Verbrennung von Gasen. Gasverbrennung

Physikalisch-chemische Eigenschaften Erdgas

Erdgas ist farblos, geruchlos, geschmacklos und ungiftig.

Gasdichte bei t = 0°C, P = 760 mm Hg. Art.: Methan - 0,72 kg/m 3, Luft -1,29 kg/m 3.

Die Selbstentzündungstemperatur von Methan liegt bei 545 – 650 °C. Das heißt, jedes auf diese Temperatur erhitzte Gemisch aus Erdgas und Luft entzündet sich ohne Zündquelle und brennt.

Die Verbrennungstemperatur von Methan beträgt 2100 °C, in Öfen 1800 °C.

Verbrennungswärme von Methan: Qn = 8500 kcal/m3, Qv = 9500 kcal/m3.

Explosivität. Es gibt:

– Die untere Explosionsgrenze ist der niedrigste Gasgehalt in der Luft, bei dem es zu einer Explosion kommt; bei Methan beträgt sie 5 %.

Bei einem geringeren Gasgehalt in der Luft kommt es aufgrund von Gasmangel nicht zu einer Explosion. Beim Einführen einer Fremdenergiequelle ertönt ein Knallgeräusch.

– Die obere Explosionsgrenze ist der höchste Gasgehalt in der Luft, bei dem es zu einer Explosion kommt; bei Methan beträgt sie 15 %.

Bei einem höheren Gasgehalt in der Luft kommt es aufgrund von Luftmangel nicht zu einer Explosion. Beim Einbringen einer fremden Energiequelle entsteht ein Brand.

Für eine Gasexplosion ist neben dem Verbleib in der Luft innerhalb der Grenzen seiner Explosivität eine fremde Energiequelle (Funke, Flamme etc.) erforderlich.

Wenn ein Gas in einem geschlossenen Raum (Raum, Ofen, Tank usw.) explodiert, kommt es zu größerer Zerstörung als im Freien.

Bei der Verbrennung von Gas unter Unterverbrennung, also unter Sauerstoffmangel, entsteht in den Verbrennungsprodukten Kohlenmonoxid (CO). Kohlenmonoxid, ein hochgiftiges Gas.

Die Flist die Geschwindigkeit, mit der sich die Flammenfront relativ zum Frischgemischstrahl bewegt.

Die ungefähre Ausbreitungsgeschwindigkeit der Methanflamme beträgt 0,67 m/s. Sie hängt von der Zusammensetzung, Temperatur, dem Druck des Gemisches, dem Verhältnis von Gas und Luft im Gemisch, dem Durchmesser der Flammenfront, der Art der Bewegung des Gemisches (laminar oder turbulent) ab und bestimmt die Stabilität der Verbrennung.

Gasodorierung- Dabei handelt es sich um die Zugabe einer stark riechenden Substanz (Geruchsstoff) zum Gas, um dem Gas vor der Abgabe an den Verbraucher einen Geruch zu verleihen.

Anforderungen an Duftstoffe:

– stechender spezifischer Geruch;

– darf die Verbrennung nicht beeinträchtigen;

– darf sich nicht in Wasser auflösen;

– müssen für Mensch und Maschine unschädlich sein.

Als Geruchsstoff wird Ethylmercaptan (C 2 H 5 SH) verwendet, es wird Methan zugesetzt – 16 g pro 1000 m 3, im Winter verdoppelt sich die Menge.

Eine Person sollte den Geruchsstoff in der Luft riechen, wenn der Gasgehalt in der Luft 20 % der unteren Explosionsgrenze für Methan beträgt – 1 Vol.-%.

Hierbei handelt es sich um einen chemischen Prozess, bei dem brennbare Bestandteile (Wasserstoff und Kohlenstoff) mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff kombiniert werden. Tritt unter Freisetzung von Wärme und Licht auf.

Bei der Verbrennung von Kohlenstoff entsteht dieser Kohlendioxid(C0 2) und Wasserstoff ist Wasserdampf (H 2 0).

Verbrennungsstufen: Zufuhr von Gas und Luft, Bildung eines Gas-Luft-Gemisches, Zündung des Gemisches, seine Verbrennung, Entfernung von Verbrennungsprodukten.

Theoretisch, wenn das ganze Gas verbrannt ist und alles erforderliche Menge Luft ist an der Verbrennung beteiligt, Verbrennungsreaktion von 1 m 3 Gas:

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

Um 1 m 3 Methan zu verbrennen, werden 9,52 m 3 Luft benötigt.

Fast nicht die gesamte Verbrennungsluft nimmt an der Verbrennung teil.

Daher enthalten Verbrennungsprodukte neben Kohlendioxid (C0 2) und Wasserdampf (H 2 0):

– Kohlenmonoxid oder Kohlenmonoxid (CO) kann bei Freisetzung in einen Raum zu Vergiftungen führen Dienstpersonal;

– Atomarer Kohlenstoff oder Ruß (C), der sich in Schornsteinen und Öfen ablagert, beeinträchtigt den Zug und die Wärmeübertragung auf Heizflächen.

– Unverbranntes Gas und Wasserstoff sammeln sich in Feuerräumen und Schornsteinen und bilden ein explosionsfähiges Gemisch.

Bei Luftmangel nein vollständige Verbrennung Kraftstoff – der Verbrennungsprozess erfolgt mit Unterverbrennung. Unterverbrennung tritt auch dann auf, wenn das Gas schlecht mit Luft vermischt ist und die Temperatur in der Verbrennungszone niedrig ist.

Für eine vollständige Verbrennung des Gases wird ausreichend Verbrennungsluft zugeführt, Luft und Gas müssen gut vermischt sein und in der Verbrennungszone ist eine hohe Temperatur erforderlich.

Zur vollständigen Verbrennung von Gas wird Luft in größeren Mengen zugeführt als theoretisch erforderlich, d. h. im Überschuss nimmt nicht die gesamte Luft an der Verbrennung teil. Ein Teil der Wärme wird zur Erwärmung dieser überschüssigen Luft verwendet und an die Atmosphäre abgegeben.

Der Luftüberschusskoeffizient α ist eine Zahl, die angibt, wie oft der tatsächliche Verbrennungsdurchsatz größer ist als theoretisch erforderlich:

α = V d / V t

wo V d - tatsächlicher Luftstrom, m 3;

V t - theoretisch benötigte Luft, m 3.

α = 1,05 – 1,2.

Gasverbrennungsmethoden

Verbrennungsluft kann sein:

– primär – wird dem Brenner zugeführt, mit Gas vermischt und das Gas-Luft-Gemisch wird zur Verbrennung verwendet;

– sekundär – gelangt in die Verbrennungszone.

Gasverbrennungsmethoden:

1. Diffusionsverfahren – Gas und Verbrennungsluft werden getrennt zugeführt und in der Verbrennungszone gemischt, die gesamte Luft ist sekundär. Die Flamme ist lang und benötigt einen großen Brennraum.

2. Gemischte Methode – ein Teil der Luft wird dem Brenner zugeführt, mit Gas vermischt (Primärluft), ein Teil der Luft wird der Verbrennungszone zugeführt (Sekundärluft). Die Flamme ist kürzer als bei der Diffusionsmethode.

3. Kinetische Methode – die gesamte Luft wird im Brenner mit Gas vermischt, d. h. die gesamte Luft ist Primärluft. Die Flamme ist kurz und es ist ein kleiner Brennraum erforderlich.

Gasbrennergeräte

Gasbrenner sind Geräte, die der Verbrennungsfront Gas und Luft zuführen, ein Gas-Luft-Gemisch bilden, die Verbrennungsfront stabilisieren und für die erforderliche Intensität des Verbrennungsprozesses sorgen.

Brenner ausgestattet Zusatzgerät(Tunnel, Luftverteilungsgerät usw.) wird als Gasbrennergerät bezeichnet.

Anforderungen an den Brenner:

1) müssen werkseitig hergestellt sein und staatliche Tests bestehen;

2) muss eine vollständige Verbrennung des Gases unter allen Betriebsbedingungen mit minimalem Luftüberschuss und minimalen Emissionen gewährleisten Schadstoffe in der Atmosphäre;

3) in der Lage sein, automatische Steuerungs- und Sicherheitssysteme zu verwenden sowie Gas- und Luftparameter vor dem Brenner zu messen;

4) muss haben einfaches Design, für Reparaturen und Revisionen zur Verfügung stehen;

5) muss stabil innerhalb der Betriebsgrenzen arbeiten und gegebenenfalls über Stabilisatoren verfügen, um eine Flammentrennung und einen Flammendurchbruch zu verhindern;

6) Beim Betrieb von Brennern sollte der Geräuschpegel 85 dB und die Oberflächentemperatur 45 °C nicht überschreiten.

Optionen Gasbrenner

1) Wärmeleistung des Brenners N g – die bei der Gasverbrennung in 1 Stunde freigesetzte Wärmemenge;

2) die unterste Grenze des stabilen Betriebs des Brenners N n. .P. . – die niedrigste Leistung, bei der der Brenner stabil ohne Flammenablösung oder Flammenüberschlag arbeitet;

3) Mindestleistung N min – Leistung der niedrigsten Grenze, erhöht um 10 %;

4) Obergrenze des stabilen Betriebs des Brenners N in. .P. . - die höchste Leistung, bei der der Brenner stabil ohne Flammenablösung oder Flammenüberschlag arbeitet;

5) maximale Leistung N max – obere Grenzleistung, reduziert um 10 %;

6) Nennleistung N nom – die höchste Leistung, mit der der Brenner arbeitet lange Zeit mit höchster Effizienz;

7) Bereich der Betriebsregelung – Leistungswerte von N min bis N nom;

8) Betriebsregulierungskoeffizient – ​​das Verhältnis der Nennleistung zur Mindestleistung.

Klassifizierung von Gasbrennern:

1) je nach Art der Verbrennungsluftzufuhr:

– blaslos – Luft gelangt aufgrund der dortigen Verdünnung in den Ofen;

– Einspritzung – durch die Energie des Gasstroms wird Luft in den Brenner gesaugt;

– Blasen – Luft wird dem Brenner oder Ofen über einen Ventilator zugeführt;

2) je nach Aufbereitungsgrad des brennbaren Gemisches:

– ohne vorherige Vermischung von Gas mit Luft;

– mit vollständiger Vormischung;

– mit unvollständiger oder teilweiser Vormischung;

3) durch die Strömungsgeschwindigkeit der Verbrennungsprodukte (niedrig – bis zu 20 m/s, mittel – 20–70 m/s, hoch – über 70 m/s);

4) durch Gasdruck vor den Brennern:

– niedrig bis 0,005 MPa (bis 500 mm Wassersäule);

– durchschnittlich von 0,005 MPa bis 0,3 MPa (von 500 mm Wassersäule bis 3 kgf/cm 2);

– hoch mehr als 0,3 MPa (mehr als 3 kgf/cm 2);

5) je nach Automatisierungsgrad der Brennersteuerung – manuell gesteuert, halbautomatisch, automatisch.

Je nach Art der Luftzufuhr können Brenner sein:

1) Verbreitung. Die gesamte Luft gelangt aus dem umgebenden Raum zum Brenner. Dem Brenner wird Gas ohne Primärluft zugeführt und beim Verlassen des Verteilers mit der Außenluft vermischt.

Der Brenner mit der einfachsten Konstruktion ist normalerweise ein Rohr mit in einer oder zwei Reihen gebohrten Löchern.

Eine Sorte ist ein Herdbrenner. Besteht aus einem Gasverteiler aus Stahlrohr, an einem Ende verschlossen. In das Rohr werden in zwei Reihen Löcher gebohrt. Der Kollektor wird in den Schlitzen aus feuerfesten Steinen installiert, die auf dem Rost aufliegen. Gas tritt durch Löcher im Verteiler in den Spalt aus. Durch das Vakuum im Feuerraum oder mit Hilfe eines Ventilators gelangt Luft durch den Rost in denselben Schlitz. Während des Betriebs erwärmt sich die feuerfeste Auskleidung des Schlitzes und sorgt so für eine Stabilisierung der Flamme in allen Betriebsarten.

Vorteile des Brenners: einfache Konstruktion, zuverlässiger Betrieb (Flammenaustritt ist unmöglich), Geräuschlosigkeit, gute Regelung.

Mängel: geringer Strom, unwirtschaftlich, hohe Flamme.

2) Einspritzbrenner:

A) niedriger Druck oder atmosphärisch (siehe Brenner mit teilweiser Vormischung). Der Gasstrom tritt mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse aus und erfasst aufgrund seiner Energie Luft im Konfusor und zieht sie in den Brenner. Die Vermischung von Gas und Luft erfolgt in einem Mischer, der aus einem Hals, einem Diffusor und einer Feuerdüse besteht. Mit zunehmendem Gasdruck erhöht sich der vom Injektor erzeugte Unterdruck und die Menge der angesaugten Primärluft verändert sich. Mit einer Einstellscheibe kann die Primärluftmenge verändert werden. Durch Veränderung des Abstandes zwischen Wäscher und Konfusor wird die Luftzufuhr angepasst.

Um eine vollständige Verbrennung des Brennstoffs zu gewährleisten, wird ein Teil der Luft durch Verdünnung im Feuerraum zugeführt (Sekundärluft). Seine Durchflussmenge wird durch Veränderung des Vakuums reguliert.

Sie haben die Eigenschaft der Selbstregulierung: Mit zunehmender Belastung steigt der Gasdruck, wodurch eine erhöhte Luftmenge in den Brenner eingeblasen wird. Mit abnehmender Belastung nimmt die Luftmenge ab.

Brenner werden in begrenztem Umfang bei Hochleistungsgeräten (mehr als 100 kW) eingesetzt. Dies liegt daran, dass sich der Brennerverteiler direkt im Feuerraum befindet. Während des Betriebs erwärmt es sich auf hohe Temperaturen und bricht schnell zusammen. Sie weisen ein hohes Luftüberschussverhältnis auf, was zu einer unwirtschaftlichen Gasverbrennung führt.

b) Mittlerer Druck. Durch die Erhöhung des Gasdrucks wird die gesamte zur vollständigen Verbrennung des Gases erforderliche Luft eingeblasen. Alle Luft ist primär. Sie arbeiten bei Gasdrücken von 0,005 MPa bis 0,3 MPa. Informationen zur vollständigen Vormischung von Gas und Luft finden Sie bei den Brennern. Aufgrund der guten Gas-Luft-Mischung arbeiten sie mit einem niedrigen Luftüberschussverhältnis (1,05–1,1). Kazantsev-Brenner. Bestehend aus Primärluftregler, Düse, Mischer, Düse und Plattenstabilisator. Das aus der Düse austretende Gas verfügt über genügend Energie, um die gesamte für die Verbrennung benötigte Luft einzublasen. Im Mischer werden Gas und Luft vollständig vermischt. Der Primärluftregler unterdrückt gleichzeitig die durch Luft verursachten Geräusche hohe Geschwindigkeit Gas-Luft-Gemisch. Vorteile:

– Einfachheit des Designs;

– stabiler Betrieb bei Lastwechsel;

– fehlende Luftzufuhr unter Druck (kein Ventilator, Elektromotor, Luftkanäle);

– Möglichkeit der Selbstregulierung (Aufrechterhaltung eines konstanten Gas-Luft-Verhältnisses).

Mängel:

– große Brennerabmessungen entlang der Länge, insbesondere Brenner mit erhöhter Produktivität;

– hoher Geräuschpegel.

3) Brenner mit Zwangsluftzufuhr. Die Bildung des Gas-Luft-Gemisches beginnt im Brenner und endet im Ofen. Die Luftzufuhr erfolgt über einen Ventilator. Gas und Luft werden über getrennte Leitungen zugeführt. Sie arbeiten mit Nieder- und Mitteldruckgas. Zur besseren Durchmischung wird der Gasstrom schräg zum Luftstrom durch die Löcher geleitet.

Um die Durchmischung zu verbessern, wird der Luftstrom durch Verwirbler mit konstantem oder einstellbarem Flügelwinkel in eine Rotationsbewegung versetzt.

Gaswirbelbrenner (GGV) – Gas aus dem Verteilerverteiler tritt durch in einer Reihe gebohrte Löcher aus und tritt in einem Winkel von 90° in den Luftstrom ein, der mit einem Schaufelverwirbler verwirbelt wird. Die Schaufeln sind in einem Winkel von 45° an der Außenfläche des Gasverteilers angeschweißt. Im Gasverteiler befindet sich ein Rohr zur Überwachung des Verbrennungsprozesses. Beim Arbeiten mit Heizöl ist darin eine dampfmechanische Düse eingebaut.

Brenner, die für die Verbrennung mehrerer Brennstoffarten ausgelegt sind, werden als Kombibrenner bezeichnet.

Vorteile von Brennern: hohe Wärmeleistung, breites Spektrum an Betriebsregelungen, Möglichkeit zur Regulierung des Luftüberschussverhältnisses, Möglichkeit zur Vorwärmung von Gas und Luft.

Nachteile von Brennern: ausreichende Komplexität der Konstruktion; Flammenablösung und -durchbruch sind möglich, was den Einsatz von Verbrennungsstabilisatoren (Keramiktunnel, Pilotbrenner etc.) erforderlich macht.

Brennerunfälle

Der Luftanteil im Gas-Luft-Gemisch ist der wichtigste Einflussfaktor auf die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung. In Gemischen, in denen der Gasgehalt die obere Zündgrenze überschreitet, breitet sich die Flamme überhaupt nicht aus. Mit zunehmender Luftmenge im Gemisch nimmt die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung zu und erreicht ihren größten Wert, wenn der Luftgehalt etwa 90 % der theoretischen Menge beträgt, die für eine vollständige Verbrennung des Gases erforderlich ist. Wenn der Luftstrom zum Brenner zunimmt, entsteht ein Gemisch mit magererem Gas, das schneller brennen kann und dazu führen kann, dass die Flamme in den Brenner gelangt. Wenn es daher notwendig ist, die Last zu erhöhen, erhöhen Sie zuerst die Gaszufuhr und dann die Luft. Wenn die Last reduziert werden muss, gehen Sie umgekehrt vor: Reduzieren Sie zuerst die Luftzufuhr und dann die Gaszufuhr. Beim Starten der Brenner darf keine Luft in sie eindringen und das Gas wird im Diffusionsmodus durch die in den Feuerraum eintretende Luft gezündet, gefolgt vom Übergang zur Luftzufuhr zum Brenner

1. Flammentrennung – Bewegung der Brennerzone von den Brennerauslässen in Richtung der Brennstoffverbrennung. Tritt auf, wenn die Geschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches größer wird als die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung. Die Flamme wird instabil und kann erlöschen. Durch den erloschenen Brenner strömt weiterhin Gas, was zur Bildung eines explosionsfähigen Gemisches im Feuerraum führt.

Eine Trennung erfolgt bei: einem Anstieg des Gasdrucks über das zulässige Niveau, einem starken Anstieg der Primärluftzufuhr, einem Anstieg des Vakuums im Ofen, einem Betrieb des Brenners in extremen Modi im Vergleich zu den im Pass angegebenen.

2. Flammendurchbruch – Bewegung der Brennerzone in Richtung des brennbaren Gemisches. Tritt nur bei Brennern mit Vormischung von Gas und Luft auf. Tritt auf, wenn die Geschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches kleiner wird als die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung. Die Flamme springt in das Innere des Brenners, wo sie weiter brennt, was zu einer Verformung des Brenners durch Überhitzung führt. Bei einem Durchbruch kann es zu einem kleinen Knall kommen, die Flamme erlischt und durch den außer Betrieb befindlichen Brenner kommt es zu einer Gasverunreinigung des Feuerraums und der Abgaskanäle.

Eine Überspannung tritt auf, wenn: der Gasdruck vor dem Brenner unter den zulässigen Wert absinkt; Zünden des Brenners bei Zufuhr von Primärluft; große Gaszufuhr bei niedrigem Luftdruck, Verringerung der Brennerproduktivität durch Vormischen von Gas und Luft unter die im Reisepass angegebenen Werte. Mit der Diffusionsmethode der Gasverbrennung nicht möglich.

Verhalten des Personals bei einem Brennerunfall:

– den Brenner ausschalten,

– Den Feuerraum belüften,

- herausfinden Ursache des Unfalls,

- einen Tagebucheintrag machen,

Allgemeine Informationen. Eine weitere wichtige Quelle innerer Verschmutzung und ein stark sensibilisierender Faktor für den Menschen sind Erdgas und seine Verbrennungsprodukte. Gas ist ein Mehrkomponentensystem, das aus Dutzenden verschiedener Verbindungen besteht, darunter auch speziell zugesetzte (Tabelle

Es gibt direkte Hinweise darauf, dass die Verwendung von Geräten, die Erdgas verbrennen (Gasherde und Heizkessel), negative Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat. Darüber hinaus reagieren Personen mit erhöhter Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen unzureichend auf die Bestandteile von Erdgas und seinen Verbrennungsprodukten.

Erdgas im Haushalt ist eine Quelle vieler unterschiedlicher Schadstoffe. Dazu gehören Verbindungen, die direkt im Gas vorhanden sind (Geruchsstoffe, gasförmige Kohlenwasserstoffe, giftige metallorganische Komplexe und radioaktives Gas Radon), Produkte unvollständiger Verbrennung (Kohlenmonoxid, Stickstoffdioxid, aerosolisierte organische Partikel, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe und geringe Mengen flüchtiger organischer Verbindungen). ). Alle diese Komponenten können einzeln oder in Kombination miteinander auf den menschlichen Körper einwirken (Synergieeffekt).

Tabelle 12.3

Zusammensetzung gasförmiger Brennstoffe

Geruchsstoffe. Duftstoffe sind schwefelhaltige organische aromatische Verbindungen (Mercaptane, Thioether und thioaromatische Verbindungen). Dem Erdgas zugesetzt, um Lecks zu erkennen. Obwohl diese Verbindungen in sehr geringen, unterschwelligen Konzentrationen vorhanden sind, die für die meisten Menschen nicht als toxisch gelten, kann ihr Geruch bei gesunden Menschen Übelkeit und Kopfschmerzen verursachen.

Klinische Erfahrungen und epidemiologische Daten zeigen, dass chemisch empfindliche Menschen unangemessen auf chemische Verbindungen reagieren, die selbst in Konzentrationen unterhalb des Schwellenwerts vorhanden sind. Menschen mit Asthma identifizieren häufig Gerüche als Auslöser (Auslöser) von Asthmaanfällen.

Zu den Geruchsstoffen gehört beispielsweise Methanthiol. Methanthiol, auch bekannt als Methylmercaptan (Mercaptomethan, Thiomethylalkohol), ist eine gasförmige Verbindung, die üblicherweise als aromatischer Zusatz zu Erdgas verwendet wird. Unangenehmer Geruch Die meisten Menschen nehmen es bereits bei einer Konzentration von 1 Teil zu 140 ppm wahr, hochsensible Personen können diese Verbindung jedoch bereits in deutlich geringeren Konzentrationen wahrnehmen.

Toxikologische Studien an Tieren haben gezeigt, dass 0,16 % Methanthiol, 3,3 % Ethanthiol oder 9,6 % Dimethylsulfid bei 50 % der Ratten, die diesen Verbindungen 15 Minuten lang ausgesetzt waren, ein Koma auslösen können.

Ein weiteres Mercaptan, das auch als aromatischer Zusatz zu Erdgas verwendet wird, ist Mercaptoethanol (C2H6OS), auch bekannt als 2-Thioethanol, Ethylmercaptan. Stark reizend für Augen und Haut, kann über die Haut toxische Wirkungen hervorrufen. Es ist brennbar und zersetzt sich beim Erhitzen unter Bildung hochgiftiger SOx-Dämpfe.

Mercaptane sind Luftschadstoffe in Innenräumen, enthalten Schwefel und sind in der Lage, elementares Quecksilber einzufangen. In hohen Konzentrationen können Mercaptane zu einer Beeinträchtigung der peripheren Durchblutung und einer erhöhten Herzfrequenz führen und zu Bewusstlosigkeit, der Entwicklung einer Zyanose oder sogar zum Tod führen.

Aerosole. Bei der Verbrennung von Erdgas entstehen kleine organische Partikel (Aerosole), darunter krebserregende aromatische Kohlenwasserstoffe sowie einige flüchtige organische Verbindungen. Bei DOS handelt es sich um mutmaßlich sensibilisierende Stoffe, die zusammen mit anderen Bestandteilen das „Sick-Building“-Syndrom sowie die Multiple Chemical Sensitivity (MCS) auslösen können.

Zu DOS gehört auch Formaldehyd, das in geringen Mengen bei der Gasverbrennung entsteht. Verwendung Gasgeräte In einem Zuhause, in dem empfindliche Personen leben, erhöht sich die Belastung durch diese Reizstoffe, wodurch sich die Krankheitssymptome verstärken und auch eine weitere Sensibilisierung begünstigt wird.

Aerosole, die bei der Verbrennung von Erdgas entstehen, können zu Adsorptionsstellen für eine Vielzahl chemischer Verbindungen in der Luft werden. So können sich Luftschadstoffe in Mikrovolumina konzentrieren und miteinander reagieren, insbesondere wenn Metalle als Reaktionskatalysatoren wirken. Je kleiner die Partikel sind, desto höher ist die Konzentrationsaktivität dieses Prozesses.

Darüber hinaus stellt der bei der Verbrennung von Erdgas entstehende Wasserdampf eine Transportverbindung für Aerosolpartikel und Schadstoffe dar, die in die Lungenbläschen gelangen.

Bei der Verbrennung von Erdgas entstehen auch Aerosole, die polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe enthalten. Sie haben schädliche Auswirkungen auf die Atemwege und gelten als krebserregend. Darüber hinaus können Kohlenwasserstoffe bei anfälligen Personen zu chronischen Vergiftungen führen.

Auch die Bildung von Benzol, Toluol, Ethylbenzol und Xylol bei der Verbrennung von Erdgas ist gesundheitsschädlich. Es ist bekannt, dass Benzol in Dosen weit unter dem Grenzwert krebserregend ist. Die Exposition gegenüber Benzol ist mit einem erhöhten Risiko für Krebs, insbesondere Leukämie, verbunden. Die sensibilisierende Wirkung von Benzol ist nicht bekannt.

Organometallische Verbindungen. Einige Bestandteile von Erdgas können hohe Konzentrationen giftiger Schwermetalle enthalten, darunter Blei, Kupfer, Quecksilber, Silber und Arsen. Aller Wahrscheinlichkeit nach liegen diese Metalle im Erdgas in Form metallorganischer Komplexe wie Trimethylarsenit (CH3)3As vor. Die Verbindung dieser toxischen Metalle mit der organischen Matrix macht sie fettlöslich. Dies führt zu einer hohen Absorption und einer Tendenz zur Bioakkumulation im menschlichen Fettgewebe. Die hohe Toxizität von Tetramethylplumbit (CH3)4Pb und Dimethylquecksilber (CH3)2Hg lässt auf Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit schließen, da die methylierten Verbindungen dieser Metalle giftiger sind als die Metalle selbst. Eine besondere Gefahr stellen diese Verbindungen während der Stillzeit bei Frauen dar, da hier Lipide aus den Fettdepots des Körpers auswandern.

Dimethylquecksilber (CH3)2Hg ist aufgrund seiner hohen Lipophilie eine besonders gefährliche metallorganische Verbindung. Methylquecksilber kann durch Inhalation und auch über die Haut in den Körper aufgenommen werden. Die Absorption dieser Verbindung im Magen-Darm-Trakt beträgt nahezu 100 %. Quecksilber hat eine ausgeprägte neurotoxische Wirkung und die Fähigkeit, die Fortpflanzungsfunktion des Menschen zu beeinflussen. Zur Toxikologie liegen keine Daten vor sichere Werte Quecksilber für lebende Organismen.

Auch organische Arsenverbindungen sind sehr giftig, insbesondere wenn sie metabolisch zerstört werden (Stoffwechselaktivierung), wodurch hochgiftige anorganische Formen entstehen.

Verbrennungsprodukte von Erdgas. Stickstoffdioxid kann auf das Lungensystem einwirken, was die Entwicklung allergischer Reaktionen auf andere Substanzen erleichtert, die Lungenfunktion und die Anfälligkeit für verringert Infektionskrankheiten Lunge, potenziert Bronchialasthma und andere Atemwegserkrankungen. Besonders ausgeprägt ist dies bei Kindern.

Es gibt Hinweise darauf, dass NO2, das bei der Verbrennung von Erdgas entsteht, Folgendes hervorrufen kann:

• Entzündung des Lungensystems und verminderte Vitalfunktion der Lunge;
• erhöhtes Risiko für asthmaähnliche Symptome, einschließlich pfeifender Atemgeräusche, Kurzatmigkeit und Anfälle. Dies kommt besonders häufig bei Frauen vor, die auf Gasherden kochen, sowie bei Kindern;
• verminderte Resistenz gegen bakterielle Lungenerkrankungen aufgrund einer Abnahme der immunologischen Mechanismen der Lungenabwehr;
• im Allgemeinen schädliche Auswirkungen haben Immunsystem Menschen und Tiere;
• Einfluss als Adjuvans auf die Entwicklung allergischer Reaktionen auf andere Bestandteile;
• erhöhte Empfindlichkeit und verstärkte allergische Reaktion auf unerwünschte Allergene.

Erdgasverbrennungsprodukte enthalten eine relativ hohe Konzentration an Schwefelwasserstoff (H2S), der die Umwelt belastet Umfeld. Es ist in Konzentrationen unter 50 ppm giftig und in Konzentrationen von 0,1–0,2 % bereits bei kurzer Exposition tödlich. Da der Körper über einen Mechanismus zur Entgiftung dieser Verbindung verfügt, hängt die Toxizität von Schwefelwasserstoff eher von seiner Expositionskonzentration als von der Expositionsdauer ab.

Obwohl Schwefelwasserstoff einen starken Geruch hat, führt die kontinuierliche Einwirkung geringer Konzentrationen zum Verlust des Geruchssinns. Dadurch kann es zu toxischen Wirkungen bei Menschen kommen, die unwissentlich gefährlichen Mengen dieses Gases ausgesetzt sind. Geringe Konzentrationen davon in der Luft von Wohnräumen führen zu Reizungen der Augen und des Nasen-Rachen-Raums. Moderate Werte verursachen Kopfschmerzen, Schwindel sowie Husten und Atembeschwerden. Hohe Levels zu Schock, Krämpfen führen, komatöser Zustand die mit dem Tod enden. Überlebende einer akuten Schwefelwasserstoffvergiftung leiden unter neurologischen Funktionsstörungen wie Amnesie, Zittern, Ungleichgewicht und manchmal schwereren Hirnschäden.

Die akute Toxizität relativ hoher Konzentrationen von Schwefelwasserstoff ist bekannt, leider liegen jedoch nur wenige Informationen über die chronische Exposition gegenüber diesem Bestandteil in NIEDRIGDOSIS-Form vor.

Radon. Radon (222Rn) ist auch in Erdgas enthalten und kann über Rohrleitungen zu Gasherden transportiert werden, die zu Schadstoffquellen werden. Beim Zerfall von Radon zu Blei (210Pb hat eine Halbwertszeit von 3,8 Tagen) entsteht eine dünne Schicht radioaktiven Bleis (durchschnittlich 0,01 cm dick), die die Innenflächen von Rohren und Geräten bedeckt. Durch die Bildung einer Schicht radioaktiven Bleis erhöht sich der Hintergrundwert der Radioaktivität um mehrere tausend Zerfälle pro Minute (auf einer Fläche von 100 cm2). Der Ausbau ist sehr schwierig und erfordert einen Austausch der Rohre.

Es sollte berücksichtigt werden, dass das bloße Abschalten der Gasausrüstung nicht ausreicht, um die toxischen Wirkungen zu beseitigen und chemisch empfindlichen Patienten Linderung zu verschaffen. Gasausrüstung müssen vollständig aus dem Betriebsgelände entfernt werden, da auch nicht funktionsfähig Gasherd setzt weiterhin aromatische Verbindungen frei, die es über Jahre des Gebrauchs aufgenommen hat.

Die kumulativen Auswirkungen von Erdgas, der Einfluss aromatischer Verbindungen und Verbrennungsprodukte auf die menschliche Gesundheit sind nicht genau bekannt. Es wird angenommen, dass sich die Auswirkungen mehrerer Verbindungen vervielfachen und die Reaktion auf die Exposition gegenüber mehreren Schadstoffen möglicherweise größer ist als die Summe der einzelnen Auswirkungen.

Zusammenfassend sind die Eigenschaften von Erdgas, die Anlass zur Sorge für die Gesundheit von Mensch und Tier geben, folgende:

• brennbarer und explosiver Charakter;
• erstickende Eigenschaften;
• Verschmutzung der Raumluft durch Verbrennungsprodukte;
• Vorhandensein radioaktiver Elemente (Radon);
• Gehalt an hochgiftigen Verbindungen in Verbrennungsprodukten;
• das Vorhandensein von Spuren giftiger Metalle;
• toxische aromatische Verbindungen, die Erdgas zugesetzt werden (insbesondere für Menschen mit mehrfacher chemischer Empfindlichkeit);
• die Fähigkeit von Gasbestandteilen, zu sensibilisieren.

Die Hauptvoraussetzung für die Gasverbrennung ist die Anwesenheit von Sauerstoff (und damit Luft). Ohne die Anwesenheit von Luft ist eine Gasverbrennung nicht möglich. Bei der Verbrennung von Gas kommt es zu einer chemischen Reaktion, bei der sich Sauerstoff in der Luft mit Kohlenstoff und Wasserstoff im Kraftstoff verbindet. Die Reaktion erfolgt unter Freisetzung von Wärme, Licht sowie Kohlendioxid und Wasserdampf.

Abhängig von der Luftmenge, die an der Gasverbrennung beteiligt ist, kommt es zu einer vollständigen oder unvollständigen Verbrennung.

Bei ausreichender Luftzufuhr kommt es zu einer vollständigen Verbrennung des Gases, wodurch seine Verbrennungsprodukte nicht brennbare Gase enthalten: Kohlendioxid C02, Stickstoff N2, Wasserdampf H20. Der größte Teil (nach Volumen) in den Verbrennungsprodukten beträgt 69,3–74 %.

Für eine vollständige Verbrennung des Gases ist es außerdem erforderlich, dass es in bestimmten (für jedes Gas) Mengen mit Luft vermischt wird. Je höher der Heizwert des Gases ist, desto größer ist die benötigte Luftmenge. Um 1 m3 Erdgas zu verbrennen, werden also etwa 10 m3 Luft benötigt, künstlich – etwa 5 m3, gemischt – etwa 8,5 m3.

Bei unzureichender Luftzufuhr kommt es zu einer unvollständigen Gasverbrennung bzw chemisches Unterbrennen brennbar Komponenten; In Verbrennungsprodukten treten brennbare Gase auf: Kohlenmonoxid CO, Methan CH4 und Wasserstoff H2

Bei unvollständiger Gasverbrennung entsteht ein langer, rauchiger, leuchtender, undurchsichtiger, gelbe Farbe Fackel.

So führt ein Luftmangel zu einer unvollständigen Verbrennung des Gases und ein Luftüberschuss zu einer übermäßigen Abkühlung der Flammentemperatur. Die Zündtemperatur von Erdgas beträgt 530 °C, von Koksgas 640 °C und von Mischgas 600 °C. Darüber hinaus kommt es bei einem erheblichen Luftüberschuss auch zu einer unvollständigen Verbrennung des Gases. In diesem Fall ist das Ende der Fackel gelblich, nicht vollständig transparent, mit einem vagen bläulich-grünen Kern; Die Flamme ist instabil und löst sich vom Brenner.

Reis. 1. Gasflamme – ohne vorherige Vermischung von Gas mit Luft; b -c teilweise vorher. nachweisbare Vermischung von Gas mit Luft; c – mit vorläufiger vollständiger Vermischung von Gas mit Luft; 1 - innere dunkle Zone; 2 - rauchiger Leuchtkegel; 3 - brennende Schicht; 4 - Verbrennungsprodukte

Im ersten Fall (Abb. 1a) ist der Brenner länger und besteht aus drei Zonen. IN atmosphärische Luft reines Gas brennt. In der ersten inneren Dunkelzone brennt das Gas nicht: Es wird nicht mit Luftsauerstoff vermischt und nicht auf Zündtemperatur erhitzt. Luft gelangt in unzureichender Menge in die zweite Zone: Sie wird von der Brennschicht zurückgehalten und kann sich daher nicht gut mit dem Gas vermischen. Dies erkennt man an der hell leuchtenden, hellgelben, rauchigen Farbe der Flamme. In die dritte Zone gelangt in ausreichender Menge Luft, deren Sauerstoff sich gut mit dem Gas vermischt, das Gas brennt bläulich.

Bei dieser Methode werden Gas und Luft getrennt dem Ofen zugeführt. Im Feuerraum findet nicht nur die Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches statt, sondern auch der Prozess der Gemischaufbereitung. Diese Methode der Gasverbrennung wird häufig in Industrieanlagen eingesetzt.

Im zweiten Fall (Abb. 1.6) erfolgt die Gasverbrennung deutlich besser. Durch die teilweise Vorvermischung von Gas mit Luft gelangt das aufbereitete Gas-Luft-Gemisch in die Verbrennungszone. Die Flamme wird kürzer, nicht leuchtend und hat zwei Zonen – eine innere und eine äußere.

Das Gas-Luft-Gemisch in der Innenzone brennt nicht, da es nicht auf Zündtemperatur erhitzt wurde. In der äußeren Zone verbrennt das Gas-Luft-Gemisch, während im oberen Teil der Zone die Temperatur stark ansteigt.

Bei teilweiser Vermischung von Gas mit Luft erfolgt in diesem Fall eine vollständige Verbrennung des Gases erst bei zusätzlicher Luftzufuhr zum Brenner. Bei der Gasverbrennung wird Luft zweimal zugeführt: das erste Mal vor Eintritt in den Ofen (Primärluft), das zweite Mal direkt in den Ofen (Sekundärluft). Diese Methode der Gasverbrennung ist die Grundlage für die Konstruktion von Gasbrennern für Haushaltsgeräte und Heizkesselhäuser.

Im dritten Fall wird die Brennerzeit deutlich verkürzt und das Gas verbrennt vollständiger, da das Gas-Luft-Gemisch zuvor vorbereitet wurde. Eine kurze transparente Flamme zeigt den Abschluss der Gasverbrennung an blaue Farbe(flammenlose Verbrennung), die in Geräten eingesetzt wird Infrarotstrahlung mit Gasheizung.

- Gasverbrennungsprozess

CH 4+ 2 × O 2 +7,52 × N 2 = CO 2 +2× H 2 O + 7,5× N 2 +8500 Kcal

Luft:

, daher die Schlussfolgerung:

pro 1 m 3 O 2 sind es 3,76 m 3N 2

Bei der Verbrennung von 1 m 3 Gas müssen 9,52 m 3 Luft verbraucht werden (da 2 + 7,52). Bei der vollständigen Verbrennung des Gases wird Folgendes freigesetzt:

· Kohlendioxid CO 2;

· Wasserdampf;

· Stickstoff (Luftballast);

· Wärme wird freigesetzt.

Bei der Verbrennung von 1 m 3 Gas werden 2 m 3 Wasser freigesetzt. Wenn die Temperatur des Abgases Rauchgase Im Schornstein herrschen weniger als 120 °C und das Rohr ist hoch und nicht isoliert, dann kondensieren diese Wasserdämpfe entlang der Schornsteinwände in dessen Schornstein Unterteil, von wo aus sie durch ein Loch in einen Abwassertank oder eine Leitung gelangen.

Um die Bildung von Kondenswasser im Schornstein zu verhindern, ist es notwendig, den Schornstein zu isolieren oder die Höhe des Schornsteins zu verringern, nachdem zuvor der Schornsteinzug berechnet wurde (d. h. eine Reduzierung der Schornsteinhöhe ist gefährlich).

Produkte der vollständigen Verbrennung von Gas.

· Kohlendioxid;

· Wasserdampf.

Produkte unvollständiger Gasverbrennung.

· Kohlenmonoxid CO;

· Wasserstoff H 2;

· Kohlenstoff C.

Unter realen Bedingungen ist die Luftzufuhr bei der Gasverbrennung etwas größer als nach der Formel berechnet. Das Verhältnis des tatsächlich zur Verbrennung zugeführten Luftvolumens zum theoretisch berechneten Volumen wird als Luftüberschusskoeffizient bezeichnet (A). Es sollte nicht mehr als 1,05...1,2 betragen:

Zu viel Luft verringert die Effizienz. Kessel

Durch die Stadt:

Zur Erzeugung von 1 Gcal Wärme werden 175 kg Standardbrennstoff verbraucht.

Durch den Handel:

Zur Erzeugung von 1 Gcal Wärme werden 162 kg Standardbrennstoff verbraucht.

Der Luftüberschuss wird durch eine Rauchgasanalyse mit einem Gerät ermittelt.

KoeffizientADie Länge des Brennraums ist nicht gleich. Am Anfang des Feuerraums am Brenner und beim Austritt der Rauchgase Schornstein Sie ist aufgrund von Luftlecks durch die undichte Auskleidung (Gehäuse) des Kessels größer als berechnet.

Diese Information bezieht sich auf Kessel, die unter Vakuum betrieben werden, wenn der Druck im Feuerraum unter dem atmosphärischen Druck liegt.

Kesselbetrieb unter Überdruck Gase im Kesselofen werden als Druckkessel bezeichnet. Bei solchen Kesseln muss die Auskleidung sehr dicht sein, um zu verhindern, dass Rauchgase in den Kesselraum gelangen und Menschen vergiften.

Erdgas ist heute der am weitesten verbreitete Brennstoff. Erdgas wird Erdgas genannt, weil es aus den Tiefen der Erde gefördert wird.

Der Gasverbrennungsprozess ist chemische Reaktion, bei dem Erdgas mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff interagiert.

Bei gasförmigem Kraftstoff gibt es einen brennbaren und einen nicht brennbaren Teil.

Der wichtigste brennbare Bestandteil von Erdgas ist Methan – CH4. Sein Anteil im Erdgas erreicht 98 %. Methan ist geruchlos, geschmacklos und ungiftig. Die Brennbarkeitsgrenze liegt zwischen 5 und 15 %. Es sind diese Eigenschaften, die es möglich gemacht haben, Erdgas als einen der Hauptbrennstoffe zu nutzen. Eine Methankonzentration von mehr als 10 % ist lebensgefährlich, durch Sauerstoffmangel kann es zum Ersticken kommen.

Um Gaslecks zu erkennen, wird das Gas odoriert, das heißt, es wird ein stark riechender Stoff (Ethylmercaptan) zugesetzt. In diesem Fall kann das Gas bereits bei einer Konzentration von 1 % nachgewiesen werden.

Neben Methan kann Erdgas brennbare Gase enthalten – Propan, Butan und Ethan.

Um eine qualitativ hochwertige Verbrennung des Gases zu gewährleisten, ist es notwendig, der Verbrennungszone ausreichend Luft zuzuführen und eine gute Vermischung des Gases mit der Luft sicherzustellen. Das optimale Verhältnis beträgt 1:10. Das heißt, auf einen Teil Gas kommen zehn Teile Luft. Darüber hinaus ist es notwendig, das Notwendige zu schaffen Temperaturregime. Damit sich ein Gas entzünden kann, muss es auf seine Zündtemperatur erhitzt werden und die Temperatur darf in Zukunft nicht unter die Zündtemperatur fallen.

Es ist notwendig, die Entfernung von Verbrennungsprodukten in die Atmosphäre zu organisieren.

Eine vollständige Verbrennung wird erreicht, wenn in den in die Atmosphäre abgegebenen Verbrennungsprodukten keine brennbaren Stoffe enthalten sind. Dabei verbinden sich Kohlenstoff und Wasserstoff zu Kohlendioxid und Wasserdampf.

Optisch ist die Flamme bei vollständiger Verbrennung hellblau oder bläulich-violett.

Zusätzlich zu diesen Gasen werden Stickstoff und restlicher Sauerstoff mit brennbaren Gasen in die Atmosphäre abgegeben. N2+O2

Erfolgt die Gasverbrennung nicht vollständig, werden brennbare Stoffe in die Atmosphäre freigesetzt – Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Ruß.

Aufgrund von Luftmangel kommt es zu einer unvollständigen Gasverbrennung. Gleichzeitig erscheinen optisch Rußzungen in der Flamme.

Die Gefahr einer unvollständigen Verbrennung von Gas besteht darin, dass Kohlenmonoxid zu einer Vergiftung des Heizraumpersonals führen kann. Ein CO-Gehalt in der Luft von 0,01–0,02 % kann zu leichten Vergiftungen führen. Höhere Konzentrationen können zu schweren Vergiftungen und zum Tod führen.

Der entstehende Ruß setzt sich an den Kesselwänden ab, beeinträchtigt dadurch die Wärmeübertragung auf das Kühlmittel und verringert den Wirkungsgrad des Kesselraums. Ruß leitet Wärme 200-mal schlechter als Methan.

Theoretisch werden 9 m3 Luft benötigt, um 1 m3 Gas zu verbrennen. Unter realen Bedingungen ist mehr Luft erforderlich.

Das heißt, es wird eine überschüssige Luftmenge benötigt. Dieser mit Alpha bezeichnete Wert gibt an, wie oft mehr Luft verbraucht wird, als theoretisch nötig wäre.

Der Alpha-Koeffizient hängt von der Art des jeweiligen Brenners ab und wird in der Regel im Brennerpass oder gemäß den Empfehlungen zur Organisation der durchgeführten Inbetriebnahmearbeiten angegeben.

Wenn die überschüssige Luftmenge über den empfohlenen Wert hinaus ansteigt, erhöht sich der Wärmeverlust. Bei einem deutlichen Anstieg der Luftmenge kann es zum Abreißen einer Flamme und damit zu einer Notsituation kommen. Wenn die Luftmenge geringer als empfohlen ist, erfolgt die Verbrennung unvollständig und es besteht die Gefahr einer Vergiftung für das Personal im Heizraum.

Zur genaueren Kontrolle der Qualität der Kraftstoffverbrennung gibt es Geräte – Gasanalysatoren, die den Gehalt bestimmter Stoffe in der Zusammensetzung von Abgasen messen.

Gasanalysatoren können komplett mit Kessel geliefert werden. Liegen diese nicht vor, werden die entsprechenden Messungen durch den Auftraggeber durchgeführt Tragbare Gasanalysatoren. Es wird eine Regimekarte erstellt, in der die notwendigen Steuerungsparameter vorgegeben sind. Durch deren Einhaltung können Sie eine normale vollständige Verbrennung des Kraftstoffs gewährleisten.

Die wichtigsten Parameter zur Regulierung der Kraftstoffverbrennung sind:

• das Verhältnis von Gas und Luft, die den Brennern zugeführt werden.

• Luftüberschusskoeffizient.

• Vakuum im Ofen.

• Koeffizient nützliche Aktion Kessel

Unter dem Wirkungsgrad des Kessels versteht man in diesem Fall das Verhältnis der Nutzwärme zur Menge der insgesamt aufgewendeten Wärme.

Luftzusammensetzung

Gasname	Chemisches Element	Inhalt in der Luft
Stickstoff	N2	78 %
Sauerstoff	O2	21 %
Argon	Ar	1 %
Kohlendioxid	CO2	0.03 %
Helium	Er	weniger als 0,001 %
Wasserstoff	H2	weniger als 0,001 %
Neon	Ne	weniger als 0,001 %
Methan	CH4	weniger als 0,001 %
Krypton	Kr	weniger als 0,001 %
Xenon	Xe	weniger als 0,001 %