Produse de ardere a gazelor naturale. Gaz natural. Procesul de ardere

Proprietățile fizice și chimice ale gazelor naturale

Gazul natural este incolor, inodor și insipid și non-toxic.

Densitatea gazelor la t = 0 ° C, P = 760 mm Hg. st .: metan - 0,72 kg / m 3, aer - 1,29 kg / m 3.

Temperatura de autoaprindere a metanului este de 545 - 650 ° С. Aceasta înseamnă că orice amestec de gaz natural și aer încălzit la această temperatură se aprinde fără o sursă de aprindere și va arde.

Temperatura de ardere a metanului este de 2100 ° C în cuptoare este de 1800 ° C.

Puterea calorică metan: Q n = 8500 kcal / m 3, Q w = 9500 kcal / m 3.

Explozivitatea. Distinge:

- limita inferioară de explozie este cel mai scăzut conținut de gaz din aer la care are loc o explozie, este de 5% pentru metan.

Cu un conținut mai scăzut de gaz în aer, nu va exista nicio explozie din cauza lipsei de gaz. Când adăugați o sursă de energie terță parte - pops.

- limita superioara de explozie este cel mai mare continut de gaz din aer, la care are loc o explozie, este de 15% pentru metan.

Cu un conținut mai mare de gaz în aer, nu va exista nicio explozie din cauza lipsei de aer. Când se introduce o sursă de energie terță parte - aprindere, foc.

Pentru o explozie de gaz, pe lângă conținutul său în aer în limitele explozivității sale, este necesară o sursă de energie terță parte (scânteie, flacără etc.).

Când un gaz explodează într-un spațiu închis (cameră, cuptor, rezervor etc.), există mai multe distrugeri decât în ​​aer liber.

Când gazul este ars cu ardere insuficientă, adică cu lipsă de oxigen, în produsele de ardere se formează monoxid de carbon (CO) sau monoxid de carbon, care este un gaz foarte toxic.

Viteza flăcării este viteza cu care frontul flăcării se mișcă în raport cu jetul proaspăt al amestecului.

Viteza aproximativă de propagare a flăcării de metan este de 0,67 m/s. Depinde de compoziția, temperatura, presiunea amestecului, raportul dintre gaz și aer din amestec, diametrul frontului de flacără, natura mișcării amestecului (laminar sau turbulent) și determină stabilitatea arderii.

Odorizarea gazelor Este adăugarea unei substanțe cu miros puternic (odorant) la gaz pentru a conferi un miros gazului înainte de livrarea către consumatori.

Cerințe pentru odorante:

- miros specific ascutit;

- nu trebuie sa impiedice arderea;

- nu trebuie să se dizolve în apă;

- trebuie să fie inofensiv pentru oameni și echipamente.

Etil mercaptan (C 2 H 5 SH) este folosit ca odorant, se adaugă la metan - 16 g la 1000 m 3, iarna rata se dublează.

O persoană ar trebui să mirosească un odorant în aer atunci când conținutul de gaz din aer este de 20% din limita inferioară de explozie pentru metan - 1% din volum.

Este un proces chimic de combinare a componentelor combustibile (hidrogen și carbon) cu oxigenul din aer. Apare cu eliberarea de căldură și lumină.

Când carbonul este ars, se formează dioxid de carbon (C0 2) și vapori de apă de hidrogen (H 2 0).

Etape de ardere: alimentarea cu gaz și aer, formarea unui amestec gaz-aer, aprinderea amestecului, arderea acestuia, îndepărtarea produselor de ardere.

Teoretic, atunci când tot gazul arde și toată cantitatea necesară de aer ia parte la ardere, reacția de ardere a 1 m 3 de gaz:

CH4 + 202 = CO2 + 2H2O + 8500 kcal/m3.

Arderea a 1 m 3 de metan necesită 9,52 m 3 de aer.

Aproape tot aerul furnizat arderii va lua parte la ardere.

Prin urmare, în produsele de ardere, pe lângă dioxidul de carbon (C0 2) și vaporii de apă (H 2 0), vor apărea:

- monoxidul de carbon, sau monoxidul de carbon (CO), dacă intră în încăpere, poate provoca otrăvirea personalului de service;

- carbonul atomic, sau funingine (C), care precipită în conductele de gaz și cuptoare, înrăutățește tracțiunea și schimbul de căldură pe suprafețele de încălzire.

- gazul nearse și hidrogenul - acumulându-se în cuptoare și conducte de gaze, formează un amestec exploziv.

Când există o lipsă de aer, are loc arderea incompletă a combustibilului - procesul de ardere are loc cu ardere insuficientă. Arderea insuficientă apare și atunci când gazul este slab amestecat cu aerul și temperatura în zona de ardere este scăzută.

Pentru arderea completă a gazului, aerul de ardere este furnizat în cantitate suficientă, aerul și gazul trebuie să fie bine amestecate și este necesară o temperatură ridicată în zona de ardere.

Pentru arderea completă a gazului, aerul este furnizat într-o cantitate mai mare decât este necesară teoretic, adică cu un exces, nu tot aerul va lua parte la ardere. O parte din căldură va fi cheltuită pentru încălzirea acestui exces de aer și va fi eliberată în atmosferă.

Factorul de exces de aer α este un număr care arată de câte ori debitul real de ardere este mai mare decât este necesar teoretic:

α = V d / V t

unde V d este debitul real de aer, m 3;

V t - aer necesar teoretic, m 3.

α = 1,05 - 1,2.

Metode de ardere a gazelor

Aerul de ardere poate fi:

- primar - este alimentat în arzător, amestecat cu gaz, iar pentru ardere se folosește un amestec gaz-aer;

- secundar - intră în zona de ardere.

Metode de ardere a gazelor:

1. Metoda de difuzie - gazul și aerul pentru ardere sunt furnizate separat și amestecate în zona de ardere, tot aerul este secundar. Flacăra este lungă, este necesară o cameră de ardere mare.

2. Metoda mixtă - o parte din aer este furnizată în interiorul arzătorului, amestecată cu gaz (aer primar), o parte din aer este furnizată în zona de ardere (secundar). Flacăra este mai scurtă decât metoda difuziei.

3. Metoda cinetică - tot aerul este amestecat cu gazul din interiorul arzătorului, adică tot aerul este primar. Flacăra este scurtă, este necesară o cameră de ardere mică.

Dispozitive de arzător cu gaz

Arzatoarele cu gaz sunt dispozitive care furnizeaza gaz si aer catre frontul de ardere, formeaza un amestec gaz-aer, stabilizeaza frontul de ardere si asigura intensitatea necesara procesului de ardere.

Un arzător echipat cu un dispozitiv suplimentar (tunel, dispozitiv de distribuție a aerului etc.) se numește dispozitiv de arzător cu gaz.

Cerințe pentru arzător:

1) trebuie să fie fabricat din fabrică și să treacă testele de stat;

2) trebuie să asigure completitudinea arderii gazelor în toate modurile de funcționare cu un exces minim de aer și o emisie minimă de substanțe nocive în atmosferă;

3) să poată utiliza controlul automat și siguranța, precum și să măsoare parametrii de gaz și aer în fața arzătorului;

4) trebuie să aibă o structură simplă, să fie accesibilă pentru reparații și revizii;

5) trebuie să lucreze stabil în limitele regulamentului de lucru, dacă este necesar, să aibă stabilizatori pentru a preveni separarea și străpungerea flăcării;

6) pentru funcționarea arzătoarelor, nivelul de zgomot nu trebuie să depășească 85 dB, iar temperatura suprafeței nu trebuie să depășească 45 ° C.

Parametrii arzătorului pe gaz

1) puterea termică a arzătorului N g - cantitatea de căldură degajată în timpul arderii gazului timp de 1 oră;

2) limita inferioară de funcţionare stabilă a arzătorului N n. .NS. ... - cea mai mica putere la care arzatorul functioneaza stabil fara separarea si spargerea flacarii;

3) puterea minimă N min - puterea limitei inferioare, mărită cu 10%;

4) limita superioară de funcţionare stabilă a arzătorului N c. .NS. ... - cea mai mare putere la care arzatorul functioneaza stabil fara separarea si spargerea flacarii;

5) puterea maximă N max - puterea limitei superioare, redusă cu 10%;

6) puterea nominala N nom - cea mai mare putere cu care arzatorul functioneaza timp indelungat cu cel mai mare randament;

7) domeniul de reglare a funcționării - valorile puterii de la N min la N nom;

8) coeficient de reglare a funcționării - raportul dintre puterea nominală și minim.

Clasificarea arzatoarelor pe gaz:

1) conform modului de alimentare cu aer de ardere:

- fără suflare - aerul intră în cuptor din cauza rarefării în acesta;

- injectie - aerul este aspirat in arzator datorita energiei curentului de gaz;

- explozie - aerul este alimentat la arzător sau în cuptor prin intermediul unui ventilator;

2) după gradul de preparare al amestecului combustibil:

- fără amestecare prealabilă a gazului cu aerul;

- cu preamestec complet;

- cu preamestec incomplet sau parțial;

3) în funcție de rata de ieșire a produselor de ardere (scăzută - până la 20 m / s, medie - 20-70 m / s, mare - mai mult de 70 m / s);

4) prin presiunea gazului in fata arzatoarelor:

- scăzut până la 0,005 MPa (până la 500 mm coloană de apă);

- medie de la 0,005 MPa la 0,3 MPa (de la 500 mm coloană de apă la 3 kgf/cm2);

- mare peste 0,3 MPa (peste 3 kgf/cm2);

5) dupa gradul de automatizare a controlului arzatorului - cu comanda manuala, semiautomata, automata.

Prin metoda de alimentare cu aer, arzatoarele pot fi:

1) Difuzia. Tot aerul este furnizat lanternei din zona înconjurătoare. Gazul este alimentat către arzător fără aer primar și, părăsind colectorul, este amestecat cu aerul din exteriorul acestuia.

Cel mai simplu arzător în design, de obicei o țeavă cu găuri găurite pe unul sau două rânduri.

O variantă este un arzător de vatră. Constă dintr-un colector de gaz realizat dintr-o țeavă de oțel astupată la un capăt. Găurile sunt forate în țeavă pe două rânduri. Colectorul este instalat într-o fantă din cărămizi refractare care se sprijină pe un grătar. Gazul curge prin orificiile din colector în gol. Aerul intră în aceeași fantă prin grătar prin vid în focar sau prin intermediul unui ventilator. În procesul de funcționare, căptușeala refractară a fantei se încălzește, oferind stabilizarea flăcării în toate modurile de funcționare.

Avantajele arzătorului: simplitate a designului, funcționare fiabilă (nu este posibilă străpungerea flăcării), zgomot, reglare bună.

Dezavantaje: putere redusă, neeconomic, flacără mare.

2) Arzatoare cu injectie:

a) presiune joasă sau atmosferică (vezi arzătoarele cu premixare parțială). Jetul de gaz părăsește duza cu viteză mare și, datorită energiei sale, captează aerul în confuzor, trăgându-l în arzător. Amestecarea gazului cu aerul are loc într-un mixer format dintr-un gât, un difuzor și o duză de foc. Vidul creat de injector crește odată cu creșterea presiunii gazului, în timp ce cantitatea de aer primar aspirat se schimbă. Cantitatea de aer primar poate fi schimbata folosind o saiba de reglare. Prin modificarea distanței dintre mașină de spălat și confuzor, alimentarea cu aer este reglată.

Pentru a asigura arderea completă a combustibilului, o parte din aer intră din cauza vidului din cuptor (aer secundar). Debitul său este reglat prin schimbarea vidului.

Au proprietatea de autoreglare: pe măsură ce sarcina crește, presiunea gazului crește, ceea ce injectează o cantitate crescută de aer în arzător. Pe măsură ce sarcina scade, cantitatea de aer scade.

Arzatoarele sunt utilizate limitat la echipamente de mare capacitate (peste 100 kW). Este legat de faptul că colectorul arzătorului este amplasat direct în focar. În timpul funcționării, se încălzește până la temperaturi ridicate și se defectează rapid. Au un raport mare de exces de aer, ceea ce duce la arderea neeconomică a gazului.

b) Presiune medie. Când presiunea gazului crește, se injectează tot aerul necesar pentru arderea completă a gazului. Tot aerul este primar. Funcționează la presiunea gazului de la 0,005 MPa la 0,3 MPa. Se referă la arzătoarele de preamestec complet de gaz cu aer. Ca rezultat al amestecării bune a gazului și aerului, acestea funcționează cu un raport scăzut de exces de aer (1,05-1,1). Arzător Kazantsev. Constă dintr-un regulator de aer primar, duză, mixer, duză și stabilizator de placă. Ieșind din duză, gazul are suficientă energie pentru a injecta tot aerul necesar arderii. Amestecarea completă a gazului cu aerul are loc în mixer. Regulatorul de aer primar atenuează simultan zgomotul care apare din cauza vitezei mari a amestecului gaz-aer. Avantaje:

- simplitatea construcției;

- lucru stabil la schimbarea sarcinii;

- lipsa alimentării cu aer sub presiune (fără ventilator, motor electric, conducte de aer);

- posibilitatea de autoreglare (mentinerea unui raport gaz-aer constant).

Dezavantaje:

- dimensiuni mari ale arzatoarelor pe lungime, in special arzatoare cu productivitate crescuta;

- nivel ridicat de zgomot.

3) Arzatoare cu aer fortat. Formarea amestecului gaz-aer începe în arzător și se termină în focar. Aerul este furnizat de un ventilator. Gazul și aerul sunt furnizate prin conducte separate. Acestea funcționează cu gaz de joasă și medie presiune. Pentru o mai bună amestecare, fluxul de gaz este direcționat prin găuri într-un unghi față de fluxul de aer.

Pentru a îmbunătăți amestecarea, mișcarea de rotație este transmisă curentului de aer folosind turbioane cu un unghi constant sau reglabil al lamei.

Arzător cu gaz vortex (GGV) - gazul din galeria de distribuție iese prin găurile forate pe un rând, iar la un unghi de 90 0 intră în fluxul de aer învolburându-se cu ajutorul unui turbion cu palete. Lamele sunt sudate la un unghi de 45 0 față de suprafața exterioară a galeriei de gaz. Un tub este amplasat în interiorul galeriei de gaz pentru a monitoriza procesul de ardere. Când lucrați la păcură, este instalată o duză mecanică cu abur.

Arzatoarele concepute pentru a arde mai multe tipuri de combustibil se numesc arzatoare combinate.

Avantajele arzatoarelor: putere termica mare, gama larga de reglare a functionarii, capacitatea de reglare a raportului de aer in exces, capacitatea de a preincalzi gazul si aerul.

Dezavantajele arzătoarelor: complexitate suficientă a designului; sunt posibile detașarea și străpungerea flăcării, în legătură cu care devine necesară utilizarea stabilizatorilor de ardere (tunel ceramic, lanternă pilot etc.).

Accidente cu arzatoare

Cantitatea de aer din amestecul gaz-aer este cel mai important factor care afectează viteza de propagare a flăcării. În amestecurile în care conținutul de gaz depășește limita superioară a aprinderii sale, flacăra nu se propaga deloc. Odată cu creșterea cantității de aer din amestec, viteza de propagare a flăcării crește, atingând cea mai mare valoare atunci când conținutul de aer este de aproximativ 90% din cantitatea sa teoretică necesară pentru arderea completă a gazului. Odată cu creșterea debitului de aer către arzător, se creează un amestec mai sărac în gaz, care poate arde mai repede și poate face ca flacăra să alunece în arzător. Prin urmare, dacă este necesară creșterea sarcinii, mai întâi creșteți alimentarea cu gaz și apoi aerul. Dacă este necesar să reduceți sarcina, faceți opusul - mai întâi, alimentarea cu aer este redusă, apoi alimentarea cu gaz. În momentul pornirii arzătoarelor, aerul nu trebuie să intre în ele, iar gazul este aprins într-un mod de difuzie datorită aerului care intră în cuptor, urmată de o trecere la alimentarea cu aer a arzătorului.

1. Separarea flăcării - mișcarea zonei flăcării de la ieșirile arzătorului în direcția arderii combustibilului. Apare atunci când viteza amestecului gaz-aer devine mai mare decât viteza de propagare a flăcării. Flacăra devine instabilă și se poate stinge. Gazul continuă să curgă prin arzătorul stins, ceea ce duce la formarea unui amestec exploziv în cuptor.

Separarea are loc atunci când: presiunea gazului crește peste valoarea admisă, o creștere bruscă a alimentării cu aer primar, o creștere a vidului în cuptor, arzătorul funcționează în regimuri în afara limitei față de cele indicate în pașaport.

2. Spărgerea flăcării - deplasarea zonei de flacără către amestecul combustibil. Apare numai în arzătoarele cu preamestec de gaz și aer. Apare atunci când viteza amestecului gaz-aer devine mai mică decât viteza de propagare a flăcării. Flacăra se strecoară în interiorul arzătorului, unde continuă să ardă, provocând deformarea arzătorului din cauza supraîncălzirii. În cazul unei descoperiri, este posibilă un mic pop, flacăra se va stinge, contaminarea cu gaz a cuptorului și a conductelor de gaz va avea loc prin arzătorul nefuncțional.

O descoperire are loc atunci când: presiunea gazului în fața arzătorului scade sub valoarea admisă; aprinderea arzătorului la alimentarea cu aer primar; alimentare mare cu gaz la presiune scăzută a aerului, scăderea performanței arzătorului prin preamestecarea gazului și a aerului sub valorile specificate în pașaport. Nu este posibil cu metoda de difuzie a gazului.

Acțiuni ale personalului în cazul unui accident de arzător:

- opriți arzătorul,

- aerisiți focarul,

- aflați cauza accidentului,

- faceți o înregistrare în jurnal,

Combustibilul pentru cazanul este gaz natural furnizat din GDS. Gazul natural cu o presiune de 1-2 MPa a cărui temperatură, debit și presiune sunt înregistrate de aparatele comerciale de măsurare, intră în prima etapă de reducere. Presiunea după prima etapă de reducere este reglată de supapa de reglare a presiunii.

În plus, gazul combustibil cu o presiune de aproximativ 0,5 MPa intră în spațiul tubular al încălzitorului, al cărui purtător de căldură este abur de 0,3-0,6 MPa. Temperatura gazului combustibil după ce încălzitorul este schimbată de o supapă de control instalată pe linia de abur. După preîncălzire, presiunea gazului combustibil este redusă prin a doua treaptă de reducere la 3-80 kPa. După a doua etapă de reducere, gazul intră în arzătoarele cazanului prin unități de echipare standard cu gaz (SBG). Înainte de SBG al fiecărui cazan, sunt măsurate și înregistrate presiunea, debitul și temperatura gazului. Se înregistrează și presiunea gazului după SBG a fiecărui cazan

5.3.2. Caracteristicile procesului de ardere a gazelor naturale.

Alegerea tipului și numărului de arzătoare pe gaz, amplasarea acestora și organizarea procesului de ardere depind de caracteristicile condițiilor termice și aerodinamice de funcționare ale instalației industriale. Soluția corectă a acestor probleme determină intensitatea procesului tehnologic și eficiența instalației. Cerințele teoretice și experiența de lucru indică faptul că la proiectarea noilor instalații de gaz, principalii indicatori ai funcționării acestora, de regulă, pot fi îmbunătățiți. Cu toate acestea, trebuie remarcat aici că o metodă incorect aleasă de ardere a gazului și o aranjare nereușită a arzătoarelor reduc productivitatea și eficiența instalațiilor.

La proiectarea instalațiilor industriale de gaze, sarcinile de intensificare a procesului tehnologic și de creștere a eficienței utilizării combustibilului trebuie rezolvate cu cele mai mici costuri materiale și cu respectarea unei serii de alte condiții, precum fiabilitatea în exploatare, siguranța etc.

La arderea gazelor naturale, spre deosebire de arderea altor tipuri de combustibil, caracteristicile arderii pot fi variate într-o gamă largă. Prin urmare, poate fi folosit pentru aproape orice instalare. Trebuie doar amintit că intensificarea maximă necesară a procesului tehnologic, o creștere a eficienței, precum și satisfacerea altor cerințe pentru instalație, nu pot fi asigurate doar prin alegerea unuia sau altui arzător pe gaz, ci vor fi atinse. cu rezolvarea corectă a întregii probleme complexe de transfer de căldură și aerodinamică, începând cu furnizarea de aer și gaz și terminând cu îndepărtarea în atmosferă a produselor reziduale de ardere. De o importanță deosebită este etapa inițială a procesului - organizarea arderii gazelor.

Gazul natural este un gaz incolor. Mult mai ușor decât aerul. Prezența gazelor în aerul spațiilor, puțurilor, gropilor de peste 20% provoacă sufocare, amețeli, pierderea cunoștinței și moartea. Conform standardelor sanitare, gazele naturale (metan) aparțin clasei a 4-a de pericol (substanță cu risc scăzut). Toxicitate scăzută, nu este o otravă.

Compoziția gazelor naturale:

Metan 98,52%;

Etan 0,46%;

Propan 0,16%;

butan 0,02%;

Azot 0,73%;

Dioxid de carbon 0,07%.

Dacă gazele naturale au trecut toate gradele de purificare, atunci proprietățile sale diferă puțin de cele ale metanului. Metanul este cel mai simplu element dintre hidrocarburile metanice. Proprietățile metanului:

Căldura specifică de ardere 7980 Kcal/m 3;

Se lichefiază la t ° = -161 ° С, se întărește la t ° = -182 ° С;

Densitatea metanului - 0,7169 kg / m 3 (de 2 ori mai ușor decât aerul);

Temperatura de aprindere t ° = 645 ° С;

Temperatura de ardere t ° = 1500 ÷ 2000 ° С

Limite de explozie 5 ÷ 15%.

Când interacționează cu aerul, se formează amestecuri foarte explozive care pot exploda și pot provoca distrugeri.

Arderea oricărui combustibil, inclusiv a gazului, este o reacție a combinației sale chimice cu oxigenul și este însoțită de eliberarea de căldură. Cantitatea de căldură obținută în timpul arderii complete a 1 m 3 (sau 1 kg) de gaz se numește căldura sa de ardere. Se face distincția între căldura de ardere cea mai scăzută, în care căldura latentă de formare a vaporilor de apă conținută în produsele de ardere nu este luată în considerare, și cea mai mare, când se ia în considerare această căldură. Diferența dintre puterea calorică brută și cea netă depinde de cantitatea de vapori de apă generată în timpul arderii combustibilului și este de aproximativ 2500 kJ la 1 kg sau 2000 kJ la 1 m 3 de vapori de apă.

Căldura de ardere a diferitelor tipuri de combustibili poate varia semnificativ. Deci, de exemplu, lemnul de foc și turba au o putere termică mai mică de până la 12.500, cei mai buni cărbuni bituminoși - până la 31.000, iar uleiul aproximativ 40.000 kJ / kg. Gazele naturale au o putere calorică netă de 40-44 MJ/kg.

Timpul total de ardere  este determinat de timpul  d de formare a amestecului (procese de difuzie) și timpul  până la apariția reacțiilor chimice de ardere (procese cinetice). Ținând cont de faptul că aceste etape ale procesului se pot suprapune, obținem  q +  k.

La  la  d (combustia care are loc simultan cu formarea amestecului în cuptor se numește difuziune, deoarece această formare a amestecului include procese de difuzie turbulentă (în etapa finală - moleculară).

Când  d  k  k (arderea unui amestec pre-preparat este adesea numită în mod convențional cinetică, este determinat de cinetica reacțiilor chimice).

Când  q și k sunt proporționale, procesul de ardere se numește mixt.

Următoarea etapă după formarea amestecului este încălzirea și aprinderea combustibilului. Atunci când amestecați un jet de gaz combustibil cu un jet de aer și o creștere treptată a temperaturii acestora la o anumită temperatură, amestecul se va aprinde. Temperatura minimă la care amestecul se aprinde se numește punct de aprindere.

Temperatura de aprindere nu este o constantă fizico-chimică a unei substanțe, deoarece, pe lângă natura gazului combustibil, aceasta depinde de concentrația gazului și a oxidantului, precum și de intensitatea schimbului de căldură dintre amestecul de gaze și mediu inconjurator.

Există limite superioare și inferioare pentru concentrația de gaz și oxidant și în afara acestor limite la o anumită temperatură, amestecurile nu se aprind. Odată cu creșterea temperaturii amestecului gaz-aer, conform legii Arrhenius, viteza de reacție crește proporțional cu e -E / RT, iar degajarea de căldură este proporțională cu aceeași valoare. Dacă pierderea de căldură a zonei de ardere asociată cu schimbul de căldură cu mediul depășește eliberarea de căldură, atunci aprinderea și arderea sunt imposibile. De obicei, încălzirea are loc simultan cu formarea amestecului.

Un amestec gaz-aer în care conținutul de gaz se află între limitele inferioare și superioare de inflamabilitate este exploziv. Cu cât intervalul limitelor de inflamabilitate este mai mare (numite și limite de explozie), cu atât gazul este mai exploziv. Prin natura sa chimică, explozia unui amestec gaz-aer (gaz-oxigen) este un proces de ardere foarte rapidă (aproape instantanee), care duce la formarea de produse de ardere cu o temperatură ridicată și o creștere bruscă a presiunii acestora. Suprapresiunea calculată în timpul exploziei gazelor naturale este de 0,75, propan și butan - 0,86, hidrogen - 0,74, acetilenă - 1,03 MPa. În condiții practice, temperatura de explozie nu atinge valorile maxime, iar presiunile generate sunt mai mici decât cele indicate, totuși, acestea sunt destul de suficiente pentru a distruge nu numai căptușeala cazanelor, clădirilor, ci și recipientelor metalice în cazul în care are loc o explozie. în ele.

Ca urmare a aprinderii și arderii, apare o flacără, care este o manifestare externă a reacțiilor intense ale agentului de oxidare al substanței. Mișcarea unei flăcări printr-un amestec de gaz se numește propagare a flăcării. În acest caz, amestecul de gaz este împărțit în două părți - gazul ars, prin care flacăra a trecut deja și gazul nearse, care va intra în curând în zona flăcării. Limita dintre aceste două părți ale amestecului de gaz care arde se numește frontul de flacără.

O torță este un flux care conține un amestec de aer, gaze care arde, particule de combustibil și produse de ardere, în care combustibilul gazos se încălzește, se aprinde și arde.

La temperaturi obișnuite în cuptoare (1000-1500 ° C), hidrocarburile, inclusiv metanul, chiar și în perioade foarte scurte de timp, ca urmare a descompunerii termice, dau cantități vizibile de carbon elementar. Ca urmare a apariției carbonului elementar în flacără, procesul de ardere dobândește într-o anumită măsură elemente de unul eterogen, adică merg pe suprafața particulelor solide. Prezența catalizatorilor (oxizi de fier, nichel) accelerează semnificativ descompunerea metanului și a altor hidrocarburi.

Astfel, în cuptorul sau în spațiul de lucru al cuptorului între momentul injectării gazului și aerului și producerea produselor finale de ardere ca urmare a suprapunerii procesului de descompunere termică a hidrocarburilor și a reacției de oxidare în lanț, un proces foarte complex. se observă imaginea, caracterizată prin prezența atât a produșilor de oxidare ai СО 2 și Н 2 О, cât și a CO, H 2, carbon elementar și a produselor de oxidare incompletă (a acestora din urmă, formaldehida este deosebit de importantă). Raportul dintre aceste componente va depinde de condițiile și durata încălzirii gazului înainte de reacțiile de oxidare.

În timpul arderii combustibilului au loc procese chimice de oxidare a componentelor sale combustibile, însoțite de degajare intensă de căldură și de o creștere rapidă a temperaturii produselor de ardere.

Se face distincție între arderea omogenă, care are loc în volum, când combustibilul și oxidantul sunt în aceeași stare de agregare, și arderea eterogenă, care are loc la interfață, când substanța combustibilă și oxidantul se află în stări diferite de agregare.

Arderea combustibililor gazoși este un proces omogen. În timpul arderii, viteza procesului înainte este incomensurabil mai mare decât viteza inversă, prin urmare, reacția inversă poate fi neglijată. Reamintim că, pentru o reacție de combustie omogenă, expresia vitezei reacției directe va avea forma:

unde  este timpul; T- temperatura absolută; LA- constanta universală a gazului; k- constantă a vitezei de reacție, în funcție de natura reactanților, de acțiunea catalizatorilor, de temperatură; k 0 - constantă empirică; E- energia de activare, care caracterizează cea mai mică energie în exces pe care trebuie să o aibă particulele care se ciocnesc pentru a avea loc o reacție.

Din expresii (a doua dintre ele se numește ecuația Arrhenius) rezultă că viteza de reacție crește odată cu creșterea concentrațiilor (presiunii în sistem) și a temperaturii și cu descreșterea energiei de activare. Măsurătorile experimentale dau o valoare mult mai mică pentru energia de activare decât regularitățile date ale cineticii chimice. Acest lucru se datorează faptului că procesele de ardere a gazelor se referă la reacții în lanț și trec prin etape intermediare cu formarea continuă a centrilor activi (atomi sau radicali).

De exemplu, atunci când hidrogenul arde (Fig. 3) cu ajutorul atomilor de oxigen liberi și al radicalilor hidroxil, se formează trei atomi de hidrogen activ în locul unuia care era prezent la începutul etapei considerate a reacției. Această triplare are loc în fiecare etapă, iar numărul de centri activi crește ca o avalanșă în reacții în lanț. În plus, interacțiunile dintre intermediarii instabili sunt mult mai rapide decât între molecule.

Orez. 3. Schema unei reacții în lanț de ardere a hidrogenului

Viteza totală a reacției de ardere a hidrogenului este determinată de viteza celei mai lente reacții (exprimată prin ecuația H + O 2 OH + H 2)  = kC n C o, unde C n, C o sunt concentrațiile atomice. hidrogen și oxigen molecular.

Procesele de oxidare a hidrocarburilor care formează partea organică a gazelor naturale și asociate sunt cele mai complexe. Până în prezent, nu există idei clare despre mecanismul cinetic al reacțiilor, deși se poate spune cu încredere că arderea are un caracter în lanț în prezența unei perioade de inducție și continuă cu formarea a numeroși produși intermediari de oxidare și descompunere parțială. .

O schemă aproximativă a arderii în etape a metanului poate fi reprezentată printr-un set de următoarele reacții:

Deși produsele inițiale și finale ale reacției de ardere sunt gaze, în produsele intermediare, pe lângă gaze, poate exista și carbon elementar sub forma celei mai mici suspensii de funingine.

Viteza reacției de ardere a monoxidului de carbon depinde de concentrațiile de monoxid de carbon și vapori de apă din zona de reacție, iar viteza de ardere în lanț a metanului și a altor hidrocarburi depinde de concentrațiile de hidrogen atomic, oxigen și vapori de apă.

Arderea combustibilului gazos este o combinație de procese aerodinamice, termice și chimice complexe. Procesul de ardere a combustibilului gazos constă din mai multe etape: amestecarea gazului cu aerul, încălzirea amestecului rezultat la temperatura de aprindere, aprinderea și arderea.

Caracterizarea metanului

§ Incolor;

§ Non-toxic (non-toxic);

§ Inodor si fara gust.

§ Metanul contine 75% carbon, 25% hidrogen.

§ Greutatea specifica este de 0,717kg/m 3 (de 2 ori mai usoara decat aerul).

§ Temperatura de aprindere Este temperatura minimă inițială la care începe arderea. Pentru metan, este egal cu 645 o.

§ Temperatura de ardere Este temperatura maximă care poate fi atinsă cu arderea completă a gazului dacă cantitatea de aer necesară pentru ardere se potrivește exact cu formulele de ardere chimică. Pentru metan, este egal cu 1100-1400 о și depinde de condițiile de ardere.

§ Căldura de ardere- aceasta este cantitatea de căldură care se eliberează în timpul arderii complete a 1 m 3 de gaz și este egală cu 8500 kcal / m 3.

§ Viteza de propagare a flăcării egal cu 0,67 m/s.

Amestecul gaz-aer

În ce gaz se află:

Până la 5% nu arde;

5 până la 15% explodează;

Mai mult de 15% arde atunci când este furnizat aer suplimentar (totul depinde de raportul dintre volumul de gaz din aer și se numește limitele de explozie)

Gazele combustibile sunt inodore, pentru detectarea lor în timp util în aer, detectarea rapidă și precisă a scurgerilor, gazul este odorizat, adică. da un miros. Pentru aceasta, utilizați ETHYLMERKOPTAN. Rata de odorizare 16 g la 1000 m 3. Dacă în aer există 1% gaz natural, ar trebui să-l mirosiți.

Gazul folosit ca combustibil trebuie să respecte cerințele GOST și să conțină impurități nocive la 100 m 3 nu mai mult:

Hidrogen sulfurat 0,0 2 G / metru cub

amoniac 2 gr.

Acid cianhidric 5 gr.

Rășină și praf 0,001 g/m3

Naftalina 10 gr.

Oxigen 1%.

Utilizarea gazelor naturale are mai multe avantaje:

· Absența cenușii și a prafului și îndepărtarea particulelor solide în atmosferă;

· Căldura mare de ardere;

· Ușurința transportului și incinerării;

· Munca mai ușoară a personalului de service;

· Îmbunătățirea condițiilor sanitare și igienice în cazanele și zonele adiacente;

· Gamă largă de reglare automată.

La utilizarea gazelor naturale sunt necesare precauții speciale ca posibile scurgeri prin scurgeri la îmbinările conductei de gaz și fitingurilor. Prezența a mai mult de 20% din gaz în cameră provoacă sufocare, acumularea acestuia într-un volum închis de peste 5% până la 15% duce la o explozie a amestecului gaz-aer. La arderea incompletă se emite monoxid de carbon care, chiar și la o concentrație scăzută (0,15%), este otrăvitor.

Arderea gazelor naturale

Prin ardere se numește o combinație chimică rapidă de părți combustibile ale combustibilului cu oxigenul atmosferic, are loc la temperaturi ridicate, însoțită de eliberarea de căldură cu formarea unei flăcări și a produselor de ardere. Are loc arderea completă și incompletă.

Ardere completă- apare atunci când există o cantitate suficientă de oxigen. Lipsa oxigenului cauzează ardere incompletă, în care se degajă mai puțină căldură decât în ​​totalitate, monoxid de carbon (efect otrăvitor asupra personalului operator), se formează funingine pe suprafața cazanului și crește pierderile de căldură, ceea ce duce la un consum excesiv de combustibil, la scăderea eficienței cazanului și la atmosfera atmosferică. poluare.

Produsele de ardere a gazelor naturale sunt- dioxid de carbon, vapori de apă, ceva exces de oxigen și azot. Excesul de oxigen este conținut în produsele de ardere numai în acele cazuri când arderea are loc cu exces de aer, iar azotul este întotdeauna conținut în produsele de ardere, deoarece este parte integrantă a aerului și nu participă la ardere.

Produsele arderii incomplete a gazului pot fi monoxid de carbon, hidrogen și metan nearse, hidrocarburi grele, funingine.

Reacția metanului:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O

Conform formulei pentru arderea a 1 m 3 de metan este nevoie de 10 m 3 de aer, în care sunt 2 m 3 de oxigen.În practică, pentru arderea a 1 m 3 de metan este nevoie de mai mult aer, ținând cont de toate pierderile posibile, pentru aceasta se aplică coeficientul LA excesul de aer, care = 1,05-1,1.

Volumul de aer teoretic = 10 m 3

Volumul de aer practic = 10 * 1,05 = 10,5 sau 10 * 1,1 = 11

Completitudinea arderii combustibilul poate fi determinat vizual prin culoarea și natura flăcării, precum și prin utilizarea unui analizor de gaz.

Flacără albastră transparentă - arderea completă a gazului;

Roșu sau galben cu dungi fumurii - ardere incompletă.

Arderea este reglată prin creșterea alimentării cu aer a cuptorului sau scăderea alimentării cu gaz. Acest proces folosește aerul primar si secundar.

Aerul secundar- 40-50% (amestecat cu gaz în cuptorul cazanului în timpul arderii)

Aerul primar- 50-60% (amestecat cu gaz in arzator inainte de ardere) amestecul gaz-aer trece la ardere

Combustia caracterizează viteza de propagare a flăcării Este viteza cu care elementul frontal al flăcării distribuit de un jet relativ proaspăt de amestec gaz-aer.

Viteza de ardere și răspândirea flăcării depind de:

· Despre compoziția amestecului;

· De la temperatură;

· Din presiune;

· Despre raportul dintre gaz și aer.

Viteza de ardere determină una dintre condițiile principale pentru funcționarea fiabilă a cazanului și o caracterizează separarea flăcării și străpungerea.

Separarea flăcării- apare daca viteza amestecului gaz-aer la iesirea din arzator este mai mare decat viteza de ardere.

Motivele despărțirii: creșterea excesivă a alimentării cu gaz sau vid excesiv în cuptor (tirant). Separarea flăcării se observă în timpul aprinderii și când arzătoarele sunt pornite. Separarea flăcării duce la contaminarea cu gaz a cuptorului și a conductelor de gaz al cazanului și la o explozie.

Spărgerea flăcării- apare daca viteza de propagare a flacarii (viteza de ardere) este mai mare decat viteza de iesire a amestecului gaz-aer din arzator. Descoperirea este însoțită de arderea amestecului gaz-aer în interiorul arzătorului, arzătorul se încălzește și se defectează. Ocazional, descoperirea este însoțită de un pop sau explozie în interiorul arzătorului. În acest caz, nu numai arzătorul poate fi distrus, ci și peretele frontal al cazanului. Descoperirea are loc cu o scădere bruscă a aprovizionării cu gaz.

Dacă flacăra se rupe și se sparge, personalul de service trebuie să oprească alimentarea cu combustibil, să afle și să elimine cauza, să aerisească cuptorul și conductele de gaz timp de 10-15 minute și să reaprindă focul.

Procesul de ardere a combustibilului gazos poate fi împărțit în 4 etape:

1. Ieșirea gazului din duza arzătorului în arzător sub presiune la o viteză crescută.

2. Formarea unui amestec de gaz cu aer.

3. Aprinderea amestecului combustibil rezultat.

4. Arderea unui amestec combustibil.

Conducte de gaze

Gazul este furnizat consumatorului prin conducte de gaz - externe si interne- la statiile de distributie gaze situate in afara orasului, iar de la acestea prin conducte de gaze pana la punctele de control al gazelor Fracturarea hidraulica sau dispozitiv de control al gazului GRUîntreprinderile industriale.

Conductele de gaze sunt:

· presiune mare de prima categorie peste 0,6 MPa până la 1,2 MPa inclusiv;

· presiune mare din a doua categorie peste 0,3 MPa până la 0,6 MPa;

· presiune medie din categoria a treia peste 0,005 MPa până la 0,3 MPa;

· presiune joasă a categoriei a patra până la 0,005 MPa inclusiv.

MPa - înseamnă Mega Pascal

Doar conductele de gaz de presiune medie și joasă sunt așezate în camera cazanelor. Secțiunea de la conducta de distribuție a rețelei (oraș) până la încăpere, împreună cu dispozitivul de deconectare, se numește intrare.

O conductă de gaz de admisie este considerată o secțiune de la un dispozitiv de deconectare la admisie, dacă este instalată în afara încăperii la o conductă de gaz internă.

Ar trebui să existe o supapă la intrarea gazului în camera cazanului într-un loc iluminat și convenabil pentru întreținere. În fața supapei trebuie să existe o flanșă izolatoare pentru a proteja împotriva curenților vagabonzi. La fiecare ramificație de la conducta de distribuție a gazului până la cazan sunt prevăzute cel puțin 2 dispozitive de deconectare, dintre care unul este instalat direct în fața arzătorului. Pe lângă armăturile și instrumentația de pe conducta de gaz, în fața fiecărui cazan trebuie instalat un dispozitiv automat pentru a asigura funcționarea în siguranță a cazanului. Pentru a preveni pătrunderea gazelor în cuptorul cazanului, în cazul unor dispozitive de oprire defecte, sunt necesare dopuri de purjare și conducte de gaz de siguranță cu dispozitive de oprire, care trebuie să fie deschise când cazanele sunt inactive. Conductele de gaz de joasă presiune sunt vopsite în galben în încăperile cazanelor, iar conductele de medie presiune sunt vopsite în galben cu inele roșii.

Arzătoare pe gaz

Arzătoare pe gaz- un dispozitiv de arzător cu gaz destinat să furnizeze un amestec gaz-aer preparat sau gaz și aer separat la locul de ardere, în funcție de cerințele tehnologice, precum și să asigure arderea stabilă a combustibilului gazos și controlul procesului de ardere.

Următoarele cerințe sunt impuse arzătoarelor:

· Principalele tipuri de arzatoare trebuie produse in serie la fabrici;

· Arzatoarele trebuie sa asigure trecerea unei anumite cantitati de gaz si integralitatea arderii acestuia;

· Asigurarea cantității minime de emisii nocive în atmosferă;

· Trebuie să funcționeze fără zgomot, separare și spargere a flăcării;

· Ar trebui să fie ușor de întreținut, convenabil pentru revizuire și reparare;

· Dacă este necesar ar putea fi folosit pentru combustibil de rezervă;

· Mostre de arzătoare nou create și în funcțiune sunt supuse testării GOST;

Principala caracteristică a arzătoarelor este sa putere termala, care este înțeleasă ca cantitatea de căldură care poate fi eliberată în timpul arderii complete a combustibilului furnizat prin arzător. Toate aceste caracteristici pot fi găsite în fișa tehnică a arzătorului.

Unităţi de măsură ale componentelor gazoase ale produselor de ardere →

Conținutul secțiunii

Când combustibilii organici sunt arse în cuptoarele cazanelor, se formează diverși produși de ardere, cum ar fi oxizi de carbon CO x = CO + CO 2, vapori de apă H 2 O, oxizi de sulf SO x = SO 2 + SO 3, oxizi de azot NO x = NO + NO 2 , hidrocarburi aromatice policiclice (PAH), fluoruri, compuși de vanadiu V 2 O 5, particule solide etc. (vezi tabelul. 7.1.1). În cazul arderii incomplete a combustibilului în cuptoare, gazele de eșapament pot conține și hidrocarburi CH 4, C 2 H 4 etc. Toate produsele de ardere incompletă sunt dăunătoare, totuși, cu tehnologia modernă de ardere a combustibilului, formarea lor poate fi redusă la minimum [1] ].

Tabelul 7.1.1. Emisii specifice de la arderea cu ardere a combustibililor organici în cazanele electrice [3]

Legendă: A p, S p - respectiv conținut de cenușă și sulf pe masa de lucru de combustibil,%.

Criteriul de evaluare sanitară a mediului este concentrația maximă admisă (MPC) a unei substanțe nocive în aerul ambiant la nivelul solului. MPC trebuie înțeles ca o astfel de concentrație de diferite substanțe și compuși chimici, care nu provoacă modificări patologice sau boli cu expunerea zilnică pentru o perioadă lungă de timp asupra corpului uman.

Concentrația maximă admisă (MPC) de substanțe nocive în aerul atmosferic al zonelor populate este dată în tabel. 7.1.2 [4]. Concentrația maximă unică de substanțe nocive este determinată de probe prelevate în 20 de minute, media zilnică - pe zi.

Tabelul 7.1.2. Concentrația maximă admisă de substanțe nocive în aerul atmosferic al zonelor populate

Poluant	Concentrația maximă admisă, mg/m 3
Maxim o singură dată	Mediu zilnic
Praf netoxic	0,5	0,15
dioxid de sulf	0,5	0,05
Monoxid de carbon	3,0	1,0
Monoxid de carbon	3,0	1,0
Dioxid de azot	0,085	0,04
Oxid de azot	0,6	0,06
funingine (funingine)	0,15	0,05
Sulfat de hidrogen	0,008	0,008
Benz (a) piren	-	0,1 μg / 100 m 3
Pentaxid de vanadiu	-	0,002
Compuși cu fluor (prin fluor)	0,02	0,005
Clor	0,1	0,03

Calculele se efectuează pentru fiecare substanță periculoasă separat, astfel încât concentrația fiecăreia dintre ele să nu depășească valorile date în tabel. 7.1.2. Pentru cazanele, aceste condiții sunt înăsprite de introducerea unor cerințe suplimentare privind necesitatea de a adăuga efectul oxizilor de sulf și azot, care este determinat de expresia

În același timp, din cauza penuriei locale de aer sau a condițiilor termice și aerodinamice nefavorabile, în cuptoare și camere de ardere se formează produse de ardere incomplete, constând în principal din monoxid de carbon CO (monoxid de carbon), hidrogen H 2 și diferite hidrocarburi, care caracterizează pierderile de căldură. în unitatea cazanului din incompletitudinea chimică a arderii (combustie chimică incompletă).

În plus, procesul de ardere produce o serie de compuși chimici formați ca urmare a oxidării diferitelor componente ale combustibilului și azotului din aer N2. Cea mai semnificativă parte a acestora sunt oxizii de azot NO x și sulf SO x.

Oxizii de azot se formează datorită oxidării atât a azotului molecular din aer, cât și a azotului conținut în combustibil. Studiile experimentale au arătat că ponderea principală a NO x format în cuptoarele cazanelor, și anume 96 ÷ 100%, revine monoxidului (oxidului) de azot NO. Dioxidul NO 2 și hemioxidul de azot N 2 O se formează în cantități mult mai mici, iar ponderea lor este de aproximativ: pentru NO 2 - până la 4%, iar pentru N 2 O - sutimi de procent din emisia totală de NO x. În condiții tipice de ardere cu ardere a combustibililor în cazane, concentrația de dioxid de azot NO 2, de regulă, este neglijabilă în comparație cu conținutul de NO și variază de obicei între 0 ÷ 7 ppm până la 20 ÷ 30 ppm... În același timp, amestecarea rapidă a regiunilor calde și reci într-o flacără turbulentă poate duce la concentrații relativ mari de dioxid de azot în regiunile reci ale fluxului. În plus, emisia parțială de NO 2 are loc în partea superioară a cuptorului și în conducta orizontală de gaz (la T> 900 ÷ 1000 K) și în anumite condiții pot atinge și dimensiuni vizibile.

Hemioxidul de azot N 2 O, format în timpul arderii combustibilului, este, cel mai probabil, un intermediar de scurtă durată. N 2 O este practic absent în produsele de ardere din spatele cazanelor.

Sulful conținut în combustibil este sursa formării oxizilor de sulf SO x: anhidride SO 2 sulfuroase (dioxid de sulf) și SO 3 sulfuric (trioxid de sulf). Emisia de masă totală de SO x depinde numai de conținutul de sulf din combustibilul S p, iar concentrația acestora în gazele de ardere depinde și de coeficientul de debit de aer α. De regulă, ponderea SO 2 este de 97 ÷ 99%, iar proporția de SO 3 este de 1 ÷ 3% din producția totală de SO x. Conținutul real de SO 2 din gazele care părăsesc cazanele variază de la 0,08 la 0,6%, iar concentrația de SO 3 - de la 0,0001 la 0,008%.

Printre componentele nocive ale gazelor de ardere, un grup mare de hidrocarburi aromatice policiclice (HAP) ocupă un loc aparte. Multe HAP au activitate carcinogenă și (sau) mutagenă ridicată, activează smogul fotochimic în orașe, ceea ce necesită un control strict și limitarea emisiilor lor. În același timp, unele HAP, de exemplu, fenantren, fluoranten, piren și o serie de altele, sunt aproape inerte din punct de vedere fiziologic și nu sunt cancerigene.

HAP se formează ca urmare a arderii incomplete a oricăror combustibili cu hidrocarburi. Acesta din urmă apare din cauza inhibării reacțiilor de oxidare a hidrocarburilor combustibile de către pereții reci ai dispozitivelor de ardere și poate fi cauzat și de amestecarea nesatisfăcătoare a combustibilului și aerului. Aceasta duce la formarea în cuptoare (camere de ardere) de zone oxidante locale cu o temperatură scăzută sau zone cu exces de combustibil.

Datorită cantității mari de diferite HAP din gazele de ardere și dificultății de măsurare a concentrațiilor acestora, se obișnuiește să se evalueze nivelul de poluare cancerigenă a produselor de ardere și a aerului atmosferic prin concentrația celui mai puternic și stabil cancerigen - benzo (a) piren (B (a) P) C20H12.

Datorită toxicității ridicate, ar trebui remarcate în special astfel de produse de ardere a păcurului precum oxizii de vanadiu. Vanadiul este conținut în partea minerală a păcurului și, atunci când este ars, formează oxizi de vanadiu VO, VO 2. Cu toate acestea, în timpul formării depunerilor pe suprafețele convective, oxizii de vanadiu sunt prezenți în principal sub formă de V 2 O 5. Pentoxidul de vanadiu V 2 O 5 este cea mai toxică formă de oxizi de vanadiu; prin urmare, emisiile lor sunt contabilizate în termeni de V 2 O 5.

Tabelul 7.1.3. Concentrația aproximativă a substanțelor nocive în produsele de ardere în timpul arderii cu ardere a combustibililor organici în cazanele electrice

Emisii =	Concentrație, mg/m 3
	Gaz natural	Păcură	Cărbune
Oxizi de azot NO x (în termeni de NO 2)	200 ÷ 1200	300 ÷ 1000	350 ÷ 1500
Anhidridă sulfuroasă SO2	-	2000 ÷ 6000	1000 ÷ 5000
Anhidrida sulfurica SO3	-	4 ÷ 250	2 ÷ 100
Monoxid de carbon CO	10 ÷ 125	10 ÷ 150	15 ÷ 150
Benz (a) piren С 20 Н 12	(0,1 ÷ 1,0) 10 -3	(0,2 ÷ 4,0) · 10 -3	(0,3 ÷ 14) · 10 -3
Particule solide	-	<100	150 ÷ ​​300

Atunci când sunt arse păcură și combustibili solizi, emisiile conțin, de asemenea, particule constând din cenușă zburătoare, particule de funingine, HAP și combustibil nears ca rezultat al arderii mecanice insuficiente.

Intervalele concentrațiilor de substanțe nocive din gazele de ardere în timpul arderii diferitelor tipuri de combustibili sunt date în tabel. 7.1.3.

Pagina 1

Motivele arderii incomplete sunt asociate cu arderea chimică insuficientă și antrenarea mecanică a combustibilului.

Unul dintre motivele arderii incomplete în flăcări în aer liber este formarea de materiale greu de ars. Am efectuat studii experimentale ale produselor condensate formate în flăcări în aer liber ale diferitelor tipuri de combustibili.

Lipsa tirajului poate fi, de asemenea, motivul arderii incomplete a gazului din cauza lipsei de aer secundar. Monoxidul de carbon format în timpul arderii incomplete poate provoca în sine o explozie de gaze în coșuri sau porci dacă aerul este aspirat în ele.

Model de tiraj natural.

Un vid insuficient în cuptor poate provoca arderea incompletă a gazului din cauza lipsei de aer secundar atunci când se utilizează arzătoare cu difuzie sau arzătoare cu injecție parțială de aer. Monoxidul de carbon format în timpul arderii incomplete în amestec cu aerul poate provoca o explozie de gaze în coșuri sau porci.

O scădere a vidului din cuptor sub limita admisă provoacă arderea incompletă a gazului și formarea de monoxid de carbon, care poate exploda în coșuri sau porci dacă aerul este aspirat în ele.

Prezența unei cantități mari de substanțe rășinoase în combustibil poate provoca arderea incompletă a combustibilului și formarea de depuneri solide, care se depun în principal pe duza duzei care taie combustibilul. Depunerile de agar afectează prăfuirea combustibililor în camera de ardere și pot reduce sau întrerupe alimentarea cu combustibil la cilindrii motorului.

Prezența unei cantități mari de substanțe rășinoase în combustibil poate provoca arderea incompletă a combustibilului și formarea de depozite solide, care se depun în principal pe duza duzei de tăiere a combustibilului și în sistemul de evacuare a motorului. Depunerile de carbon afectează procesul de tăiere a combustibilului în camera de ardere și pot reduce sau întrerupe alimentarea cu combustibil a cilindrilor motorului.

Pierderea 7z apare atunci când gazele de eșapament conțin produse de ardere incomplete: monoxid de carbon CO, hidrogen H2, metan CH4 etc., volum mic al cuptorului.

Dispozitivul propus face posibilă efectuarea principalei și cele mai dificile părți a arderii fără supravegherea experimentatorului și, cel mai important, previne supraîncălzirea substanței, eliminând astfel posibilitatea unei evaporări sau descompunere prea rapidă, care sunt de obicei cauza ardere incompletă sau explozie în tubul de ardere.

Burlage și Brese au întocmit un tabel cu produse de combustie incompletă, clasificându-i în funcție de diverse motive pentru formarea lor, proprietățile combustibililor și modul motor care cel mai probabil contribuie la formarea lor. Trebuie amintit că aceste rapoarte sunt puternic influențate de designul motorului și că, cu un design slab, multe dintre cauzele arderii incomplete pot apărea simultan. Acest tabel (Tabelul 31) nu poate fi confundat cu un ghid infailibil.

Depunerile de carbon negru pot fi cauzate și de motive care nu țin de alegerea corectă a bujii pentru motor. Astfel de depuneri de carbon se pot forma ca urmare a ralantiului prelungit al motorului sau la turația scăzută a arborelui cotit. Un amestec prea bogat de combustibil poate provoca, de asemenea, depuneri de carbon negru. Uneori cauza arderii incomplete a amestecului de combustibil și, ca urmare a acestor depuneri de carbon negru, este o defecțiune a sistemului de aprindere a bateriei.

Viteza cu care zona de ardere se deplasează într-o direcție perpendiculară pe zona însăși se numește viteza de propagare a flăcării. Viteza de propagare a flăcării caracterizează viteza de încălzire a amestecului gaz-aer la temperatura de aprindere. Flacăra de hidrogen și apă gazoasă (3 m/sec) are cea mai mare viteză de propagare, cea mai mică este flacăra de gaz natural și un amestec de propan de HO-butan. O viteză mare de propagare a flăcării afectează în mod favorabil completitudinea arderii gazului, iar una scăzută, dimpotrivă, este unul dintre motivele arderii incomplete a gazului. Viteza de propagare a flăcării crește atunci când se folosește un amestec gaz-oxigen în locul unui amestec gaz-aer.

Ținând cont de volumul total de dioxid de carbon, biureta de măsurare trebuie să servească în același timp și ca colector, iar volumul acesteia trebuie să fie suficient pentru a conține tot gazul obținut în timpul arderii. Pentru a elimina aportul inutil de oxigen, spațiul în care are loc arderea trebuie să fie cât mai mic posibil. De aceea, serpentinele din plasă de cupru propuse de Kinder oM 2, care sunt introduse în tubul de ardere pentru a absorbi oxizii de sulf și care în consecință reduc spațiul mort, ar trebui să fie preferate în fața sticlelor de spălat cu amestec de acizi cromic și sulfuric. De asemenea, atunci când se efectuează procesul de ardere, este necesar. Admiterea gazului poate fi începută numai atunci când proba introdusă s-a încălzit atât de mult încât arderea fierului începe imediat. În timp ce arderea este în desfășurare, nu este necesar să lași mai mult oxigen decât este consumat. Măsura corectă trebuie luată în considerare atunci când nivelul lichidului din expansiunea biuretei de măsurare scade doar puțin în timpul incinerării. Pornirea imediată a arderii este facilitată de temperatura ridicată de încălzire; arderea rapidă și completă este asigurată prin utilizarea aditivilor dătătoare de oxigen. Când sunt îndeplinite aceste condiții, timpul de ardere este redus semnificativ - chiar și pentru materialele din aliaj greu de ardet. În ceea ce privește tuburile de porțelan folosite, tuburile cu conținut ridicat de alumină sunt mai puțin casante; asigurați-vă întotdeauna că răcirea este treptată. Tuburile țin cel mai lung, care se încălzește tot timpul, așa cum este cazul, de exemplu, în producția continuă. Reducerea zgurii într-un curent de hidrogen ajută la combaterea prea multă zgură a tuburilor. Metalul recuperat în acest caz este moale în stare încălzită și poate fi îndepărtat cu ușurință din tub. Acoperirea bărcilor obstrucționează parțial alimentarea cu oxigen, iar acesta poate fi motivul arderii incomplete. Deși aditivii în sine interferează cu formarea zgurii, ei sunt foarte corozivi pentru porțelan. Permeabilitatea la gaze la temperaturi ridicate nu se observă nici măcar în țevile neglazurate pe ambele părți; prin urmare, pentru ardere pot fi folosite atât țevile vitrate, cât și cele nesmăltuite.