Oro kiekis, reikalingas visiškam dujų degimui. Oro pertekliaus koeficientas ir jo įtaka dujų degimo efektyvumui

Bendra informacija. Kitas svarbus vidinės taršos šaltinis, stiprus sensibilizuojantis veiksnys žmonėms, yra gamtinės dujos ir jų degimo produktai. Dujos yra daugiakomponentė sistema, susidedanti iš dešimčių skirtingų junginių, įskaitant specialiai pridėtus (lentelė

Yra tiesioginių įrodymų, kad naudojami degimo įrenginiai gamtinių dujų(dujinės viryklės ir katilai), turi neigiamą poveikį žmonių sveikatai. Be to, asmenys, turintys padidėjusį jautrumą aplinkos veiksniams, neadekvačiai reaguoja į gamtinių dujų komponentus ir jų degimo produktus.

Gamtinės dujos namuose yra daugybės įvairių teršalų šaltinis. Tai apima junginius, kurie yra tiesiogiai dujose (kvapiosios medžiagos, dujiniai angliavandeniliai, toksiški organometaliniai kompleksai ir radioaktyviosios dujos radonas), visiškas degimas(anglies monoksidas, azoto dioksidas, kietųjų dalelių organinės dalelės, policikliniai aromatiniai angliavandeniliai ir nedidelis kiekis lakiųjų organinių junginių). Visi šie komponentai gali veikti žmogaus organizmą arba atskirai, arba kartu su kitais (sinergijos efektas).

12.3 lentelė

Dujinio kuro sudėtis

Kvapiosios medžiagos. Kvapiosios medžiagos – tai sieros turintys organiniai aromatiniai junginiai (merkaptanai, tioeteriai ir tioaromatiniai junginiai). Pridedama prie gamtinių dujų, kad būtų aptiktas nuotėkis. Nors šių junginių yra labai mažomis, žemesnėmis koncentracijomis, kurios nėra laikomos toksiškomis daugumai žmonių, jų kvapas gali sukelti sveikų asmenų pykinimą ir galvos skausmą.

Klinikinė patirtis ir epidemiologiniai duomenys rodo, kad chemiškai jautrūs žmonės netinkamai reaguoja į cheminius junginius, esančius net esant mažoms koncentracijoms. Astma sergantys asmenys kvapą dažnai identifikuoja kaip astmos priepuolių sukėlėją.

Kvapiosios medžiagos apima, pavyzdžiui, metantiolį. Metanitiolis, taip pat žinomas kaip metilo merkaptanas (merkaptometanas, tiometilo alkoholis), yra dujinis junginys, dažniausiai naudojamas kaip aromatinis priedas prie gamtinių dujų. Nemalonus kvapas dauguma žmonių patiria, kai koncentracija yra 1 dalis iš 140 ppm, tačiau labai jautrūs asmenys šį junginį gali aptikti žymiai mažesnėmis koncentracijomis.

Toksikologiniai tyrimai su gyvūnais parodė, kad 0,16 % metantiolio, 3,3 % etanetiolio arba 9,6 % dimetilsulfido gali sukelti komą 50 % žiurkių, kurios 15 minučių buvo veikiamos šiais junginiais.

Kitas merkaptanas, taip pat naudojamas kaip aromatinis gamtinių dujų priedas, yra merkaptoetanolis (C2H6OS), taip pat žinomas kaip 2-tioetanolis, etilo merkaptanas. Stipriai dirgina akis ir odą, gali sukelti toksinį poveikį per odą. Jis yra degus ir suyra kaitinant, sudarydamas labai toksiškus SOx garus.

Merkaptanai, kaip patalpų oro teršalai, turi sieros ir gali sugauti elementinį gyvsidabrį. Didelės koncentracijos merkaptanai gali sutrikdyti periferinę kraujotaką ir pagreitinti širdies susitraukimų dažnį, taip pat sukelti sąmonės netekimą, cianozės išsivystymą ar net mirtį.

Aerozoliai. Deginant gamtines dujas susidaro mažos organinės dalelės (aerozoliai), įskaitant kancerogeninius aromatinius angliavandenilius, taip pat kai kuriuos lakiuosius organiniai junginiai. DOS yra įtariamos jautrinančios medžiagos, kurios kartu su kitais komponentais gali sukelti „sergančio pastato“ sindromą, taip pat daugialypį cheminį jautrumą (MCS).

DOS taip pat yra formaldehidas, kuris susidaro nedideliais kiekiais degant dujoms. Naudojimas dujiniai prietaisai namuose, kuriuose gyvena jautrūs asmenys, padidėja šių dirgiklių poveikis, dėl to padidėja ligos simptomai ir skatinamas tolesnis jautrinimas.

Aerozoliai, susidarantys deginant gamtines dujas, gali tapti įvairių ore esančių cheminių junginių adsorbcijos vietomis. Taigi oro teršalai gali susikaupti mikrotūriuose ir reaguoti vienas su kitu, ypač kai metalai veikia kaip reakcijos katalizatoriai. Kuo mažesnė dalelė, tuo didesnis šio proceso koncentracijos aktyvumas.

Be to, vandens garai, susidarantys deginant gamtines dujas, yra aerozolio dalelių ir teršalų pernešimo jungtis, kai jie patenka į plaučių alveoles.

Deginant gamtines dujas taip pat susidaro aerozoliai, kuriuose yra policiklinių aromatinių angliavandenilių. Jie turi neigiamą poveikį kvėpavimo sistemai ir yra žinomi kancerogenai. Be to, angliavandeniliai gali sukelti lėtinę intoksikaciją jautriems žmonėms.

Deginant gamtines dujas benzeno, tolueno, etilbenzeno ir ksileno susidarymas taip pat nepalankus žmonių sveikatai. Yra žinoma, kad benzenas yra kancerogeninis, kai dozės yra gerokai mažesnės už slenkstinį lygį. Benzeno poveikis yra susijęs su padidėjusia vėžio, ypač leukemijos, rizika. Jautrinantis benzeno poveikis nežinomas.

Organiniai metaliniai junginiai. Kai kuriuose gamtinių dujų komponentuose gali būti didelės koncentracijos toksiškų sunkiųjų metalų, įskaitant šviną, varį, gyvsidabrį, sidabrą ir arseną. Labai tikėtina, kad šių metalų yra gamtinėse dujose organinių metalų kompleksų, tokių kaip trimetilarsenitas (CH3)3As, pavidalu. Šių toksiškų metalų susiejimas su organine matrica daro juos tirpius lipiduose. Tai lemia aukštą absorbcijos lygį ir polinkį bioakumuliuotis žmogaus riebaliniame audinyje. Didelis tetrametilplumbito (CH3)4Pb ir dimetilgyvsidabrio (CH3)2Hg toksiškumas rodo poveikį žmonių sveikatai, nes metilinti šių metalų junginiai yra toksiškesni nei patys metalai. Šie junginiai ypač pavojingi moterims žindymo laikotarpiu, nes tokiu atveju lipidai migruoja iš organizmo riebalų atsargų.

Dimetilgyvsidabris (CH3)2Hg yra ypač pavojingas organometalinis junginys dėl didelio lipofiliškumo. Metilgyvsidabris gali patekti į organizmą įkvėpus ir per odą. Šio junginio absorbcija virškinimo trakte yra beveik 100%. Gyvsidabris turi ryškų neurotoksinį poveikį ir gebėjimą paveikti žmogaus reprodukcinę funkciją. Toksikologija neturi duomenų apie saugūs lygiai gyvsidabris gyviems organizmams.

Organiniai arseno junginiai taip pat yra labai toksiški, ypač kai jie sunaikinami metaboliškai (metabolinis aktyvinimas), todėl susidaro labai toksiškos neorganinės formos.

Gamtinių dujų degimo produktai. Azoto dioksidas gali veikti plaučių sistemą, o tai palengvina alerginių reakcijų atsiradimą kitoms medžiagoms, mažina plaučių funkciją, jautrumą užkrečiamos ligos plaučius, stiprina bronchų astma ir kitos kvėpavimo takų ligos. Tai ypač ryšku vaikams.

Yra įrodymų, kad deginant gamtines dujas susidaręs NO2 gali sukelti:

• plaučių sistemos uždegimas ir susilpnėjusi plaučių gyvybinė funkcija;
• padidėjusi į astmą panašių simptomų, įskaitant švokštimą, dusulį ir priepuolius, rizika. Tai ypač būdinga moterims, gaminančioms maistą ant dujinių viryklių, taip pat vaikams;
• sumažėjęs atsparumas bakterinėms plaučių ligoms dėl imunologinių plaučių gynybos mechanizmų sumažėjimo;
• sukeliantis neigiamą poveikį apskritai Imuninė sistemažmonės ir gyvūnai;
• kaip adjuvanto įtaka alerginių reakcijų į kitus komponentus vystymuisi;
• padidėjęs jautrumas ir padidėjęs alerginis atsakas į nepageidaujamus alergenus.

Gamtinių dujų degimo produktuose yra gana didelė vandenilio sulfido (H2S) koncentracija, kuri teršia aplinką. Jis yra nuodingas, kai koncentracija mažesnė nei 50.ppm, o 0,1-0,2% koncentracijos yra mirtina net ir trumpai veikiant. Kadangi organizmas turi šio junginio detoksikacijos mechanizmą, vandenilio sulfido toksiškumas labiau susijęs su jo poveikio koncentracija, o ne su poveikio trukme.

Nors vandenilio sulfidas turi stiprų kvapą, nuolatinis mažos koncentracijos poveikis praranda uoslę. Dėl to žmonėms, kurie gali nesąmoningai būti veikiami pavojingo šių dujų kiekio, gali pasireikšti toksinis poveikis. Nedidelės jo koncentracijos gyvenamųjų patalpų ore sukelia akių ir nosiaryklės dirginimą. Vidutinio lygio priežastis galvos skausmas, galvos svaigimas, taip pat kosulys ir pasunkėjęs kvėpavimas. Aukšti lygiai sukelti šoką, traukulius, komos būsena kurios baigiasi mirtimi. Išgyvenę ūminį vandenilio sulfido toksiškumą patiria neurologinių sutrikimų, tokių kaip amnezija, drebulys, pusiausvyros sutrikimas ir kartais sunkesnis smegenų pažeidimas.

Ūmus santykinai didelių vandenilio sulfido koncentracijų toksiškumas yra gerai žinomas, tačiau, deja, informacijos apie lėtinį MAZŲ DOZIŲ poveikį šiam komponentui yra mažai.

Radonas. Radono (222Rn) taip pat yra gamtinėse dujose ir vamzdynais jis gali būti nuneštas į dujines virykles, kurios tampa taršos šaltiniais. Kadangi radonas skyla į šviną (210 Pb pusinės eliminacijos laikas yra 3,8 dienos), jis sukuria ploną radioaktyvaus švino sluoksnį (vidutiniškai 0,01 cm storio), kuris padengia vidinius vamzdžių ir įrangos paviršius. Susidarius radioaktyvaus švino sluoksniui, radioaktyvumo foninė vertė padidėja keliais tūkstančiais skilimų per minutę (100 cm2 plote). Nuimti jį labai sunku ir reikia pakeisti vamzdžius.

Reikėtų nepamiršti, kad norint pašalinti toksinį poveikį ir palengvinti chemiškai jautrius pacientus, neužtenka vien išjungti dujų įrangą. Dujų įranga turi būti visiškai pašalintas iš patalpų, nes net neveikiantis dujinė viryklė ir toliau išskiria aromatinius junginius, kuriuos absorbavo per naudojimo metus.

Kaupiamasis gamtinių dujų, aromatinių junginių ir degimo produktų poveikis žmonių sveikatai nėra tiksliai žinomas. Yra hipotezė, kad kelių junginių poveikis gali padidėti, o atsakas į kelių teršalų poveikį gali būti didesnis nei atskirų poveikių suma.

Apibendrinant galima pasakyti, kad gamtinių dujų savybės, keliančios susirūpinimą žmonių ir gyvūnų sveikatai, yra šios:

• degus ir sprogus pobūdis;
• asfiksijos savybės;
• patalpų oro tarša degimo produktais;
• radioaktyviųjų elementų (radono) buvimas;
• labai toksiškų junginių kiekis degimo produktuose;
• toksiškų metalų pėdsakų buvimas;
• toksiški aromatiniai junginiai, dedami į gamtines dujas (ypač žmonėms, turintiems daugybinį cheminį jautrumą);
• dujų komponentų gebėjimas įjautrinti.

Degimas yra reakcija, kurios metu kuro cheminė energija paverčiama šiluma.

Degimas gali būti visiškas arba nepilnas. Visiškas degimas atsiranda, kai yra pakankamai deguonies. Jo trūkumas sukelia nepilnas degimas, kuriame išsiskiria mažiau šilumos nei pilnai, ir anglies monoksidas (CO), turintis nuodingą poveikį aptarnaujantis personalas, susidaro suodžiai, nusėdantys ant katilo kaitinimo paviršiaus ir didėjantys šilumos nuostoliai, o tai lemia perteklines kuro sąnaudas ir katilo efektyvumo mažėjimą bei atmosferos taršą.

Norint sudeginti 1 m 3 metano, reikia 10 m 3 oro, kuriame yra 2 m 3 deguonies. Siekiant užtikrinti visišką gamtinių dujų degimą, oras į krosnį tiekiamas su nedideliu pertekliumi. Faktiškai sunaudoto oro tūrio V d ir teoriškai reikalingo V t santykis vadinamas oro pertekliaus koeficientu = V d / V t. Šis rodiklis priklauso nuo konstrukcijos. dujų degiklis ir pakuros: kuo jos tobulesnės, tuo mažesnės. Būtina užtikrinti, kad oro pertekliaus koeficientas būtų ne mažesnis kaip 1, nes tai lemia nevisišką dujų degimą. Padidėjus oro pertekliaus santykiui, sumažėja katilo bloko efektyvumas.

Kuro degimo užbaigtumą galima nustatyti naudojant dujų analizatorių ir vizualiai - pagal liepsnos spalvą ir pobūdį:

skaidrus melsvas - visiškas degimas;

raudona arba geltona – degimas nebaigtas.

Degimas reguliuojamas didinant oro tiekimą į katilo krosnį arba mažinant dujų tiekimą. Šiam procesui naudojamas pirminis (sumaišytas su dujomis degiklyje – prieš degimą) ir antrinis (sujungtas su dujų arba dujų-oro mišiniu katilo krosnyje degimo metu) oras.

Katiluose su difuziniais degikliais (be priverstinio oro padavimo) antrinis oras, veikiamas vakuumo, patenka į krosnį per prapūtimo dureles.

Katiluose su įpurškimo degikliais: pirminis oras patenka į degiklį dėl įpurškimo ir yra reguliuojamas reguliavimo poveržle, o antrinis oras patenka per prapūtimo dureles.

Katiluose su maišymo degikliais pirminis ir antrinis oras į degiklį tiekiamas ventiliatoriumi ir valdomas oro vožtuvais.

Santykio tarp dujų ir oro mišinio greičio degiklio išleidimo angoje ir liepsnos plitimo greičio pažeidimas lemia, kad liepsna atsiskiria arba šokinėja ant degiklių.

Jei dujų ir oro mišinio greitis ties degiklio išėjimu yra didesnis už liepsnos plitimo greitį, atsiranda atskyrimas, o jei mažesnis – proveržis.

Jei liepsna plinta ir prasiskverbia, techninės priežiūros personalas turi užgesinti katilą, išvėdinti pakurą ir dūmtakius bei iš naujo užkurti katilą.

Dujinio kuro kasmet randama vis daugiau platus pritaikymas V įvairios pramonės šakos Nacionalinė ekonomika. Žemės ūkio gamyboje dujinis kuras plačiai naudojamas technologiniams (šiltnamiams, šiltnamiams, džiovykloms, gyvulininkystės ir paukštininkystės kompleksams šildyti) ir buitinėms reikmėms. IN Pastaruoju metu jis vis dažniau pradėtas naudoti vidaus degimo varikliams.

Palyginti su kitomis rūšimis, dujinis kuras turi šiuos privalumus:

dega teoriniame oro kiekyje, kuris suteikia aukštą šiluminis efektyvumas ir degimo temperatūra;

degant nesusidaro nepageidaujami sauso distiliavimo produktai ir sieros junginiai, suodžiai ir dūmai;

jis gana lengvai dujotiekiais tiekiamas į nuotolinio vartojimo įrenginius ir gali būti saugomas centralizuotai;

lengvai užsidega esant bet kokiai aplinkos temperatūrai;

reikalauja palyginti mažų gamybos kaštų, vadinasi, tai pigesnė kuro rūšis, lyginant su kitomis rūšimis;

gali būti naudojamas suspaustas arba suskystintas vidaus degimo varikliams;

turi aukštas antidetonacines savybes;

degimo metu nesusidaro kondensatas, o tai užtikrina reikšmingą variklio detalių susidėvėjimo sumažėjimą ir kt.

Tuo pačiu metu dujinis kuras turi ir tam tikrų neigiamų savybių, tarp kurių yra: nuodingas poveikis, sprogių mišinių susidarymas maišant su oru, lengvas tekėjimas per jungčių nesandarumus ir tt Todėl dirbant su dujiniu kuru, reikia atidžiai laikytis reikalingos atitinkamos saugos taisyklės.

Dujinio kuro naudojimą lemia jų sudėtis ir angliavandenilių dalies savybės. Plačiausiai naudojamas natūralus ar susijusių dujų naftos ar dujų telkiniai, taip pat gamyklos dujos iš naftos perdirbimo gamyklų ir kitų gamyklų. Pagrindiniai šių dujų komponentai yra angliavandeniliai, kurių anglies atomų skaičius molekulėje yra nuo vieno iki keturių (metanas, etanas, propanas, butanas ir jų dariniai).

Gamtinės dujos iš dujų telkinių beveik visiškai susideda iš metano (82...98%), mažai naudojamas dujinis kuras vidaus degimo varikliams.Nuolat didėjantis transporto priemonių parkas reikalauja vis daugiau degalų. Spręsti svarbiausias šalies ekonomines problemas – stabilų automobilių variklių aprūpinimą efektyviais energijos nešikliais ir naftos kilmės skystojo kuro suvartojimo mažinimą, naudojant dujinį kurą – suskystintąją naftą ir gamtines dujas.

Automobiliams naudojamos tik didelio ar vidutinio kaloringumo dujos. Varomas mažai kaloringomis dujomis, variklis neišvysto reikiamos galios, taip pat sumažėja transporto priemonės atstumas, o tai ekonomiškai nenaudinga. Pa). Gaminamos šių rūšių suslėgtos dujos: natūralus, mechanizuotas koksas ir prisodrintas koksas

Pagrindinis šių dujų degus komponentas yra metanas. Kaip ir skysto kuro atveju, vandenilio sulfido buvimas dujiniuose degaluose yra nepageidautinas dėl jo ėsdinančio poveikio dujų įrangai ir variklio dalims. Dujų oktaninis skaičius leidžia padidinti automobilių varikliai pagal suspaudimo laipsnį (iki 10...12).

Cianogeno CN buvimas automobilių dujose yra labai nepageidautinas. Susijungus su vandeniu, susidaro vandenilio cianido rūgštis, kurios įtakoje cilindrų sienelėse susidaro smulkūs įtrūkimai. Dujose esant dervingoms medžiagoms ir mechaninėms priemaišoms ant dujų įrangos ir variklio dalių susidaro nuosėdos ir teršalai.

Dujų deginimas yra šių procesų derinys:

degiųjų dujų maišymas su oru,

· mišinio kaitinimas,

terminis degių komponentų skilimas,

· degių komponentų užsidegimas ir cheminis derinys su atmosferos deguonimi, lydimas degiklio susidarymo ir intensyvaus šilumos išsiskyrimo.

Metano degimas vyksta pagal reakciją:

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

Dujoms degti būtinos sąlygos:

· užtikrinti reikiamą degiųjų dujų ir oro santykį,

· kaitinimas iki užsidegimo temperatūros.

Jei dujų ir oro mišinyje yra mažiau nei apatinė degumo riba, jis nesudegs.

Jei dujų ir oro mišinyje yra daugiau dujų nei viršutinė degumo riba, tada jis visiškai nesudegs.

Visiško dujų degimo produktų sudėtis:

· CO 2 – anglies dioksidas

· H 2 O – vandens garai

* N 2 – azotas (degimo metu nereaguoja su deguonimi)

Nevisiško dujų degimo produktų sudėtis:

· CO – anglies monoksidas

· C – suodžiai.

Norint sudeginti 1 m 3 gamtinių dujų, reikia 9,5 m 3 oro. Praktiškai oro suvartojimas visada didesnis.

Požiūris faktinis suvartojimas oras teoriškai reikalingas srautas vadinamas oro pertekliaus koeficientu: α = L/L t.,

Kur: L - faktinis suvartojimas;

L t – teoriškai reikalingas srautas.

Oro pertekliaus koeficientas visada yra didesnis nei vienas. Gamtinėms dujoms jis yra 1,05 – 1,2.

2. Momentinių vandens šildytuvų paskirtis, konstrukcija ir pagrindinės charakteristikos.

Momentiniai dujiniai vandens šildytuvai. Skirtas pašildyti vandenį iki tam tikros temperatūros traukiant vandenį.Temperatiniai vandens šildytuvai skirstomi pagal šiluminės galios apkrovą: 33600, 75600, 105000 kJ, pagal automatizavimo laipsnį - į aukščiausias ir pirmas klases. Efektyvumas vandens šildytuvai 80%, oksidų kiekis ne didesnis kaip 0,05%, degimo produktų temperatūra už traukos pertraukiklio ne mažesnė kaip 180 0 C. Principas pagrįstas vandens šildymu vandens ištraukimo metu.

Pagrindiniai momentinių vandens šildytuvų komponentai yra: dujų degiklis, šilumokaitis, automatikos sistema ir dujų išvadas. Dujos žemas spaudimas tarnavo įpurškimo degiklis. Degimo produktai praeina per šilumokaitį ir išleidžiami į kaminą. Degimo šiluma perduodama vandeniui, tekančiam per šilumokaitį. Gaisro kamerai aušinti naudojama gyvatė, per kurią cirkuliuoja vanduo, einantis per šildytuvą. Dujiniuose momentiniuose vandens šildytuvuose sumontuoti dujų išmetimo įtaisai ir traukos pertraukikliai, kurie, trumpam dingus traukai, neleidžia užgesti dujinio degiklio liepsnai. Prijungimui prie kamino yra dūmų išleidimo vamzdis.

Dujos momentinis vandens šildytuvas-HSV. Korpuso priekinėje sienelėje yra: valdymo rankena dujų čiaupas, solenoidinio vožtuvo įjungimo mygtukas ir stebėjimo langas piloto ir pagrindinio degiklio liepsnai stebėti. Įrenginio viršuje yra dūmų šalinimo įtaisas, apačioje yra vamzdžiai įrenginio prijungimui prie dujų ir vandens sistemų. Įeina dujos solenoidinis vožtuvas, vandens-dujų degiklio bloko dujų bloko vožtuvas nuosekliai įjungia pirminį degiklį ir tiekia dujas į pagrindinį degiklį.

Dujų srauto į pagrindinį degiklį blokavimas, kai reikia, kad degiklis veiktų, atliekamas elektromagnetiniu vožtuvu, maitinamu termopora. Dujų tiekimo į pagrindinį degiklį blokavimas, priklausomai nuo vandens tiekimo, atliekamas vožtuvu, varomu per strypą iš vandens bloko vožtuvo membranos.

Dujinio kuro deginimas yra šių fizinių ir cheminių procesų derinys: degiųjų dujų maišymas su oru, mišinio kaitinimas, degiųjų komponentų terminis skilimas, degių elementų užsidegimas ir cheminis derinys su deguonimi ore.

Stabilus dujų ir oro mišinio degimas galimas nuolat tiekiant reikiamus degiųjų dujų ir oro kiekius į degimo frontą, juos kruopščiai maišant ir kaitinant iki užsidegimo arba savaiminio užsidegimo temperatūros (5 lentelė).

Dujų ir oro mišinio uždegimas gali būti atliekamas:

• kaitinant visą dujų ir oro mišinio tūrį iki savaiminio užsidegimo temperatūros. Šis metodas naudojamas vidaus degimo varikliuose, kur dujų ir oro mišinys kaitinamas greitu suspaudimu iki tam tikro slėgio;
• išorinių uždegimo šaltinių (uždegiklių ir kt.) naudojimas. Šiuo atveju ne visas dujų ir oro mišinys, o jo dalis pašildoma iki užsidegimo temperatūros. Šis metodas naudojamas deginant dujas dujinių prietaisų degikliuose;
• esantį degiklį degimo proceso metu.

Norint pradėti dujinio kuro degimo reakciją, reikia sunaudoti tam tikrą energijos kiekį, kad būtų nutraukti molekuliniai ryšiai ir sukurti nauji.

Cheminė dujų kuro deginimo formulė, nurodanti visą reakcijos mechanizmą, susijusį su atsiradimu ir išnykimu didelis kiekis laisvųjų atomų, radikalų ir kitų aktyvių dalelių kompleksas. Todėl supaprastinimui naudojamos lygtys, kurios išreiškia pradinę ir galutinę dujų degimo reakcijų būsenas.

Jei angliavandenilių dujos žymimos C m H n, tai lygtis cheminė reakcijašių dujų degimas deguonimi įgaus formą

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

čia m yra anglies atomų skaičius angliavandenilio dujose; n yra vandenilio atomų skaičius dujose; (m + n/4) - deguonies kiekis, reikalingas visiškam dujų degimui.

Pagal formulę gaunamos dujų degimo lygtys:

• metanas CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
• etanas C 2 H 6 + 3,5O 2 = 2CO 2 + ZH 2 O
• butanas C 4 H 10 + 6,5 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 0
• propanas C 3 H 8 + 5O 3 = ZCO 2 + 4H 2 O.

IN praktines sąlygas degant dujoms, deguonis neįsisavinamas gryna forma, bet yra oro dalis. Kadangi orą sudaro 79 % tūrio azoto ir 21 % deguonies, kiekvienam deguonies tūriui reikia 100: 21 = 4,76 tūrio oro arba 79: 21 = 3,76 tūrio azoto. Tada metano degimo ore reakciją galima parašyti taip:

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

Iš lygties aišku, kad norint sudeginti 1 m 3 metano, reikia 1 m 3 deguonies ir 7,52 m 3 azoto arba 2 + 7,52 = 9,52 m 3 oro.

Sudegus 1 m 3 metano, gaunama 1 m 3 anglies dvideginio, 2 m 3 vandens garų ir 7,52 m 3 azoto. Žemiau esančioje lentelėje pateikti šie dažniausiai pasitaikančių degiųjų dujų duomenys.

Dujų ir oro mišinio degimo procesui būtina, kad dujų ir oro kiekis dujų ir oro mišinyje būtų tam tikrose ribose. Šios ribos vadinamos degumo ribomis arba sprogumo ribomis. Yra apatinės ir viršutinės degumo ribos. Mažiausias dujų kiekis dujų ir oro mišinyje, išreikštas tūrio procentais, kuriam esant užsiliepsnoja, vadinamas apatine degumo riba. Didžiausias dujų kiekis dujų ir oro mišinyje, kurį viršijus mišinys neužsidega be papildomos šilumos tiekimo, vadinamas viršutine degumo riba.

Deguonies ir oro kiekis deginant tam tikras dujas

Jei dujų ir oro mišinyje dujų yra mažiau nei apatinė degumo riba, jis nesudegs. Jei dujų ir oro mišinyje nėra pakankamai oro, degimas nevyksta iki galo.

Inertinės dujose esančios priemaišos turi didelę įtaką sprogimo riboms. Padidinus balasto kiekį (N 2 ir CO 2) dujose, degumo ribos susiaurina, o balasto kiekiui padidėjus virš tam tikrų ribų, dujų ir oro mišinys neužsidega bet kokiu dujų ir oro santykiu (lentelė žemiau).

Inertinių dujų tūrių skaičius 1 degiųjų dujų tūriui, kai dujų ir oro mišinys nustoja būti sprogus

Mažiausias oro kiekis, reikalingas visiškam dujų degimui, vadinamas teoriniu oro srautu ir žymimas Lt, tai yra, jei dujinio kuro mažesnis šilumingumas yra 33520 kJ/m. 3 , tada teoriškai reikalinga suma degimo oras 1 m 3 dujos

L T= (33 520/4190) / 1,1 = 8,8 m3.

Tačiau tikrasis oro srautas visada viršija teorinį. Tai paaiškinama tuo, kad esant teoriniams oro srautams labai sunku pasiekti visišką dujų degimą. Todėl bet koks dujų montavimas Norėdami deginti dujas, jis veikia su šiek tiek oro pertekliaus.

Taigi, praktinis oro srautas

Ln = αL T,

Kur Ln- praktiškas oro srautas; α - oro pertekliaus koeficientas; L T- teorinis oro srautas.

Oro pertekliaus koeficientas visada yra didesnis nei vienas. Gamtinėms dujoms tai yra α = 1,05 - 1,2. Koeficientas α rodo, kiek kartų tikrasis oro srautas viršija teorinį vienetą. Jeigu α = 1, tada vadinamas dujų ir oro mišinys stechiometrinis.

At α = 1,2 Dujos deginamos, kai oro perteklius yra 20%. Paprastai dujų degimas turėtų vykti esant mažiausia reikšmei a, nes sumažėjus oro pertekliui, sumažėja išmetamųjų dujų šilumos nuostoliai. Oras, kuris dalyvauja degimo procese, yra pirminis ir antrinis. Pirminis vadinamas oru, patenkančiu į degiklį, sumaišytu su dujomis; antraeilis- oras, patenkantis į degimo zoną ne sumaišytas su dujomis, o atskirai.