruj kompletność spalania gazu. Jeśli nagle kolor gazu nie jest taki, jak powinien być zgodnie z instrukcją, natychmiast wezwij gazowników, aby wyregulowali zepsuty palnik.
3. Nie zaśmiecaj kuchenki dodatkowymi naczyniami. Naczynia należy stawiać tylko na włączonych palnikach. W takim przypadku zapewniony zostanie swobodny dostęp powietrza do palników i pełniejsze spalanie gazu.
4. Lepiej używać nie więcej niż dwóch palników lub piekarnika i jednego palnika jednocześnie. Nawet jeśli Twój piec ma cztery palniki, najlepiej włączyć jednocześnie maksymalnie dwa.
5. Maksymalny czas ciągłej pracy kuchenki gazowej to dwie godziny. Następnie musisz zrobić sobie przerwę i dokładnie przewietrzyć kuchnię.
6. Podczas pracy kuchenki gazowej drzwi do kuchni muszą być zamknięte, a okno otwarte. Zapewni to, że produkty spalania zostaną usunięte ulicą, a nie przez pomieszczenia mieszkalne.
7. Po zakończeniu pracy kuchenki gazowej wskazane jest przewietrzenie nie tylko kuchni, ale całego mieszkania. Pożądana jest wentylacja krzyżowa.
8. Nigdy nie używaj kuchenki gazowej do podgrzewania lub suszenia prania. Nie rozpaliłbyś w tym celu ognia na środku kuchni, prawda?

Spalanie to reakcja chemiczna, która przebiega szybko w czasie, łącząc palne składniki paliwa z tlenem w powietrzu, czemu towarzyszy intensywne wydzielanie ciepła, światła i produktów spalania.

W przypadku metanu reakcja spalania z powietrzem to:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + Qn

C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 3H2O + Qn

Do LPG:

C4 H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2O + Qn

Produktami całkowitego spalania gazów są para wodna (H2 O), dwutlenek węgla (WSPÓŁ2 ) lub dwutlenek węgla.

Przy całkowitym spaleniu gazów kolor płomienia jest z reguły niebiesko-fioletowy.

Przyjmuje się skład objętościowy suchego powietrza:O2 ≈ 21%, N2 ≈ 79%, z tego wynika, że

1m3 tlenu zawiera 4,76m3 (≈ 5 m3) powietrza.

Wniosek: do spalania

- 1m3 metanu wymaga 2m3 tlenu lub około 10m3 powietrza,

- 1m3 propanu - 5m3 tlenu lub około 25m3 powietrza,

- 1 m3 butanu - 6,5 m3 tlenu lub około 32,5 m3 powietrza,

- 1m3 LPG ~ 6m3 tlenu lub około 30m3 powietrza.

W praktyce podczas spalania gazu para wodna z reguły nie kondensuje, ale jest usuwana wraz z innymi produktami spalania. Dlatego obliczenia techniczne opierają się na niższej wartości opałowej Qn.

Warunki wymagane do spalania:

1. dostępność paliwa (gazu);

2. obecność środka utleniającego (tlen z powietrza);

3. obecność źródła temperatury zapłonu.

Niepełne spalanie gazów.

Przyczyną niepełnego spalania gazu jest niewystarczająca ilość powietrza.

Produktami niepełnego spalania gazów są tlenek węgla lub tlenek węgla (WSPÓŁ), niespalone węglowodory palne (Cn Hm) i atomowy węgiel lub sadza.

Na gaz ziemnyCH4 + O2 → WSPÓŁ2 + H2 O + WSPÓŁ+ CH4 + C

Do LPGCn Hm + O2 → CO2 + H2 O + CO + Cn Hm + C

Najbardziej niebezpieczne jest pojawienie się tlenku węgla, który ma toksyczny wpływ na organizm ludzki. Powstawanie sadzy nadaje płomieniowi żółty kolor.

Niepełne spalanie gazu jest niebezpieczne dla zdrowia ludzkiego (przy zawartości 1% CO w powietrzu wystarczą 2-3 oddechy na osobę, aby zatruć ze skutkiem śmiertelnym).

Niepełne spalanie jest nieekonomiczne (sadza zakłóca proces wymiany ciepła; przy niepełnym spalaniu gazu otrzymujemy mniej ciepła, za które spalamy gaz).

Aby kontrolować kompletność spalania należy zwrócić uwagę na kolor płomienia, który powinien być niebieski przy całkowitym spalaniu, a żółtawo-słomkowy przy niepełnym spalaniu. Najdoskonalszym sposobem kontroli kompletności spalania jest analiza produktów spalania za pomocą analizatorów gazów.

Metody spalania gazów.

Pojęcie powietrza pierwotnego i wtórnego.

Istnieją 3 sposoby spalania gazu:

1) dyfuzja,

2) kinetyczny,

3) mieszany.

Metoda dyfuzyjna lub metoda bez wstępnego mieszania gazu z powietrzem.

Z palnika do strefy spalania dostaje się tylko gaz. Powietrze potrzebne do spalania miesza się z gazem w strefie spalania. To powietrze nazywa się wtórnym.

Płomień wydłużony, żółty.

a= 1,3÷1,5t≈ (900÷1000) о С

Metoda kinetyczna - metoda z całkowitym wstępnym wymieszaniem gazu z powietrzem.

Do palnika doprowadzany jest gaz, a powietrze dostarczane jest przez dmuchawę. Powietrze niezbędne do spalania i dostarczane do palnika w celu wstępnego zmieszania z gazem nazywamy pierwotnym.

Płomień jest krótki, koloru zielonkawo-niebieskawego.

a= 1,01÷1,05t≈ 1400о С

Metoda mieszana - metoda z częściowym wstępnym wymieszaniem gazu z powietrzem.

Gaz wtłacza powietrze pierwotne do palnika. Mieszanka gazowo-powietrzna z niewystarczającą ilością powietrza do całkowitego spalania wchodzi do strefy spalania z palnika. Reszta powietrza jest drugorzędna.

Płomień jest średniej wielkości, koloru zielonkawo-niebieskiego.

a=1,1 ¸ 1,2 t≈1200о С

Stosunek nadmiaru powietrzaa= Litp./L teoria. jest stosunkiem ilości powietrza potrzebnego do spalania w praktyce do ilości powietrza potrzebnego do spalania i obliczonej teoretycznie.

Powinien zawsze byća>1, w przeciwnym razie wystąpi podpalenie.

Lnp.=a∙ L teorię, tj. Współczynnik nadmiaru powietrza pokazuje, ile razy ilość powietrza potrzebna do spalania w praktyce jest większa niż ilość powietrza wymagana do spalania i obliczona teoretycznie.

Jednostki miary składników gazowych produktów spalania →

Treść sekcji

Podczas spalania paliw organicznych w piecach kotłowych powstają różne produkty spalania, takie jak tlenki węgla CO x \u003d CO + CO 2, para wodna H 2 O, tlenki siarki SO x \u003d SO 2 + SO 3, tlenki azotu NO x \ u003d NO + NO 2 , wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), fluorki, związki wanadu V 2 O 5 , cząstki stałe itp. (patrz Tabela 7.1.1). W przypadku niepełnego spalania paliwa w piecach spaliny mogą również zawierać węglowodory CH4, C2H4 itp. Wszystkie produkty niepełnego spalania są szkodliwe, ale ich powstawanie można zminimalizować przy pomocy nowoczesnych technologii spalania paliw [1].

Tabela 7.1.1. Emisje jednostkowe ze spalania paliw organicznych w kotłach energetycznych [3]

Symbole: A p, S p – odpowiednio zawartość popiołu i siarki na masę roboczą paliwa, %.

Kryterium oceny sanitarnej środowiska jest maksymalne dopuszczalne stężenie (MPC) substancji szkodliwej w powietrzu atmosferycznym na poziomie gruntu. MPC należy rozumieć jako takie stężenie różnych substancji i związków chemicznych, które przy codziennym narażeniu przez długi czas na organizm człowieka nie powoduje żadnych zmian patologicznych ani chorób.

Maksymalne dopuszczalne stężenia (MPC) substancji szkodliwych w powietrzu atmosferycznym na terenach zaludnionych podano w tabeli. 7.1.2 [4]. Maksymalne jednorazowe stężenie substancji szkodliwych określa się na podstawie próbek pobranych w ciągu 20 minut, średnio dobowo - dziennie.

Tabela 7.1.2. Maksymalne dopuszczalne stężenia substancji szkodliwych w powietrzu atmosferycznym obszarów zaludnionych

Zanieczyszczający	Maksymalne dopuszczalne stężenie, mg / m 3
Maksymalnie jednorazowo	Średnia dzienna
Pył nietoksyczny	0,5	0,15
dwutlenek siarki	0,5	0,05
tlenek węgla	3,0	1,0
tlenek węgla	3,0	1,0
dwutlenek azotu	0,085	0,04
Tlenek azotu	0,6	0,06
Sadza (sadza)	0,15	0,05
siarkowodór	0,008	0,008
benz(a)piren	-	0,1 μg / 100 m 3
pięciotlenek wanadu	-	0,002
Związki fluoru (dla fluoru)	0,02	0,005
Chlor	0,1	0,03

Obliczenia przeprowadza się dla każdej substancji szkodliwej z osobna, tak aby stężenie każdej z nich nie przekraczało wartości podanych w tabeli. 7.1.2. W przypadku kotłowni warunki te zaostrza wprowadzenie dodatkowych wymagań dotyczących konieczności sumowania oddziaływania tlenków siarki i azotu, co określa wyrażenie

Jednocześnie na skutek lokalnych niedoborów powietrza lub niekorzystnych warunków termicznych i aerodynamicznych w piecach i komorach spalania powstają produkty niepełnego spalania składające się głównie z tlenku węgla CO (tlenku węgla), wodoru H 2 oraz różnych węglowodorów charakteryzujących ciepło straty w zespole kotłowym z chemicznej niezupełności spalania (podpalenie chemiczne).

Ponadto podczas procesu spalania powstaje szereg związków chemicznych, które powstają w wyniku utleniania różnych składników paliwa oraz azotu w powietrzu N2. Najważniejszą z nich są tlenki azotu NO x i siarka SO x .

Tlenki azotu powstają w wyniku utleniania zarówno azotu cząsteczkowego w powietrzu, jak i azotu zawartego w paliwie. Badania eksperymentalne wykazały, że główny udział NOx powstającego w piecach kotłów, tj. 96÷100%, przypada na tlenek azotu (tlenek) NO. Dwutlenek azotu NO 2 i półtlenek azotu N 2 O powstają w znacznie mniejszych ilościach, a ich udział wynosi w przybliżeniu: dla NO 2 - do 4%, a dla N 2 O - setnych procent całkowitej emisji NO x . W typowych warunkach spalania paliw w kotłach stężenia dwutlenku azotu NO 2 są z reguły znikome w porównaniu z zawartością NO i zwykle wahają się w granicach 0÷7 ppm do 20÷30 ppm. Jednocześnie szybkie mieszanie gorących i zimnych obszarów w turbulentnym płomieniu może prowadzić do stosunkowo dużych stężeń dwutlenku azotu w zimnych strefach przepływu. Ponadto w górnej części paleniska oraz w poziomym przewodzie spalinowym występuje częściowa emisja NO 2 (przy T> 900÷1000 K) i pod pewnymi warunkami może również osiągnąć zauważalne rozmiary.

Hemotlenek azotu N 2 O, powstający podczas spalania paliw, jest najwyraźniej krótkotrwałym związkiem pośrednim. N 2 O praktycznie nie występuje w produktach spalania za kotłami.

Siarka zawarta w paliwie jest źródłem powstawania tlenków siarki SOx: bezwodników siarki SO 2 (dwutlenek siarki) i siarki SO 3 (trójtlenek siarki). Całkowita emisja masowa SO x zależy tylko od zawartości siarki w paliwie Sp , a ich stężenie w spalinach również od współczynnika przepływu powietrza α. Z reguły udział SO 2 wynosi 97÷99%, a SO 3 1÷3% całkowitej produkcji SOx. Rzeczywista zawartość SO 2 w gazach opuszczających kotły waha się od 0,08 do 0,6%, a SO 3 od 0,0001 do 0,008%.

Wśród szkodliwych składników spalin szczególne miejsce zajmuje duża grupa wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA). Wiele WWA wykazuje wysoką aktywność rakotwórczą i (lub) mutagenną, aktywuje smog fotochemiczny w miastach, co wymaga ścisłej kontroli i ograniczenia ich emisji. Jednocześnie niektóre WWA, takie jak fenantren, fluoranten, piren i wiele innych, są prawie fizjologicznie obojętne i nie są rakotwórcze.

WWA powstają w wyniku niepełnego spalania paliw węglowodorowych. Ta ostatnia występuje na skutek hamowania reakcji utleniania węglowodorów paliwowych przez zimne ścianki urządzeń spalających, a także może być spowodowana niezadowalającą mieszanką paliwa i powietrza. Prowadzi to do powstawania w piecach (komorach spalania) lokalnych stref utleniania o niskiej temperaturze lub stref z nadmiarem paliwa.

Ze względu na dużą liczbę różnych WWA w spalinach i trudność pomiaru ich stężeń, zwyczajowo ocenia się poziom rakotwórczego zanieczyszczenia produktów spalania i powietrza atmosferycznego poprzez stężenie najsilniejszego i najbardziej stabilnego czynnika rakotwórczego, benzo(a) piren (B(a)P) C20H12.

Ze względu na wysoką toksyczność na szczególną uwagę zasługują takie produkty spalania oleju opałowego jak tlenki wanadu. Wanad jest zawarty w mineralnej części oleju opałowego i podczas spalania tworzy tlenki wanadu VO, VO 2 . Jednak podczas tworzenia się osadów na powierzchniach konwekcyjnych tlenki wanadu występują głównie w postaci V 2 O 5 . Pięciotlenek wanadu V 2 O 5 jest najbardziej toksyczną formą tlenków wanadu, dlatego ich emisje rozliczane są w przeliczeniu na V 2 O 5 .

Tabela 7.1.3. Orientacyjne stężenie substancji szkodliwych w produktach spalania podczas spalania paliw organicznych w kotłach energetycznych

Emisje =	Stężenie, mg / m3
	Gazu ziemnego	olej opałowy	Węgiel
Tlenki azotu NO x (w przeliczeniu na NO 2)	200÷1200	300÷1000	350÷1500
Dwutlenek siarki SO 2	-	2000÷6000	1000÷5000
Bezwodnik siarkowy SO 3	-	4÷250	2 ÷100
Tlenek węgla 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
Cząstki stałe	-	<100	150÷300

Podczas spalania oleju opałowego i paliw stałych emisje zawierają również cząstki stałe składające się z popiołu lotnego, cząstek sadzy, WWA i niespalonego paliwa w wyniku podpalenia mechanicznego.

Zakresy stężeń substancji szkodliwych w spalinach podczas spalania różnych rodzajów paliw podano w tabeli. 7.1.3.

Skład i właściwości gazu ziemnego. Gazu ziemnego (palny gaz ziemny; GGP) - Mieszanina gazowa składająca się z metanu i cięższych węglowodorów, azotu, dwutlenku węgla, pary wodnej, związków zawierających siarkę, gazów obojętnych . Metan jest głównym składnikiem GGP. HGP zwykle zawiera również śladowe ilości innych składników (ryc. 1).

1. Składniki palne obejmują węglowodory:

a) metan (CH 4) - główny składnik gazu ziemnego, do 98% objętości (inne składniki występują w niewielkich ilościach lub nie występują). Bezbarwny, bezwonny i bez smaku, nietoksyczny, wybuchowy, lżejszy od powietrza;

b) ciężkie (ograniczające) węglowodory [etan (C 2 H 6), propan (C h H 8), butan (C 4 H 10) itp.] - bezbarwny, bezwonny i bez smaku, nietoksyczny, wybuchowy, cięższy niż powietrze.

2. Elementy niepalne (balast) :

a) azot (N 2) - składnik powietrza, bez koloru, zapachu i smaku; gaz obojętny, ponieważ nie wchodzi w interakcje z tlenem;

b) tlen (O 2) - integralna część powietrza; bezbarwny, bezwonny i bez smaku; Środek utleniający.

c) dwutlenek węgla (dwutlenek węgla CO2) - bez barwy o lekko kwaśnym smaku. Gdy zawartość w powietrzu jest więcej niż 10% toksyczna, cięższa od powietrza;

Powietrze . Suche powietrze atmosferyczne to wieloskładnikowa mieszanina gazów składająca się z (% obj.): azotu N 2 - 78%, tlenu O 2 - 21%, gazów obojętnych (argon, neon, krypton itp.) - 0,94% oraz dwutlenek węgla - 0,03%.

Rys.2. Skład powietrza.

Powietrze zawiera również parę wodną i przypadkowe zanieczyszczenia - amoniak, dwutlenek siarki, kurz, mikroorganizmy itp. ( Ryż. 2). Gazy wchodzące w skład powietrza są w nim równomiernie rozprowadzane i każdy z nich zachowuje swoje właściwości w mieszaninie.

3. Szkodliwe składniki :

a) siarkowodór (H 2 S) - bezbarwny, o zapachu zgniłych jaj, toksyczny, palący, cięższy od powietrza.

b) kwas cyjanowodorowy (cyjanowodorowy) (HCN) - bezbarwna lekka ciecz, w gazie ma stan gazowy. Trujący, powoduje korozję metalu.

4. Zanieczyszczenia mechaniczne (zawartość uzależniona od warunków transportu gazu):

a) żywice i pyły - po zmieszaniu mogą tworzyć zatory w gazociągach;

b) woda – zamarza w niskich temperaturach tworząc korki lodowe, co prowadzi do zamarzania urządzeń redukujących.

GGPna charakterystyka toksykologiczna należą do substancji ΙV-tej klasy zagrożenia zgodnie z GOST 12.1.007. Są to produkty gazowe, niskotoksyczne, wybuchowe.

Gęstość: gęstość powietrza atmosferycznego w normalnych warunkach - 1,29 kg/m 3, i metan - 0,72 kg / m 3 Dlatego metan jest lżejszy od powietrza.

Wymagania GOST 5542-2014 dla wskaźników GGP:

1) stężenie masowe siarkowodoru- nie więcej niż 0,02 g/m 3 ;

2) stężenie masowe siarki merkaptanowej- nie więcej niż 0,036 g/m 3 ;

3) ułamek molowy tlenu- nie więcej niż 0,050%;

4) dopuszczalna zawartość zanieczyszczeń mechanicznych- nie więcej niż 0,001 g/m 3;

5) ułamek molowy dwutlenku węgla w gazie ziemnym nie więcej niż 2,5%.

6) Wartosc kaloryczna netto GGP w standardowych warunkach spalania zgodnie z GOST 5542-14 - 7600 kcal / m 3 ;

8) intensywność zapachu gazu dla do użytku domowego o ułamku objętościowym 1% w powietrzu - co najmniej 3 punkty, i dla gaz do użytku przemysłowego, wskaźnik ten ustala się w porozumieniu z konsumentem.

Jednostka kosztów sprzedaży GGP - 1 m 3 gazu pod ciśnieniem 760 mm Hg. Sztuka. i temperatura 20 o C;

Temperatura samozapłonu- najniższa temperatura nagrzanej powierzchni, która w danych warunkach powoduje zapłon substancji palnych w postaci mieszaniny gazu lub pary z powietrzem. Dla metanu jest to 537 °C. Temperatura spalania (maksymalna temperatura w strefie spalania): metan - 2043 °C.

Ciepło właściwe spalania metanu: najniższy - Q H \u003d 8500 kcal / m 3, najwyższy - Qv - 9500 kcal / m 3. W celu porównania rodzajów paliw pojęcie paliwo równoważne (por.) , w RF za sztukę wartość opałowa 1 kg węgla kamiennego została przyjęta jako 29,3 MJ lub 7000 kcal/kg.

Warunki pomiaru przepływu gazu to:

· normalne warunki(n. w): standardowe warunki fizyczne, z którymi zwykle skorelowane są właściwości substancji. Warunki odniesienia są zdefiniowane przez IUPAC (Międzynarodowa Unia Chemii Praktycznej i Stosowanej) w następujący sposób: Ciśnienie atmosferyczne 101325 Pa = 760 mmHg st..Temperatura powietrza 273,15K= 0°C .Gęstość metanu w dobrze.- 0,72 kg/m3,

· standardowe warunki(z. w) objętość przy wzajemnym ( Reklama w telewizji) rozliczenia z konsumentami - GOST 2939-63: temperatura 20°С, ciśnienie 760 mm Hg. (101325 N/m), wilgotność wynosi zero. (Za pomocą GOST 8.615-2013 warunki normalne są określane jako „warunki standardowe”). Gęstość metanu w s.u.- 0,717 kg/m3.

Szybkość rozprzestrzeniania się płomienia (szybkość spalania)- prędkość czoła płomienia względem świeżego strumienia mieszanki palnej w danym kierunku. Szacunkowa prędkość rozprzestrzeniania się płomienia: propan - 0,83 m/s, butan - 0,82 m/s, metan - 0,67 m/s, wodór - 4,83 m/s, w zależności od składu, temperatury, ciśnienia mieszanki, stosunku gazu i powietrza w mieszance, średnicy czoła płomienia, charakteru ruchu mieszanki (laminarny lub turbulentny) oraz określa stabilność spalania.

Do wad (niebezpieczne właściwości) GGP obejmują: wybuchowość (palność); intensywne spalanie; szybkie rozprzestrzenianie się w przestrzeni; niemożność określenia lokalizacji; efekt duszący, przy braku tlenu do oddychania .

Wybuchowość (palność) . Wyróżnić:

a) dolna granica palności ( NPS) - najmniejsza ilość gazu w powietrzu, przy której gaz się zapala (metan - 4,4%) . Przy mniejszej zawartości gazu w powietrzu nie nastąpi zapłon z powodu braku gazu; (rys. 3)

b) górna granica palności ( ERW) - najwyższa zawartość gazu w powietrzu, przy której zachodzi proces zapłonu ( metan - 17%) . Przy wyższej zawartości gazu w powietrzu zapłon nie nastąpi z powodu braku powietrza. (rys. 3)

W FNP NPS oraz ERW nazywa dolna i górna granica stężeń rozprzestrzeniania się płomienia ( NKPRP oraz VKPRP) .

Na wzrost ciśnienia gazu zmniejsza się zakres pomiędzy górną i dolną granicą ciśnienia gazu (rys. 4).

Do wybuchu gazu (metan) Oprócz jego zawartość w powietrzu w zakresie palnym potrzebne zewnętrzne źródło energii (iskra, płomień itp.) . Z wybuchem gazu w zamkniętej kubaturze (pomieszczenie, piec, zbiornik itp.), więcej zniszczenia niż eksplozja na świeżym powietrzu (Ryż. 5).

Maksymalne dopuszczalne stężenia ( RPP) substancje szkodliwe GGP w powietrzu obszaru roboczego ustalono w GOST 12.1.005.

Maksymalna jednorazowa MPC w powietrzu obszaru roboczego (w przeliczeniu na węgiel) wynosi 300 mg/m 3.

niebezpieczna koncentracja GGP (ułamek objętościowy gazu w powietrzu) czy stężenie jest równe 20% dolna granica palności gazu.

Toksyczność - zdolność do zatruwania ludzkiego ciała. Gazy węglowodorowe nie wywierają silnego działania toksykologicznego na organizm człowieka, ale ich wdychanie powoduje zawroty głowy, a ich znaczna zawartość we wdychanym powietrzu. Kiedy tlen jest zredukowany do 16% lub mniej Może prowadzić do uduszenie.

Na spalanie gazu z brakiem tlenu, czyli przy podpalaniu, w produktach spalania powstaje tlenek węgla (CO) lub tlenek węgla, który jest bardzo toksycznym gazem.

Nawanianie gazu - dodanie do gazu substancji o silnym zapachu (nawaniacza) w celu nadania zapachu GGP przed dostawą do odbiorców w sieciach miejskich. Na zastosowanie do nawaniania merkaptanu etylowego (C 2 H 5 SH - w zależności od stopnia uderzenia w ciało należy do ΙΙ-tej klasy zagrożenia toksykologicznego zgodnie z GOST 12.1.007-76 ), jest dodany 16 g na 1000 m 3 . Intensywność zapachu nawanianego HGP o ułamku objętościowym 1% w powietrzu musi wynosić co najmniej 3 punkty zgodnie z GOST 22387.5.

Gaz bez nawaniania może być dostarczany do przedsiębiorstw przemysłowych, ponieważ intensywność zapachu gazu ziemnego dla przedsiębiorstw przemysłowych pobierających gaz z głównych gazociągów ustalana jest w porozumieniu z odbiorcą.

Płonące gazy. Piec kotła (pieca), w którym spalane jest paliwo gazowe (płynne) w pochodni odpowiada koncepcji „stacjonarnego pieca komorowego kotła”.

Spalanie gazów węglowodorowych - chemiczne połączenie składników gazów palnych (węgiel C i wodór H) z tlenem atmosferycznym O 2 (utlenianie) z wydzieleniem ciepła i światła: CH4 + 2O2 \u003d CO2 + 2H2O .

Po całkowitym spalaniu powstaje węgiel dwutlenek węgla (CO 2), ale woda? rodzaj - para wodna (H 2 O) .

W teorii do spalenia 1 m 3 metanu potrzebne są 2 m 3 tlenu zawartego w 9,52 m 3 powietrza (rys. 6). Jeśli niewystarczająca ilość powietrza do spalania , to dla części cząsteczek składników palnych nie będzie wystarczającej ilości cząsteczek tlenu i w produktach spalania, oprócz dwutlenku węgla (CO2), azotu (N2) i pary wodnej (H2O), produkty niepełne spalanie gazu :

-tlenek węgla (CO), które w przypadku uwolnienia do pomieszczeń mogą spowodować zatrucie personelu obsługującego;

- sadza (C) , który osadza się na powierzchniach grzewczych upośledza wymianę ciepła;

- niespalony metan i wodór , które mogą gromadzić się w piecach i dymach (kominach), tworząc mieszankę wybuchową. Kiedy brakuje powietrza, niepełne spalanie paliwa lub, jak mówią, proces spalania zachodzi z niedopaleniem. Wypalenie może również wystąpić, gdy słabe mieszanie gazu z powietrzem i niska temperatura w strefie spalania.

Do całkowitego spalenia gazu konieczne jest: obecność powietrza w miejscu spalania w wystarczy i dobre mieszanie z gazem; wysoka temperatura w strefie spalania.

Aby zapewnić całkowite spalenie gazu, powietrze jest dostarczane w większej ilości niż teoretycznie wymagane, czyli w nadmiarze, przy czym nie całe powietrze będzie brało udział w spalaniu. Część ciepła zostanie wykorzystana na ogrzanie tego nadmiaru powietrza i zostanie uwolniona do atmosfery wraz ze spalinami.

Kompletność spalania określa się wizualnie (powinien być niebieskawo – niebieskawy płomień z fioletowymi końcami) lub analizując skład spalin.

Teoretyczny (stechiometryczny) ilość powietrza do spalania to ilość powietrza potrzebna do całkowitego spalenia jednostki objętości ( 1 m 3 suchego gazu lub masa paliwa, obliczona ze składu chemicznego paliwa ).

Ważny (rzeczywisty, wymagany) Objętość powietrza do spalania to ilość powietrza faktycznie zużyta do spalenia jednostki objętości lub masy paliwa.

Stosunek powietrza do spalania α to stosunek rzeczywistej objętości powietrza do spalania do teoretycznej: α = Vf / Vt >1,

gdzie: Vf - rzeczywista objętość nawiewanego powietrza, m 3 ;

V t - teoretyczna objętość powietrza, m 3.

Współczynnik nadmiar pokazów ile razy rzeczywiste zużycie powietrza do spalania gazu przekracza teoretyczne zależy od konstrukcji palnika gazowego i pieca: im doskonalsze, tym współczynnik α mniejszy. Gdy współczynnik nadmiaru powietrza dla kotłów jest mniejszy niż 1, prowadzi to do niepełnego spalania gazu. Wzrost współczynnika nadmiaru powietrza zmniejsza wydajność. gazownia. Dla wielu pieców, w których topi się metal, w celu uniknięcia korozji tlenowej - α < 1 a za piecem zainstalowano komorę dopalania niespalonych elementów palnych.

Do kontroli ciągu służą łopatki kierujące, zasuwy, przepustnice obrotowe i sprzęgła elektromechaniczne.

Zalety paliw gazowych w porównaniu do stałych i ciekłych– niski koszt, ułatwienie pracy personelu, mała ilość szkodliwych zanieczyszczeń w produktach spalania, poprawa warunków środowiskowych, brak konieczności transportu samochodowego i kolejowego, dobre mieszanie z powietrzem (poniżej α), pełna automatyka, wysoka sprawność.

Metody spalania gazów. Powietrze do spalania może być:

1) podstawowy, podawany jest do palnika, gdzie jest mieszany z gazem (do spalania używana jest mieszanka gazowo-powietrzna).

2) wtórny, wchodzi bezpośrednio do strefy spalania.

Istnieją następujące metody spalania gazu:

1. Metoda dyfuzji- gaz i powietrze do spalania dostarczane są oddzielnie i mieszane w strefie spalania, tj. całe powietrze jest drugorzędne. Płomień jest długi, wymagana jest duża przestrzeń pieca. (rys. 7a).

2. Metoda kinetyczna - całe powietrze miesza się z gazem wewnątrz palnika, tj. całe powietrze jest pierwotne. Płomień jest krótki, wymagana mała przestrzeń spalania (rys. 7c).

3. metoda mieszana - część powietrza doprowadzana jest do wnętrza palnika, gdzie jest mieszana z gazem (jest to powietrze pierwotne), a część powietrza doprowadzana jest do strefy spalania (wtórne). Płomień jest krótszy niż metodą dyfuzyjną (rys. 7b).

Usuwanie produktów spalania. Rozrzedzenie w palenisku i usuwanie produktów spalania są spowodowane siłą trakcyjną, która pokonuje opór ścieżki dymu i powstaje w wyniku różnicy ciśnień między kolumnami zewnętrznego zimnego powietrza równej wysokości i lżejszym gorącym spalinom. W takim przypadku spaliny przemieszczają się z pieca do rury, a na ich miejsce do pieca dostaje się zimne powietrze (rys. 8).

Siła ciągu zależy od: temperatura powietrza i spalin, wysokość, średnica i grubość ścianki komina, ciśnienie barometryczne (atmosferyczne), stan przewodów gazowych (kominów), zasysanie powietrza, rozrzedzenie w palenisku .

Naturalny siła ciągu - wytworzona przez wysokość komina i sztuczny, czyli oddymiacz o niewystarczającym ciągu naturalnym. Siłę uciągu regulują bramki, kierownice oddymiaczy i inne urządzenia.

Stosunek nadmiaru powietrza (α ) zależy od konstrukcji palnika gazowego i pieca: im doskonalsze, tym niższy współczynnik i pokazuje: ile razy rzeczywiste zużycie powietrza do spalania gazu przekracza teoretyczne.

Doładowanie - usuwanie produktów spalania paliwa w wyniku pracy dmuchaw .Podczas pracy „pod doładowaniem” wymagana jest mocna, gęsta komora spalania (palenisko), która wytrzyma nadciśnienie wytwarzane przez wentylator.

Palniki gazowe.Palniki gazowe- zapewnić doprowadzenie wymaganej ilości gazu i powietrza, ich mieszanie i regulację procesu spalania, a wyposażone w tunel, urządzenie do dystrybucji powietrza itp. nazywane jest palnikiem gazowym.

wymagania dotyczące palnika:

1) palniki muszą spełniać wymagania odpowiednich przepisów technicznych (posiadać certyfikat lub deklarację zgodności) lub przejść badanie bezpieczeństwa przemysłowego;

2) zapewnienie kompletności spalania gazu we wszystkich trybach pracy przy minimalnym nadmiarze powietrza (z wyjątkiem niektórych palników pieców gazowych) i minimalnej emisji substancji szkodliwych;

3) umieć posługiwać się automatycznym sterowaniem i bezpieczeństwem, a także pomiarem parametrów gazu i powietrza przed palnikiem;

4) musi mieć prostą konstrukcję, być dostępne do naprawy i rewizji;

5) pracować stabilnie zgodnie z regulaminem pracy, w razie potrzeby posiadać stabilizatory zapobiegające oddzieleniu i cofnięciu płomienia;

Parametry palników gazowych(rys. 9). Według GOST 17356-89 (Palniki gazowe, paliwowe i kombinowane. Terminy i definicje. Rev. N 1) :Limit stabilności palnika , w którym jeszcze nie powstały wyginięcie, załamanie, oderwanie, wybuch płomienia i niedopuszczalne wibracje.

Notatka. Istnieć wyżej i niżej granice zrównoważonego rozwoju.

1) Moc cieplna palnika N g. - ilość ciepła wytworzonego w wyniku spalania paliwa dostarczanego do palnika w jednostce czasu, N g \u003d V. Q kcal/h, gdzie V jest godzinowym zużyciem gazu, m 3 /h; Q rz. - ciepło spalania gazu, kcal / m 3.

2) Granice stabilności palnika , w którym jeszcze nie powstały gaszenie, przeciąganie, oderwanie, cofnięcie się płomienia i niedopuszczalne wibracje . Notatka. Istnieć górna - N v.p . i niższy -N n.p. granice zrównoważonego rozwoju.

3) minimalna moc N min. - moc cieplna palnika, która wynosi 1,1 mocy, co odpowiada dolnej granicy jego stabilnej pracy tj. moc dolnego limitu zwiększona o 10%, N min. =1,1 N n.p.

4) górna granica stabilnej pracy palnika N v.p. – najwyższa stabilna moc, praca bez separacji i rozgorzenia płomienia.

5) maksymalna moc palnika N max - moc cieplna palnika, która wynosi 0,9 mocy, odpowiadająca górnej granicy jego stabilnej pracy tj. górna granica mocy zmniejszona o 10%, N maks. = 0,9 N v.p.

6) moc znamionowa N nom - najwyższa moc cieplna palnika, gdy wskaźniki wydajności są zgodne z ustalonymi normami, tj. najwyższa moc z jaką palnik pracuje przez długi czas z wysoką wydajnością.

7) zakres regulacji pracy (moc cieplna palnika) – regulowany zakres, w którym moc cieplna palnika może zmieniać się podczas pracy, tj. wartości mocy od N min do N nom. .

8) współczynnik regulacji pracy K rr. jest stosunkiem znamionowej mocy cieplnej palnika do jego minimalnej roboczej mocy cieplnej, tj. pokazuje ile razy moc znamionowa przekracza minimum: K rr. = N znamionowy / N min

Karta reżimu.Zgodnie z „Zasadami korzystania z gazu…”, zatwierdzonymi przez Rząd Federacji Rosyjskiej z dnia 17 maja 2002 r. Nr 317(zmodyfikowane 19.06.2017) , po zakończeniu prac budowlano-montażowych na budowanych, przebudowywanych lub modernizowanych urządzeniach gazowych i urządzeniach przerabianych na gaz z innych rodzajów paliw prowadzone są prace rozruchowe i konserwacyjne. Wprowadzenie gazu do budowanych, przebudowywanych lub modernizowanych urządzeń wykorzystujących gaz oraz urządzeń przerabianych na gaz z innych rodzajów paliwa w celu przeprowadzenia uruchomienie (testowanie zintegrowane) i przyjęcie urządzeń do eksploatacji odbywa się na podstawie ustawy o gotowości sieci poboru gazu i urządzeń wykorzystujących gaz kapitalnego obiektu budowlanego do przyłączenia (przyłącze technologiczne). Zasady stanowią, że:

· sprzęt wykorzystujący gaz - kotły, piece produkcyjne, linie technologiczne, instalacje odzysku ciepła odpadowego i inne instalacje wykorzystujące gaz jako paliwo w celu wytwarzania energii cieplnej na potrzeby centralnego ogrzewania, zaopatrzenia w ciepłą wodę, w procesach technologicznych różnych gałęzi przemysłu, a także innych urządzeń, aparatów, zespołów, urządzeń technologicznych i instalacji wykorzystujących gaz jako surowiec;

· prace uruchomieniowe- kompleks prac, w tym przygotowanie do rozruchu i rozruchu urządzeń wykorzystujących gaz, z komunikacją i armaturą, wnoszącą ładunek sprzętu wykorzystującego gaz, do poziomu uzgodnionego z organizacją - właścicielem sprzętu, a również regulacja trybu spalania urządzeń wykorzystujących gaz, bez optymalizacji wydajności;

· prace reżymowe i dostosowawcze,- komplet prac wraz z regulacją urządzeń wykorzystujących gaz, w celu osiągnięcia sprawności projektowej (paszportowej) w zakresie obciążeń eksploatacyjnych, dostosowanie automatycznego sterowania procesami spalania paliw, instalacji odzysku ciepła i urządzeń pomocniczych, w tym urządzeń do uzdatniania wody dla kotłowni.

Zgodnie z GOST R 54961-2012 (Systemy dystrybucji gazu. Sieci zużycia gazu) zaleca się:Tryby pracy urządzenia wykorzystujące gaz w przedsiębiorstwach i kotłowniach musi pasować do map reżimu zatwierdzone przez kierownika technicznego przedsiębiorstwa i P produkowane co najmniej raz na trzy lata z korektą (w razie potrzeby) kart reżimowych .

Nieplanową korektę reżimu urządzeń wykorzystujących gaz należy przeprowadzić w następujących przypadkach: po kapitalnym remoncie urządzeń wykorzystujących gaz lub po dokonaniu zmian konstrukcyjnych wpływających na efektywność użytkowania gazu, a także w przypadku systematycznych odchyleń kontrolowanych parametrów sprzętu wykorzystującego gaz z map reżimowych.

Klasyfikacja palników gazowych Według GOST palniki gazowe są klasyfikowane zgodnie z: sposób dostarczenia komponentu; stopień przygotowania mieszanki palnej; szybkość wygaśnięcia produktów spalania; charakter przepływu mieszaniny; nominalne ciśnienie gazu; stopień automatyzacji; możliwość kontrolowania współczynnika nadmiaru powietrza i charakterystyki palnika; lokalizacja strefy spalania; możliwość wykorzystania ciepła produktów spalania.

W piec komorowy instalacji wykorzystującej gaz, gazowy paliwo spala się w pochodni.

Zgodnie z metodą dostarczania powietrza palniki mogą być:

1) Palniki atmosferyczne -powietrze wchodzi do strefy spalania bezpośrednio z atmosfery:

a. Dyfuzja – jest to najprostszy palnik w konstrukcji, który z reguły jest rurą z otworami wywierconymi w jednym lub dwóch rzędach. Gaz wchodzi do strefy spalania z rury przez otwory i powietrze - z powodu dyfuzja i energia strumienia gazu (Ryż. 10 ), całe powietrze jest drugorzędne .

Zalety palnika : prostota konstrukcji, niezawodność pracy ( brak możliwości rozgorzenia ), cicha praca, dobra regulacja.

niedogodności: mała moc, nieekonomiczna, wysoki (długi) płomień, środki zmniejszające palność są potrzebne, aby zapobiec wygaśnięciu płomienia palnika w separacji .

b. zastrzyk - powietrze jest wstrzykiwany, tj. zasysane do wnętrza palnika dzięki energii strumienia gazu wychodzącego z dyszy . Strumień gazu wytwarza podciśnienie w obszarze dyszy, gdzie powietrze jest zasysane przez szczelinę między myjką a korpusem palnika. Wewnątrz palnika gaz i powietrze są mieszane, mieszanina gaz-powietrze wchodzi do strefy spalania, a reszta powietrza niezbędnego do spalania gazu (wtórnego) wchodzi do strefy spalania w wyniku dyfuzji (rys. 11, 12, 13 ).

W zależności od ilości wtłaczanego powietrza istnieją palniki wtryskowe: z niepełnym i całkowitym wstępnym wymieszaniem gazu i powietrza.

Palnik gaz o średnim i wysokim ciśnieniu zasysane jest całe niezbędne powietrze, tj. całe powietrze jest pierwotne, następuje całkowite wstępne zmieszanie gazu z powietrzem. W pełni przygotowana mieszanka gazowo-powietrzna wchodzi do strefy spalania i nie ma potrzeby stosowania powietrza wtórnego.

Palnik niskie ciśnienie część powietrza niezbędnego do spalania zostaje zassana (występuje niepełny wtrysk powietrza, to powietrze jest pierwotne), a reszta powietrza (wtórnego) trafia bezpośrednio do strefy spalania.

Stosunek „gaz – powietrze” w tych palnikach regulowany jest położeniem płuczki powietrznej względem korpusu palnika. Palniki są jedno- i wielo-płomieniówkowe z centralnym i peryferyjnym doprowadzeniem gazu (BIG i BIGm) składające się z zestawu rurek – mieszadeł 1 o średnicy 48x3, połączonych wspólnym kolektorem gazowym 2 (rys. 13 ).

Zalety palników: prostota konstrukcji i regulacja mocy.

Wady palników: wysoki poziom hałasu, możliwość cofnięcia płomienia, mały zakres regulacji pracy.

2) Palniki z wymuszonym obiegiem powietrza - Są to palniki, w których powietrze do spalania dostarczane jest z wentylatora. Gaz z gazociągu dostaje się do wewnętrznej komory palnika (rys. 14 ).

Powietrze wymuszane przez wentylator jest dostarczane do komory powietrznej 2 , przechodzi przez zawirowacz powietrza 4 , skręcony i zmieszany w mikserze 5 z gazem, który wchodzi do strefy spalania z kanału gazowego 1 przez wyloty gazu 3 .Spalanie odbywa się w ceramicznym tunelu 7 .

Ryż. 14. Palnik z wymuszonym dopływem powietrza: 1 - kanał gazowy; 2 - kanał powietrzny; 3 - wyloty gazu; 4 - zawijas; 5 - mikser; 6 – tunel ceramiczny (stabilizator spalania).

Ryż. 15. Palnik kombinowany jednoprzepływowy: 1 - wlot gazu; 2 – wlot oleju opałowego; 3 - otwory wylotowe gazu wlotowego pary; 4 - wlot powietrza pierwotnego; 5 – mieszacz wlotu powietrza wtórnego; 6 - dysza oleju parowego; 7 - płyta montażowa; 8 - zawirowacz powietrza pierwotnego; 9 - zawirowacz powietrza wtórnego; 10 - tunel ceramiczny (stabilizator spalania); 11 - kanał gazowy; 12 - wtórny kanał powietrza.

Zalety palników: duża moc cieplna, szeroki zakres regulacji pracy, możliwość regulacji stosunku nadmiaru powietrza, możliwość podgrzania gazu i powietrza.

Wady palników: wystarczająca złożoność projektu; Możliwa jest separacja i przebicie płomienia, w związku z czym konieczne staje się zastosowanie stabilizatorów spalania (tunel ceramiczny).

Palniki przeznaczone do spalania kilku rodzajów paliwa (gazowe, płynne, stałe) nazywane są łączny (Ryż. 15 ). Mogą być jednowątkowe i dwuwątkowe, tj. z jednym lub więcej dopływem gazu do palnika.

3) palnik blokowy – jest to palnik automatyczny z wymuszonym dopływem powietrza (Ryż. 16 ), ułożone z wentylatorem w jednym urządzeniu. Palnik wyposażony jest w automatyczny system sterowania.

Procesem spalania paliwa w palnikach blokowych steruje elektroniczne urządzenie zwane managerem spalania.

W przypadku palników olejowych ta jednostka zawiera pompę paliwa lub pompę paliwa i podgrzewacz paliwa.

Jednostka sterująca (menedżer spalania) steruje i steruje pracą palnika, odbierając polecenia z termostatu (regulatora temperatury), elektrody kontroli płomienia oraz czujników ciśnienia gazu i powietrza.

Przepływ gazu jest kontrolowany przez zawór motylkowy umieszczony na zewnątrz korpusu palnika.

Podkładka oporowa odpowiada za mieszanie gazu z powietrzem w stożkowej części płomienicy i służy do regulacji powietrza wlotowego (regulacja po stronie ciśnieniowej). Inną możliwością zmiany ilości dostarczanego powietrza jest zmiana położenia przepustnicy powietrza w obudowie regulatora powietrza (regulacja po stronie ssącej).

Regulacja stosunków gaz-powietrze (sterowanie przepustnicami gazu i powietrza) może być:

podłączony, z jednego siłownika:

· regulacja częstotliwości przepływu powietrza, poprzez zmianę prędkości silnika wentylatora za pomocą falownika, który składa się z przetwornicy częstotliwości i czujnika impulsów.

Zapłon palnika odbywa się automatycznie przez urządzenie zapłonowe za pomocą elektrody zapłonowej. Obecność płomienia jest monitorowana przez elektrodę kontrolną płomienia.

Sekwencja działania do włączenia palnika:

Żądanie produkcji ciepła (z termostatu);

· włączenie silnika elektrycznego wentylatora i wstępnej wentylacji komory pożarowej;

Włączanie zapłonu elektronicznego

otwarcie elektrozaworu, dopływ gazu i zapłon palnika;

sygnał z czujnika kontroli płomienia o obecności płomienia.

Wypadki (incydenty) na palnikach. Przerwa w płomieniu - przesuwanie strefy korzeniowej pochodni od wylotów palnika w kierunku przepływu paliwa lub mieszanki palnej. Występuje, gdy prędkość mieszaniny gaz-powietrze lub gazu staje się większa niż prędkość propagacji płomienia. Płomień odsuwa się od palnika, staje się niestabilny i może zgasnąć. Gaz nadal przepływa przez wygaszony palnik i w piecu może tworzyć się mieszanina wybuchowa.

Separacja następuje, gdy: wzrost ciśnienia gazu powyżej dopuszczalnego, gwałtowny wzrost dopływu powietrza pierwotnego, wzrost rozrzedzenia w piecu. Do ochrona przed łzami stosować stabilizatory spalania (Ryż. 17): ceglane zjeżdżalnie i słupki; różnego rodzaju tunele ceramiczne i szczeliny ceglane; słabo opływowe korpusy, które nagrzewają się podczas pracy palnika (gdy płomień zgaśnie, zapali się świeży strumień ze stabilizatora), a także specjalne palniki pilotowe.

Latarka - przesuwanie strefy pochodni w kierunku mieszanki palnej, w której płomień wnika do palnika . Zjawisko to występuje tylko w palnikach ze wstępnym mieszaniem gazu i powietrza i występuje, gdy prędkość mieszanki gaz-powietrze staje się mniejsza niż prędkość propagacji płomienia. Płomień wskakuje do wnętrza palnika, gdzie nadal się pali, powodując deformację palnika w wyniku przegrzania.

Przełom następuje, gdy: ciśnienie gazu przed palnikiem spada poniżej dopuszczalnej wartości; zapłon palnika przy doprowadzeniu powietrza pierwotnego; duży dopływ gazu przy niskim ciśnieniu powietrza. Podczas poślizgu może wystąpić niewielkie trzask, w wyniku którego płomień zgaśnie, a gaz może dalej przepływać przez niepracujący palnik i może powstać mieszanina wybuchowa w palenisku i przewodach gazowych instalacji wykorzystującej gaz. W celu zabezpieczenia przed poślizgiem stosuje się stabilizatory płytowe lub siatkowe., ponieważ przez wąskie szczeliny i małe dziurki nie ma przebicia płomienia.

Działania personelu w razie wypadku przy palnikach

W przypadku awarii palnika (oddzielenie, cofnięcie się płomienia lub wygaśnięcie płomienia) podczas zapłonu lub w trakcie regulacji konieczne jest: natychmiastowe zatrzymanie dopływu gazu do tego palnika (palników) i urządzenia zapłonowego; wietrzyć piec i kanały gazowe przez co najmniej 10 minut; znajdź przyczynę problemu; zgłosić się do osoby odpowiedzialnej; po usunięciu przyczyn awarii i sprawdzeniu szczelności zaworu odcinającego przed palnikiem, zgodnie z instrukcją osoby odpowiedzialnej, ponownie zapalić.

Zmiana obciążenia palnika.

Istnieją palniki z różnymi sposobami zmiany mocy cieplnej:

Palnik z wielostopniową regulacją mocy cieplnej- jest to palnik, podczas którego regulator przepływu paliwa można zamontować w kilku pozycjach pomiędzy maksymalnym i minimalnym położeniem pracy.

Palnik z trzystopniową regulacją mocy cieplnej- jest to palnik, podczas pracy którego regulator przepływu paliwa można ustawić w pozycjach „przepływ maksymalny” – „przepływ minimalny” – „zamknięty”.

Palnik z dwustopniową regulacją mocy cieplnej- palnik pracujący w pozycjach „otwarty – zamknięty”.

Palnik modulowany- jest to palnik, podczas którego regulator przepływu paliwa można zamontować w dowolnej pozycji pomiędzy maksymalnym i minimalnym położeniem pracy.

Istnieje możliwość regulacji mocy cieplnej instalacji poprzez ilość pracujących palników, o ile zapewnia producent i karta reżimu.

Ręczna zmiana mocy grzewczej, w celu uniknięcia oddzielenia płomienia przeprowadza się:

Przy zwiększaniu: najpierw zwiększ dopływ gazu, a następnie powietrza.

Zmniejszając: najpierw zmniejsz dopływ powietrza, a następnie gazu;

Aby zapobiec wypadkom na palnikach, zmiana ich mocy musi odbywać się płynnie (w kilku krokach) zgodnie z mapą reżimów.