Gaz natural. Procesul de ardere. Substanțe toxice în gazele de combustibil și gaze arse

Gazul natural este cel mai comun combustibil astăzi. Gazul natural este numit natural, deoarece este exploatat de la începutul pământului.

Procesul de combustie a gazului este o reacție chimică la care gazul natural interacționează cu oxigenul, care este conținut în aer.

În combustibilul gazos există o parte combustibilă și necombustibilă.

Principala componentă combustibilă a gazelor naturale este metanul - CH4. Conținutul său în gazele naturale atinge 98%. Metanul nu miroase, nu are gust și nu este toxic. Limita inflamabilității sale este de la 5 la 15%. Aceste calități au făcut posibilă utilizarea gazelor naturale, ca unul dintre principalele tipuri de combustibil. Concentrația de metan este viața care amenință mai mult de 10%, deci poate fi suficientă, datorită lipsei de oxigen.

Pentru a detecta scurgerea gazelor, gazul este supus la odorizare, cu alte cuvinte, se adaugă o substanță periculoasă (etil Mercaptan). În același timp, gazul poate fi detectat la o concentrație de 1%.

În plus față de metanul în gazele naturale, gazele combustibile pot fi prezente - propan, butan și etan.

Pentru a asigura o combustie de gaz de înaltă calitate, este necesară în cantități suficiente pentru a aduce aerul în zona de ardere și pentru a obține o bună amestecare cu aer. OPTIMAL este considerat a fi raportul dintre 1: 10. adică o parte a gazului contabilizează zece părți ale aerului. În plus, este necesar să se creeze regimul de temperatură dorit. Pentru ca gazul să o ignore, este necesar să se încălzească până la temperatura aprinderii sale și în viitor, temperatura nu trebuie să scadă sub temperatura de aprindere.

Este necesar să se organizeze îndepărtarea produselor de combustie în atmosferă.

Arderea completă este realizată dacă nu există substanțe combustibile în produsele de combustie ale ieșirii în atmosferă. În același timp, carbonul și hidrogenul sunt combinate împreună și formează dioxid de carbon și pereche de apă.

Vizual cu combustie completă flăcări ușoare albastru sau purpuriu albastru.

Arderea deplină a gazului.

metan + oxigen \u003d dioxid de carbon + apa

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

În plus față de aceste gaze, azotul și oxigenul rămas ajunge la un gaz combustibil. N 2 + o 2

Dacă arderea gazului nu este complet, substanțele combustibilului sunt scoase în atmosferă - monoxid de carbon, hidrogen, funingine.

Combustia de gaz incompletă apare din cauza aerului insuficient. În același timp, limbile scoot apar vizual în flacără.

Riscul de combustie incompletă a gazului este că monoxidul de carbon poate provoca o intoxicare a cazanului. Conținutul de CO în aer 0,01-0,02% poate provoca otrăvire ușoară. Concentrația mai mare poate duce la otrăvire severă și la moarte.

Funulie rezultat se stabilește pe pereții cazanelor care agravează transmisia de căldură la purtătorul de căldură reduce eficiența camerei cazanului. Sotul se îndepărtează cu căldură mai rău decât metanul de 200 de ori.

Teoretic, arderea gazului 1M3 este necesară de 9m3 aer. În condiții reale de aer, este nevoie de mai mult.

Adică, este necesară o cantitate excesivă de aer. Această magnitudine a notat alfa arată de câte ori aerul este petrecut mai mult decât teoretic, teoretic.

Coeficientul alfa depinde de tipul arzătorului specific și este de obicei prescris în pașaportul conductei sau în conformitate cu recomandările organizației care au produs punerea în funcțiune.

Cu o cantitate tot mai mare de aer excedent deasupra celor recomandate, pierderile de căldură sunt în creștere. Cu o creștere semnificativă a cantității de aer, flacăra poate apărea prin crearea unei situații de urgență. Dacă cantitatea de aer este mai mică decât cea recomandată, arderea va fi incompletă, creând astfel o amenințare la otrăvire a cazanului.

Pentru un control mai precis al calității combustiei combustibilului, există analizoare de gaz, care măsoară conținutul anumitor substanțe în compoziția gazelor de ieșire.

Analizoarele de gaz pot fi incluse cu cazanele. În cazul în care nu există, măsurătorile corespunzătoare desfășoară o organizație de punere în funcțiune cu analizoare portabile de gaze. O cartelă modestă este compilată în care sunt prescrisați parametrii de control necesari. Prin aderarea la acestea, este posibil să se asigure arderea normală a combustibilului.

Parametrii principali pentru reglementarea combustibilului cu combustibil sunt:

  • raportul dintre gaz și aer a servit pe arzător.
  • camera de aer în exces.
  • diffix în cuptor.
  • Utilitatea cazanului.

În același timp, sub coeficientul efectului util al cazanului, este implicit raportul de căldură utilă la valoarea tuturor căldurii consumate.

Compoziția aerului

Numele gazului. Element chimic Conținut în aer
Azot N2. 78 %
Oxigen O2. 21 %
Argon. AR. 1 %
Dioxid de carbon CO2. 0.03 %
Heliu El. mai puțin de 0,001%
Hidrogen H2. mai puțin de 0,001%
Neon Ne. mai puțin de 0,001%
Metan Ch4. mai puțin de 0,001%
KRYPTON. Kr. mai puțin de 0,001%
Xenon. Xe. mai puțin de 0,001%

cazul este cunoscut pentru compoziția elementară a masei de lucru a combustibilului, se determină canoretic cantitatea de aer necesară pentru combustia combustibilului și cantitatea de gaze de ardere formate.

Cantitatea de aer necesar pentru combustie este calculată în metri cubi în condiții normale (0 ° C și 760 mm Hg. Artă) - 1 kg de combustibil solid sau lichid și timp de 1 m 3 gazos.

Volum teoretic al aerului uscat. Pentru o combustie completă de 1 kg de combustibil solid și lichid, se constată o cantitate teoretic necesară de aer, m 3 / kg care împărtășește masa oxigenului consumat pe densitatea oxigenului în condiții normale ρ

O 2. \u003d 1,429 kg / m3 și cu 0,21, ca oxigen de 21% conține în aer

Pentru arderea completă de 1 m 3 de combustibil gazos uscat, cantitatea necesară de aer, m3 / m3,

În formulele de mai sus, conținutul elementelor de combustibil este exprimat ca procent din greutate și compoziția gazelor combustibile de CO, H2, CH4, etc. - ca procent din volum; CMNN - hidrocarburi incluse în gaz, de exemplu metanul CH 4 (M.= 1, n \u003d4), Ethane C 2N 6 (M.= 2, n \u003d6) și colab. Aceste denumiri digitale sunt coeficientul (M + N / 4)

Exemplul 5. Determinați cantitatea teoretică a aerului necesar pentru combustia de 1 kg de combustibil de următoarea compoziție: cu p \u003d 52,1%; N p \u003d 3,8%;

S. R. 4 \u003d 2,9%; N. R.\u003d 1,1%; O. R.= 9,1%

Înlocuirea acestor valori în formula (27), ajungem V °. B \u003d.

0,0889 (52,1 + 0,375 2,9) + 0,265 3,8 - - 0,0333 9.1 \u003d 5,03 m3 / kg.

Exemplul 6. Determinați cantitatea teoretică a aerului necesar pentru arderea a 1 m3 de gaz uscat din următoarea compoziție:

CH4 \u003d 76,7%; C2H6 \u003d 4,5%; C3H8 \u003d 1,7%; C4H 10 \u003d 0,8%; C5H12 \u003d 0,6%; H 2 \u003d 1%; C0 2 \u003d 0,2%; LA, = 14,5%.

Substituirea valorilor numerice în formula (29), ajungem

Volumul teoretic al gazelor de ardere. În combustia deplină a combustibilului, gazele de ardere care părăsesc cuptorul conține: dioxid de carbon CO 2, perechi H20 (formate în timpul arderii hidrogenului de combustibil), anhidridă sulfurică SO2, azot n2 - gaz neutru introdus în oxigenul de aer, azot Din compoziția combustibilului H2, precum și oxigen peste-aer O 2. În cazul arderii incomplete a combustibilului la elementele specificate, se adaugă monoxidul de carbon, hidrogenul H2 și metanul CH4. Pentru comoditatea calculelor, produsele de combustie sunt separate pe gaze uscate și vapori de apă.

Produsele de combustie gazoase constau din gaze tritomice de CO 2 și S02, a căror cantitate este marcată de simbolul RO 2 și gazele ductomice - oxigen O 2 și azot n2.

Apoi, egalitatea se va uita la:

cu combustie completă

R0 2 + 0 2 + N 2 \u003d 100%, (31)

cu combustie incompletă

R0 2 + 0 2 + N2 + CO \u003d 100%;

Volumul de gaze de trofetomic uscat este împărțit la masa de gaze CO 2 și S02 pe densitatea lor în condiții normale.

RSO2 \u003d 1,94 și PSO2 \u003d 2,86 kg / m3 - Densitatea dioxidului de carbon și gazul de sulf în condiții normale.

1. Descrierea tehnologiei propuse (metoda) îmbunătățirea eficienței energetice, noutatea și conștientizarea acestuia.

La arderea combustibilului la cazane, procentul de "aer excedent" poate fi de la 3 la 70% (cu excepția aspirației) asupra volumului de aer, oxigenul este implicat în reacția de oxidare chimică (arderea) combustibilului.

"Aerul excesiv" implicat în procesul de combustie a combustibilului este partea din aerul atmosferic al cărui oxigen nu participă la reacția chimică de oxidare (combustie) a combustibilului, dar este necesar pentru a crea modul de mare viteză necesar al combustibilului și al aerului amestec de la arzătorul cazanului. "Aerul excesiv" - valoarea variabilei și a aceluiași cazan, este invers proporțională cu cantitatea de masă de combustibil sau cu mai puțin combustibil, cu atât este necesară oxidarea sa (combustie), dar mai mult "exces Aerul "este necesar pentru a crea modul de viteză necesar. Expirarea combustibilului și a amestecului de aer din arzătorul cazanului. Procentul de "aer excedent" în debitul general de aer utilizat pentru combustia completă a combustibilului este determinat de procentul de oxigen în gazele de evacuare a gazelor de ardere.

Dacă reduceți procentajul de "aer excedent", atunci în gazele de evacuare a gazelor de ardere, va apărea monoxid de carbon (gaz otrăvitor), ceea ce indică detașarea combustibilului, adică. Pierderea sa, iar utilizarea "aerului excesiv" duce la pierderea energiei termice asupra încălzirii sale, ceea ce mărește debitul combustibilului și crește emisiile de gaze cu efect de seră "CO 2" în atmosferă.

Aerul atmosferic constă din azot de 79% (gaz inert fără culoare, gust și miros), care efectuează funcția de bază pentru a crea modul de mare viteză dorit al amestecului de combustibil și aer din arzătorul instalației de energie și combustia de combustibil stabilă și oxigenul 21% (O2), care este un agent de oxidare a combustibilului. În timpul arsurii nominale a gazelor naturale în agregatele cazanului, incinerarea gazelor naturale din agregatele cazanului constau din 71% azot (N2), 18% apă (H20), 9% din dioxid de carbon (CO 2) și 2 % oxigen (O 2). Procentul de oxigen din gazele de ardere este de 2% (la ieșirea cuptorului) indică un conținut de 10% din excesul de aer atmosferic în fluxul de aer general, care este implicat în crearea modului de viteză dorit al amestecului de combustibil și aer din Unitatea de ardere a unității cazanului pentru combustibil complet de oxidare (combustie).

În procesul de combustie completă a combustibilului în cazane, este necesar să se elimine gazele de ardere, înlocuind "aerul excesiv", care va împiedica formarea NOx (până la 90,0%) și va reduce emisiile de gaze cu efect de seră (CO 2) , precum și fluxul de combustibil (până la 1,5%).

Invenția se referă la energie termică, în special la instalațiile de energie pentru arderea diferitelor tipuri de combustibili și metode de utilizare a gazelor de ardere pentru arderea combustibilului la centralele electrice.

Alimentarea cu energie pentru combustia combustibilului conține un cuptor (1) cu arzătoare (2) și conducta de gaz convectivă (3) conectată prin fum (4) și coș (5) la coșul (6); Conducta de aer (9) a aerului exterior, conectată cu coșul de fum (5) prin conducta de by-pass (11) a gazelor de ardere și conducta de aer (14) a amestecului de aer exterior și gazelor de ardere, care sunt conectate la ventilatorul de explozie (13); Accelerația (10) montată pe conducta de aer (9) și supapa (12) montată pe conducta de by-pass (11) a gazelor de ardere și șocul (10) și supapa (12) sunt echipate cu mecanisme de acționare; Încălzitorul de aer (8) situat în conducta de gaz convectivă (3) conectată la ventilatorul de suflare (13) și conectat la arzătoarele (2) prin conducta de aer (15) a amestecului încălzit al gazelor exterioare și gazelor de ardere; Senzor (16) de eșantionare a gazelor de cântare, instalat la intrarea în conducta de gaz convectivă (3) și conectată la analizorul de gaz (17) de determinare a conținutului de oxigen și monoxidul de carbon în gazele cu cuptor; Unitatea de comandă electronică (18), care este conectată la analizorul de gaz (17) și la dispozitivele de acționare (10) și supapele (12). Metoda de utilizare a gazelor de ardere pentru arderea combustibilului în instalația de energie include selectarea unei părți din gazele de ardere cu o presiune statică a mai multor atmosferic din coșul de fum (5) și hrănirea acestuia prin conductele de gaze de by-pass (11) gazele de ardere în aerul exterior conducta (9) cu presiune statică de aer exterior mai puțin atmosferică; Ajustarea gazelor de aer și gaze de ardere în aer liber de către mecanismele de acționare (10) și supapa (12) controlată de unitatea de comandă electronică (18), astfel încât procentul de oxigen din aerul exterior scăzut la nivelul la care la Intrarea la alimentarea cu gaz convectiv (3) Conținutul de oxigen din gazele cu cuptor a fost mai mic de 1% în absența monoxidului de carbon; Amestecarea ulterioară a gazelor de ardere cu aer exterior în conducta de aer (14) și ventilatorul de suflare (13) pentru a obține un amestec uniform de gaze externe și gaze de ardere; încălzirea amestecului rezultat în încălzitorul de aer (8) prin reciclarea căldurii gazului termic; Fluxul amestecului încălzit în arzătorul (2) prin conducta de aer (15).

2. Rezultatul creșterii eficienței energetice în implementarea în masă.
Salvarea combustibilului ars în cazan, pe CHP sau GRES până la 1,5%

3. Există vreo nevoie de cercetare suplimentară pentru a extinde lista obiectelor pentru implementarea acestei tehnologii?
Există, pentru că Tehnologia propusă poate fi aplicată și pentru motoarele cu combustie internă și pentru instalațiile cu turbină cu gaz.

4. Motivele pentru care tehnologia eficientă din punct de vedere energetic propusă nu sunt utilizate pe scară în masă.
Motivul principal este noutatea tehnologiei propuse și a inerției psihologice a specialiștilor din domeniul ingineriei termice. Media din tehnologia propusă în ministerele energiei și ecologiei, sunt necesare companii energetice care generează energie electrică și termică.

5. Măsurile existente de încurajare, coerciție, stimularea pentru punerea în aplicare a tehnologiei propuse (metoda) și necesitatea îmbunătățirii acestora.
Introducerea de noi cerințe de mediu mai stricte pentru emisiile de NOx din agregatele cazanelor

6. Prezența restricțiilor tehnice și a altor restricții privind aplicarea tehnologiei (metodă) pe diverse obiecte.
Extinderea acțiunii clauzei 4.3.25 "Reguli pentru funcționarea tehnică a stațiilor electrice și a rețelelor Ordinului Federației Ruse a Ministerului Energiei al Federației Ruse din 19 iunie 2003 nr. 229" pentru cazanele de ardere a oricărui tip de combustibil . În ediția următoare: "... pe cazanele de abur, arderea oricărui combustibil, în sarcina de reglare a încărcăturilor, arderea sa trebuie efectuată, de regulă, cu un coeficient de aer în exces la orificiul cuptorului mai mic de 1,03. .. ".

7. Nevoia de cercetare și dezvoltare și teste suplimentare; Subiecte și obiective de lucru.
Nevoia de cercetare și dezvoltare este obținerea de informații vizuale (film educațional) pentru a familiariza angajații companiilor de căldură și energie cu tehnologia propusă.

8. disponibilitatea deciziilor, regulilor, instrucțiunilor, reglementărilor, cerințelor, măsurilor prohibitive și alte documente care reglementează aplicarea acestei tehnologii (metoda) și execuția obligatorie; nevoia de a le modifica sau necesitatea de a modifica principiile formării acestor documente; Prezența documentelor de reglementare existente anterior, a regulamentelor și a necesității de recuperare a acestora.
Extinderea acțiunilor "Reguli pentru funcționarea tehnică a stațiilor electrice și a rețelelor din Ordinul Federației Ruse a Ministerului Energiei al Federației Ruse din 19 iunie 2003 nr. 229"

clauza 4.3.25 pentru cazanele care arde orice fel de combustibil. În următoarea ediție: "... La cazanele de aburi, arderea combustibilului, în gama de încărcături, arderea sa trebuie efectuată, de regulă, cu coeficienții excesului de aer la priza cuptorului mai mic de 1,03 ...».

§ 4.3.28. "... Frezarea cazanului pe uleiul de combustibil de sulf trebuie efectuată cu un sistem de încălzire a aerului pre-activat (calorifens, sistem de recirculare a aerului cald). Temperatura aerului din fața încălzitorului de aer în perioada inițială a extractelor de pe cazanul de combustibil trebuie, de regulă, nu mai mică de 90 ° C. Frezarea cazanului pe orice altă formă de combustibil trebuie făcută cu un sistem de recirculare a aerului prealabil»

9. Necesitatea de a dezvolta noi sau modificări ale legilor și actelor de reglementare existente.
Nu este necesar

10. Prezența proiectelor pilot implementate, analiza eficacității lor reale, a identificat dezavantajele și sugestiile pentru îmbunătățirea tehnologiei, luând în considerare experiența acumulată.
Testul tehnologiei propuse a fost efectuat pe un cazan cu gaz de perete cu un produs forțat și o ieșire de gaze de evacuare a gazelor de evacuare (produse de ardere a gazelor naturale) pe fațada clădirii cu o capacitate nominală de 24,0 kW, dar sub sarcină de 8,0 kW. Fluxul gazelor de ardere în cazan a fost efectuat datorită cutiei, instalat la o distanță de 0,5 m față de ejecția flacără a coșului coaxial al cazanului. Rădăcina de ardere întârziată întârziată, care, la rândul său, a înlocuit "aerul excesiv", necesar pentru arderea completă a gazelor naturale, iar analiza gazului instalat în îndepărtarea instalației de gaz a cazanului (loc regular) a fost controlată. Ca urmare a experimentului, este posibil să se reducă emisiile de NOx cu 86,0% și să reducă emisiile de "gaze cu efect de seră" cu 1,3%.

11. Posibilitatea de a influența alte procese în implementarea în masă a acestei tehnologii (o schimbare a situației de mediu, un impact posibil asupra sănătății oamenilor, îmbunătățind fiabilitatea alimentării cu energie, o modificare a diagramelor zilnice sau sezoniere de încărcare Echipamente energetice, o modificare a performanțelor economice și a indicatorilor de generare a energiei și a transmisiei etc.).
Îmbunătățirea situației de mediu care afectează sănătatea oamenilor și reducerea costului combustibilului la producerea energiei termice.

12. Nevoia de formare specială a personalului calificat pentru funcționarea tehnologiei introduse și a dezvoltării producției.
Formarea personalului de service existente a agregatelor cazanelor cu tehnologia propusă va fi suficientă.

13. Modalități de implementare estimate:
finanțarea comercială (cu rambursarea costurilor), deoarece tehnologia propusă se plătește timp de maxim doi ani.

Informații convertibile: Yu. Panfil, A / I 2150, Chișinău, Moldova, MD 2051, E-mail: [E-mail protejat]


Pentru a adăugați o descriere a tehnologiei de economisire a energiei În catalog, completați chestionarul și trimiteți-l c marcate "în catalog".

Pagina 1.


Compoziția gazelor de ardere se calculează pe baza reacțiilor de combustie ale componentelor combustibilului.

Compoziția gazelor de ardere este determinată utilizând instrumente speciale numite analizoare de gaz. Acestea sunt principalele dispozitive care determină gradul de perfecțiune și economia procesului de evacuare a gazelor de ardere, în funcție de conținutul dioxidului de carbon în gazele de evacuare a gazelor de ardere, a cărei valoare optimă depinde de genul combustibilului, tipului și calității combustibilului dispozitiv.

Compoziția gazelor de ardere cu modul aburit modifică ceasul: Conținutul de H2S și S02 este în mod constant redus, 32, CO2 și co - modificări ușor / cu combustie strat-strat a oxiului, straturile superioare ale catalizatorului sunt regenerate înainte de cea inferioară. Există o scădere graduală a temperaturii în Yun reacționar, iar oxigenul apare în gazele de ardere la ieșirea reactorului.


Compoziția gazelor de ardere este controlată de eșantioane.

Compoziția gazului de ardere este determinată nu numai de conținutul de vapori de apă, ci și conținutul altor componente.

Compoziția gazelor de ardere se schimbă de-a lungul lungimii lanternei. Pentru a ține seama de această modificare atunci când se calculează schimbul de căldură radiații nu este posibil. Prin urmare, calculele practice ale schimbului de căldură cu radiații sunt efectuate în conformitate cu compoziția gazelor de ardere la capătul camerei. Această simplificare este justificată prin considerarea că procesul de combustie are loc de obicei în partea inițială, nu foarte mare a camerei și, prin urmare, cea mai mare parte a camerei este ocupată de gaze, dintre care compoziția este aproape de compoziția sa la sfârșitul anului cameră. În cele din urmă, aproape întotdeauna conține foarte puține produse de combustie incompletă.

Compoziția gazelor de ardere se calculează pe baza reacțiilor de combustie ale componentelor combustibilului.

Compoziția gazelor de ardere cu combustie completă a gazelor de diferite câmpuri este ușor diferită.

Compoziția gazelor de ardere include: 2 61 kg de CO2; 0 45 kg H2O; 7 34 kg N2 și 3 81 kg de aer la i kg de cărbune. La 870, volumul gazelor de ardere la 1 kg de cărbune este de 45 ° C și la 16 s este egal cu 11 3 m3; Densitatea amestecului de gaze arse este de 0 318 kg / p3, care este de 1 03 ori densitatea aerului la aceeași temperatură.

Se încarcă ...Se încarcă ...