Vollständige und unvollständige Verbrennung von Gas. Eigenschaften der Verbrennungsprodukte, die von Kesselhäusern in die Atmosphäre abgegeben werden. Gasverbrennung

Erdgas- Dies ist heute der am häufigsten verwendete Kraftstoff. Erdgas wird Erdgas genannt, weil es aus den Tiefen der Erde gefördert wird.

Der Prozess der Gasverbrennung ist eine chemische Reaktion, bei der 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, es kann aufgrund von Sauerstoffmangel 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.

Volle Verbrennung wird erreicht, wenn in den in die Atmosphäre abgegebenen Verbrennungsprodukten keine brennbaren Stoffe enthalten sind. In diesem Fall verbinden sich Kohlenstoff und Wasserstoff und bilden sich 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.

Es besteht keine Gefahr vollständige Verbrennung 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 die empfohlene Menge ansteigt, nimmt der Wärmeverlust zu. Bei einem erheblichen Anstieg der Luftmenge kann es zu einem Flammendurchbruch kommen, der zu einer Verbrennung führt Notfallsituation. 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 insgesamt aufgewendeten Wärmemenge.

Luftzusammensetzung

Die Verbrennungsprodukte von Erdgas sind Kohlendioxid, Wasserdampf, etwas überschüssiger Sauerstoff und Stickstoff. Produkte einer unvollständigen Verbrennung von Gas können Kohlenmonoxid, unverbrannter Wasserstoff und Methan, schwere Kohlenwasserstoffe und Ruß sein.

Je mehr Kohlendioxid CO 2 in den Verbrennungsprodukten enthalten ist, desto weniger Kohlenmonoxid CO ist darin enthalten und desto vollständiger ist die Verbrennung. Das Konzept des „maximalen CO 2 -Gehalts in Verbrennungsprodukten“ wurde in die Praxis umgesetzt. Die Menge an Kohlendioxid in den Verbrennungsprodukten einiger Gase ist in der folgenden Tabelle aufgeführt.

Die Menge an Kohlendioxid in Gasverbrennungsprodukten

Anhand der Tabellendaten und der Kenntnis des CO 2 -Anteils in den Verbrennungsprodukten können Sie leicht die Qualität der Gasverbrennung und den Luftüberschusskoeffizienten a bestimmen. Dazu sollten Sie mit einem Gasanalysator die Menge an CO 2 in den Gasverbrennungsprodukten bestimmen und den aus der Tabelle entnommenen CO 2max-Wert durch den resultierenden Wert dividieren. Wenn also beispielsweise beim Verbrennen von Gas die Verbrennungsprodukte 10,2 % Kohlendioxid enthalten, dann ist der Koeffizient des Luftüberschusses im Ofen

α = CO 2max / CO 2-Analyse = 11,8/10,2 = 1,15.

Die fortschrittlichste Methode zur Kontrolle des Luftstroms in den Ofen und der Vollständigkeit seiner Verbrennung ist die Analyse der Verbrennungsprodukte mithilfe automatischer Gasanalysatoren. Gasanalysatoren entnehmen regelmäßig eine Probe der Abgase und bestimmen den darin enthaltenen Kohlendioxidgehalt sowie die Menge an Kohlenmonoxid und unverbranntem Wasserstoff (CO + H 2) in Volumenprozent.

Wenn der Nadelwert des Gasanalysators auf der Skala (CO 2 + H 2) Null ist, bedeutet dies, dass die Verbrennung abgeschlossen ist und die Verbrennungsprodukte kein Kohlenmonoxid oder unverbrannten Wasserstoff enthalten. Weicht der Pfeil von Null nach rechts ab, enthalten die Verbrennungsprodukte Kohlenmonoxid und unverbrannten Wasserstoff, d. h. es kommt zu einer unvollständigen Verbrennung. Auf einer anderen Skala sollte die Nadel des Gasanalysators den maximalen CO 2max-Gehalt in den Verbrennungsprodukten anzeigen. Eine vollständige Verbrennung erfolgt beim maximalen Kohlendioxidanteil, wenn der Zeiger der CO + H 2 -Skala auf Null steht.

Geruchsbildung

Brennbare Gase haben keinen Geruch. Um ihr Vorhandensein in der Luft rechtzeitig zu bestimmen und Leckstellen schnell und genau zu erkennen, wird das Gas odoriert (riecht). Zur Odorierung wird Ethylmercaptan (C 2 H 5 SH) verwendet. Die Odorierungsrate beträgt 16 g Ethylmercaptan pro 1000 m3 Gas, 8 g Ethylmercaptanschwefel pro 1000 m³. Die Odorierung erfolgt an Gasverteilungsstationen (GDS). Wenn 1 % Erdgas in der Luft ist, sollten Sie es riechen.

20 % des Gases in Innenräumen führen zum Ersticken

5-15 % Explosion

0,15 % Kohlenmonoxid CO- Vergiftung; 0,5 % CO = 30 Min. Atmen ist tödlich; 1 % Kohlenmonoxid ist tödlich.

Methan und andere Kohlenwasserstoffgase sind zwar nicht giftig, ihr Einatmen führt jedoch zu Schwindelgefühlen und hohe Konzentrationen in der Luft führen aufgrund von Sauerstoffmangel zum Ersticken.

Vollständige und unvollständige Verbrennung von Kraftstoff:

Um 1 m³ Gas zu verbrennen, benötigt man 10 m³ Luft.

Die Verbrennung von Erdgas ist eine Reaktion, die die chemische Energie des Brennstoffs in Wärme umwandelt.

Die Verbrennung kann vollständig oder unvollständig sein. Eine vollständige Verbrennung erfolgt, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist.

Bei vollständiger Verbrennung von Gas entsteht CO 2 (Kohlendioxid), H 2 O

(Wasser). Eine unvollständige Verbrennung von Gas führt zu Wärmeverlusten. Mangel an Sauerstoff O 2 Oxidationsmittel.

Produkte unvollständige Verbrennung CO – Kohlenmonoxid, giftig, C-Kohlenstoff, Ruß.

Eine unvollständige Verbrennung ist eine unbefriedigende Mischung von Gas und Luft sowie eine übermäßige Abkühlung der Flamme, bevor die Verbrennungsreaktion abgeschlossen ist.

Verbrennungsreaktion der Hauptbestandteile von Erdgas:

1:10 Methan CH 4 + 20 2 = CO 2 + 2H 2 O = Kohlendioxid + Wasser

unvollständige Verbrennung von Gas CH 4 + 1,5O 2 = 2H 2 O + CO – Kohlenmonoxid

Vor- und Nachteile von Erdgas gegenüber anderen Kraftstoffarten.

Vorteile:

Die Kosten der Gasproduktion sind deutlich niedriger als bei Kohle und Öl;

Hoher Brennwert;

Eine vollständige Verbrennung und erleichterte Bedingungen für das Bedienpersonal werden gewährleistet;

Das Fehlen von Kohlenmonoxid und Schwefelwasserstoff in Erdgasen verhindert Vergiftungen durch Gaslecks;

Bei der Gasverbrennung ist ein minimaler Luftrückstand im Ofen erforderlich und es entstehen keine Kosten durch mechanische Nachverbrennung;

Beim Brennen Gasbrennstoff sorgt für eine genauere Temperaturregelung;

Beim Verbrennen von Gas können die Brenner an einer zugänglichen Stelle im Ofen platziert werden, was eine bessere Wärmeübertragung und die erforderlichen Temperaturbedingungen ermöglicht;

Die Fähigkeit, die Form der Flamme zu ändern, um an einem bestimmten Ort zu erhitzen.

Mängel:

Explosions- und Brandgefahr;

Der Gasverbrennungsprozess ist nur möglich, wenn Sauerstoff verdrängt wird;

Explosionseffekt bei Selbstentzündung;

Möglichkeit der Detonation eines Gas-Luft-Gemisches.

Die Verbrennung gasförmiger Brennstoffe ist eine Kombination der folgenden physikalischen und chemischen Prozesse: Vermischung von brennbarem Gas mit Luft, Erhitzen des Gemisches, thermische Zersetzung brennbarer Bestandteile, Entzündung und chemische Verbindung brennbarer Elemente mit Sauerstoff in der Luft.

Eine stabile Verbrennung eines Gas-Luft-Gemisches ist möglich, wenn der Verbrennungsfront kontinuierlich die erforderlichen Mengen an brennbarem Gas und Luft zugeführt, gründlich vermischt und auf die Zünd- oder Selbstentzündungstemperatur erhitzt werden (Tabelle 5).

Die Zündung des Gas-Luft-Gemisches kann erfolgen:

• Erhitzen des gesamten Volumens des Gas-Luft-Gemisches auf die Selbstentzündungstemperatur. Dieses Verfahren kommt bei Verbrennungsmotoren zum Einsatz, bei denen das Gas-Luft-Gemisch durch schnelle Kompression auf einen bestimmten Druck erhitzt wird;
• die Verwendung externer Zündquellen (Zündgeräte etc.). Dabei wird nicht das gesamte Gas-Luft-Gemisch, sondern ein Teil davon auf die Zündtemperatur erhitzt. Diese Methode wird beim Verbrennen von Gasen in Brennern von Gasgeräten verwendet;
• vorhandener Brenner kontinuierlich während des Verbrennungsprozesses.

Um die Verbrennungsreaktion von gasförmigem Kraftstoff zu starten, muss eine bestimmte Energiemenge aufgewendet werden, um molekulare Bindungen aufzubrechen und neue zu bilden.

Chemische Formel für die Verbrennung von Gaskraftstoff, die den gesamten Reaktionsmechanismus angibt, der mit dem Erscheinen und Verschwinden verbunden ist große Menge freie Atome, Radikale und andere aktive Teilchen ist komplex. Zur Vereinfachung werden daher Gleichungen verwendet, die den Anfangs- und Endzustand von Gasverbrennungsreaktionen ausdrücken.

Wenn Kohlenwasserstoffgase mit C m H n bezeichnet werden, dann gilt die Gleichung chemische Reaktion Die Verbrennung dieser Gase in Sauerstoff erfolgt

C m H n + (m + n/4)O 2 = mCO 2 + (n/2)H 2 O,

wobei m die Anzahl der Kohlenstoffatome im Kohlenwasserstoffgas ist; n ist die Anzahl der Wasserstoffatome im Gas; (m + n/4) – die Sauerstoffmenge, die für die vollständige Verbrennung des Gases erforderlich ist.

Gemäß der Formel werden Gasverbrennungsgleichungen abgeleitet:

• Methan CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
• Ethan C 2 H 6 + 3,5O 2 = 2CO 2 + ZH 2 O
• Butan C 4 H 10 + 6,5 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 0
• Propan C 3 H 8 + 5O 3 = ZCO 2 + 4H 2 O.

IN praktische Bedingungen Bei der Verbrennung von Gas wird kein Sauerstoff aufgenommen reiner Form, ist aber Teil der Luft. Da Luft volumenmäßig zu 79 % aus Stickstoff und zu 21 % aus Sauerstoff besteht, werden für jedes Volumen Sauerstoff 100:21 = 4,76 Volumen Luft oder 79:21 = 3,76 Volumen Stickstoff benötigt. Dann kann die Reaktion der Methanverbrennung in Luft wie folgt geschrieben werden:

CH 4 + 2O 2 + 2 * 3,76 N 2 = CO 2 + 2H 2 O + 7,52 N 2.

Aus der Gleichung geht hervor, dass zur Verbrennung von 1 m 3 Methan 1 m 3 Sauerstoff und 7,52 m 3 Stickstoff oder 2 + 7,52 = 9,52 m 3 Luft benötigt werden.

Bei der Verbrennung von 1 m 3 Methan entstehen 1 m 3 Kohlendioxid, 2 m 3 Wasserdampf und 7,52 m 3 Stickstoff. Die folgende Tabelle zeigt diese Daten für die häufigsten brennbaren Gase.

Für den Verbrennungsprozess eines Gas-Luft-Gemisches ist es erforderlich, dass die Menge an Gas und Luft im Gas-Luft-Gemisch innerhalb bestimmter Grenzen liegt. Diese Grenzwerte werden Entflammbarkeitsgrenzen oder Explosionsgrenzen genannt. Es gibt untere und obere Entflammbarkeitsgrenzen. Der minimale Gasgehalt in einem Gas-Luft-Gemisch, ausgedrückt in Volumenprozent, bei dem eine Entzündung auftritt, wird als untere Entflammbarkeitsgrenze bezeichnet. Der maximale Gasgehalt in einem Gas-Luft-Gemisch, ab dem sich das Gemisch ohne Zufuhr zusätzlicher Wärme nicht mehr entzündet, wird als obere Zündgrenze bezeichnet.

Die Menge an Sauerstoff und Luft beim Verbrennen bestimmter Gase

Wenn das Gas-Luft-Gemisch Gas enthält, das unter der unteren Entflammbarkeitsgrenze liegt, brennt es nicht. Wenn im Gas-Luft-Gemisch nicht genügend Luft vorhanden ist, läuft die Verbrennung nicht vollständig ab.

Inerte Verunreinigungen in Gasen haben großen Einfluss auf die Explosionsgrenzen. Durch Erhöhen des Ballastgehalts (N 2 und CO 2) im Gas werden die Entflammbarkeitsgrenzen enger, und wenn der Ballastgehalt bestimmte Grenzwerte überschreitet, entzündet sich das Gas-Luft-Gemisch bei keinem Gas-Luft-Verhältnis (Tabelle unten).

Die Anzahl der Volumina an Inertgas pro Volumen an brennbarem Gas, bei der das Gas-Luft-Gemisch nicht mehr explosiv ist

Die kleinste Luftmenge, die für benötigt wird vollständige Verbrennung Gas, wird als theoretischer Luftstrom bezeichnet und mit Lt bezeichnet, d. h. wenn der untere Heizwert des Gasbrennstoffs 33520 kJ/m beträgt 3 , dann beträgt die theoretisch erforderliche Luftmenge zur Verbrennung 1 m 3 Gas

L T= (33.520/4190)/1,1 = 8,8 m3.

Der tatsächliche Luftstrom übersteigt jedoch immer den theoretischen. Dies erklärt sich dadurch, dass es bei theoretischen Luftdurchsätzen sehr schwierig ist, eine vollständige Gasverbrennung zu erreichen. Daher jeder Gasinstallation Um Gas zu verbrennen, benötigt man etwas Luftüberschuss.

Also der praktische Luftstrom

L n = αL T,

Wo Ln- praktischer Luftstrom; α - Luftüberschusskoeffizient; L T- theoretischer Luftstrom.

Der Luftüberschusskoeffizient ist immer größer als eins. Für Erdgas ist es so α = 1,05 - 1,2. Koeffizient α zeigt an, wie oft der tatsächliche Luftstrom den theoretischen als Einheit übersteigt. Wenn α = 1, dann heißt das Gas-Luft-Gemisch stöchiometrisch.

Bei α = 1,2 Die Gasverbrennung erfolgt mit einem Luftüberschuss von 20 %. In der Regel sollte die Verbrennung von Gasen mit einem Mindestwert von a erfolgen, da mit abnehmendem Luftüberschuss die Wärmeverluste der Rauchgase geringer werden. Die an der Verbrennung beteiligte Luft ist primär und sekundär. Primär bezeichnet die in den Brenner eintretende Luft, die mit Gas vermischt wird; sekundär- Luft, die nicht mit Gas vermischt, sondern separat in die Verbrennungszone eintritt.

Abschnittsinhalte

Bei der Verbrennung organischer Brennstoffe in Kesselöfen entstehen verschiedene Verbrennungsprodukte, wie Kohlenoxide CO x = CO + CO 2, Wasserdampf H 2 O, Schwefeloxide SO x = SO 2 + SO 3, Stickoxide NO x = NO + NO 2 , polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Fluoridverbindungen, Vanadiumverbindungen V 2 O 5, Feststoffpartikel usw. (siehe Tabelle 7.1.1). Bei unvollständiger Verbrennung von Brennstoff in Öfen können die Abgase auch Kohlenwasserstoffe CH 4, C 2 H 4 usw. enthalten. Alle Produkte unvollständiger Verbrennung sind schädlich, aber wann Moderne Technologie Durch die Verbrennung von Kraftstoff kann ihre Entstehung minimiert werden [1].

Tabelle 7.1.1. Spezifische Emissionen aus der Abfackelung organischer Brennstoffe in Kraftwerkskesseln [3]

Legende: A p, S p – jeweils der Asche- und Schwefelgehalt pro Arbeitsmasse Kraftstoff, %.

Das Kriterium für die hygienische Beurteilung der Umwelt ist die maximal zulässige Konzentration (MPC) eines Schadstoffes in der atmosphärischen Luft in Bodennähe. MPC ist als eine solche Konzentration zu verstehen verschiedene Substanzen und chemische Verbindungen, die, wenn sie dem menschlichen Körper über einen längeren Zeitraum täglich ausgesetzt werden, keine Auswirkungen haben pathologische Veränderungen oder Krankheiten.

Maximal zulässige Konzentrationen (MPC) Schadstoffe in der atmosphärischen Luft besiedelter Gebiete sind in der Tabelle angegeben. 7.1.2 [4]. Die maximale Einzelkonzentration an Schadstoffen wird durch innerhalb von 20 Minuten entnommene Proben bestimmt, die durchschnittliche Tageskonzentration - pro Tag.

Tabelle 7.1.2. Maximal zulässige Schadstoffkonzentrationen in der Luft besiedelter Gebiete

Die Berechnungen werden für jeden Schadstoff separat durchgeführt, sodass die Konzentration jedes einzelnen Schadstoffs die in der Tabelle angegebenen Werte nicht überschreitet. 7.1.2. Für Kesselhäuser wurden diese Bedingungen durch die Einführung verschärft zusätzliche Anforderungenüber die Notwendigkeit, die Wirkung von Schwefel- und Stickoxiden zusammenzufassen, was durch den Ausdruck bestimmt wird

Gleichzeitig entstehen in den Öfen und Brennkammern aufgrund lokaler Luftmängel oder ungünstiger thermischer und aerodynamischer Bedingungen unvollständige Verbrennungsprodukte, die hauptsächlich aus Kohlenmonoxid CO (Kohlenmonoxid), Wasserstoff H 2 und verschiedenen Kohlenwasserstoffen bestehen, die die Wärme charakterisieren Verlust in der Kesseleinheit durch chemische unvollständige Verbrennung (chemische Unterverbrennung).

Darüber hinaus entstehen beim Verbrennungsprozess eine Reihe chemischer Verbindungen, die durch die Oxidation verschiedener Bestandteile des Kraftstoffs und des Luftstickstoffs N2 entstehen. Der größte Teil davon besteht aus Stickoxiden NO x und Schwefeloxiden SO x .

Stickoxide entstehen durch die Oxidation sowohl des molekularen Stickstoffs in der Luft als auch des im Kraftstoff enthaltenen Stickstoffs. Experimentelle Untersuchungen haben gezeigt, dass der Hauptanteil des in Kesselöfen gebildeten NO x, nämlich 96–100 %, Stickstoffmonoxid (Oxid) NO ist. NO 2 -Dioxid und Stickstoffhemioxid N 2 O werden in deutlich geringeren Mengen gebildet und ihr Anteil beträgt ungefähr: für NO 2 - bis zu 4 % und für N 2 O - Hundertstel Prozent der gesamten NO x -Emission. Unter typischen Bedingungen des Abfackelns von Brennstoff in Kesseln sind die Konzentrationen von Stickstoffdioxid NO 2 im Vergleich zum NO-Gehalt normalerweise vernachlässigbar und liegen normalerweise zwischen 0 und 7 ppm bis zu 20-30 ppm. Gleichzeitig kann die schnelle Vermischung heißer und kalter Bereiche in einer turbulenten Flamme dazu führen, dass in den kalten Zonen der Strömung relativ hohe Konzentrationen von Stickstoffdioxid auftreten. Darüber hinaus kommt es zu einer teilweisen Emission von NO 2 im oberen Teil des Ofens und im horizontalen Rauchabzug (mit T> 900-1000 K) und können unter bestimmten Bedingungen auch auffällige Größen erreichen.

Stickstoffhämoxid N 2 O, das bei der Verbrennung von Kraftstoffen entsteht, ist offenbar ein kurzfristiger Zwischenstoff. N 2 O kommt in den Verbrennungsprodukten hinter Kesseln praktisch nicht vor.

Der im Kraftstoff enthaltene Schwefel ist eine Quelle für die Bildung von Schwefeloxiden SO x: Schwefeldioxid SO 2 (Schwefeldioxid) und Schwefel SO 3 (Schwefeltrioxid) Anhydride. Die Gesamtmassenemission von SO x hängt nur vom Schwefelgehalt im Brennstoff S p ab, ihre Konzentration in den Rauchgasen hängt auch vom Luftdurchsatzkoeffizienten α ab. In der Regel beträgt der Anteil von SO 2 97–99 % und der Anteil von SO 3 1–3 % der Gesamtausbeute an SO x. Der tatsächliche SO 2 -Gehalt in den Gasen, die die Kessel verlassen, liegt zwischen 0,08 und 0,6 %, und die SO 3 -Konzentration liegt zwischen 0,0001 und 0,008 %.

Unter schädliche Bestandteile Rauchgase nimmt einen besonderen Platz ein große Gruppe polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK). Viele PAK haben eine hohe krebserzeugende und (oder) mutagene Aktivität und lösen in Städten photochemischen Smog aus, was eine strenge Kontrolle und Begrenzung ihrer Emissionen erfordert. Gleichzeitig sind einige PAK, beispielsweise Phenanthren, Fluoranthen, Pyren und eine Reihe anderer, physiologisch nahezu inert und nicht krebserregend.

PAK entstehen durch unvollständige Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen. Letzteres entsteht durch die Hemmung von Oxidationsreaktionen von Kraftstoffkohlenwasserstoffen durch die kalten Wände von Verbrennungsvorrichtungen und kann auch durch eine unbefriedigende Vermischung von Kraftstoff und Luft verursacht werden. Dies führt zur Bildung lokaler Oxidationszonen in den Öfen (Brennkammern). niedrige Temperatur oder Bereiche mit überschüssigem Kraftstoff.

Aufgrund der großen Anzahl verschiedener PAK in Rauchgasen und der Schwierigkeit, ihre Konzentrationen zu messen, ist der Grad der krebserregenden Belastung von Verbrennungsprodukten und atmosphärische Luft gemessen anhand der Konzentration des stärksten und stabilsten Karzinogens – Benzo(a)pyren (B(a)P) C 20 H 12.

Aufgrund ihrer hohen Toxizität sind insbesondere Verbrennungsprodukte von Heizöl wie Vanadiumoxide zu erwähnen. Vanadium ist im mineralischen Teil von Heizöl enthalten und bildet beim Verbrennen Vanadiumoxide VO, VO 2. Wenn sich jedoch Ablagerungen auf konvektiven Oberflächen bilden, liegen Vanadiumoxide hauptsächlich in Form von V 2 O 5 vor. Vanadiumpentoxid V 2 O 5 ist die giftigste Form von Vanadiumoxiden, daher werden ihre Emissionen in Form von V 2 O 5 berechnet.

Tabelle 7.1.3. Ungefähre Schadstoffkonzentration in Verbrennungsprodukten beim Abfackeln organischer Brennstoffe in Kraftkesseln

Bei der Verbrennung von Heizöl und Festbrennstoffen entstehen in den Emissionen zusätzlich Feststoffpartikel bestehend aus Flugasche, Rußpartikeln, PAK und unverbranntem Brennstoff durch mechanische Unterverbrennung.

Die Konzentrationsbereiche von Schadstoffen in Rauchgasen bei der Verbrennung verschiedener Brennstoffarten sind in der Tabelle aufgeführt. 7.1.3.