Dom » Pećno grijanje » Odnos gasa i vazduha za sagorevanje prirodnog gasa. Procesi širenja plamena, nepotpuno sagorevanje

Odnos gasa i vazduha za sagorevanje prirodnog gasa. Procesi širenja plamena, nepotpuno sagorevanje

Prirodni plin je danas najčešće korišteno gorivo. Prirodni gas se naziva prirodnim gasom jer se vadi iz samih nedra Zemlje.

Proces sagorijevanja plina je kemijska reakcija u kojoj prirodni plin stupa u interakciju s kisikom sadržanim u zraku.

U plinovitom gorivu postoji zapaljivi dio i dio koji nije gori.

Glavna zapaljiva komponenta prirodnog gasa je metan - CH4. Njegov sadržaj u prirodnom gasu dostiže 98%. Metan je bez mirisa, ukusa i netoksičan. Njegova granica zapaljivosti je od 5 do 15%. Upravo su te kvalitete omogućile korištenje prirodnog plina kao jedne od glavnih vrsta goriva. Koncentracija metana je više od 10% opasna po život, pa može doći do gušenja zbog nedostatka kiseonika.

Da bi se otkrilo curenje plina, plin se podvrgava odorizaciji, drugim riječima, dodaje se supstanca jakog mirisa (etil merkaptan). U ovom slučaju, plin se može detektirati već u koncentraciji od 1%.

Osim metana, u prirodnom plinu mogu biti prisutni zapaljivi plinovi kao što su propan, butan i etan.

Da bi se osiguralo kvalitetno sagorevanje gasa, potrebno je u zonu sagorevanja uneti vazduh u dovoljnim količinama i postići dobro mešanje gasa sa vazduhom. Optimalnim se smatra omjer 1: 10. To jest, deset dijelova zraka pada na jedan dio gasa. Osim toga, potrebno je stvoriti željeni temperaturni režim. Da bi se plin zapalio, mora se zagrijati do temperature paljenja i ubuduće temperatura ne bi trebala pasti ispod temperature paljenja.

Potrebno je organizirati uklanjanje produkata izgaranja u atmosferu.

Potpuno sagorijevanje se postiže ako u produktima sagorijevanja koji se ispuštaju u atmosferu nema zapaljivih tvari. U ovom slučaju se ugljik i vodik spajaju i tvore ugljični dioksid i vodenu paru.

Vizuelno, sa potpunim sagorevanjem, plamen je svetloplave ili plavkasto-ljubičaste boje.

Osim ovih plinova, dušik i preostali kisik ulaze u atmosferu sa zapaljivim plinovima. N 2 + O 2

Ako sagorijevanje plina nije potpuno, tada se u atmosferu emituju zapaljive tvari - ugljični monoksid, vodonik, čađ.

Nepotpuno sagorevanje gasa nastaje usled nedovoljnog vazduha. Istovremeno, u plamenu se vizuelno pojavljuju jezici čađi.

Opasnost od nepotpunog sagorevanja gasa je da ugljen monoksid može izazvati trovanje osoblja kotlarnice. Sadržaj CO u vazduhu 0,01-0,02% može izazvati blago trovanje. Veće koncentracije mogu dovesti do teškog trovanja i smrti.

Nastala čađa se taloži na zidovima kotlova, čime se pogoršava prijenos topline na rashladno sredstvo, što smanjuje efikasnost kotlovnice. Čađ provodi toplotu 200 puta lošije od metana.

Teoretski, za sagorevanje 1m3 gasa potrebno je 9m3 vazduha. U realnim uslovima potrebno je više vazduha.

Odnosno, potrebna je suvišna količina zraka. Ova vrijednost, označena alfa, pokazuje koliko je puta više zraka utrošeno nego što je teoretski potrebno.

Alfa koeficijent ovisi o vrsti određenog gorionika i obično je propisan u pasošu plamenika ili u skladu s preporukama organizacije za puštanje u rad.

Sa povećanjem količine viška zraka iznad preporučene povećavaju se gubici topline. Uz značajno povećanje količine zraka, može doći do odvajanja plamena, stvarajući hitan slučaj. Ako je količina zraka manja od preporučene, tada će sagorijevanje biti nepotpuno, što stvara opasnost od trovanja osoblja kotlarnice.

Za precizniju kontrolu kvaliteta sagorevanja goriva postoje uređaji - gasni analizatori koji mere sadržaj određenih supstanci u sastavu izduvnih gasova.

Gasni analizatori se mogu isporučiti sa kotlovima. Ako nisu dostupni, relevantna mjerenja provodi organizacija za puštanje u rad pomoću prijenosnih gasnih analizatora. Sastavlja se režimska karta u kojoj su propisani potrebni kontrolni parametri. Pridržavajući se njih, možete osigurati normalno potpuno sagorijevanje goriva.

Glavni parametri za kontrolu sagorevanja goriva su:

odnos gasa i vazduha koji se dovode do gorionika.

omjer viška zraka.

pukotina u peći.

Faktor efikasnosti kotla.

Istovremeno, efikasnost kotla znači omjer korisne topline i vrijednosti ukupne utrošene topline.

Sastav vazduha

Naziv gasa	Hemijski element	Sadržaj u vazduhu
Nitrogen	N2	78 %
Kiseonik	O2	21 %
Argon	Ar	1 %
Ugljen-dioksid	CO2	0.03 %
Helijum	On	manje od 0,001%
Vodonik	H2	manje od 0,001%
Neon	Ne	manje od 0,001%
Metan	CH4	manje od 0,001%
Krypton	kr	manje od 0,001%
Xenon	Xe	manje od 0,001%

Stranica 1

Uzroci nepotpunog sagorevanja povezani su sa hemijskim nedogorevanjem i mehaničkim uvlačenjem goriva.

Jedan od razloga nepotpunog sagorevanja u uslovima otvorenog plamena je stvaranje teško zapaljivih materija. Proveli smo eksperimentalne studije kondenzovanih proizvoda nastalih u plamenu na otvorenom različitih klasa gorivih materija.

Nedostatak potiska također može biti uzrok nepotpunog sagorijevanja plina zbog nedostatka sekundarnog zraka. Ugljični monoksid koji nastaje prilikom nepotpunog sagorijevanja može uzrokovati eksploziju plinova u dimnjacima ili svinju ako se u njih uvuče zrak.

Shema prirodne vuče.

Nedovoljan vakuum u peći može uzrokovati nepotpuno sagorijevanje plina zbog nedostatka sekundarnog zraka kada se koriste difuzijski gorionici ili gorionici s djelomičnim ubrizgavanjem zraka. Ugljenmonoksid nastao tokom nepotpunog sagorevanja pomešan sa vazduhom može izazvati eksplozije gasova u dimnjacima ili svinju.

Smanjenje razrjeđivanja u peći ispod dozvoljene granice uzrokuje nepotpuno sagorijevanje plina i stvaranje ugljičnog monoksida, koji može eksplodirati u dimnjacima ili svinjama ako se u njih uvuče zrak.

Prisustvo velike količine smolastih materija u gorivu može biti uzrok nepotpunog sagorevanja goriva i stvaranja tvrdih naslaga, koje se talože uglavnom na mlaznici mlaznice koja reže gorivo. Taloženje agara otežava disperziju goriva u komori za sagorevanje i može doprineti smanjenju ili prestanku dovoda goriva u cilindre motora.

Prisustvo velike količine smolastih materija u gorivu može biti uzrok nepotpunog sagorevanja goriva i stvaranja tvrdih naslaga taloženih uglavnom na mlaznici mlaznice koja seče gorivo i u izduvnom sistemu motora. Naslage ugljika pogoršavaju proces piljenja goriva u komori za izgaranje i mogu doprinijeti smanjenju ili prestanku dovoda goriva u cilindre motora.

Gubitak 7z nastaje kada se u izduvnim gasovima nalaze produkti nepotpunog sagorevanja: ugljen monoksid CO, vodonik H2, metan CH4 itd. Uzrok nepotpunog sagorevanja goriva može biti nedostatak vazduha u peći, niska temperatura u njoj, loše mešanje čestica goriva sa vazduhom, nestabilnost procesa sagorevanja, mala zapremina ložišta.

Predloženi uređaj omogućava izvođenje glavnog i najtežeg dijela sagorijevanja bez nadzora eksperimentatora i, što je najvažnije, sprječava pregrijavanje tvari, čime se eliminira mogućnost prebrzog isparavanja ili raspadanja, što je najčešće uzrok. nepotpunog sagorevanja ili eksplozije u cevi za sagorevanje.

Boerlage i Breze su sastavili tabelu proizvoda nepotpunog sagorevanja, klasifikujući ih prema različitim razlozima njihovog nastanka, svojstvima goriva i načinu rada motora koji će najverovatnije doprineti njihovom nastanku. Treba imati na umu da su ovi omjeri pod jakim utjecajem dizajna motora, te da se kod lošeg dizajna motora mnogi uzroci nepotpunog sagorijevanja mogu pojaviti istovremeno. Ova tabela (tabela 31) se ne može uzeti kao nepogrešivi vodič.

Crna čađa može biti uzrokovana i razlozima koji nisu povezani s pravilnim odabirom svjećice za motor. Takva čađa može nastati kao rezultat dužeg rada motora u praznom hodu ili pri niskoj brzini radilice. Razlog za stvaranje crne čađi može biti i prebogata mješavina goriva. Ponekad je uzrok nepotpunog sagorijevanja mješavine goriva i kao rezultat ove crne čađi kvar sistema za paljenje akumulatora.

Brzina kojom zona izgaranja napreduje u smjeru okomitom na samu zonu naziva se brzina širenja plamena. Brzina širenja plamena karakterizira brzinu zagrijavanja mješavine plina i zraka do temperature paljenja. Plamen vodonika, vodenog gasa (3 m/sec) ima najveću brzinu širenja, najmanju je plamen prirodnog gasa i mešavine propa HO-butana. Velika brzina širenja plamena povoljno utiče na potpunost sagorevanja gasa, a mala je, naprotiv, jedan od razloga nepotpunog sagorevanja gasa. Brzina širenja plamena se povećava kada se koristi mješavina plina i kisika umjesto plina i zraka.

Kada se uzme u obzir ukupna zapremina ugljen-dioksida, mjerna bireta mora služiti i kao kolektor, a njen volumen mora biti dovoljan da sadrži sav plin koji nastaje pri sagorijevanju. Da bi se eliminisao višak kiseonika, prostor u kome se sagoreva treba da bude što manji. Zbog toga bi trebalo dati prednost bakarnim mrežastim zavojnicama koje je predložio Kinder oM 2 , koji se ubacuju u cijev za sagorijevanje radi apsorpcije sumpornih oksida i koji posljedično smanjuju mrtvi prostor za pranje boca mješavinom hromne i sumporne kiseline. Takođe je neophodno tokom procesa sagorevanja. Ulaz plina se može pokrenuti samo kada je uneseni uzorak toliko topao da odmah počinje sagorijevanje željeza. Dok je gorenje u toku, nemojte puštati više kiseonika nego što se troši. Mora se uzeti u obzir ispravna mera kada nivo tečnosti u ekspanziji merne birete samo malo opadne tokom sagorevanja. Trenutni početak sagorijevanja je olakšan visokom temperaturom grijanja; brzo i potpuno sagorevanje je obezbeđeno upotrebom aditiva koji oslobađaju kiseonik. Pod ovim uslovima, vreme sagorevanja je značajno smanjeno - čak i za teško sagoreve legirane materijale. Što se tiče porculanskih cijevi koje se koriste, cijevi s visokim sadržajem glinice su manje lomljive; uvijek vodite računa da se hlađenje odvija postepeno. Cijevi koje se stalno zagrijavaju traju najduže, kao što je to slučaj, na primjer, u kontinuiranoj proizvodnji. Smanjenje troske u mlazu vodika pomaže protiv prekomjernog troska cijevi. Metal koji se oporavlja u ovom slučaju je mekan kada se zagrije i može se lako ukloniti iz cijevi. Premaz čamaca djelomično onemogućuje pristup kisiku, a to može biti uzrok nepotpunog sagorijevanja. Iako sami aditivi također ometaju stvaranje šljake, oni su vrlo korozivni za porculan. Propustljivost plina na visokim temperaturama se ne opaža čak ni u cijevima neglaziranim s obje strane; stoga se za spaljivanje mogu koristiti i glazirane i neglazirane cijevi.

Karakteristike metana

§ Bezbojno;

§ Netoksičan (nije otrovan);

§ Bez mirisa i ukusa.

§ Sastav metana uključuje 75% ugljenika, 25% vodonika.

§ Specifična težina je 0,717 kg/m 3 (2 puta lakše od vazduha).

§ Tačka paljenja je minimalna početna temperatura na kojoj počinje sagorijevanje. Za metan je jednako 645 o.

§ temperatura sagorevanja- ovo je maksimalna temperatura koja se može postići potpunim sagorevanjem gasa, ako količina vazduha potrebna za sagorevanje tačno odgovara hemijskim formulama sagorevanja. Za metan je jednak 1100-1400 o i zavisi od uslova sagorevanja.

§ Toplota sagorevanja- ovo je količina toplote koja se oslobađa pri potpunom sagorevanju 1 m 3 gasa i jednaka je 8500 kcal / m 3.

§ Brzina širenja plamena jednaka 0,67 m/s.

Smjesa plin-vazduh

U kojem se nalazi plin:

Do 5% ne gori;

5 do 15% eksplodira;

Preko 15% gori pri dovodu dodatnog vazduha (sve to zavisi od odnosa zapremine gasa u vazduhu i naziva se granice eksplozivnosti)

Zapaljivi gasovi su bez mirisa, radi njihovog blagovremenog otkrivanja u vazduhu, brzog i preciznog otkrivanja curenja, gas je odorizovan, tj. odavati miris. Da biste to učinili, koristite ETILMERKOPTAN. Stopa odorizacije je 16 g na 1000 m 3. Ako u vazduhu ima 1% prirodnog gasa, njegov miris treba da se oseti.

Plin koji se koristi kao gorivo mora biti u skladu sa zahtjevima GOST-a i sadržavati štetne nečistoće na 100m 3 ne više od:

Vodonik sulfid 0,0 2 G /m.cube

Amonijak 2 gr.

Cijanovodonična kiselina 5 gr.

Smola i prašina 0,001 g/m3

Naftalin 10 gr.

Kiseonik 1%.

Upotreba prirodnog gasa ima nekoliko prednosti:

odsustvo pepela i prašine i uklanjanje čvrstih čestica u atmosferu;

visoka kalorijska vrijednost;

· pogodnost transporta i spaljivanja;

olakšavanje rada osoblja za održavanje;

· Poboljšanje sanitarno-higijenskih uslova u kotlarnicama i okolnim prostorima;

Širok raspon automatske kontrole.

Prilikom korištenja prirodnog plina potrebne su posebne mjere opreza, kao moguće curenje kroz curenja na spoju gasovoda i fitinga. Prisustvo više od 20% plina u prostoriji uzrokuje gušenje, njegovo nakupljanje u zatvorenom volumenu od više od 5% do 15% dovodi do eksplozije mješavine plina i zraka. Nepotpunim sagorijevanjem nastaje ugljični monoksid, koji je i pri niskim koncentracijama (0,15%) otrovan.

Gori prirodni gas

gori naziva se brza hemijska kombinacija zapaljivih delova goriva sa kiseonikom u vazduhu, dešava se na visokoj temperaturi, praćena je oslobađanjem toplote sa stvaranjem plamena i produkata sagorevanja. Paljenje se dešava kompletan i nepotpun.

Potpuno izgaranje Javlja se kada ima dovoljno kiseonika. Uzrokuje nedostatak kiseonika nepotpuno sagorevanje pri čemu se oslobađa manja količina toplote nego pri punoj, ugljen monoksid (otrovno dejstvo na osoblje za održavanje), stvara se čađ na površini kotla i povećavaju se gubici toplote, što dovodi do prekomerne potrošnje goriva, smanjene efikasnosti kotla, atmosferskih zagađenje.

Proizvodi sagorevanja prirodnog gasa su– ugljični dioksid, vodena para, nešto viška kisika i dušika. Višak kiseonika se nalazi u produktima sagorevanja samo u onim slučajevima kada do sagorevanja dolazi sa viškom vazduha, a azot se uvek nalazi u produktima sagorevanja, jer. sastavni je dio zraka i ne učestvuje u sagorijevanju.

Proizvodi nepotpunog sagorevanja gasa mogu biti ugljen monoksid, nesagoreli vodonik i metan, teški ugljovodonici, čađ.

Reakcija metana:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

Prema formuli za sagorevanje 1 m 3 metana potrebno je 10 m 3 vazduha, u kome ima 2 m 3 kiseonika. U praksi, za sagorevanje 1 m 3 metana potrebno je više vazduha, uzimajući u obzir sve vrste gubitaka, za to se primenjuje koeficijent To višak vazduha, koji = 1,05-1,1.

Teoretska zapremina vazduha = 10 m 3

Praktična zapremina vazduha = 10*1,05=10,5 ili 10*1,1=11

Potpunost sagorevanja gorivo se može odrediti vizualno prema boji i prirodi plamena, kao i korištenjem plinskog analizatora.

Prozirni plavi plamen - potpuno sagorevanje gasa;

Crvena ili žuta sa dimnim prugama - sagorevanje je nepotpuno.

Sagorevanje se kontroliše povećanjem dovoda vazduha u peć ili smanjenjem dovoda gasa. Ovaj proces koristi primarni i sekundarni vazduh.

sekundarnog vazduha– 40-50% (pomešano sa gasom u kotlovskoj peći tokom sagorevanja)

primarni vazduh– 50-60% (pomešano sa gasom u gorioniku pre sagorevanja) mešavina gasa i vazduha se koristi za sagorevanje

Sagorevanje karakteriše brzina širenja plamena je brzina kojom se element fronta plamena namazi relativno svjež mlaz mješavine zraka i plina.

Brzina sagorevanja i širenja plamena zavisi od:

od sastava smjese;

na temperaturi;

od pritiska;

o odnosu gasa i vazduha.

Brzina sagorevanja određuje jedan od glavnih uslova za pouzdan rad kotlovnice i karakteriše ga odvajanje i probijanje plamena.

Prekid plamena- nastaje ako je brzina mješavine plina i zraka na izlazu iz gorionika veća od brzine sagorijevanja.

Razlozi za razdvajanje: prekomjerno povećanje dovoda plina ili preveliki vakuum u peći (promaja). Razdvajanje plamena se opaža tokom paljenja i kada su gorionici uključeni. Odvajanje plamena dovodi do kontaminacije peći i gasovoda kotla gasom i do eksplozije.

Lampa- javlja se ako je brzina širenja plamena (brzina gorenja) veća od brzine istjecanja mješavine plina i zraka iz gorionika. Proboj je praćen sagorijevanjem mješavine plina i zraka unutar gorionika, gorionik se zagrijava i prestaje. Ponekad je proboj popraćen pucanjem ili eksplozijom unutar gorionika. U tom slučaju može se uništiti ne samo gorionik, već i prednji zid kotla. Prekoračenje se javlja kada se dovod gasa naglo smanji.

Kada se plamen prekine i zabljesne, osoblje za održavanje mora prekinuti dovod goriva, otkriti i otkloniti uzrok, ventilirati peć i plinske kanale 10-15 minuta i ponovo zapaliti vatru.

Proces sagorevanja gasovitog goriva može se podeliti u 4 faze:

1. Istjecanje plina iz mlaznice gorionika u gorionik pod pritiskom povećanom brzinom.

2. Formiranje mešavine gasa sa vazduhom.

3. Paljenje nastale zapaljive smjese.

4. Sagorevanje zapaljive smeše.

Gasovodi

Plin se dobavlja do potrošača putem gasovoda - spoljašnje i unutrašnje- do gasnih distributivnih stanica koje se nalaze van grada, a od njih gasovodima do gasnih kontrolnih tačaka hidrauličko frakturiranje ili uređaja za kontrolu gasa GRU industrijska preduzeća.

Gasovodi su:

· visokog pritiska prve kategorije preko 0,6 MPa do 1,2 MPa uključujući;

· visokog pritiska druge kategorije preko 0,3 MPa do 0,6 MPa;

· srednji pritisak treća kategorija preko 0,005 MPa do 0,3 MPa;

· kategorija niskog pritiska 4 do 0,005 MPa uključujući.

MPa znači Mega Pascal

U kotlarnici se postavljaju samo plinovodi srednjeg i niskog pritiska. Dionica od distributivnog gasovoda mreže (grada) do prostora, zajedno sa uređajem za isključivanje, naziva se unos.

Ulaznim gasovodom smatra se deonica od rastavljača na ulazu, ako je postavljena van prostora do unutrašnjeg gasovoda.

Na ulazu gasa u kotlarnicu na osvijetljenom i pogodnom mjestu za održavanje mora postojati ventil. Ispred ventila mora postojati izolacijska prirubnica za zaštitu od lutajućih struja. Na svakom kraku od distributivnog gasovoda do kotla predviđena su najmanje 2 uređaja za odvajanje, od kojih se jedan postavlja direktno ispred gorionika. Pored armature i instrumenata na gasovodu, ispred svakog kotla mora biti ugrađen i automatski uređaj koji obezbeđuje siguran rad kotla. Da bi se spriječio ulazak plinova u kotlovsku peć, ako su zaporni uređaji neispravni, potrebne su odzračne svijeće i sigurnosni plinovod sa zapornim uređajima, koji moraju biti otvoreni kada kotlovi ne rade. Gasovodi niskog pritiska su farbani žutom bojom u kotlarnicama, a gasovodi srednjeg pritiska su obojeni žutom bojom sa crvenim prstenovima.

Plinski gorionici

Plinski gorionici- plinski gorionik predviđen za dovod na mjesto sagorijevanja, ovisno o tehnološkim zahtjevima, pripremljenu mješavinu plina i zraka ili odvojeni plin i zrak, kao i za osiguranje stabilnog sagorijevanja gasovitog goriva i kontrolu procesa sagorijevanja.

Gorionici podliježu sljedećim zahtjevima:

· glavni tipovi gorionika moraju se masovno proizvoditi u fabrikama;

gorionici moraju osigurati prolaz određene količine plina i potpunost njegovog sagorijevanja;

osigurati minimalnu količinu štetnih emisija u atmosferu;

mora raditi bez buke, odvajanja i bljeskanja plamena;

treba biti lak za održavanje, pogodan za reviziju i popravku;

ako je potrebno, može se koristiti za rezervno gorivo;

· uzorci novonastalih i operativnih gorionika podliježu GOST ispitivanju;

Glavna karakteristika gorionika je njegova toplotna snaga, što se podrazumijeva kao količina topline koja se može osloboditi prilikom potpunog sagorijevanja goriva dostavljenog kroz gorionik. Sve ove karakteristike možete pronaći u tehničkom listu plamenika.

Prirodni plin je danas najčešće korišteno gorivo. Prirodni gas se naziva prirodnim gasom jer se vadi iz samih nedra Zemlje.

Proces sagorijevanja plina je kemijska reakcija u kojoj prirodni plin stupa u interakciju s kisikom sadržanim u zraku.

U plinovitom gorivu postoji zapaljivi dio i dio koji nije gori.

Osim metana, u prirodnom plinu mogu biti prisutni zapaljivi plinovi kao što su propan, butan i etan.

Potrebno je organizirati uklanjanje produkata izgaranja u atmosferu.

Vizuelno, sa potpunim sagorevanjem, plamen je svetloplave ili plavkasto-ljubičaste boje.

Potpuno sagorevanje gasa.

metan + kisik = ugljični dioksid + voda

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O