Gasverbrennungsprozess. Vollständige und unvollständige Verbrennung von Gas Verbrennt Erdgas

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 Interaktion stattfindet Erdgas mit dem in der Luft enthaltenen Sauerstoff.

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.

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.

Visuell wann vollständige Verbrennung die Flamme ist hellblau oder bläulich-violett.

Vollständige Verbrennung von Gas.

Methan + Sauerstoff = Kohlendioxid + Wasser

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

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 Gasverbrennung 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 der Abgase 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

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). Wenn Gas unvollständig verbrannt wird, kommt es zu Wärmeverlusten. Mangel an Sauerstoff O 2 Oxidationsmittel.

Die Produkte der unvollständigen Verbrennung von CO sind giftiges Kohlenmonoxid, C-Kohlenstoff und 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 präzisere Temperaturkontrolle;

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 einer bestimmten Stelle 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.

Anthropotoxine;

Produkte der Zerstörung von Polymermaterialien;

Stoffe, die mit verschmutzter Luft in den Raum gelangen;

Aus Polymermaterialien freigesetzte chemische Substanzen können bereits in geringen Mengen zu erheblichen Störungen des Zustands eines lebenden Organismus führen, beispielsweise bei allergischer Einwirkung von Polymermaterialien.

Die Intensität der Freisetzung flüchtiger Stoffe hängt von den Betriebsbedingungen der Polymerwerkstoffe ab – Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftwechselrate, Betriebszeit.

Es wurde eine direkte Abhängigkeit des Niveaus der chemischen Verschmutzung der Luft von der allgemeinen Sättigung der Räumlichkeiten festgestellt Polymermaterialien.

Ein wachsender Organismus reagiert empfindlicher auf die Auswirkungen flüchtiger Bestandteile aus Polymermaterialien. Erhöhte Empfindlichkeit der Patienten gegenüber den Auswirkungen von Chemikalien aus Kunststoffen freigesetzt im Vergleich zu gesunden. Studien haben gezeigt, dass in Räumen mit einer hohen Polymersättigung die Anfälligkeit der Bevölkerung für Allergien, Erkältungen, Neurasthenie, vegetative Dystonie und Bluthochdruck höher war als in Räumen, in denen Polymermaterialien in geringeren Mengen verwendet wurden.

Um die Sicherheit bei der Verwendung von Polymermaterialien zu gewährleisten, wird akzeptiert, dass die Konzentrationen flüchtiger Substanzen, die aus Polymeren in Wohn- und Wohnräumen freigesetzt werden Öffentliche Gebäude sollten ihre maximal zulässigen Konzentrationen nicht überschreiten atmosphärische Luft, und das Gesamtverhältnis der nachgewiesenen Konzentrationen mehrerer Stoffe zu ihrem MPC sollte eins nicht überschreiten. Zum Zweck der vorbeugenden Hygieneüberwachung von Polymermaterialien und daraus hergestellten Produkten wird vorgeschlagen, die Freisetzung von Polymermaterialien zu begrenzen Schadstoffe V Umfeld entweder in der Herstellungsphase oder kurz nach ihrer Freigabe durch die Produktionsstätten. Derzeit sind zulässige Mengen von etwa 100 aus Polymermaterialien freigesetzten Chemikalien nachgewiesen.

IN moderne Konstruktion Es zeichnet sich immer deutlicher ein Trend zur Chemisierung technologischer Prozesse und zur Verwendung als Gemische ab verschiedene Substanzen, hauptsächlich Beton und Stahlbeton. Aus hygienischer Sicht ist es wichtig, die schädlichen Auswirkungen chemischer Zusätze in Baustoffen durch die Freisetzung giftiger Stoffe zu berücksichtigen.

Interne Quellen der Umweltverschmutzung in Innenräumen sind nicht weniger stark menschliche Abfallprodukte - Anthropotoxine. Es wurde festgestellt, dass ein Mensch im Laufe seines Lebens etwa 400 chemische Verbindungen freisetzt.

Studien haben gezeigt, dass sich das Luftklima in unbelüfteten Räumen proportional zur Anzahl der Personen und der Zeit, die sie im Raum verbringen, verschlechtert. Chemische Analyse Mithilfe der Raumluft konnten wir eine Reihe giftiger Substanzen in ihnen identifizieren, deren Verteilung nach Gefahrenklassen offensichtlich ist auf die folgende Weise: Dimethylamin, Schwefelwasserstoff, Stickstoffdioxid, Ethylenoxid, Benzol (zweite Gefahrenklasse – hochgefährliche Stoffe); Essigsäure, Phenol, Methylstyrol, Toluol, Methanol, Vinylacetat (dritte Gefahrenklasse – Stoffe mit geringer Gefahr). Ein Fünftel der identifizierten Anthropotoxine werden als hochgefährliche Stoffe eingestuft. Es wurde festgestellt, dass in einem unbelüfteten Raum die Konzentrationen von Dimethylamin und Schwefelwasserstoff die maximal zulässige Konzentration für atmosphärische Luft überstiegen. Die Konzentrationen von Stoffen wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Ammoniak überstiegen oder lagen auf ihrem Niveau. Obwohl die übrigen Substanzen nur Zehntel oder kleinere Bruchteile der maximal zulässigen Konzentration ausmachten, deuteten sie in ihrer Gesamtheit auf ein ungünstiges Luftmilieu hin, da sich bereits ein zwei- bis vierstündiger Aufenthalt unter diesen Bedingungen negativ auf die geistige Leistungsfähigkeit der Probanden auswirkte.

Eine Untersuchung der Luftumgebung von vergasten Räumen zeigte, dass während einer einstündigen Verbrennung von Gas in der Raumluft die Konzentration der Stoffe (mg/m 3) betrug: Kohlenmonoxid – durchschnittlich 15, Formaldehyd – 0,037, Stickoxide – 0,62, Stickstoffdioxid - 0,44, Benzol - 0,07. Die Lufttemperatur im Raum stieg bei der Gasverbrennung um 3–6 °C, die Luftfeuchtigkeit stieg um 10–15 %. Darüber hinaus wurden nicht nur in der Küche, sondern auch in den Wohnbereichen der Wohnung hohe Konzentrationen chemischer Verbindungen beobachtet. Nach dem Herunterfahren Gasgeräte Der Gehalt an Kohlenmonoxid und anderen Chemikalien in der Luft nahm ab, kehrte jedoch manchmal auch nach 1,5 bis 2,5 Stunden nicht auf die ursprünglichen Werte zurück.

Untersuchung der Wirkung von Verbrennungsprodukten Haushaltsgas Bei der äußeren Atmung einer Person wurde eine erhöhte Belastung des Atmungssystems und eine Veränderung des Funktionszustands des Zentralnervensystems festgestellt.

Eine der häufigsten Ursachen für Luftverschmutzung in Innenräumen ist Rauchen. Die spektrometrische Analyse der durch Tabakrauch verunreinigten Luft ergab 186 chemische Verbindungen. In unzureichend belüfteten Bereichen kann die Luftverschmutzung durch Rauchprodukte 60–90 % erreichen.

Bei der Untersuchung der Auswirkungen von Tabakrauchbestandteilen auf Nichtraucher (Passivrauchen) beobachteten die Probanden eine Reizung der Augenschleimhäute, einen Anstieg des Carboxyhämoglobingehalts im Blut, einen Anstieg der Herzfrequenz und einen Anstieg der Niveau von Blutdruck. Auf diese Weise, Hauptverschmutzungsquellen Die Luftumgebung des Raumes lässt sich in vier Gruppen einteilen:

Die Bedeutung interner Schadstoffquellen variiert in verschiedenen Gebäudetypen. IN Verwaltungsgebäude Der Grad der Gesamtverschmutzung korreliert am stärksten mit der Sättigung der Räumlichkeiten mit Polymermaterialien (R = 0,75); in Indoor-Sportanlagen korreliert der Grad der chemischen Verschmutzung am stärksten mit der Anzahl der darin befindlichen Personen (R = 0,75). Bei Wohngebäuden ist der Zusammenhang zwischen dem Grad der chemischen Verschmutzung sowohl mit der Sättigung der Räumlichkeiten mit Polymermaterialien als auch mit der Anzahl der Personen in den Räumlichkeiten ungefähr gleich.

Chemische Luftverschmutzung in Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden unter bestimmten Bedingungen (schlechte Belüftung, übermäßige Sättigung der Räumlichkeiten mit Polymermaterialien, großer Cluster Menschen usw.) können ein Niveau erreichen, das hat Negativer Einfluss An allgemeiner Zustand menschlicher Körper.

IN letzten Jahren Nach Angaben der WHO hat die Zahl der Meldungen über das sogenannte Sick-Building-Syndrom deutlich zugenommen. Die beschriebenen Symptome einer sich verschlechternden Gesundheit von Menschen, die in solchen Gebäuden leben oder arbeiten, sind sehr vielfältig, weisen aber auch eine Reihe von Symptomen auf Gemeinsamkeiten, nämlich: Kopfschmerzen, geistige Müdigkeit, erhöhte Häufigkeit von durch die Luft übertragenen Infektionen und Erkältungen, Reizung der Schleimhäute von Augen, Nase, Rachen, Gefühl trockener Schleimhäute und Haut, Übelkeit, Schwindel.

Erste Kategorie - vorübergehend „kranke“ Gebäude- umfasst neu errichtete oder kürzlich rekonstruierte Gebäude, bei denen die Intensität der Manifestation dieser Symptome mit der Zeit nachlässt und in den meisten Fällen nach etwa sechs Monaten vollständig verschwindet. Eine Verringerung der Schwere der Symptome kann auf die Emissionsmuster flüchtiger Bestandteile zurückzuführen sein, die in Baumaterialien, Farben usw. enthalten sind.

In Gebäuden der zweiten Kategorie - ständig „krank“ Die beschriebenen Symptome werden seit vielen Jahren beobachtet und selbst groß angelegte Gesundheitsmaßnahmen können möglicherweise nicht zielführend sein. Eine Erklärung für diese Situation ist in der Regel trotz einer gründlichen Untersuchung der Zusammensetzung der Luft, des Werkes, schwer zu finden Belüftungssystem und Gebäudedesignmerkmale.

Es ist zu beachten, dass es nicht immer möglich ist, einen direkten Zusammenhang zwischen dem Zustand der Raumluft und dem Zustand der öffentlichen Gesundheit festzustellen.

Die Gewährleistung einer optimalen Luftumgebung in Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden ist jedoch ein wichtiges hygienisches und technisches Problem. Das wichtigste Glied bei der Lösung dieses Problems ist der Luftaustausch von Räumen, der die erforderlichen Luftparameter bereitstellt. Bei der Planung von Klimaanlagen in Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden wird die erforderliche Luftzufuhrmenge in einem Volumen berechnet, das ausreicht, um menschliche Wärme und Feuchtigkeit sowie ausgeatmetes Kohlendioxid aufzunehmen, und in Räumen, die zum Rauchen bestimmt sind, wird auch die Notwendigkeit der Entfernung von Tabakrauch berücksichtigt Konto.

Zusätzlich zur Mengenregulierung Luftversorgung und er chemische Zusammensetzung Die elektrischen Eigenschaften der Luftumgebung sind von bekannter Bedeutung für die Gewährleistung des Luftkomforts in einem geschlossenen Raum. Letzteres wird durch das Ionenregime der Räumlichkeiten bestimmt, d. h. durch den Grad der positiven und negativen Luftionisation. Negative Auswirkung Der Körper ist sowohl von unzureichender als auch von übermäßiger Ionisierung der Luft betroffen.

Das Leben in Gebieten mit einem Gehalt an negativen Luftionen in der Größenordnung von 1000–2000 pro ml Luft wirkt sich positiv auf die Gesundheit der Bevölkerung aus.

Durch die Anwesenheit von Menschen in Räumen sinkt der Gehalt an leichten Luftionen. Dabei verändert sich die Ionisierung der Luft umso stärker, je mehr Personen sich im Raum aufhalten und je kleiner seine Fläche ist.

Eine Verringerung der Anzahl leichter Ionen geht mit dem Verlust der erfrischenden Eigenschaften der Luft und ihrer geringeren physiologischen und chemischen Aktivität einher, was sich negativ auf den menschlichen Körper auswirkt und zu Beschwerden über Verstopfung und „Sauerstoffmangel“ führt. Von besonderem Interesse sind daher die Prozesse der Deionisierung und künstlichen Ionisierung der Raumluft, die selbstverständlich einer hygienischen Regelung unterliegen müssen.

Es muss betont werden, dass eine künstliche Ionisierung der Raumluft ohne ausreichende Luftzufuhr bedingt ist hohe Luftfeuchtigkeit und Luftstaubigkeit führt zwangsläufig zu einem Anstieg der Anzahl schwerer Ionen. Darüber hinaus steigt bei der Ionisierung staubiger Luft der Anteil der Staubretention in den Atemwegen stark an (Staub, der elektrische Ladungen trägt, wird in den menschlichen Atemwegen in viel größeren Mengen zurückgehalten als neutraler Staub).

Folglich ist die künstliche Luftionisierung kein Allheilmittel zur Verbesserung der Gesundheit der Raumluft. Ohne die Verbesserung aller hygienischen Parameter der Luftumgebung verbessert die künstliche Ionisierung nicht nur nicht die Lebensbedingungen des Menschen, sondern kann sich im Gegenteil auch negativ auswirken.

Die optimalen Gesamtkonzentrationen an leichten Ionen liegen in der Größenordnung von 3 x 10, und das erforderliche Minimum beträgt 5 x 10 in 1 cm 3. Diese Empfehlungen bildeten die Grundlage für die aktuelle Russische Föderation Hygiene- und Hygienestandards für zulässige Luftionisationsgrade in Industrie- und öffentlichen Räumlichkeiten (Tabelle 6.1).

Bei der Gasverbrennung handelt es sich um eine Reaktion zwischen den brennbaren Bestandteilen eines Gases und dem Luftsauerstoff unter Freisetzung von Wärme. Der Verbrennungsprozess hängt von der chemischen Zusammensetzung des Brennstoffs ab. Der Hauptbestandteil von Erdgas ist Methan; auch Ethan, Propan und Butan, die in geringen Mengen enthalten sind, sind brennbar.

Erdgas aus westsibirischen Feldern besteht fast ausschließlich (bis zu 99 %) aus CH4-Methan. Luft besteht aus Sauerstoff (21 %) und Stickstoff sowie einer geringen Menge anderer nicht brennbarer Gase (79 %). Vereinfacht sieht die Reaktion der vollständigen Verbrennung von Methan so aus:

CH4 + 2O2 + 7,52 N2 = CO2 + 2H20 + 7,52 N2

Durch die Verbrennungsreaktion entstehen bei der vollständigen Verbrennung Kohlendioxid CO2 und Wasserdampf H2O, Stoffe, die keine schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt und den Menschen haben. Stickstoff N nimmt an der Reaktion nicht teil. Zur vollständigen Verbrennung von 1 m³ Methan werden theoretisch 9,52 m³ Luft benötigt. Aus praktischen Gründen geht man davon aus, dass für die vollständige Verbrennung von 1 m³ Erdgas mindestens 10 m³ Luft erforderlich sind. Allerdings bewerben Sie sich nur theoretisch erforderliche Menge Luft, dann ist es unmöglich, eine vollständige Verbrennung des Kraftstoffs zu erreichen: Es ist schwierig, das Gas mit Luft zu mischen, damit jedem seiner Moleküle die erforderliche Anzahl an Sauerstoffmolekülen zugeführt wird. In der Praxis wird der Verbrennung mehr Luft zugeführt, als theoretisch nötig wäre. Die Menge des Luftüberschusses wird durch die Luftüberschusszahl a bestimmt, die das Verhältnis der tatsächlich zur Verbrennung verbrauchten Luftmenge zur theoretisch benötigten Menge angibt:

α = V tatsächlich/V theoretisch

wobei V die tatsächlich für die Verbrennung verbrauchte Luftmenge ist, m³;
V ist die theoretisch benötigte Luftmenge m³.

Der Luftüberschusskoeffizient beträgt der wichtigste Indikator, charakterisiert die Qualität der Gasverbrennung durch den Brenner. Je kleiner a, desto weniger Wärme wird von den Abgasen abgeführt und desto höher ist der Wirkungsgrad gasbetriebene Geräte. Bei der Verbrennung von Gas mit unzureichendem Luftüberschuss kommt es jedoch zu Luftmangel, der zu einer unvollständigen Verbrennung führen kann. Bei modernen Brennern mit vollständiger Vormischung von Gas und Luft liegt der Luftüberschusskoeffizient im Bereich von 1,05 bis 1,1“, d. h. der Luftverbrauch für die Verbrennung ist 5 bis 10 % höher als theoretisch erforderlich.

Bei unvollständiger Verbrennung enthalten die Verbrennungsprodukte eine erhebliche Menge Kohlenmonoxid CO sowie unverbrannten Kohlenstoff in Form von Ruß. Wenn der Brenner sehr schlecht funktioniert, können die Verbrennungsprodukte Wasserstoff und unverbranntes Methan enthalten. Kohlenmonoxid CO (Kohlenmonoxid) verschmutzt die Raumluft (bei Verwendung von Geräten, ohne Verbrennungsprodukte in die Atmosphäre abzugeben – Gasherde, Lautsprecher mit geringer thermischer Leistung) und hat eine giftige Wirkung. Ruß verunreinigt die Wärmetauscheroberflächen, verringert die Wärmeübertragung erheblich und verringert die Effizienz gasbetriebener Haushaltsgeräte. Darüber hinaus kommt es bei der Verwendung von Gasherden zu einer Verunreinigung des Geschirrs mit Ruß, der nur mit erheblichem Aufwand entfernt werden kann. In Warmwasserbereitern verunreinigt Ruß in „vernachlässigten“ Fällen den Wärmetauscher, bis die Wärmeübertragung von Verbrennungsprodukten fast vollständig aufhört: Die Säule brennt und das Wasser erwärmt sich um mehrere Grad.

Es kommt zu einer unvollständigen Verbrennung:

• wenn nicht genügend Luft für die Verbrennung vorhanden ist;
• mit schlechter Vermischung von Gas und Luft;
• wenn die Flamme übermäßig abkühlt, bevor die Verbrennungsreaktion abgeschlossen ist.

Die Qualität der Gasverbrennung lässt sich über die Farbe der Flamme steuern. Eine schlechte Gasverbrennung ist durch eine gelbe, rauchige Flamme gekennzeichnet. Wenn das Gas vollständig verbrannt ist, ist die Flamme eine kurze, bläulich-violette Fackel mit hoher Temperatur. Wird zur Steuerung des Betriebs von Industriebrennern verwendet spezielle Geräte, Analyse der Zusammensetzung Rauchgase und Temperatur der Verbrennungsprodukte. Derzeit ist es bei der Einrichtung bestimmter gasbetriebener Haushaltsgeräte auch möglich, den Verbrennungsprozess über die Temperatur und die Analyse der Abgase zu regeln.

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Eigenschaften von Methan

§ Farblos;

§ Ungiftig (ungiftig);

§ Geruchs- und geschmacksneutral.

§ Methan besteht zu 75 % aus Kohlenstoff und zu 25 % aus Wasserstoff.

§ Spezifisches Gewicht ist 0,717 kg/m 3 (zweimal leichter als Luft).

§ Flammpunkt ist die minimale Anfangstemperatur, bei der die Verbrennung beginnt. Für Methan sind es 645 o.

§ Verbrennungstemperatur- Dies ist die maximale Temperatur, die bei der vollständigen Verbrennung von Gas erreicht werden kann, wenn die zur Verbrennung erforderliche Luftmenge genau den chemischen Verbrennungsformeln entspricht. Bei Methan liegt sie bei 1100–1400 °C und hängt von den Verbrennungsbedingungen ab.

§ Verbrennungswärme– Dies ist die Wärmemenge, die bei der vollständigen Verbrennung von 1 m 3 Gas freigesetzt wird, und beträgt 8500 kcal/m 3.

§ Geschwindigkeit der Flammenausbreitung gleich 0,67 m/s.

Gas-Luft-Gemisch

Welches Gas enthält:

Bis zu 5 % brennen nicht;

Von 5 bis 15 % explodiert;

Über 15 % verbrennen bei zusätzlicher Luftzufuhr (dies hängt alles vom Verhältnis des Gasvolumens in der Luft ab und wird aufgerufen Explosionsgrenzen)

Brennbare Gase sind geruchlos; um sie rechtzeitig in der Luft zu erkennen und Lecks schnell und genau zu erkennen, wird das Gas odoriert, d. h. einen Geruch abgeben. Zu diesem Zweck wird ETHYLMERCOPTAN verwendet. Die Odorierungsrate beträgt 16 g pro 1000 m 3. Wenn 1 % Erdgas in der Luft ist, sollten Sie es riechen.

Als Brennstoff verwendetes Gas muss den GOST-Anforderungen entsprechen und enthalten schädliche Verunreinigungen pro 100 m 3 nicht mehr als:

Schwefelwasserstoff 0,0 2 G /m.cube

Ammoniak 2 gr.

Blausäure 5 g.

Harz und Staub 0,001 g/m3

Naphthalin 10 gr.

Sauerstoff 1 %.

Der Einsatz von Erdgas hat eine Reihe von Vorteilen:

· Abwesenheit von Asche und Staub und Entfernung fester Partikel in die Atmosphäre;

· hohe Verbrennungswärme;

· einfacher Transport und Verbrennung;

· die Arbeit des Servicepersonals wird erleichtert;

· die sanitären und hygienischen Bedingungen in Kesselhäusern und Umgebung werden verbessert;

· Große Auswahl an automatischen Steuerungen.

Bei der Verwendung von Erdgas sind besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich, da... Durch Undichtigkeiten an der Verbindungsstelle von Gasleitung und Armaturen ist eine Leckage möglich. Das Vorhandensein von mehr als 20 % Gas in einem Raum führt zum Ersticken; seine Ansammlung in einem geschlossenen Volumen von mehr als 5 % bis 15 % führt zu einer Explosion des Gas-Luft-Gemisches. Bei unvollständiger Verbrennung entsteht Kohlenmonoxid, das bereits in geringen Konzentrationen (0,15 %) giftig ist.

Erdgasverbrennung

Verbrennung bezeichnet die schnelle chemische Verbindung brennbarer Teile des Kraftstoffs mit Sauerstoff in der Luft und tritt auf, wenn hohe Temperatur, geht mit der Freisetzung von Wärme unter Bildung von Flammen und Verbrennungsprodukten einher. Es kommt zur Verbrennung vollständig und unvollständig.

Volle Verbrennung– Tritt auf, wenn ausreichend Sauerstoff vorhanden ist. Sauerstoffmangel verursacht unvollständige Verbrennung, bei dem weniger Wärme freigesetzt wird als bei vollem Kohlenmonoxid (wirkt giftig auf). Service Personal) bildet sich Ruß auf der Oberfläche des Kessels und der Wärmeverlust nimmt zu, was zu einem übermäßigen Brennstoffverbrauch, einer Verringerung der Kesseleffizienz und Luftverschmutzung führt.

Die Produkte der Erdgasverbrennung sind– Kohlendioxid, Wasserdampf, etwas überschüssiger Sauerstoff und Stickstoff. Überschüssiger Sauerstoff ist in Verbrennungsprodukten nur dann enthalten, wenn die Verbrennung mit Luftüberschuss erfolgt, und Stickstoff ist immer in Verbrennungsprodukten enthalten, weil Ist Bestandteil Luft und nimmt nicht an der Verbrennung teil.

Produkte einer unvollständigen Verbrennung von Gas können sein Kohlenmonoxid, unverbrannter Wasserstoff und Methan, schwere Kohlenwasserstoffe, Ruß.

Methanreaktion:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

Nach der Formel Für die Verbrennung von 1 m 3 Methan werden 10 m 3 Luft benötigt, die 2 m 3 Sauerstoff enthält. In der Praxis wird für die Verbrennung von 1 m 3 Methan unter Berücksichtigung aller Arten von Verlusten mehr Luft benötigt; hierfür wird ein Koeffizient verwendet ZU Luftüberschuss, also = 1,05-1,1.

Theoretisches Luftvolumen = 10 m3

Praktisches Luftvolumen = 10*1,05=10,5 oder 10*1,1=11

Vollständigkeit der Verbrennung Der Brennstoff kann visuell anhand der Farbe und Art der Flamme sowie mithilfe eines Gasanalysators bestimmt werden.

Transparente blaue Flamme – vollständige Verbrennung des Gases;

Rot oder gelb mit rauchigen Streifen – die Verbrennung ist unvollständig.

Die Verbrennung wird durch Erhöhen der Luftzufuhr zum Feuerraum oder Verringern der Gaszufuhr reguliert. Dieser Prozess verwendet Primär- und Sekundärluft.

Sekundärluft– 40–50 % (bei der Verbrennung mit Gas im Kesselofen vermischt)

Primärluft– 50-60 % (im Brenner vor der Verbrennung mit Gas vermischt) zur Verbrennung wird ein Gas-Luft-Gemisch verwendet

Verbrennung charakterisiert Flammenverteilungsgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der das Flammenfrontelement vertrieben von relativ frischer Strom eines Gas-Luft-Gemisches.

Die Geschwindigkeit der Verbrennung und Flammenausbreitung hängt ab von:

· über die Zusammensetzung der Mischung;

· zur Temperatur;

· durch Druck;

· über das Verhältnis von Gas und Luft.

Die Brenngeschwindigkeit bestimmt eine der Hauptbedingungen für den zuverlässigen Betrieb des Heizraums und charakterisiert ihn Flammenablösung und -durchbruch.

Flammenbruch– tritt auf, wenn die Geschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches am Brenneraustritt größer ist als die Verbrennungsgeschwindigkeit.

Gründe für die Trennung: übermäßiger Anstieg der Gaszufuhr oder übermäßiges Vakuum im Feuerraum (Zug). Während der Zündung und beim Einschalten der Brenner wird eine Flammentrennung beobachtet. Die Ablösung der Flamme führt zu einer Gasverunreinigung des Ofens und der Gaskanäle des Kessels und zu einer Explosion.

Flammendurchbruch– tritt auf, wenn die Geschwindigkeit der Flammenausbreitung (Brenngeschwindigkeit) größer ist als die Ausströmgeschwindigkeit des Gas-Luft-Gemisches aus dem Brenner. Mit dem Durchbruch kommt es zu einer Verbrennung des Gas-Luft-Gemisches im Brenner, der Brenner wird heiß und fällt aus. Manchmal geht ein Durchbruch mit einem Knall oder einer Explosion im Inneren des Brenners einher. In diesem Fall kann nicht nur der Brenner, sondern auch die Vorderwand des Kessels zerstört werden. Ein Schlupf tritt auf, wenn die Gaszufuhr stark abnimmt.

Wenn die Flamme erlischt und durchbricht, muss das Wartungspersonal die Brennstoffzufuhr unterbrechen, die Ursache ermitteln und beseitigen, den Feuerraum und die Rauchgaskanäle 10–15 Minuten lang belüften und das Feuer erneut entzünden.

Der Verbrennungsprozess von gasförmigem Brennstoff kann in 4 Phasen unterteilt werden:

1. Gas tritt unter Druck und mit erhöhter Geschwindigkeit aus der Brennerdüse in die Brennervorrichtung aus.

2. Bildung eines Gemisches aus Gas und Luft.

3. Zündung des resultierenden brennbaren Gemisches.

4. Verbrennung eines brennbaren Gemisches.

Gaspipelines

Gas wird über Gasleitungen an den Verbraucher geliefert - Extern und intern– zu Gasverteilungsstationen außerhalb der Stadt und von dort über Gasleitungen zu Gasregulierungspunkten hydraulisches Frakturieren oder Gasregelgerät GRU Industrieunternehmen.

Gaspipelines sind:

· hoher Druck erste Kategorieüber 0,6 MPa bis einschließlich 1,2 MPa;

· Hochdruck der zweiten Kategorieüber 0,3 MPa bis 0,6 MPa;

· Durchschnittsdruck der dritten Kategorieüber 0,005 MPa bis 0,3 MPa;

· niedriger Druck vierte Kategorie bis einschließlich 0,005 MPa.

MPa – bedeutet Mega Pascal

Im Heizraum sind ausschließlich Mittel- und Niederdruck-Gasleitungen verlegt. Der Abschnitt von der Netzgasverteilungsleitung (Stadt) bis zum Betriebsgelände wird zusammen mit der Trennvorrichtung bezeichnet Eingang.

Als Einlassgasleitung gilt der Abschnitt von der Trennvorrichtung am Einlass, wenn diese außerhalb des Raumes installiert ist, bis zur internen Gasleitung.

Am Gaseinlass in den Heizraum sollte sich an einem beleuchteten und für Wartungszwecke geeigneten Ort ein Ventil befinden. Zum Schutz vor Streuströmen muss vor dem Ventil ein Isolierflansch vorhanden sein. An jedem Abzweig von der Gasverteilungsleitung zum Kessel sind mindestens 2 Absperrorgane vorgesehen, von denen eines direkt vor dem Brenner installiert ist. Zusätzlich zu den Armaturen und Instrumenten an der Gasleitung muss vor jedem Kessel eine automatische Vorrichtung zur Gewährleistung installiert werden sicheres Arbeiten Kessel Um zu verhindern, dass bei defekten Absperrorganen Gase in den Kesselofen gelangen, sind Spülkerzen und Sicherheitsgasleitungen mit Absperrorganen erforderlich, die bei Stillstand der Kessel geöffnet sein müssen. Niederdruck-Gasleitungen werden in Kesselräumen gestrichen Gelb und mittlerer Druck in Gelb mit roten Ringen.

Gasbrenner

Gasbrenner- eine Gasbrennervorrichtung, die dazu bestimmt ist, der Verbrennungsstelle je nach technologischen Anforderungen ein vorbereitetes Gas-Luft-Gemisch oder getrenntes Gas und Luft zuzuführen sowie eine stabile Verbrennung von gasförmigem Brennstoff zu gewährleisten und den Verbrennungsprozess zu steuern.

Für Brenner gelten folgende Anforderungen:

· Die wichtigsten Brennertypen müssen in Fabriken in Massenproduktion hergestellt werden.

· Brenner müssen den Durchgang einer bestimmten Gasmenge und die vollständige Verbrennung gewährleisten;

· Gewährleistung einer minimalen Menge schädlicher Emissionen in die Atmosphäre;

· muss ohne Lärm, Flammenablösung oder Durchbruch arbeiten;

· muss leicht zu warten und für Inspektion und Reparatur geeignet sein;

· könnte bei Bedarf als Reservekraftstoff verwendet werden;

· Muster neu erstellter und bestehender Brenner unterliegen der GOST-Prüfung;

Das Hauptmerkmal von Brennern ist ihr Wärmekraft, worunter man die Wärmemenge versteht, die bei vollständiger Verbrennung des durch den Brenner zugeführten Brennstoffs freigesetzt werden kann. Alle diese Eigenschaften finden Sie im Brennerdatenblatt.