Gás ardente. Condições necessárias para a combustão do gás. Produtos da combustão completa e incompleta de gás combustível. Gás natural e seus produtos de combustão O que é liberado durante a combustão do gás

O gás natural é o combustível mais utilizado atualmente. O gás natural é chamado de gás natural porque é extraído das próprias entranhas da Terra.

O processo de combustão do gás é uma reação química na qual o gás natural interage com o oxigênio contido no ar.

No combustível gasoso existe uma parte combustível e uma parte não combustível.

O principal componente combustível do gás natural é o metano - CH4. Seu teor em gás natural chega a 98%. O metano é inodoro, insípido e não tóxico. Seu limite de inflamabilidade é de 5 a 15%. São essas qualidades que possibilitaram o uso do gás natural como um dos principais tipos de combustível. A concentração de metano é mais de 10% perigosa para a vida, então a asfixia pode ocorrer devido à falta de oxigênio.

Para detectar um vazamento de gás, o gás é submetido à odorização, ou seja, é adicionada uma substância de cheiro forte (etil mercaptano). Neste caso, o gás pode ser detectado já na concentração de 1%.

Além do metano, gases combustíveis como propano, butano e etano podem estar presentes no gás natural.

Para garantir uma combustão de gás de alta qualidade, é necessário trazer ar para a zona de combustão em quantidades suficientes e obter uma boa mistura de gás com ar. A proporção de 1: 10 é considerada ótima, ou seja, dez partes de ar caem em uma parte do gás. Além disso, é necessário criar o regime de temperatura desejado. Para que o gás entre em ignição, ele deve ser aquecido até sua temperatura de ignição e, no futuro, a temperatura não deve cair abaixo da temperatura de ignição.

É necessário organizar a remoção dos produtos da combustão para a atmosfera.

A combustão completa é alcançada se não houver substâncias combustíveis nos produtos de combustão liberados na atmosfera. Nesse caso, carbono e hidrogênio se combinam e formam dióxido de carbono e vapor de água.

Visualmente, com combustão completa, a chama é azul-clara ou violeta-azulada.

Combustão completa do gás.

metano + oxigênio = dióxido de carbono + água

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

Além desses gases, o nitrogênio e o oxigênio restante entram na atmosfera com gases combustíveis. N 2 + O 2

Se a combustão do gás não for completa, substâncias combustíveis são emitidas para a atmosfera - monóxido de carbono, hidrogênio, fuligem.

A combustão incompleta do gás ocorre devido à insuficiência de ar. Ao mesmo tempo, línguas de fuligem aparecem visualmente na chama.

O perigo da combustão incompleta do gás é que o monóxido de carbono pode causar envenenamento do pessoal da sala de caldeiras. O teor de CO no ar 0,01-0,02% pode causar intoxicação leve. Concentrações mais altas podem levar a envenenamento grave e morte.

A fuligem resultante se deposita nas paredes das caldeiras, piorando a transferência de calor para o refrigerante, o que reduz a eficiência da caldeira. A fuligem conduz o calor 200 vezes pior que o metano.

Teoricamente, são necessários 9m3 de ar para queimar 1m3 de gás. Em condições reais, é necessário mais ar.

Ou seja, é necessária uma quantidade excessiva de ar. Este valor, denominado alfa, mostra quantas vezes mais ar é consumido do que teoricamente necessário.

O coeficiente alfa depende do tipo de um queimador específico e geralmente é prescrito no passaporte do queimador ou de acordo com as recomendações da organização de comissionamento.

Com o aumento da quantidade de excesso de ar acima do recomendado, as perdas de calor aumentam. Com um aumento significativo na quantidade de ar, pode ocorrer a separação da chama, criando uma emergência. Se a quantidade de ar for menor que a recomendada, a combustão será incompleta, criando assim o risco de envenenar o pessoal da sala de caldeiras.

Para controlar com mais precisão a qualidade da combustão do combustível, existem dispositivos - analisadores de gases que medem o conteúdo de certas substâncias na composição dos gases de escape.

Os analisadores de gás podem ser fornecidos com caldeiras. Se não estiverem disponíveis, as medições relevantes são realizadas pela organização de comissionamento usando analisadores de gás portáteis. Um mapa de regime é compilado no qual os parâmetros de controle necessários são prescritos. Ao aderir a eles, você pode garantir a combustão completa normal do combustível.

Os principais parâmetros para o controle da combustão do combustível são:

• a proporção de gás e ar fornecido aos queimadores.

• relação de excesso de ar.

• rachadura no forno.

• Fator de eficiência da caldeira.

Neste caso, a eficiência da caldeira significa a relação entre o calor útil e o valor do calor total gasto.

Composição do ar

Nome do gás	Elemento químico	Conteúdo no ar
Azoto	N2	78 %
Oxigênio	O2	21 %
Argônio	Ar	1 %
Dióxido de carbono	CO2	0.03 %
Hélio	Ele	menos de 0,001%
Hidrogênio	H2	menos de 0,001%
Néon	Não	menos de 0,001%
Metano	CH4	menos de 0,001%
Krypton	kr	menos de 0,001%
Xenon	Xe	menos de 0,001%

A principal condição para a combustão do gás é a presença de oxigênio (e, portanto, ar). Sem a presença de ar, a combustão do gás é impossível. No processo de combustão do gás, ocorre uma reação química da combinação de oxigênio no ar com carbono e hidrogênio no combustível. A reação ocorre com a liberação de calor, luz, bem como dióxido de carbono e vapor de água.

Dependendo da quantidade de ar envolvida no processo de combustão do gás, ocorre sua combustão completa ou incompleta.

Com suprimento de ar suficiente, ocorre a combustão completa do gás, como resultado da qual seus produtos de combustão contêm gases não combustíveis: dióxido de carbono CO2, nitrogênio N2, vapor de água H20. Acima de tudo (em volume) nos produtos de combustão de nitrogênio - 69,3-74%.

Para a combustão completa do gás, também é necessário que ele se misture com o ar em determinadas quantidades (para cada gás). Quanto maior o poder calorífico do gás, mais ar é necessário. Assim, para queimar 1 m3 de gás natural, são necessários cerca de 10 m3 de ar, artificial - cerca de 5 m3, misto - cerca de 8,5 m3.

Em caso de suprimento de ar insuficiente, ocorre combustão incompleta de gás ou subcombustão química de componentes combustíveis; gases combustíveis aparecem nos produtos de combustão - monóxido de carbono CO, metano CH4 e hidrogênio H2

Com a combustão incompleta do gás, observa-se uma tocha longa, esfumaçada, luminosa, opaca e amarela.

Assim, a falta de ar leva à combustão incompleta do gás e o excesso de ar leva ao resfriamento excessivo da temperatura da chama. A temperatura de ignição do gás natural é 530 °C, coque - 640 °C, misto - 600 °C. Além disso, com um excesso significativo de ar, também ocorre a combustão incompleta do gás. Nesse caso, a ponta da tocha é amarelada, não totalmente transparente, com núcleo verde-azulado embaçado; a chama é instável e se desprende do queimador.

Arroz. 1. Chama de gás i - sem mistura prévia de gás com ar; b -com parcial anterior. mistura fiduciária de gás com ar; c - com mistura preliminar completa de gás com ar; 1 - zona escura interna; 2 - cone luminoso esfumaçado; 3 - camada de queima; 4 - produtos de combustão

No primeiro caso (Fig. 1a), a tocha é longa e consiste em três zonas. O gás puro queima no ar atmosférico. Na primeira zona escura interna, o gás não queima: não se mistura com o oxigênio atmosférico e não é aquecido à temperatura de ignição. Na segunda zona, o ar entra em quantidade insuficiente: é retardado pela camada de queima e, portanto, não pode se misturar bem com o gás. Isso é evidenciado pela cor amarela esfumaçada brilhantemente luminosa da chama. Na terceira zona, o ar entra em quantidades suficientes, cujo oxigênio se mistura bem com o gás, o gás queima em uma cor azulada.

Com este método, o gás e o ar são alimentados separadamente no forno. No forno, ocorre não apenas a combustão da mistura gás-ar, mas também o processo de preparação da mistura. Este método de combustão de gás é amplamente utilizado em plantas industriais.

No segundo caso (Fig. 1.6), a combustão do gás é muito melhor. Como resultado da mistura preliminar parcial de gás com ar, a mistura gás-ar preparada entra na zona de combustão. A chama fica mais curta, não luminosa, tem duas zonas - interna e externa.

A mistura gás-ar na zona interna não queima, pois não foi aquecida até a temperatura de ignição. Na zona externa, a mistura gás-ar queima, enquanto a temperatura aumenta acentuadamente na parte superior da zona.

Com a mistura parcial do gás com o ar, neste caso, a combustão completa do gás ocorre apenas com um suprimento adicional de ar para a tocha. No processo de combustão do gás, o ar é fornecido duas vezes: a primeira vez - antes de entrar no forno (ar primário), a segunda vez - diretamente no forno (ar secundário). Este método de combustão de gás é a base para a construção de queimadores a gás para eletrodomésticos e caldeiras de aquecimento.

No terceiro caso, a tocha é significativamente encurtada e o gás queima mais completamente, pois a mistura gás-ar foi previamente preparada. A completude da combustão do gás é evidenciada por uma pequena tocha azul transparente (combustão sem chama), que é usada em dispositivos de radiação infravermelha para aquecimento de gás.

- Processo de combustão de gás Um defeito semelhante está associado a um mau funcionamento do sistema de automação da caldeira. Observe que é estritamente proibido operar a caldeira com a automação desligada (por exemplo, se o botão de partida for pressionado no estado pressionado). Isso pode levar a consequências trágicas, pois se o fornecimento de gás for interrompido por um curto período de tempo ou se a chama for extinta por um forte fluxo de ar, o gás começará a fluir para a sala. Para entender as causas de tal defeito, vamos considerar com mais detalhes a operação do sistema de automação. Na fig. 5 mostra um diagrama simplificado deste sistema. O circuito consiste em um eletroímã, uma válvula, um sensor de tiragem e um termopar. Para ligar o ignitor, pressione o botão Iniciar. A haste conectada ao botão pressiona a membrana da válvula e o gás começa a fluir para o ignitor. Depois disso, o acendedor é aceso. A chama do acendedor toca o corpo do sensor de temperatura (termopar). Após algum tempo (30 ... 40 s), o termopar aquece e aparece um EMF em seus terminais, o que é suficiente para acionar o eletroímã. Este, por sua vez, fixa a haste na posição inferior (como na Fig. 5). Agora o botão iniciar pode ser liberado. O sensor de tiragem é composto por uma placa bimetálica e um contato (Fig. 6). O sensor está localizado na parte superior da caldeira, próximo à tubulação de remoção dos produtos da combustão para a atmosfera. No caso de um tubo entupido, sua temperatura aumenta acentuadamente. A placa bimetálica aquece e interrompe o circuito de alimentação de tensão para o eletroímã - a haste não é mais mantida pelo eletroímã, a válvula fecha e o suprimento de gás é interrompido. A localização dos elementos do dispositivo de automação é mostrada na fig. 7. Mostra que o eletroímã está fechado com uma tampa protetora. Os fios dos sensores estão localizados dentro de tubos de paredes finas, que são fixados ao eletroímã por meio de porcas. Os condutores do corpo dos sensores são conectados ao eletroímã através do corpo dos próprios tubos. E agora considere o método de encontrar a falha acima. A verificação começa com o “elo mais fraco” do dispositivo de automação - o sensor de empuxo. O sensor não é protegido por um invólucro, portanto, após 6 ... 12 meses de operação, ele “cresce” com uma espessa camada de poeira. A placa bimetálica (ver Fig. 6) oxida rapidamente, o que leva a um mau contato. A camada de poeira é removida com uma escova macia. Em seguida, a placa é afastada do contato e limpa com lixa fina. Não devemos esquecer que é necessário limpar o próprio contato. Bons resultados são obtidos limpando esses elementos com um spray especial "Contato". Contém substâncias que destroem ativamente o filme de óxido. Após a limpeza, uma fina camada de lubrificante líquido é aplicada na placa e no contato. O próximo passo é verificar a saúde do termopar. Funciona em condições térmicas pesadas, pois está constantemente na chama do ignitor, naturalmente, sua vida útil é muito menor que o restante dos elementos da caldeira. O principal defeito do termopar é o esgotamento (destruição) de seu corpo. Neste caso, a resistência de transição no local de soldagem (junção) aumenta acentuadamente. Como resultado, a corrente no circuito Termopar - Eletroímã - A placa bimetálica será inferior ao valor nominal, o que faz com que o eletroímã não consiga mais fixar a haste (Fig. 5). Para verificar o termopar, desaperte a porca de capa (Fig. 7), localizada à esquerda lado do eletroímã. Em seguida, o ignitor é ligado e a tensão constante (termo-EMF) nos contatos do termopar é medida com um voltímetro (Fig. 8). Um termopar aquecido gera um EMF de cerca de 25 ... 30 mV. Se este valor for menor, o termopar está com defeito. Para sua verificação final, o tubo é desacoplado do invólucro do eletroímã e a resistência do termopar é medida, sendo a resistência do termopar aquecido inferior a 1 ohm. Se a resistência do termopar for de centenas de ohms ou mais, ele deve ser substituído. O baixo valor de termo-EMF gerado por um termopar pode ser causado pelos seguintes motivos: - entupimento do bico de ignição (como resultado, a temperatura de aquecimento do termopar pode ser menor que a nominal). Um defeito semelhante é “tratado” limpando o orifício de ignição com qualquer fio macio de diâmetro adequado; - mudando a posição do termopar (naturalmente, também pode não aquecer o suficiente). Elimine o defeito da seguinte forma - desaperte o parafuso de fixação do eyeliner junto ao ignitor e ajuste a posição do termopar (Fig. 10); - baixa pressão de gás na entrada da caldeira. Se a EMF nos cabos do termopar estiver normal (mantendo os sintomas do mau funcionamento indicados acima), os seguintes elementos são verificados: - a integridade dos contatos nos pontos de conexão do termopar e do sensor de tiragem. Os contatos oxidados devem ser limpos. As porcas de união são apertadas, como se costuma dizer, "à mão". Nesse caso, é indesejável o uso de chave, pois é fácil quebrar os fios adequados aos contatos; - a integridade do enrolamento do eletroímã e, se necessário, soldar suas conclusões. O desempenho do eletroímã pode ser verificado da seguinte forma. desconectar cabo do termopar. Pressione e segure o botão Iniciar e, em seguida, acenda o acendedor. De uma fonte separada de tensão constante para o contato liberado do eletroímã (do termopar), uma tensão de cerca de 1 V é aplicada em relação à carcaça (com uma corrente de até 2 A). Para fazer isso, você pode usar uma bateria comum (1,5 V), desde que forneça a corrente de operação necessária. Agora o botão pode ser liberado. Se o ignitor não apagar, o eletroímã e o sensor de tiragem estão funcionando; - sensor de empuxo. Primeiro, a força de pressionar o contato na placa bimetálica é verificada (com os sinais indicados de mau funcionamento, geralmente é insuficiente). Para aumentar a força de fixação, afrouxe a contraporca e aproxime o contato da placa, depois aperte a porca. Neste caso, não são necessários ajustes adicionais - a força de fixação não afeta a temperatura de resposta do sensor. O sensor possui uma grande margem para o ângulo de deflexão da placa, garantindo a interrupção confiável do circuito elétrico em caso de acidente.

A combustão do gás natural é um processo físico-químico complexo da interação de seus componentes combustíveis com um oxidante, enquanto a energia química do combustível é convertida em calor. A queima pode ser completa ou incompleta. Quando o gás é misturado com o ar, a temperatura no forno é alta o suficiente para a combustão, o combustível e o ar são fornecidos continuamente, a combustão completa do combustível é realizada. A combustão incompleta do combustível ocorre quando essas regras não são observadas, o que leva a uma menor liberação de calor, (CO), hidrogênio (H2), metano (CH4), e como resultado, a deposição de fuligem nas superfícies de aquecimento, piorando a transferência de calor e aumentando perda de calor, que por sua vez leva ao consumo excessivo de combustível e à diminuição da eficiência da caldeira e, consequentemente, à poluição do ar.

A relação de excesso de ar depende do projeto do queimador de gás e do forno. O coeficiente de excesso de ar deve ser de pelo menos 1, caso contrário pode levar à combustão incompleta do gás. E também um aumento no coeficiente de excesso de ar reduz a eficiência da instalação que usa calor devido às grandes perdas de calor com os gases de exaustão.

A completude da combustão é determinada usando um analisador de gás e por cor e cheiro.

Combustão completa do gás. metano + oxigênio \u003d dióxido de carbono + água CH4 + 2O2 \u003d CO2 + 2H2O Além desses gases, nitrogênio e o oxigênio restante entram na atmosfera com gases combustíveis. N2 + O2 Se a combustão do gás não for completa, substâncias combustíveis são emitidas para a atmosfera - monóxido de carbono, hidrogênio, fuligem.CO + H + C

A combustão incompleta do gás ocorre devido à insuficiência de ar. Ao mesmo tempo, as línguas de fuligem aparecem visualmente na chama.O perigo da combustão incompleta do gás é que o monóxido de carbono pode causar envenenamento do pessoal da sala de caldeiras. O teor de CO no ar 0,01-0,02% pode causar intoxicação leve. Uma concentração mais alta pode levar a envenenamentos graves e morte.A fuligem resultante se deposita nas paredes das caldeiras, prejudicando a transferência de calor para o refrigerante e reduzindo a eficiência da sala das caldeiras. A fuligem conduz o calor 200 vezes pior que o metano.Teoricamente, são necessários 9 m3 de ar para queimar 1 m3 de gás. Em condições reais, é necessário mais ar. Ou seja, é necessária uma quantidade excessiva de ar. Este valor, denominado alfa, mostra quantas vezes mais ar é consumido do que teoricamente necessário.O coeficiente alfa depende do tipo de um queimador em particular e geralmente é prescrito no passaporte do queimador ou de acordo com as recomendações da organização comissionada. Com o aumento da quantidade de excesso de ar acima do recomendado, as perdas de calor aumentam. Com um aumento significativo na quantidade de ar, pode ocorrer a separação da chama, criando uma emergência. Se a quantidade de ar for inferior à recomendada, a combustão será incompleta, criando assim o risco de envenenamento do pessoal da sala de caldeiras. A combustão incompleta é determinada por:

Propriedades físicas e químicas do gás natural

O gás natural é incolor, inodoro e insípido, não tóxico.

Densidade dos gases em t = 0°C, Р = 760 mm Hg. Art.: metano - 0,72 kg/m 3, ar -1,29 kg/m 3.

A temperatura de autoignição do metano é de 545 - 650°C. Isso significa que qualquer mistura de gás natural e ar aquecido a essa temperatura se inflamará sem uma fonte de ignição e queimará.

A temperatura de combustão do metano é de 2100°C em fornos de 1800°C.

Valor calórico do metano: Q n \u003d 8500 kcal / m 3, Q em \u003d 9500 kcal / m 3.

Explosividade. Distinguir:

- o limite explosivo inferior é o menor teor de gás no ar no qual ocorre uma explosão, é de 5% para o metano.

Com um menor teor de gás no ar, não haverá explosão devido à falta de gás. Ao introduzir uma fonte de energia de terceiros - aparece.

- o limite superior de explosão é o maior teor de gás no ar no qual ocorre uma explosão, é de 15% para o metano.

Com um maior teor de gás no ar, não haverá explosão devido à falta de ar. Quando uma fonte de energia de terceiros é introduzida - fogo, fogo.

Para uma explosão de gás, além de mantê-lo no ar dentro dos limites de sua explosibilidade, é necessária uma fonte externa de energia (faísca, chama, etc.).

Durante uma explosão de gás em um volume fechado (uma sala, uma fornalha, um tanque, etc.), há mais destruição do que ao ar livre.

Na queima de gás com subcombustão, ou seja, com falta de oxigênio, forma-se monóxido de carbono (CO), ou monóxido de carbono, nos produtos da combustão, que é um gás altamente tóxico.

A velocidade de propagação da chama é a velocidade na qual a frente da chama se move em relação ao jato de mistura fresca.

Velocidade estimada de propagação da chama metano - 0,67 m / s. Depende da composição, temperatura, pressão da mistura, proporção de gás e ar na mistura, diâmetro da frente de chama, natureza do movimento da mistura (laminar ou turbulenta) e determina a estabilidade da combustão.

Odorização de gás- trata-se da adição de uma substância de cheiro forte (odorante) ao gás para dar um odor ao gás antes da entrega aos consumidores.

Requisitos para odorantes:

- um cheiro específico afiado;

- não deve impedir a combustão;

- não deve se dissolver em água;

– deve ser inofensivo para humanos e equipamentos.

O etil mercaptano (C 2 H 5 SH) é usado como odorante, é adicionado ao metano - 16 g por 1000 m 3, no inverno a taxa dobra.

Uma pessoa deve cheirar o odorante no ar quando o teor de gás no ar for 20% do limite explosivo inferior para metano - 1% em volume.

Este é um processo químico de combinação de componentes combustíveis (hidrogênio e carbono) com o oxigênio contido no ar. Ocorre com a liberação de calor e luz.

Quando o carbono é queimado, o dióxido de carbono (CO 2 ) é formado e o hidrogênio é transformado em vapor de água (H 2 0).

Etapas de combustão: fornecimento de gás e ar, formação de uma mistura gás-ar, ignição da mistura, sua combustão, remoção de produtos de combustão.

Teoricamente, quando todo o gás queima e toda a quantidade necessária de ar participa da combustão, a reação de combustão de 1 m 3 de gás:

CH 4 + 20 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 8500 kcal / m 3.

Para queimar 1 m 3 de metano, são necessários 9,52 m 3 de ar.

Praticamente nem todo o ar fornecido à combustão participará da combustão.

Portanto, além do dióxido de carbono (CO 2 ) e vapor d'água (H 2 0), o seguinte aparecerá nos produtos de combustão:

- o monóxido de carbono, ou monóxido de carbono (CO), se entrar na sala, pode causar intoxicação dos atendentes;

- o carbono atômico, ou fuligem (C), sendo depositado em dutos de gás e fornos, piora a tração e a transferência de calor nas superfícies de aquecimento.

- gás não queimado e hidrogênio - acumulados em fornos e dutos de gás, formam uma mistura explosiva.

Com a falta de ar, ocorre a combustão incompleta do combustível - o processo de combustão ocorre com subqueima. A subqueima também ocorre com má mistura do gás com o ar e baixa temperatura na zona de combustão.

Para a combustão completa do gás, o ar de combustão é fornecido em quantidade suficiente, o ar e o gás devem estar bem misturados e é necessária uma alta temperatura na zona de combustão.

Para a combustão completa do gás, o ar é fornecido em quantidade maior do que o teoricamente necessário, ou seja, com excesso, nem todo ar participará da combustão. Parte do calor será gasto no aquecimento desse excesso de ar e será liberado na atmosfera.

O coeficiente de excesso de ar α é um número que mostra quantas vezes o consumo real para combustão é maior do que o teoricamente necessário:

α = V d / V t

onde V d - consumo real de ar, m 3;

V t - ar teoricamente necessário, m 3.

α = 1,05 - 1,2.

Métodos de queima de gás

O ar de combustão pode ser:

- primário - é alimentado no queimador, misturado ao gás, e a mistura gás-ar é utilizada para a combustão;

- secundário - entra na zona de combustão.

Métodos de combustão de gás:

1. Método de difusão - o gás e o ar de combustão são fornecidos separadamente e misturados na zona de combustão, todo o ar é secundário. A chama é longa, é necessário um grande espaço no forno.

2. Método misto - parte do ar é fornecida ao queimador, misturada com gás (ar primário), parte do ar é fornecida à zona de combustão (secundária). A chama é mais curta do que com o método de difusão.

3. Método cinético - todo o ar é misturado com gás dentro do queimador, ou seja, todo o ar é primário. A chama é curta, é necessário um pequeno espaço no forno.

Dispositivos de queima de gás

Os queimadores a gás são dispositivos que fornecem gás e ar para a frente de combustão, formam uma mistura gás-ar, estabilizam a frente de combustão e garantem a intensidade necessária do processo de combustão.

Um queimador equipado com um dispositivo adicional (túnel, dispositivo de distribuição de ar, etc.)

Requisitos do queimador:

1) deve ser fabricado em fábrica e passar nos testes de estado;

2) deve garantir a completude da combustão dos gases em todos os modos de operação com um excesso mínimo de ar e uma emissão mínima de substâncias nocivas para a atmosfera;

3) ser capaz de usar controle automático e segurança, bem como medir os parâmetros de gás e ar na frente do queimador;

4) deve ter um design simples, ser acessível para reparo e revisão;

5) deve funcionar de forma estável dentro do regulamento de operação, se necessário, possuir estabilizadores para evitar a separação e retorno da chama;

6) para queimadores em funcionamento, o nível de ruído não deve exceder 85 dB e a temperatura da superfície não deve exceder 45 ° C.

Parâmetros de queimadores a gás

1) potência térmica do queimador N g - a quantidade de calor liberada durante a combustão do gás em 1 hora;

2) o limite inferior de funcionamento estável do queimador N n. .P. . - a potência mais baixa na qual o queimador funciona de forma estável sem separação e flashover da chama;

3) potência mínima N min - a potência do limite inferior, aumentada em 10%;

4) o limite superior de operação estável do queimador N pol. .P. . - a maior potência na qual o queimador funciona de forma estável sem separação e flashover da chama;

5) potência máxima N max - potência do limite superior, reduzida em 10%;

6) potência nominal N nom - a maior potência com a qual o queimador opera por um longo tempo com a maior eficiência;

7) faixa de controle operacional - valores de potência de N min a N nom;

8) coeficiente de regulação de trabalho - a relação entre a potência nominal e o mínimo.

Classificação dos queimadores a gás:

1) de acordo com o método de fornecimento de ar para combustão:

- sem jateamento - o ar entra no forno devido à rarefação nele;

- injeção - o ar é sugado para dentro do queimador devido à energia do jato de gás;

- sopro - o ar é fornecido ao queimador ou ao forno usando um ventilador;

2) de acordo com o grau de preparação da mistura combustível:

– sem mistura preliminar de gás com ar;

- com pré-mistura completa;

- com pré-mistura incompleta ou parcial;

3) pela velocidade da saída de produtos de combustão (baixa - até 20 m / s, média - 20-70 m / s, alta - mais de 70 m / s);

4) de acordo com a pressão do gás na frente dos queimadores:

- baixo até 0,005 MPa (até 500 mm de coluna d'água);

- média de 0,005 MPa a 0,3 MPa (de 500 mm de coluna d'água a 3 kgf/cm 2);

- alta superior a 0,3 MPa (mais de 3 kgf/cm 2);

5) de acordo com o grau de automação do controle do queimador - com controle manual, semiautomático, automático.

De acordo com o método de fornecimento de ar, os queimadores podem ser:

1) Difusão. Todo o ar entra na tocha do espaço circundante. O gás é fornecido ao queimador sem ar primário e, ao sair do colector, mistura-se com o ar exterior.

O queimador mais simples em design, geralmente um tubo com furos em uma ou duas linhas.

Variedade - queimador de lareira. Consiste em um coletor de gás feito de um tubo de aço, plugado em uma extremidade. Os furos são perfurados em duas linhas no tubo. O coletor é instalado em uma ranhura, feita de tijolos refratários, assente em uma grelha. O gás através dos orifícios do coletor sai para a abertura. O ar entra na mesma ranhura através da grelha devido à rarefação no forno ou com a ajuda de um ventilador. Durante a operação, o revestimento refratário da ranhura aquece, garantindo a estabilização da chama em todos os modos de operação.

Vantagens do queimador: design simples, operação confiável (o retorno da chama é impossível), silêncio, boa regulagem.

Desvantagens: baixa potência, antieconômico, chama alta.

2) Queimadores de injeção:

a) baixa pressão ou atmosférica (aplica-se a queimadores com pré-mistura parcial). O jato de gás sai do bico em alta velocidade e, devido à sua energia, capta o ar para dentro do confusor, arrastando-o para dentro do queimador. A mistura de gás com ar ocorre em um misturador composto por um gargalo, um difusor e um bocal de incêndio. O vácuo criado pelo injetor aumenta com o aumento da pressão do gás, enquanto altera a quantidade de ar primário aspirado. A quantidade de ar primário pode ser alterada usando uma arruela de ajuste. Ao alterar a distância entre o lavador e o confundidor, o suprimento de ar é regulado.

Para garantir a combustão completa do combustível, parte do ar entra por rarefação na fornalha (ar secundário). A regulação do seu consumo é realizada alterando o vácuo.

Eles têm a propriedade de autorregulação: com o aumento da carga, a pressão do gás aumenta, o que injeta uma quantidade maior de ar no queimador. À medida que a carga diminui, a quantidade de ar diminui.

Os queimadores são usados ​​de forma limitada em equipamentos de alta capacidade (mais de 100 kW). Isso se deve ao fato de o coletor do queimador estar localizado diretamente no forno. Durante a operação, aquece a altas temperaturas e falha rapidamente. Eles têm uma alta taxa de excesso de ar, o que leva a uma combustão de gás antieconômica.

b) Pressão média. Quando a pressão do gás é aumentada, todo o ar necessário para a combustão completa do gás é injetado. Todo o ar é primário. Eles operam com pressão de gás de 0,005 MPa a 0,3 MPa. Refere-se a queimadores de pré-mistura completa de gás com ar. Como resultado da boa mistura de gás e ar, eles trabalham com uma pequena relação de excesso de ar (1,05-1,1). Queimador Kazantsev. Consiste em regulador de ar primário, bocal, misturador, bocal e estabilizador de placa. Ao sair do bico, o gás tem energia suficiente para injetar todo o ar necessário para a combustão. No misturador, o gás é completamente misturado com o ar. O regulador de ar primário ao mesmo tempo amortece o ruído que ocorre devido à alta velocidade da mistura gás-ar. Vantagens:

- simplicidade de design;

- operação estável quando a carga muda;

- falta de suprimento de ar sob pressão (sem ventilador, motor elétrico, dutos de ar);

– a possibilidade de auto-regulação (mantendo uma relação gás-ar constante).

Desvantagens:

- grandes dimensões dos queimadores ao longo do comprimento, especialmente queimadores com maior produtividade;

– alto nível de ruído.

3) Queimadores com alimentação forçada de ar. A formação da mistura gás-ar começa no queimador e termina no forno. O ar é fornecido por um ventilador. O fornecimento de gás e ar é realizado através de tubos separados. Eles operam com gás de baixa e média pressão. Para uma melhor mistura, o fluxo de gás é direcionado através dos orifícios em ângulo com o fluxo de ar.

Para melhorar a mistura, o fluxo de ar recebe um movimento rotacional usando redemoinhos com um ângulo de lâmina constante ou ajustável.

Queimador de gás de redemoinho (GGV) - o gás do coletor de distribuição sai através de orifícios perfurados em uma linha e, em um ângulo de 90 0, entra no fluxo de ar girando com um redemoinho de lâminas. As lâminas são soldadas em um ângulo de 45° com a superfície externa do coletor de gás. Dentro do coletor de gás há um tubo para monitorar o processo de combustão. Ao trabalhar com óleo combustível, um bico mecânico a vapor é instalado nele.

Os queimadores projetados para queimar vários tipos de combustível são chamados de combinados.

Vantagens dos queimadores: alta potência térmica, ampla faixa de regulagem de operação, capacidade de controlar a relação de excesso de ar, possibilidade de pré-aquecimento de gás e ar.

Desvantagens dos queimadores: complexidade de projeto suficiente; é possível o desprendimento e o rompimento da chama, em conexão com os quais se torna necessário o uso de estabilizadores de combustão (túnel cerâmico, tocha piloto, etc.).

Acidentes de queimadores

A quantidade de ar na mistura gás-ar é o fator mais importante que afeta a velocidade de propagação da chama. Em misturas em que o teor de gás excede o limite superior de sua ignição, a chama não se espalha. Com o aumento da quantidade de ar na mistura, a velocidade de propagação da chama aumenta, atingindo o valor mais alto quando o teor de ar é cerca de 90% de sua quantidade teórica necessária para a combustão completa do gás. Aumentar o fluxo de ar para o queimador cria uma mistura mais pobre em gás, capaz de queimar mais rápido e causar um flash de chama no queimador. Portanto, se for necessário aumentar a carga, primeiro aumente o suprimento de gás e depois o ar. Se for necessário reduzir a carga, eles fazem o oposto - primeiro reduzem o suprimento de ar e depois o gás. No momento de ligar os queimadores, o ar não deve entrar neles e o gás é inflamado em modo de difusão devido ao ar que entra no forno, seguido de uma transição para o fornecimento de ar ao queimador

1. Separação da chama - movimento da zona da tocha das saídas do queimador no sentido da combustão do combustível. Ocorre quando a velocidade da mistura gás-ar se torna maior que a velocidade de propagação da chama. A chama torna-se instável e pode apagar-se. O gás continua a fluir através do queimador apagado, o que leva à formação de uma mistura explosiva no forno.

A separação ocorre quando: um aumento na pressão do gás acima do permitido, um aumento acentuado no fornecimento de ar primário, um aumento no vácuo no forno, o funcionamento do queimador em modos transcendentais em relação aos indicados no passaporte.

2. Flashback - movendo a zona de chama em direção à mistura combustível. Isso acontece apenas em queimadores com uma mistura preliminar de gás e ar. Ocorre quando a velocidade da mistura gás-ar se torna menor que a velocidade de propagação da chama. A chama salta para dentro do queimador, onde continua a queimar, fazendo com que o queimador se deforme por superaquecimento. Quando um deslizamento é possível, um pequeno estalo é possível, a chama se apaga, a gaseificação do forno e os dutos de gás ocorrem através do queimador ocioso.

A ruptura ocorre quando: a pressão do gás na frente do queimador cai abaixo do valor permitido; ignição do queimador quando o ar primário é fornecido; grande suprimento de gás a baixa pressão de ar, reduzindo o desempenho dos queimadores pré-misturando gás e ar abaixo dos valores especificados no passaporte. Não é possível com o método de difusão de combustão de gás.

Ações do pessoal em caso de acidente no queimador:

- desligue o queimador,

- ventilar o forno,

- descobrir a causa do acidente,

- fazer um diário