Кількість повітря, необхідне повного згоряння газу. Коефіцієнт надлишку повітря та його вплив на ефективність спалювання газу

Загальні відомості. Інше важливе джерело внутрішнього забруднення, сильний сенсибілізуючий фактор для людини – природний газ та продукти його згоряння. Газ - багатокомпонентна система, що складається з десятків різних сполук, у тому числі й спеціально доданих (табл.

Є прямий доказ того, що використання приладів, у яких відбувається спалювання природного газу(газові плити та котли), надає несприятливий ефект на людське здоров'я. Крім того, індивідууми з підвищеною чутливістю до факторів довкілля реагують неадекватно на компоненти природного газу та продукти його згоряння.

Природний газ у будинку - джерело безлічі різних забруднювачів. Сюди відносяться сполуки, які безпосередньо присутні в газі (одоранти, газоподібні вуглеводні, отруйні металоорганічні комплекси та радіоактивний газ радон), продукти не повного згоряння(оксид вуглецю, діоксид азоту, аерозольні органічні частинки, поліциклічні ароматичні вуглеводні та невелика кількість летких органічних сполук). Усі перелічені компоненти можуть впливати організм людини як власними силами, і у комбінації друг з одним (ефект синергізму).

Таблиця 12.3

Склад газоподібного палива

Одоранти. Одоранти - сірковмісні органічні ароматичні сполуки (меркаптани, тіоефіри та тіо-ароматичні сполуки). Додаються до природного газу з метою виявлення при витіканнях. Хоча ці сполуки присутні у дуже невеликих, підпорогових концентраціях, які не розглядаються як отруйні для більшості індивідуумів, їхній запах може викликати нудоту та головний біль у здорових людей.

Клінічний досвід та епідеміологічні дані вказують на те, що хімічно чутливі люди реагують неадекватно на хімічні сполуки, присутні навіть у підпорогових концентраціях. Індивідууми, які страждають на астму, часто ідентифікують запах як промотор (тригер) астматичних нападів.

До одорантів належить, наприклад, метантіол. Метантіол, відомий також як метилмеркаптан (меркаптометан, тіометилалкоголь), - газоподібна сполука, яка зазвичай використовується як ароматична добавка до природного газу. Неприємний запахвідчуває більшість людей концентрації 1 частина на 140 млн, проте це з'єднання може бути виявлено при значно менших концентраціях високочутливими індивідуумами.

Токсикологічні дослідження на тваринах показали, що 0,16% метантіолу, 3,3% етантіолу або 9,6% диметилсульфіду здатні стимулювати коматозний стан у 50% щурів, підданих впливу цих сполук протягом 15 хв.

Інший меркаптан, що використовується також як ароматична добавка до природного газу, - меркаптоетанол (C2H6OS) відомий також як 2-тіоетанол, етилмеркаптан. Сильний подразник для очей та шкіри, здатний надавати токсичний ефект через шкіру. Вогнебезпечний і при нагріванні розкладається з утворенням високоотруйної пари SOx.

Меркаптани, будучи забруднювачами повітря приміщень, містять сірку і здатні захоплювати елементарну ртуть. У високих концентраціях меркаптани можуть викликати порушення периферичного кровообігу та почастішання пульсу, здатні стимулювати втрату свідомості, розвиток ціанозу або навіть смерть.

Аерозолі. Згоряння природного газу призводить до утворення дрібних органічних частинок (аерозолів), включаючи канцерогенні ароматичні вуглеводні, а також деякі леткі органічні сполуки. ДОС - імовірно сенсибілізуючі агенти, здатні індукувати разом з іншими компонентами синдром «хворої будівлі», а також множинну хімічну чутливість (МХЧ).

До ДОС відноситься і формальдегід, що утворюється у невеликих кількостях при згорянні газу. Використання газових приладіву будинку, де проживають чутливі індивідууми, збільшує вплив до цих подразників, згодом посилюючи ознаки хвороби та також сприяючи подальшій сенсибілізації.

Аерозолі, утворені в процесі згоряння газу, можуть стати центрами адсорбції для різноманітних хімічних сполук, присутніх у повітрі. Таким чином, повітряні забруднювачі можуть концентруватися в мікрооб'ємах, реагувати один з одним, особливо коли метали виступають як каталізаторів реакцій. Чим менше за розміром частка, тим вища концентраційна активність такого процесу.

Більш того, водяні пари, що утворюються при згорянні природного газу, - транспортна ланка для аерозольних частинок та забруднювачів при їх перенесенні до легеневих альвеол.

При згорянні газу утворюються і аерозолі, містять поліциклічні ароматичні вуглеводні. Вони несприятливо впливають на дихальну систему і є відомими канцерогенними речовинами. Крім цього, вуглеводні здатні призводити до хронічної інтоксикації у сприйнятливих людей.

Утворення бензолу, толуолу, етилбензолу та ксилолу при спалюванні природного газу також є несприятливим для здоров'я людини. Бензол, як відомо, канцерогенний у дозах, значно нижчий від порогових. Вплив до бензолу корелює зі збільшенням ризику виникнення раку, особливо лейкемії. Сенсибілізуючі ефекти бензолу невідомі.

Металоорганічні сполуки. Деякі компоненти природного газу можуть містити високі концентрації отруйних важких металів, включаючи свинець, мідь, ртуть, срібло та миш'як. Цілком ймовірно, що ці метали присутні в природному газі у формі металоорганічних комплексів типу триметиларсеніту (CH3)3As. Зв'язок з органічною матрицею цих токсичних металів робить їх розчинними у ліпідах. Це веде до високого рівня поглинання та тенденції до біоакумуляції у жировій тканині людини. Висока токсичність тетраметилплюмбіту (СН3)4РЬ і диметилртуті (CH3)2Hg передбачає вплив на здоров'я людини, оскільки метильовані склади цих металів є більш отруйними, ніж самі метали. Особливу небезпеку становлять ці сполуки під час лактації в жінок, оскільки у разі відбувається міграція ліпідів з жирових депо організму.

Диметилртуть (CH3)2Hg - особливо небезпечна металоорганічна сполука через її високу ліпофільність. Метилртуть може бути інкорпорована до організму шляхом інгаляційного надходження, а також через шкіру. Всмоктування цієї сполуки у шлунково-кишковому трактаті становить майже 100%. Ртуть має виражений нейротоксичний ефект і властивість впливати на репродуктивну функцію людини. Токсикологія не має даних про безпечних рівняхртуті для живих організмів.

Органічні сполуки миш'яку також дуже отруйні, особливо при їх метаболічному руйнуванні (метаболічна активація), що закінчується утворенням високоотруйних неорганічних форм.

Продукти згоряння газу. Діоксид азоту здатний діяти на легеневу систему, що полегшує розвиток алергічних реакцій до інших речовин, зменшує функцію легень, сприйнятливість до інфекційним захворюваннямлегень, потенціює бронхіальну астмута інші респіраторні захворювання. Це особливо виражено в дітей віком.

Є докази, що N02, отриманий при спалюванні природного газу, може індукувати:

  • запалення легеневої системи та зменшення життєвої функції легень;
  • збільшення ризику астмоподібних ознак, включаючи появу хрипів, задишку та напади захворювання. Це особливо часто проявляється у жінок, які готують їжу на газових плитах, а також у дітей;
  • зменшення резистентності до бактеріальних захворювань легень через зниження імунологічних механізмів захисту легень;
  • надання несприятливих ефектів в цілому на імунну системулюдини та тварин;
  • вплив як ад'юванта в розвитку алергічних реакцій до інших компонентів;
  • збільшення чутливості та посилення алергічної реакції у відповідь на побічні алергени.

У продуктах згоряння природного газу є досить висока концентрація сірководню (H2S), який забруднює навколишнє середовище. Він отруйний у концентраціях нижче, ніж 50.ppm, а концентрації 0,1- 0,2% смертельний навіть за нетривалої експозиції. Так як організм має механізм для детоксикації цієї сполуки, токсичність сірководню пов'язана більше з його концентрацією, що впливає, ніж з тривалістю експозиції.

Хоча сірководень має сильний запах, його безперервний низькоконцентраційний вплив веде до втрати відчуття запаху. Це уможливлює токсичний ефект для людей, які несвідомо можуть піддаватися дії небезпечних рівнів цього газу. Незначні концентрації їх у повітрі житлових приміщень призводять до подразнення очей, носоглотки. Помірні рівні викликають головний біль, запаморочення, а також кашель та утруднення дихання. Високі рівніведуть до шоку, конвульсіям, коматозного стану, які закінчуються смертю Ті, що залишилися живими після гострого токсичного впливу сірководню, відчувають неврологічні дисфункції типу амнезії, тремору, порушення рівноваги, а іноді і більш серйозного пошкодження головного мозку.

Гостра токсичність щодо високих концентрацій сірководню добре відома, проте, на жаль, є небагато інформації щодо хронічного низькодозового впливу цього компонента.

Радон. Радон (222Rn) також присутній у природному газі і може бути доставлений трубопроводами до газових плит, які стають джерелами забруднення. Так як радон розпадається до свинцю (період напіврозпаду 210РЬ дорівнює 3,8 дня), це призводить до створення тонкого шару радіоактивного свинцю (в середньому товщиною 0,01 см), що покриває внутрішні поверхні труб та обладнання. Утворення шару радіоактивного свинцю підвищує фонове значення радіоактивності на кілька тисяч розпадів за хвилину (на площі 100 см2). Видалення дуже складно і вимагає заміни труб.

Слід враховувати, що простого відключення газового обладнання недостатньо, щоб зняти токсичну дію та принести полегшення хімічно чутливим пацієнтам. Газове обладнаннямає бути повністю видалено з приміщення, тому що навіть не працює газова плитапродовжує виділяти ароматичні сполуки, які вона поглинула протягом років використання.

Сукупні ефекти природного газу, вплив ароматичних сполук, продуктів згоряння на здоров'я людини точно не відомі. Передбачається, що вплив кількох сполук може множитися, у своїй реакція від впливу кількох забруднювачів може бути більше, ніж сума окремих ефектів.

Таким чином, характеристиками природного газу, що викликають занепокоєння щодо здоров'я людини та тварин, є:

  • вогненебезпечність та вибухонебезпечний характер;
  • асфіксічні властивості;
  • забруднення продуктами згоряння повітряного середовища приміщень;
  • наявність радіоактивних елементів (радон);
  • вміст у продуктах згоряння високотоксичних сполук;
  • наявність слідових кількостей отруйних металів;
  • вміст токсичних ароматичних сполук, що додаються до природного газу (особливо для людей із множинною хімічною чутливістю);
  • здатність компонентів газу до сенсибілізації

Горіння - це реакція, коли відбувається перетворення хімічної енергії палива в тепло.

Горіння буває повним та неповним. Повне горіннявідбувається за достатньої кількості кисню. Нестача його викликає неповне згоряння, при якому виділяється менша кількість тепла, ніж при повному, і окис вуглецю (СО), що отруйно діє на обслуговуючий персонал, утворюється сажа, що осідає на поверхні нагріву котла і збільшує втрати тепла, що призводить до перевитрати палива та зниження к. п. д. котла, забруднення атмосфери.

Для згоряння 1 м3 метану потрібно 10 м3 повітря, в якому знаходиться 2 м3 кисню. Для повного спалювання природного газу повітря подають у топку з невеликим надлишком. Відношення дійсно витраченого обсягу повітря V д до теоретично необхідного V т називається коефіцієнтом надлишку повітря = V д / V т. Цей показник залежить від конструкції газового пальникаі топки: чим вони досконаліші тим менше. Необхідно стежити, щоб коефіцієнт надлишку повітря не був меншим за 1, оскільки це призводить до неповного згоряння газу. Збільшення коефіцієнта надлишку повітря знижує к. п. д. котлоагрегату.

Повноту згоряння палива можна визначити за допомогою газоаналізатора та візуально - за кольором та характером полум'я:

прозоро-блакитне - згоряння повне;

червоний чи жовтий – згоряння неповне.

Горіння регулюється збільшенням подачі повітря на топку котла або зменшенням подачі газу. У цьому процесі використовується первинне (змішується з газом у пальнику - до горіння) і вторинне (з'єднується з газом або газоповітряною сумішшю в топці котла в процесі горіння) повітря.

У котлах, обладнаних дифузійними пальниками (без примусової подачі повітря), вторинне повітря під дією розрядження надходить у топку через дверцята.

У котлах, обладнаних інжекційними пальниками: первинне повітря надходить у пальник рахунок інжекції і регулюється регулювальної шайбою, а вторинний - через піддувні дверцята.

У котлах зі змішувальними пальниками первинне та вторинне повітря подається в пальник вентилятором і регулюється повітряними засувками.

Порушення співвідношення між швидкістю газоповітряної суміші на виході з пальника та швидкістю поширення полум'я призводить до відриву або проскакування полум'я на пальниках.

Якщо швидкість газоповітряної суміші на виході з пальника більша за швидкість поширення полум'я - відрив, а якщо менше - проскок.

При відриві та проскакуванні полум'я обслуговуючий персонал повинен погасити котел, провентилювати топку та газоходи і знову розпалити котел.

Газоподібне паливо з кожним роком знаходить дедалі більше широке застосуванняв різних галузяхнародного господарства У сільськогосподарському виробництві газоподібне паливо широко використовується для технологічних (при опаленні теплиць, парників, сушарок, тваринницьких та птахівничих комплексів) та побутових цілей. У Останнім часомйого дедалі більше стали використовуватиме двигунів внутрішнього згоряння.

Порівняно з іншими видами газоподібне паливо має такі переваги:

згорає в теоретичній кількості повітря, що забезпечує високі тепловий ккдта температуру горіння;

при згорянні не утворює небажаних продуктів сухої перегонки та сірчистих сполук, кіптяви та диму;

порівняно легко підводиться газопроводами до віддалених об'єктів споживання і може зберігатися централізовано;

легко запалюється за будь-якої температури навколишнього повітря;

потребує порівняно невеликих витрат при видобутку, а отже, є порівняно з іншими дешевшими видами палива;

може бути використане у стислому або зрідженому вигляді для двигунів внутрішнього згоряння;

має високі протидетонаційні властивості;

при згорянні не утворює конденсату, що забезпечує значне зменшення зношування деталей двигуна і т.п.

Водночас газоподібне паливо має також певні негативні властивості, до яких відносяться: отруйна дія, утворення вибухових сумішей при змішуванні з повітрям, легке протікання через нещільність з'єднань та ін. Тому при роботі з газоподібним паливом потрібне ретельне дотримання відповідних правил техніки безпеки.

Застосування газоподібних видів палива обумовлюється їх складом та властивостями вуглеводневої частини. Найбільш широко застосовуються природний або попутний газнафтових чи газових родовищ, а також заводські гази нафтопереробних та інших заводів. Основними складовими компонентами цих газів є вуглеводні з числом вуглецевих атомів у молекулі від одного до чотирьох (метан, етан, пропан, бутан та їх похідні).

Природні гази з газових родовищ практично повністю складаються з метану (82...98%), з невеликою Застосування газоподібного палива для двигунів внутрішнього згоряння Парк автомобілів, що безперервно збільшується, вимагає все більшої кількості палива. Вирішити найважливіші народногосподарські проблеми стабільного забезпечення автомобільних двигунів ефективними енергоносіями та скорочення споживання рідкого палива нафтового походження можливо за рахунок використання газоподібного палива – зрідженого нафтового та природного газів.

Для автомобілів використовують лише висококалорійні чи середньокалорійні гази. Працюючи на низькокалорійному газі двигун не розвиває необхідної потужності, і навіть скорочується дальність пробігу автомобіля, що економічно невигідно. Па). Випускають такі види стиснутих газів: природний, коксовий механізований та коксовий збагачений

Основним пальним компонентом цих газів є метан. Так само як і для рідкого палива, наявність в газоподібному паливі сірководню небажано через його корозійний вплив на газову апаратуру та деталі двигуна. Октанове число газів дозволяє форсувати автомобільні двигуниза ступенем стиснення (до 10...12).

У газі для автомобілів вкрай небажана присутність ціану CN. З'єднуючись із водою, він утворює синильну кислоту, під впливом якої у стінках балонів утворюються дрібні тріщини. Наявність у газі смолистих речовин та механічних домішок призводить до утворення відкладень та забруднень на приладах газової апаратури та на деталях двигунів.

Горіння газу є поєднанням наступних процесів:

· Змішення пального газу з повітрям,

· Підігрів суміші,

· Термічне розкладання горючих компонентів,

· Займання та хімічна сполука горючих компонентів з киснем повітря, що супроводжується утворенням факела та інтенсивним тепловиділенням.

Горіння метану відбувається за реакцією:

СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О

Умови, необхідні для згоряння газу:

· Забезпечення необхідного співвідношення пального газу та повітря,

· Нагрів до температури займання.

Якщо в газоповітряній суміші газу менше нижньої межі займання, то вона не горітиме.

Якщо в газоповітряній суміші більше газу ніж верхня межа займання, вона згорятиме не повністю.

Склад продуктів повного згоряння газу:

· СО 2 - вуглекислий газ

· Н 2 О - водяні пари

* N 2 – азот (він не реагує з киснем під час горіння)

Склад продуктів неповного згоряння газу:

· ЗІ – чадний газ

· З - сажа.

Для згоряння 1 м 3 газу потрібно 9.5м 3 повітря. Практично витрата повітря завжди більша.

Ставлення дійсної витратиповітря до теоретично необхідної витратиназивається коефіцієнтом надлишку повітря: α = L/L t .,

Де: L - дійсні витрати;

L t - Теоретично необхідна витрата.

Коефіцієнт надлишку повітря завжди більше одиниці. Для газу він становить 1.05 – 1.2.

2. Призначення, будову та основні характеристики проточних водонагрівачів.

Проточні газові водонагрівачіПроточні водонагрівачі діляться за навантаженням теплової потужності: 33600, 75600, 105000 кДж, за ступенем автоматизації - на вищий і перший класи. К.п.д. водонагрівачів 80%, вміст оксиду трохи більше 0,05%, температура продуктів згоряння за тягопереривачем щонайменше 180 0 З. Принцип заснований на нагріванні води під час водорозбору.

Основними вузлами проточних водонагрівачів є: газопальниковий пристрій, теплообмінник, система автоматики та газовідведення. Газ низького тискуподається в інжекційний пальник. Продукти згоряння проходять через теплообмінник та відводяться в димар. Теплота згоряння передається протікає через теплообмінник воді. Для охолодження вогневої камери служить змійовик, через який циркулює вода через калорифер. Газові проточні водонагрівачі обладнані газовідвідними пристроями та тягопоперечниками, які у разі короткочасного порушення тяги запобігають погасанню полум'я газопальникового пристрою. Для приєднання до димаря є димовідвідний патрубок.

Газовий проточний водонагрівач-ВПГ.На передній стінці кожуха розташовані: ручка управління газовим краном, кнопка включення електромагнітного клапана та оглядове вікно для спостереження за полум'ям запального та основного пальника. Вгорі апарата розташований димовідвідний пристрій, внизу - патрубки для приєднання апарату до газової та водяної системи. Газ надходить у електромагнітний клапан, газовий блокувальний кран водогазопального блоку здійснює послідовне включення пальника і подачу газу до основного пальника.

Блокування надходження газу до основного пальника, при обов'язковій роботі запальника, здійснює електромагнітний клапан, що працює від термопари. Блокування подачі газу в основний пальник залежно від наявності водорозбору здійснюється клапаном, що має привід через шток від мембрани водяного блок-крана.

Подібний дефект пов'язаний із несправністю системи автоматики казана. Зазначимо, що експлуатувати котел із вимкненою автоматикою (наприклад, якщо примусово заклинити пускову кнопку у натиснутому стані) категорично заборонено. Це може призвести до трагічних наслідків, оскільки при короткочасному припиненні подачі газу або при згасанні полум'я сильним потоком повітря газ почне надходити в приміщення. Для розуміння причин виникнення подібного дефекту розглянемо докладніше роботу системи автоматики. На рис. 5 показано спрощену схему цієї системи. Схема складається з електромагніту, вентиля, датчика тяги та термопари. Для увімкнення запальника натискають пускову кнопку. Шток, пов'язаний з кнопкою, тисне на мембрану вентиля, і газ починає надходити до запальника. Після цього запалюють запальник. Полум'я запальника стосується корпусу датчика температури (термопари). Через деякий час (30 ... 40 с) термопара нагрівається і на її висновках з'являється ЕРС, якої достатньо для спрацьовування електромагніту. Останній, своєю чергою, фіксує шток у нижньому (як у рис. 5) положенні. Тепер пускову кнопку можна відпустити. Датчик тяги складається з біметалічної пластини та контакту (рис. 6). Датчик розташований у верхній частині котла біля труби відведення продуктів горіння в атмосферу. У разі засмічення труби її температура різко підвищується. Біметалічна пластина нагрівається та розриває ланцюг подачі напруги на електромагніт - шток більше не утримується електромагнітом, вентиль закривається, і подача газу припиняється. Розташування елементів пристрою автоматики показано на рис. 7. На ньому видно, що електромагніт закритий захисним ковпаком. Провід від датчиків розташовані всередині тонкостінних трубок До електромагніту трубки кріпляться за допомогою накидних гайок. Корпусні висновки датчиків підключаються до електромагніту через корпус трубок. А тепер розглянемо методику пошуку вказаної вище несправності. Перевірку починають із найслабшої ланки пристрою автоматики - датчика тяги. Датчик не захищений кожухом, тому через 6... 12 місяців експлуатації «обростає» товстим шаром пилу Біметалічна пластина (див. рис. 6) швидко окислюється, що призводить до погіршення контакту. Шубу з пилу видаляють м'яким пензлем. Потім пластину відтягують від контакту та зачищають дрібним наждачним папером. Не слід забувати, що потрібно очистити і сам контакт. Хороші результати дає чищення зазначених елементів спеціальним спреєм "Контакт". До його складу входять речовини, що активно руйнують оксидну плівку. Після чищення на пластину і контакт наносять тонкий шар рідкого мастила. Наступним кроком перевіряють справність термопари. Вона працює у важкому тепловому режимі, оскільки завжди знаходиться в полум'ї запальника, природно, її термін служби значно менше інших елементів котла. Основний дефект термопари – прогар (руйнування) її корпусу. При цьому різко зростає перехідний опір у місці зварювання (спаю). Внаслідок цього струм у ланцюгу Термопара - Електромагніт - Біметалічна пластина буде нижчою за номінальне значення, що призводить до того, що електромагніт вже не зможе фіксувати шток (рис. 5). Для перевірки термопари відкручують накидну гайку (рис. 7), розташовану з лівої сторони електромагніту. Потім включають запальник і заміряють вольтметром постійну напругу (термо-ЕРС) на контактах термопари (рис. 8). Нагріта справна термопара формує ЕРС близько 25...30 мВ. Якщо це значення менше, термопара несправна. Для її остаточної перевірки відстиковують трубку від кожуха електромагніту та заміряють опір термопари. Опір нагрітої термопари становить менше 1 Ом. Якщо ж опір термопари – сотні Ом та більше її необхідно замінити.Низька величина термо-ЕРС, що формується термопарою, може бути викликана наступними причинами: - засміченням форсунки запальника (внаслідок цього, температура нагрівання термопари може бути нижчою за номінальну). «Лічать» подібний дефект прочищення отвору запальника будь-яким м'яким дротом відповідного діаметра; - Зміщенням положення термопари (природно, вона теж може нагріватися недостатньо). Усувають дефект наступним чином- послаблюють гвинт кріплення підводки біля запальника та регулюють положення термопари (рис 10); - Низьким тиском газу на вході котла. Якщо ЕРС на висновках термопари в нормі (при збереженні ознак несправності, зазначених вище), перевіряють такі елементи: - цілісність контактів у місцях підключення термопари та датчика тяги. Окислені контакти необхідно зачистити. Накидні гайки закручують, як то кажуть, «від руки». В цьому випадку гайковий ключзастосовувати небажано, тому що можна легко порвати підходящі до контактів дроти; - Цілісність обмотки електромагніту і, при необхідності, пропаюють її висновки. Працездатність електромагніта можна перевірити в такий спосіб. Від'єднують підведення термопари. Натискають та утримують пускову кнопку, потім підпалюють запальник. Від окремого джерела постійної напруги на контакт електромагніта (від термопари), що звільнився, подають відносно корпусу напругу близько 1 В (при струмі до 2 А). Для цього можна використовувати звичайну батарейку (1,5 В), головне, щоб вона забезпечила необхідний робочий струм. Тепер кнопку можна відпустити. Якщо запальник не згас, електромагніт та датчик тяги справні; - Датчик тяги. Спочатку перевіряють зусилля притискання контакту до біметалічної пластини (при вказаних ознакахнесправності часто воно буває недостатнім). Для збільшення сили притиску звільняють стопорну гайку та переміщують контакт ближче до пластини, потім затягують гайку. В цьому випадку ніяких додаткових регулювань не потрібно – на температуру спрацьовування датчика сила притиску не впливає. Датчик має великий запас по кутку відхилення пластини, забезпечуючи надійне розривання електричного кола у разі аварії.

Горіння газоподібного палива є поєднанням наступних фізичних і хімічних процесів: змішання пального газу з повітрям, підігрів суміші, термічне розкладання горючих компонентів, займання і хімічне з'єднання горючих елементів з киснем повітря.

Стійке горіння газоповітряної суміші можливе при безперервному підведенні до фронту горіння необхідних кількостей пального газу та повітря, їх ретельному перемішуванні та нагріванні до температури займання або самозаймання (табл. 5).

Запалення газоповітряної суміші може бути здійснено:

  • нагріванням всього обсягу газоповітряної суміші до температури самозаймання. Такий спосіб застосовують у двигунах внутрішнього згоряння, де газоповітряну суміш нагрівають швидким стисненням до певного тиску;
  • застосуванням сторонніх джерел запалювання (запальників тощо). В цьому випадку до температури займання нагрівається не вся газоповітряна суміш, а її частина. Цей спосібзастосовується при спалюванні газів у пальниках газових приладів;
  • існуючим смолоскипом безперервно в процесі горіння.

Для початку реакції горіння газоподібного палива слід витратити певну кількість енергії, необхідної для розриву молекулярних зв'язків та створення нових.

Хімічна формула згоряння газового палива із зазначенням всього механізму реакції, пов'язаного з виникненням та зникненням великої кількостівільні атоми, радикали та інші активні частинки складні. Тому для спрощення користуються рівняннями, що виражають початковий та кінцевий стан реакцій горіння газу.

Якщо вуглеводневі гази позначити З m Н n , то рівняння хімічної реакціїгоріння цих газів у кисні набуде вигляду

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

де m – кількість атомів вуглецю у вуглеводневому газі; n – кількість атомів водню в газі; (m + n/4) - кількість кисню, необхідне повного згоряння газу.

Відповідно до формули виводяться рівняння горіння газів:

  • метану СН 4 + 2O 2 = СO 2 + 2Н 2 O
  • етану З 2 Н 6 + 3,5O 2 = 2СO 2 + ДН 2 O
  • бутану С 4 Н 10 + 6,5O 2 = 4СO 2 + 5Н 2 0
  • пропану C 3 H 8 + 5O 3 = ЗСO 2 + 4Н2O.

У практичних умовспалювання газу кисень береться не в чистому вигляді, А входить до складу повітря. Оскільки повітря складається за обсягом на 79 % з азоту і 21 % з кисню, то кожен обсяг кисню потрібно 100: 21 = 4,76 обсягу повітря чи 79: 21 = = 3,76 обсягу азоту. Тоді реакцію горіння метану у повітрі можна записати так:

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

З рівняння видно, що спалювання 1 м 3 метану потрібно 1 м 3 кисню і 7,52 м 3 азоту чи 2 + 7,52 = 9,52 м 3 повітря.

В результаті згоряння 1 м 3 метану виходить 1 м 3 діоксиду вуглецю, 2 м 3 водяної пари і 7,52 м 3 азоту. У таблиці нижче наведені ці дані найбільш поширених горючих газів.

Для процесу горіння газоповітряної суміші необхідно, щоб кількість газу і повітря газоповітряної суміші було в певних межах. Ці межі називаються межами займистості або межами вибуховості. Розрізняють нижню і верхню межі займистості. Мінімальний вміст газу в газоповітряній суміші, виражене в об'ємних відсотках, при якому відбувається займання, називається нижньою межею займистості. Максимальний вміст газу в газоповітряній суміші, вище якого суміш не займається без підведення додаткової теплоти, називається верхньою межею займистості.

Кількість кисню та повітря при спалюванні деяких газів

Для спалювання 1 м 3 газу потрібно, м 3

При спалюванні 1 м 3 газу виділяється, м 3

Теплота згоряння Він,кДж/м 3

кисню

діоксиду

вуглецю

Оксид вуглецю

Якщо в газоповітряній суміші міститься газу менше нижньої межі займистості, то вона не горітиме. Якщо газоповітряної суміші недостатньо повітря, то горіння протікає в повному обсязі.

Великий вплив на величини меж вибуховості надають інертні домішки у газах. Збільшення вмісту в газі баласту (N 2 і СО 2) звужує межі займистості, а при підвищенні вмісту баласту вище за певні межі газоповітряна суміш не займається при будь-яких співвідношеннях газу і повітря (таблиця нижче).

Кількість обсягів інертного газу на 1 обсяг пального газу, при якому газоповітряна суміш перестає бути вибухонебезпечною

Найменша кількість повітря, необхідна для повного спалювання газу, називається теоретичною витратою повітря і позначається Lt, тобто, якщо нижча теплота згоряння газового палива 33520 кДж/м 3 , то теоретично необхідна кількістьповітря для спалювання 1 м 3 газу

L T= (33520/4190) / 1,1 = 8,8 м 3 .

Однак дійсна витрата повітря завжди перевищує теоретичну. Пояснюється це тим, що дуже важко досягти повного згоряння газу за теоретичних витрат повітря. Тому будь-яка газова установкадля спалювання газу працює з деяким надлишком повітря.

Отже, практична витрата повітря

L n = αL T,

де L n- практична витрата повітря; α - Коефіцієнт надлишку повітря; L T- Теоретична витрата повітря.

Коефіцієнт надлишку повітря завжди більше одиниці. Для природного газу він складає α = 1,05 – 1,2. Коефіцієнт α показує, скільки разів дійсна витрата повітря перевищує теоретичний, який приймається за одиницю. Якщо α = 1, то газоповітряна суміш називається стехіометричної.

При α = 1,2 спалювання газу проводиться з надлишком повітря на 20%. Як правило, спалювання газів повинно проходити з мінімальним значенням а, так як зі зменшенням надлишку повітря знижуються втрати теплоти з газами, що йдуть. Повітря, що бере участь у горінні, буває первинним та вторинним. Первиннимназивається повітря, що надходить у пальник для змішування в ньому з газом; вторинним- Повітря, що надходить в зону горіння не в суміші з газом, а окремо.