Doğalgaz yandığında ne oluşur? Doğal gaz yanması

Gaz yakıtın yanması, aşağıdaki fiziksel ve kimyasal işlemlerin bir kombinasyonudur: yanıcı gazın hava ile karıştırılması, karışımın ısıtılması, yanıcı bileşenlerin termal ayrışması, yanıcı elementlerin havadaki oksijenle tutuşması ve kimyasal birleşimi.

Bir gaz-hava karışımının stabil yanması, gerekli miktarlarda yanıcı gaz ve havanın yanma cephesine sürekli olarak beslenmesi, bunların iyice karıştırılması ve ateşleme veya kendiliğinden tutuşma sıcaklığına kadar ısıtılması ile mümkündür (Tablo 5).

Gaz-hava karışımının ateşlenmesi gerçekleştirilebilir:

• gaz-hava karışımının tüm hacminin kendiliğinden tutuşma sıcaklığına kadar ısıtılması. Bu yöntem, gaz-hava karışımının hızlı sıkıştırma yoluyla belirli bir basınca kadar ısıtıldığı içten yanmalı motorlarda kullanılır;
• harici ateşleme kaynaklarının kullanımı (ateşleyiciler vb.). Bu durumda gaz-hava karışımının tamamı değil, bir kısmı ateşleme sıcaklığına kadar ısıtılır. Bu yöntem, gazlı cihazların brülörlerinde gazları yakarken kullanılır;
• Yanma işlemi sırasında mevcut torç sürekli olarak kullanılır.

Gaz halindeki yakıtın yanma reaksiyonunu başlatmak için, moleküler bağların kırılması ve yenilerinin oluşturulması için belirli bir miktarda enerji harcanması gerekir.

Çok sayıda serbest atomun, radikalin ve diğer aktif parçacıkların ortaya çıkması ve kaybolmasıyla ilişkili tüm reaksiyon mekanizmasını gösteren gaz yakıtının yanmasına ilişkin kimyasal formül karmaşıktır. Bu nedenle basitleştirme amacıyla gaz yanma reaksiyonlarının başlangıç ​​ve son durumlarını ifade eden denklemler kullanılır.

Hidrokarbon gazları CmHn olarak belirtilirse, bu gazların oksijende yanmasının kimyasal reaksiyonunun denklemi şu şekilde olacaktır:

C mHn + (m + n/4)O2 = mCO2 + (n/2)H2O,

burada m, hidrokarbon gazındaki karbon atomlarının sayısıdır; n, gazdaki hidrojen atomlarının sayısıdır; (m + n/4) - gazın tamamen yanması için gereken oksijen miktarı.

Formüle uygun olarak gaz yanma denklemleri türetilir:

• metan CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
• etan C 2 H 6 + 3,5O 2 = 2CO 2 + ZH 2 O
• bütan C 4 H 10 + 6,5 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 0
• propan C3H8 + 5O3 = ZCO2 + 4H20.

Pratik gaz yanma koşullarında, oksijen saf biçimde alınmaz, ancak havanın bir parçasıdır. Hava hacimce %79 nitrojen ve %21 oksijenden oluştuğundan, her hacim oksijen için 100: 21 = 4,76 hacim hava veya 79: 21 = 3,76 hacim nitrojen gerekir. Daha sonra metanın havadaki yanma reaksiyonu şu şekilde yazılabilir:

CH4 + 2O2 + 2 * 3,76N2 = C02 + 2H20 + 7,52N2.

Denklemden, 1 m3 metanın yanması için 1 m3 oksijen ve 7,52 m3 nitrojenin veya 2 + 7,52 = 9,52 m3 havanın gerekli olduğu açıktır.

1 m3 metanın yanması sonucunda 1 m3 karbondioksit, 2 m3 su buharı ve 7,52 m3 nitrojen elde edilir. Aşağıdaki tablo en yaygın yanıcı gazlara ilişkin bu verileri göstermektedir.

Bir gaz-hava karışımının yanma işlemi için, gaz-hava karışımındaki gaz ve hava miktarının belirli sınırlar içerisinde olması gerekmektedir. Bu sınırlara yanıcılık sınırları veya patlama sınırları denir. Alt ve üst yanıcılık limitleri vardır. Bir gaz-hava karışımındaki, tutuşmanın meydana geldiği hacim yüzdesi olarak ifade edilen minimum gaz içeriğine alt yanıcılık sınırı denir. Bir gaz-hava karışımındaki, ilave ısı sağlanmadan karışımın tutuşmadığı maksimum gaz içeriğine üst yanıcılık sınırı denir.

Belirli gazları yakarken oksijen ve hava miktarı

Gaz-hava karışımı alt alevlenme sınırından daha az gaz içeriyorsa yanmaz. Gaz-hava karışımında yeterli hava yoksa yanma tam olarak gerçekleşmez.

Gazlardaki inert yabancı maddelerin patlama limitleri üzerinde büyük etkisi vardır. Gazdaki balast içeriğinin (N 2 ve CO 2) arttırılması yanıcılık sınırlarını daraltır ve balast içeriği belirli sınırların üzerine çıktığında gaz-hava karışımı herhangi bir gaz-hava oranında tutuşmaz (aşağıdaki tablo).

Gaz-hava karışımının patlayıcı özelliğinin sona erdiği 1 hacim yanıcı gaz başına inert gaz hacmi sayısı

Gazın tamamen yanması için gereken en küçük hava miktarına teorik hava akışı adı verilir ve Lt olarak gösterilir, yani gaz yakıtın alt kalorifik değeri 33520 kJ/m ise 3 , daha sonra 1 m'lik yanma için teorik olarak gerekli hava miktarı 3 gaz

LT= (33.520/4190)/1,1 = 8,8 m3.

Ancak gerçek hava akışı her zaman teorik olanı aşar. Bu, teorik hava akış hızlarında gazın tamamen yanmasını sağlamanın çok zor olmasıyla açıklanmaktadır. Bu nedenle herhangi bir gaz yakma tesisi bir miktar fazla hava ile çalışır.

Yani pratik hava akışı

Ln = αL T,

Nerede Ln- pratik hava akışı; α - aşırı hava katsayısı; LT- teorik hava akışı.

Aşırı hava katsayısı her zaman birden büyüktür. Doğalgaz için ise α = 1,05 - 1,2. Katsayı α gerçek hava akışının birim olarak alınan teorik hava akışını kaç kez aştığını gösterir. Eğer α = 1 ise gaz-hava karışımına denir stokiyometrik.

Şu tarihte: α = 1,2 Gazın yanması %20 fazla hava ile gerçekleştirilir. Kural olarak, fazla havanın azalmasıyla baca gazlarından ısı kayıpları azaldığından, gazların yanması minimum a değeriyle gerçekleşmelidir. Yanmaya katılan hava birincil ve ikincildir. Öncelik brülöre giren havanın gaza karışması denir; ikincil- yanma bölgesine giren hava, gazla karıştırılmadan, ayrı ayrı.

Alexander Pavlovich Konstantinov

Nükleer ve Radyasyon Tehlikeli Tesislerin Güvenlik Kontrolü Başmüfettişi. Teknik Bilimler Adayı, Doçent, Rusya Doğa Bilimleri Akademisi Profesörü.

Gaz sobalı bir mutfak genellikle daire genelindeki hava kirliliğinin ana kaynağıdır. Ve daha da önemlisi bu, Rusya'da yaşayanların çoğunluğu için geçerli. Gerçekten de, Rusya'da kent sakinlerinin %90'ı ve kırsal kesimde yaşayanların %80'inden fazlası gaz sobası kullanıyor Khata, Z.I. Modern çevresel durumda insan sağlığı. - M.: FUAR BASINI, 2001. - 208 s..

Son yıllarda gaz sobalarının sağlık açısından yüksek tehlikeleri konusunda ciddi araştırmacıların yayınları ortaya çıktı. Doktorlar, gaz sobalı evlerde yaşayanların elektrikli sobalı evlere göre daha sık ve daha uzun süre hastalandığını biliyor. Üstelik sadece solunum yolu hastalıklarından değil, pek çok farklı hastalıktan bahsediyoruz. Sağlıktaki düşüş özellikle kadınlarda, çocuklarda, ayrıca evde daha fazla zaman geçiren yaşlı ve kronik hastalarda belirgindir.

Profesör V. Blagov'un gaz sobası kullanımını "kişinin kendi halkına karşı büyük ölçekli bir kimyasal savaş" olarak adlandırması boşuna değildi.

Ev gazı kullanmak neden sağlığa zararlıdır?

Bu soruyu cevaplamaya çalışalım. Gaz sobalarının kullanımını sağlığa zararlı hale getiren çeşitli faktörler vardır.

Birinci grup faktörler

Bu faktör grubu, doğal gaz yanma sürecinin kimyası tarafından belirlenir. Ev gazının tamamen yanarak suya ve karbondioksite dönüşmesi bile apartmandaki, özellikle mutfaktaki havanın bileşiminin bozulmasına yol açacaktır. Sonuçta, aynı zamanda havadaki oksijen yakılır ve aynı zamanda karbondioksit konsantrasyonu artar. Ancak asıl sorun bu değil. Sonuçta aynı şey kişinin soluduğu havaya da olur.

Çoğu durumda gaz yanmasının% 100 değil tamamen gerçekleşmemesi çok daha kötüdür. Doğal gazın tam yanmaması nedeniyle çok daha fazla toksik ürünler oluşur. Örneğin, konsantrasyonu izin verilen sınırdan 20-25 kat daha yüksek olabilen karbon monoksit (karbon monoksit). Ancak bu baş ağrılarına, alerjilere, rahatsızlıklara, bağışıklığın zayıflamasına yol açar Yakovleva, M.A. Ve dairemizde doğalgaz var. - İş çevre dergisi. - 2004. - No. 1(4). - S.55..

Karbon monoksitin yanı sıra kükürt dioksit, nitrojen oksitler, formaldehit ve güçlü bir kanserojen olan benzopiren havaya salınır. Şehirlerde benzopiren, metalurji tesislerinden, termik santrallerden (özellikle kömürle çalışan santrallerden) ve arabalardan (özellikle eski olanlardan) kaynaklanan emisyonlardan havaya karışıyor. Ancak kirli atmosferik havadaki benzopiren konsantrasyonu, bir apartman dairesindeki konsantrasyonuyla karşılaştırılamaz. Şekil mutfaktayken ne kadar daha fazla benzopiren aldığımızı gösteriyor.

İlk iki sütunu karşılaştıralım. Mutfakta sokakta olduğundan 13,5 kat daha fazla zararlı maddeye maruz kalıyoruz! Netlik sağlamak için, vücudumuza benzopiren alımını mikrogram cinsinden değil, daha anlaşılır bir eşdeğerle (günde içilen sigara sayısı) tahmin edelim. Yani, eğer sigara içen biri günde bir paket (20 sigara) içiyorsa, o zaman mutfakta kişi günde iki ila beş sigaraya eşdeğer bir miktar alıyor demektir. Yani gaz sobası olan bir ev hanımı biraz "sigara içiyor" gibi görünüyor.

İkinci grup faktörler

Bu grup gaz sobalarının çalışma koşullarıyla ilgilidir. Her sürücü, motoru çalışan bir araba ile aynı anda garajda olamayacağınızı bilir. Ancak mutfakta tam da böyle bir durumla karşı karşıyayız: Hidrokarbon yakıtlarını kapalı mekanlarda yakmak! Her arabada bulunan bir cihazdan, yani egzoz borusundan yoksunuz. Tüm hijyen kurallarına göre, her gaz ocağında bir egzoz havalandırma davlumbazı bulunmalıdır.

Küçük bir dairede küçük bir mutfağımız varsa işler özellikle kötü olur. Minimum alan, minimum tavan yüksekliği, yetersiz havalandırma ve tüm gün çalışan bir gaz sobası. Ancak alçak tavanlarda gaz yanma ürünleri üst hava katmanında 70-80 santimetre kalınlığa kadar birikir Boyko, A.F. Sağlık 5+. - M .: Rossiyskaya Gazeta, 2002. - 365 s..

Bir ev hanımının gaz ocağında yaptığı çalışma genellikle üretimdeki zararlı çalışma koşullarıyla karşılaştırılır. Bu tamamen doğru değil. Hesaplamalar, mutfağın küçük olması ve havalandırmanın iyi olmaması durumunda özellikle zararlı çalışma koşullarıyla karşı karşıya olduğumuzu gösteriyor. Kok fırını pillerine bakım yapan bir tür metalurji uzmanı.

Gaz sobasından kaynaklanan zarar nasıl azaltılır

Her şey bu kadar kötüyse ne yapmalıyız? Belki de gerçekten gaz sobasından kurtulmaya ve elektrikli veya indüksiyonlu bir ocak takmaya değer mi? Böyle bir fırsatın olması iyi. Ve değilse? Bu durum için birkaç basit kural vardır. Bunları takip etmeniz yeterli, gaz sobasının sağlığa verdiği zararı on kat azaltabilirsiniz. Bu kuralları sıralayalım (çoğu Profesör Yu. D. Gubernsky'nin tavsiyeleridir) Ilnitsky, A. Gaz gibi kokuyor. - Sağlıklı olmak!. - 2001. - No. 5. - S. 68–70..

1. Sobanın üzerine hava temizleyicili bir egzoz davlumbazının takılması gerekir. Bu en etkili tekniktir. Ancak herhangi bir nedenle bunu yapamasanız bile, toplamda kalan yedi kural da hava kirliliğini önemli ölçüde azaltacaktır.
2. Gazın tam yanmasını izleyin. Aniden gazın rengi talimatlara göre olması gerektiği gibi değilse, arızalı brülörü kontrol altına almak için derhal gaz görevlilerini arayın.
3. Sobayı gereksiz bulaşıklarla karıştırmayın. Pişirme kapları yalnızca çalışan ocakların üzerine yerleştirilmelidir. Bu durumda brülörlere havanın serbest erişimi ve gazın daha eksiksiz yanması sağlanacaktır.
4. Aynı anda ikiden fazla ocak veya bir fırın ve bir ocaktan fazlasını kullanmamak daha iyidir. Sobanızda dört ocak olsa bile aynı anda en fazla ikisini açmak daha iyidir.
5. Bir gaz sobasının maksimum sürekli çalışma süresi iki saattir. Bundan sonra ara vermeniz ve mutfağı iyice havalandırmanız gerekir.
6. Gaz sobası çalışırken mutfağın kapıları kapalı, penceresi açık olmalıdır. Bu, yanma ürünlerinin oturma odalarından değil caddeden uzaklaştırılmasını sağlayacaktır.
7. Gaz sobasının çalışmasını bitirdikten sonra sadece mutfağın değil tüm dairenin havalandırılması tavsiye edilir. Havalandırma yoluyla yapılması arzu edilir.
8. Giysileri ısıtmak veya kurutmak için asla gazlı ocak kullanmayın. Bu amaçla mutfağın ortasında ateş yakmazsınız değil mi?

Yanma, yanıcı yakıt bileşenlerini havadaki oksijenle birleştiren, yoğun ısı, ışık ve yanma ürünleri salınımının eşlik ettiği, zamanla hızlı bir şekilde meydana gelen kimyasal bir reaksiyondur.

Metanın hava ile yanma reaksiyonu:

CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2 O + QN

C3 H8 + 5O2 = 3CO2 + 3H2 O + QN

İçin LPG'li:

C4 H10 + 6,5O2 = 4CO2 + 5H2 O + QN

Gazların tamamen yanması sonucu oluşan ürünler su buharıdır (H2 Ö), karbon dioksit (CO2 ) veya karbondioksit.

Gazlar tamamen yandığında alevin rengi genellikle mavimsi-mor olur.

Kuru havanın hacimsel bileşiminin şu şekilde olduğu varsayılmaktadır:Ö2 ≈ 21%, N2 ≈ %79, bundan şu sonuç çıkıyor

4,76 m3'te 1 m3 oksijen bulunur (≈ 5 m3) hava.

Sonuç: yakmak için

- 1 m3 metan için 2 m3 oksijen veya yaklaşık 10 m3 hava gerekir.

- 1m3 propan - 5m3 oksijen veya yaklaşık 25m3 hava,

- 1m3 bütan – 6,5m3 oksijen veya yaklaşık 32,5m3 hava,

- 1m3 LPG ~ 6m3 oksijen veya yaklaşık 30m3 hava.

Uygulamada, gaz yakıldığında su buharı kural olarak yoğunlaşmaz, ancak diğer yanma ürünleriyle birlikte uzaklaştırılır. Bu nedenle teknik hesaplamalarda en düşük kalorifik değer esas alınır. QN.

Yanma için gerekli koşullar:

1. yakıtın mevcudiyeti (gaz);

2. oksitleyici bir maddenin varlığı (hava oksijeni);

3. bir tutuşma sıcaklığı kaynağının varlığı.

Gazların eksik yanması.

Gazın tam yanmamasının nedeni havanın yetersiz olmasıdır.

Gazların eksik yanmasının ürünleri karbon monoksit veya karbon monoksittir (CO), yanmamış yanıcı hidrokarbonlar (Cn Hm) ve atomik karbon veya kurum.

Doğal gaz içinCH4 + Ö2 → CO2 + H2 Ö + CO+ CH4 + C

İçin LPG'liCn Hm + O2 → CO2 + H2 O + CO + Cn Hm + C

En tehlikeli olanı insan vücudu üzerinde toksik etkisi olan karbon monoksitin ortaya çıkmasıdır. Kurum oluşumu aleve sarı bir renk verir.

Gazın eksik yanması insan sağlığı açısından tehlikelidir (havadaki %1 CO2 ile ölümcül zehirlenmeye neden olmak için kişinin 2-3 nefes alması yeterlidir).

Eksik yanma ekonomik değildir (kurum, ısı transfer sürecini engeller; gazın eksik yanması ile gazı yaktığımız ısıyı alamayız).

Yanmanın tamlığını kontrol etmek için, tam yanma durumunda mavi olması gereken alevin rengine ve eksik yanma durumunda sarımsı saman rengine dikkat edin. Yanmanın tamlığını kontrol etmenin en gelişmiş yolu, yanma ürünlerini gaz analizörleri kullanarak analiz etmektir.

Gaz yakma yöntemleri.

Birincil ve ikincil hava kavramı.

Gaz yakmanın 3 yolu vardır:

1) difüzyon,

2) kinetik,

3) karışık.

Difüzyon yöntemi veya gazın havayla ön karışımının yapılmadığı yöntem.

Brülörden yanma bölgesine yalnızca gaz akar. Yanma için gerekli olan hava, yanma bölgesinde gazla karıştırılır. Bu havaya ikincil denir.

Alev uzun ve sarıdır.

A= 1,3÷1,5T≈ (900÷1000) oC

Kinetik yöntem - gazın hava ile tamamen ön karışımını içeren bir yöntem.

Brülöre gaz verilir ve bir üfleme cihazı tarafından hava sağlanır. Yanma için gerekli olan ve gazla ön karışım için brülöre verilen havaya birincil hava denir.

Alev kısa, yeşilimsi-mavimsi renktedir.

A= 1,01÷1,05T≈ 1400o C

Karışık yöntem - gazın hava ile kısmi ön karışımına sahip bir yöntem.

Gaz, brülöre birincil havayı enjekte eder. Tam yanma için yeterli miktarda hava içermeyen bir gaz-hava karışımı, brülörden yanma bölgesine girer. Havanın geri kalanı ikincildir.

Alev orta büyüklükte, yeşilimsi mavi renktedir.

A=1,1 ¸ 1,2 T≈1200o C

Aşırı hava oranıA= Lvesaire./L teori - pratikte yanma için gerekli hava miktarının teorik olarak hesaplanan yanma için gerekli hava miktarına oranıdır.

Her zaman olmalıA>1, aksi takdirde yetersiz yanma meydana gelir.

LÖrn.=A∙ L teorik, yani fazla hava katsayısı, pratikte yanma için gereken hava miktarının, teorik olarak hesaplanan yanma için gereken hava miktarından kaç kat daha fazla olduğunu gösterir.

burada α aşırı hava katsayısıdır (genellikle 1'den büyüktür).

Gazın eksik yanması, aşırı yakıt tüketimine yol açar ve karbon monoksit (CO) dahil olmak üzere, gazın eksik yanma ürünlerinden zehirlenme riskini artırır.

Gaz yanma ürünleri ve yanma sürecinin kontrolü.

Doğal gaz yanma ürünleri karbondioksit (karbon dioksit), su buharı, bir miktar fazla oksijen ve nitrojen. Yanma ürünlerinde fazla oksijen, yalnızca yanmanın fazla hava ile meydana geldiği durumlarda bulunur ve havanın bir bileşeni olduğu ve yanmada yer almadığı için nitrojen her zaman yanma ürünlerinde bulunur.

Gazın tam yanmaması sonucu ortaya çıkan ürünler karbon monoksit (karbon monoksit)), yanmamış hidrojen ve metan, ağır hidrokarbonlar, kurum.

Yanma süreci, içindeki karbondioksit ve oksijen içeriğini gösteren baca gazı analiz cihazlarıyla en doğru şekilde değerlendirilebilir. Kazan yanma odasındaki alevin uzamış ve koyu sarı renkte olması hava eksikliğini, alevin kısalması ve göz kamaştırıcı beyaz bir renk alması ise hava fazlalığını gösterir.

Kazana takılı tüm brülörlerin ısıl gücünü değiştirerek veya bir kısmını kapatarak kazan ünitesinin çalışmasını düzenlemenin iki yolu vardır. Düzenleme yöntemi yerel koşullara bağlıdır ve üretim talimatlarında belirtilmelidir. Brülörlerin termal gücünün değiştirilmesine, kararlı çalışma sınırlarının dışına çıkılmaması durumunda izin verilir. Termal gücün kararlı çalışma sınırlarını aşan sapması, alev ayrılmasına veya parlamaya neden olabilir.

Bireysel brülörlerin çalışması, hava ve gaz akışını yavaş ve kademeli olarak değiştirerek iki adımda ayarlanmalıdır.

Termal gücü azaltırken öncelikle hava beslemesini azaltın, ve sonra gaz; termal gücü arttırırken ilk önce gaz beslemesini artırın, ve sonra hava.

Bu durumda kazan kapağının veya duman aspiratörünün önündeki kılavuz kanatların konumunu değiştirerek fırın içindeki vakumu düzenlemek gerekir.

Brülörlerin ısıl gücünün arttırılması gerekiyorsa öncelikle Fırındaki vakumu artırın; ısıl güç azaldığında önce brülörlerin çalışmasını düzenler, ardından fırın içindeki vakumu azaltırlar.

Gaz yakma yöntemleri.

Eğitim yöntemine bağlı olarak DHW yanma yöntemleri ikiye ayrılabilir difüzyon, karışık ve kinetik.

Şu tarihte: yayılma Bu yöntemde gaz, yanma cephesine basınç altında, hava ise moleküler veya türbülanslı difüzyon nedeniyle çevredeki boşluktan girer, karışım oluşumu yanma işlemiyle eş zamanlı gerçekleşir, dolayısıyla yanma işleminin hızı karışım oluşum hızına göre belirlenir.

Yanma işlemi, gaz ve hava arasında temasın oluşması ve gerekli bileşimde sıcak suyun oluşmasıyla başlar. Bu durumda hava, gaz akışına yayılır ve gaz, gaz akışından havaya yayılır. Böylece, birincil gaz yanma bölgesinin oluştuğu yanmanın bir sonucu olarak gaz akışının yakınında bir sıcak su kaynağı yaratılır. (2) . Gazın ana kısmının yanması bölgede meydana gelir (Z), bölgede (4) Yanma ürünleri hareket eder.

Bu yanma yöntemi esas olarak günlük yaşamda (fırınlar, gaz sobaları vb.)

Karışık gaz yakma yönteminde brülör, gazın tamamen yanması için gerekli olan havanın yalnızca bir kısmı ile gazın ön karışımını sağlar. Havanın geri kalanı ortamdan doğrudan meşaleye gelir.

Bu durumda gazın sadece bir kısmı karışır. öncelik hava (50%-60%), ve yanma ürünleriyle seyreltilmiş gazın geri kalan kısmı, ikincil havadan oksijen ilavesinden sonra yanar.

Brülörün alevini çevreleyen havaya denir. ikincil .

Kinetik gaz yanma yöntemiyle, brülör içerisinde tamamen hazırlanan sıcak su, yanma bölgesine verilir.

Gaz brülörlerinin sınıflandırılması .

Bir gaz brülörü, gazlı yakıtın stabil yanmasını sağlayan ve yanma sürecini düzenleyen bir cihazdır.

Gaz brülörlerinin ana fonksiyonları:

Yanma cephesine gaz ve hava beslemesi;

Karıştırma;

Ateşleme cephesinin stabilizasyonu;

Gaz yanma işleminin gerekli yoğunluğunun sağlanması.

Gaz yakma yöntemine göre tüm brülörler üç gruba ayrılabilir:

Difüzyon - gazın hava ile önceden karıştırılması olmadan;

Difüzyon kinetiği - gazın hava ile eksik ön karışımı ile;

Kinetik - gazın hava ile tamamen ön karışımı ile.

Hava besleme yöntemine göre brülörler aşağıdakilere ayrılır:

Üflemesiz - içindeki vakum nedeniyle havanın yanma odasına girdiği yer.

Enjeksiyon - gaz akışının enerjisi nedeniyle havanın emildiği.

Patlama - brülöre veya yanma odasına bir fan kullanılarak havanın sağlandığı.

Brülörlerin çalıştığı gaz basıncına göre:

- 0,05 kgf/cm2'ye kadar düşük basınç;

- ortalama basınç 0,05 ila 3 kgf/cm2'nin üzerinde;

- 3 kgf/cm2'nin üzerinde yüksek basınç.

Tüm brülörler için genel gereksinimler:

Tam gaz yanmasının sağlanması;

Termal gücü değiştirirken stabilite;

Operasyon sırasında güvenilirlik;

Kompaktlık;

Bakım kolaylığı.

Doğal gazın fiziko-kimyasal özellikleri

Doğal gaz renksiz, kokusuz, tatsız ve toksik değildir.

T = 0°C'de gaz yoğunluğu, P = 760 mm Hg. Ürün: metan - 0,72 kg/m3, hava -1,29 kg/m3.

Metanın kendiliğinden tutuşma sıcaklığı 545 – 650°C'dir. Bu, bu sıcaklığa kadar ısıtılan herhangi bir doğal gaz ve hava karışımının, herhangi bir tutuşma kaynağı olmadan tutuşacağı ve yanacağı anlamına gelir.

Metanın yanma sıcaklığı 1800°C olan fırınlarda 2100°C'dir.

Metanın yanma ısısı: Qn = 8500 kcal/m3, Qv = 9500 kcal/m3.

Patlayıcılık. Var:

– alt patlama sınırı, patlamanın meydana geldiği havadaki en düşük gaz içeriğidir; metan için bu %5'tir.

Havadaki gaz içeriğinin düşük olması nedeniyle gaz eksikliği nedeniyle patlama yaşanmayacaktır. Üçüncü taraf bir enerji kaynağı tanıtıldığında bir patlama sesi duyulur.

– üst patlama sınırı, patlamanın meydana geldiği havadaki en yüksek gaz içeriğidir; metan için bu oran %15'tir.

Havadaki gaz içeriğinin yüksek olması nedeniyle hava eksikliği nedeniyle patlama yaşanmayacaktır. Üçüncü taraf bir enerji kaynağı devreye girdiğinde yangın meydana gelir.

Gaz patlaması için, patlayıcılık sınırları dahilinde havada tutulmasının yanı sıra, üçüncü taraf bir enerji kaynağına (kıvılcım, alev vb.) ihtiyaç vardır.

Kapalı bir hacimde (oda, fırın, tank vb.) bir gaz patladığında, açık havaya göre daha fazla tahribat meydana gelir.

Gaz yetersiz yanmayla yani oksijen eksikliğiyle yakıldığında yanma ürünlerinde karbon monoksit (CO) veya oldukça zehirli bir gaz olan karbon monoksit oluşur.

Alev yayılma hızı, alev cephesinin taze karışım jetine göre hareket ettiği hızdır.

Metanın alev yayılımının yaklaşık hızı 0,67 m/s'dir. Karışımın bileşimine, sıcaklığına, basıncına, karışımdaki gaz ve hava oranına, alev cephesinin çapına, karışımın hareketinin niteliğine (laminer veya türbülanslı) bağlıdır ve yanmanın stabilitesini belirler.

Gaz kokulandırma- Gazın tüketicilere ulaştırılmadan önce koku vermesini sağlamak amacıyla gaza keskin kokulu bir maddenin (koku maddesi) eklenmesidir.

Koku vericiler için gereksinimler:

– keskin özel koku;

– yanmaya müdahale etmemelidir;

– suda çözünmemelidir;

– insanlara ve ekipmanlara zararsız olmalıdır.

Koku verici olarak etil merkaptan (C2H5SH) kullanılır, metana eklenir - 1000 m3 başına 16 g, kışın oran iki katına çıkar.

Havadaki gaz içeriği, metan için alt patlama sınırının %20'si (hacimce %1) olduğunda, kişi havadaki koku verici maddenin kokusunu almalıdır.

Bu, yanıcı bileşenleri (hidrojen ve karbon) havadaki oksijenle birleştirmenin kimyasal bir işlemidir. Isı ve ışığın açığa çıkmasıyla oluşur.

Karbon yandığında karbondioksit (C0 2) oluşur ve hidrojen su buharı (H 2 0) üretir.

Yanma aşamaları: gaz ve hava temini, gaz-hava karışımının oluşumu, karışımın ateşlenmesi, yanması, yanma ürünlerinin uzaklaştırılması.

Teorik olarak, gazın tamamı yandığında ve gerekli miktarda havanın tamamı yanmaya katıldığında, 1 m3 gazın yanma reaksiyonu şöyle olur:

CH4 + 202 = C02 + 2H20 + 8500 kcal/m3.

1 m3 metan yakmak için 9,52 m3 havaya ihtiyaç vardır.

Yanma havasının neredeyse tamamı yanmaya katılmayacaktır.

Bu nedenle, yanma ürünleri karbondioksit (C0 2) ve su buharına (H 2 0) ek olarak şunları içerecektir:

– karbon monoksit veya karbon monoksit (CO), tesise salınırsa, işletme personelinin zehirlenmesine neden olabilir;

– bacalarda ve fırınlarda biriken atomik karbon veya kurum (C), hava akımını ve ısıtma yüzeylerinde ısı transferini bozar.

– Yanmamış gaz ve hidrojen, ocaklarda ve bacalarda birikerek patlayıcı bir karışım oluşturur.

Hava eksikliği olduğunda, yakıtın eksik yanması meydana gelir - yanma işlemi yetersiz yanma ile gerçekleşir. Yetersiz yanma, gazın havayla yeterince karışmaması ve yanma bölgesindeki sıcaklığın düşük olması durumunda da meydana gelir.

Gazın tam yanması için yeterli miktarda yanma havası sağlanması, hava ve gazın iyice karışması ve yanma bölgesinde yüksek sıcaklığın olması gerekir.

Gazın tamamen yanması için, teorik olarak gerekenden daha fazla miktarda hava sağlanır, yani. aşırı miktarda, havanın tamamı yanmaya katılmayacaktır. Isının bir kısmı bu fazla havayı ısıtmak için kullanılacak ve atmosfere salınacaktır.

Aşırı hava katsayısı α, gerçek yanma akış hızının teorik olarak gerekenden kaç kat daha fazla olduğunu gösteren bir sayıdır:

α = V d / V t

burada V d - gerçek hava akışı, m3;

V t - teorik olarak gerekli hava, m3.

α = 1,05 – 1,2.

Gaz yakma yöntemleri

Yanma havası şunlar olabilir:

- birincil - brülöre beslenir, gazla karıştırılır ve gaz-hava karışımı yanma için kullanılır;

– ikincil – yanma bölgesine girer.

Gaz yakma yöntemleri:

1. Difüzyon yöntemi - gaz ve yanma havası ayrı ayrı sağlanır ve yanma bölgesinde karıştırılır, tüm hava ikincildir. Alev uzundur ve geniş bir yanma alanı gerektirir.

2. Karışık yöntem - havanın bir kısmı brülörün içine verilir, gazla karıştırılır (birincil hava), havanın bir kısmı yanma bölgesine (ikincil) verilir. Alev, difüzyon yöntemine göre daha kısadır.

3. Kinetik yöntem - brülörün içindeki tüm hava gazla karıştırılır, yani. tüm hava birincildir. Alev kısadır ve küçük bir yanma alanı gereklidir.

Gaz yakıcı cihazlar

Gaz brülörleri, yanma cephesine gaz ve hava sağlayan, gaz-hava karışımı oluşturan, yanma cephesini stabilize eden, yanma işleminin gerekli yoğunluğunu sağlayan cihazlardır.

Ek bir cihazla (tünel, hava dağıtım cihazı vb.) donatılmış bir brülöre gaz brülör cihazı denir.

Brülör gereksinimleri:

1) fabrikada üretilmiş olmalı ve durum testlerini geçmelidir;

2) tüm çalışma modlarında minimum hava fazlalığı ve atmosfere minimum zararlı madde emisyonu ile gazın tam yanmasını sağlamalıdır;

3) otomatik kontrol ve güvenlik sistemlerini kullanabilmenin yanı sıra brülör önündeki gaz ve hava parametrelerini ölçebilme;

4) basit bir tasarıma sahip olmalı, onarım ve inceleme için erişilebilir olmalıdır;

5) Çalışma yönetmeliği sınırları dahilinde stabil çalışmalı, gerekirse alev ayrılmasını ve kırılmasını önleyecek stabilizatörlere sahip olmalı;

6) Brülörlerin çalıştırılması için gürültü seviyesi 85 dB'yi, yüzey sıcaklığı 45 ° C'yi aşmamalıdır.

Gaz brülörü parametreleri

1) brülörün termal gücü N g - 1 saat içinde gazın yanması sırasında açığa çıkan ısı miktarı;

2) brülörün kararlı çalışmasının en alt sınırı N n. .P. . – brülörün alev ayrılması veya parlama olmadan stabil olarak çalıştığı en düşük güç;

3) minimum güç N min – %10 artırılmış en düşük limitin gücü;

4) brülörün kararlı çalışmasının üst sınırı N. .P. . - brülörün alev ayrılması veya parlama olmadan stabil olarak çalıştığı en yüksek güç;

5) maksimum güç Nmaks – üst limit güç, %10 oranında azaltılmıştır;

6) nominal güç N nom - brülörün uzun süre en yüksek verimlilikle çalıştığı en yüksek güç;

7) çalışma düzenleme aralığı - N min'den N nom'a kadar güç değerleri;

8) çalışma düzenleme katsayısı - nominal gücün minimuma oranı.

Gaz brülörlerinin sınıflandırılması:

1) yanma havası sağlama yöntemine göre:

– üflemesiz – içindeki seyrekleşme nedeniyle fırına hava girer;

– enjeksiyon – gaz akışının enerjisi nedeniyle brülöre hava emilir;

– üfleme – brülöre veya fırına bir fan kullanılarak hava verilir;

2) yanıcı karışımın hazırlanma derecesine göre:

– gazın havayla ön karışımı olmadan;

– tam ön karıştırma ile;

– eksik veya kısmi ön karıştırmalı;

3) yanma ürünlerinin akış hızına göre (düşük - 20 m/s'ye kadar, orta - 20-70 m/s, yüksek - 70 m/s'den fazla);

4) brülörlerin önündeki gaz basıncıyla:

– 0,005 MPa'ya kadar düşük (500 mm su sütununa kadar);

– ortalama 0,005 MPa ila 0,3 MPa (500 mm su sütunundan 3 kgf/cm2'ye kadar);

– 0,3 MPa'dan yüksek (3 kgf/cm2'den fazla);

5) brülör kontrolünün otomasyon derecesine göre - manuel kontrollü, yarı otomatik, otomatik.

Hava besleme yöntemine göre brülörler şunlar olabilir:

1) Difüzyon. Tüm hava meşaleye çevredeki alandan gelir. Gaz, brülöre birincil hava olmadan beslenir ve manifolddan ayrılarak dışarıdaki hava ile karıştırılır.

Tasarımdaki en basit brülör genellikle bir veya iki sıra halinde açılmış delikleri olan bir borudur.

Çeşitlilik bir ocak yakıcıdır. Bir ucu tıkalı çelik borudan yapılmış bir gaz manifoldundan oluşur. Boruya iki sıra halinde delikler açılır. Kolektör, ızgara üzerine oturan refrakter tuğlalardan yapılmış yuvalara monte edilir. Gaz, manifolddaki deliklerden yuvaya çıkar. Hava, ocaktaki vakum nedeniyle veya fan yardımıyla ızgaradan aynı yuvaya girer. Çalışma sırasında yuvanın refrakter astarı ısınarak tüm çalışma modlarında alevin stabilizasyonunu sağlar.

Brülörün avantajları: tasarımın basitliği, güvenilir çalışma (alev sızıntısı imkansızdır), gürültüsüzlük, iyi düzenleme.

Dezavantajları: düşük güç, ekonomik olmayan, yüksek alev.

2) Enjeksiyonlu brülörler:

a) düşük basınç veya atmosferik (kısmi ön karıştırmalı brülörler için geçerlidir). Gaz akışı memeden yüksek hızda çıkar ve enerjisi nedeniyle havayı karıştırıcıya yakalayarak brülörün içine sürükler. Gazın hava ile karıştırılması, bir boyun, bir difüzör ve bir yangın nozulundan oluşan bir karıştırıcıda meydana gelir. Enjektör tarafından oluşturulan vakum, gaz basıncının artmasıyla artar ve emilen birincil hava miktarı değişir. Birincil hava miktarı bir ayar pulu kullanılarak değiştirilebilir. Yıkayıcı ile karıştırıcı arasındaki mesafeyi değiştirerek hava beslemesi ayarlanır.

Yakıtın tamamen yanmasını sağlamak için, yanma odasındaki (ikincil hava) seyrekleşme nedeniyle havanın bir kısmı sağlanır. Akış hızı, vakum değiştirilerek düzenlenir.

Kendi kendini düzenleme özelliğine sahiptirler: artan yük ile gaz basıncı artar, bu da brülöre daha fazla miktarda hava enjekte eder. Yük azaldıkça hava miktarı azalır.

Brülörler, yüksek kapasiteli ekipmanlarda (100 kW'tan fazla) sınırlı ölçüde kullanılır. Bunun nedeni, brülör manifoldunun doğrudan yanma odasında bulunmasıdır. Çalışma sırasında yüksek sıcaklıklara kadar ısınır ve hızla arızalanır. Ekonomik olmayan gaz yanmasına yol açan yüksek hava fazlalığına sahiptirler.

b) Orta basınç. Gaz basıncının arttırılmasıyla gazın tam yanması için gereken havanın tamamı enjekte edilir. Tüm hava birincildir. 0,005 MPa'dan 0,3 MPa'ya kadar gaz basıncında çalışırlar. Gazın havayla tamamen önceden karıştırılması için brülörlere bakın. Gaz ve havanın iyi karışması sonucunda düşük hava fazlalığı oranıyla (1,05-1,1) çalışırlar. Kazantsev brülörü. Birincil hava regülatörü, nozul, karıştırıcı, nozul ve plaka stabilizatöründen oluşur. Memeden çıkan gaz, yanma için gerekli tüm havayı enjekte etmeye yetecek enerjiye sahiptir. Mikserde gaz ve hava tamamen karışır. Birincil hava regülatörü, gaz-hava karışımının yüksek hızı nedeniyle oluşan gürültüyü aynı anda sönümler. Avantajları:

– tasarımın basitliği;

– yük değiştiğinde kararlı çalışma;

– basınç altında hava beslemesinin olmaması (fan, elektrik motoru, hava kanalları yok);

– kendi kendini düzenleme imkanı (sabit bir gaz-hava oranının korunması).

Kusurlar:

– uzunluk boyunca büyük boyutlardaki brülörler, özellikle artan üretkenliğe sahip brülörler;

– yüksek gürültü seviyesi.

3) Cebri hava beslemeli brülörler. Gaz-hava karışımının oluşumu brülörde başlar ve fırında biter. Hava bir fan tarafından sağlanır. Gaz ve hava ayrı borulardan sağlanır. Düşük ve orta basınçlı gazla çalışırlar. Daha iyi karıştırma için gaz akışı deliklerden hava akışına açılı olarak yönlendirilir.

Karıştırmayı iyileştirmek için hava akışına, sabit veya ayarlanabilir bıçak açısına sahip girdaplar kullanılarak dönme hareketi verilir.

Gaz girdaplı brülör (GGV) - dağıtım manifoldundan gelen gaz, bir sıra halinde açılan deliklerden çıkar ve 90 0 açıyla bir bıçak girdabı kullanılarak dönen hava akışına girer. Bıçaklar gaz manifoldunun dış yüzeyine 45 0 açıyla kaynaklanmıştır. Gaz manifoldunun içinde yanma sürecini izlemek için bir boru vardır. Akaryakıtla çalışırken içine bir buhar-mekanik nozül takılıdır.

Çeşitli yakıt türlerini yakmak üzere tasarlanan brülörlere kombine brülörler denir.

Brülörlerin avantajları: yüksek termal güç, geniş çalışma düzenleme aralığı, fazla hava oranını düzenleme yeteneği, gaz ve havayı ön ısıtma yeteneği.

Brülörlerin dezavantajları: tasarımın yeterli karmaşıklığı; alev ayrımı ve yarılma mümkündür, bu da yanma stabilizatörlerinin (seramik tünel, pilot torç vb.) kullanılmasını gerekli kılar.

Brülör kazaları

Gaz-hava karışımındaki hava miktarı alevin yayılma hızını etkileyen en önemli faktördür. Gaz içeriğinin tutuşmanın üst sınırını aştığı karışımlarda alev hiç yayılmaz. Karışımdaki hava miktarının artmasıyla alevin yayılma hızı artar ve hava içeriği, gazın tamamen yanması için gereken teorik miktarın yaklaşık %90'ı olduğunda en büyük değerine ulaşır. Brülöre giden hava akışı arttıkça gaz içeriği daha az olan bir karışım oluşur, bu da daha hızlı yanabilir ve alevin brülörün içine sızmasına neden olabilir. Bu nedenle yükün arttırılması gerekiyorsa önce gaz beslemesini, ardından havayı artırın. Yükü azaltmak gerekiyorsa, tam tersini yapın - önce hava beslemesini, ardından gazı azaltın. Brülörlerin çalıştırıldığı anda, onlara hava girmemeli ve yanma odasına giren hava nedeniyle gaz difüzyon modunda ateşlenir, ardından brülöre hava beslemesine geçiş yapılır.

1. Alev ayrımı - torç bölgesinin brülör çıkışlarından yakıtın yanma yönünde hareketi. Gaz-hava karışımının hızı alevin yayılma hızından büyük olduğunda meydana gelir. Alev kararsız hale gelir ve sönebilir. Gaz, söndürülmüş brülörden akmaya devam ediyor, bu da ocakta patlayıcı bir karışım oluşmasına yol açıyor.

Ayırma şu durumlarda meydana gelir: gaz basıncında izin verilen seviyenin üzerine bir artış, birincil hava beslemesinde keskin bir artış, fırındaki vakumda bir artış, brülörün pasaportta belirtilenlere göre aşırı modlarda çalışması.

2. Alev geçişi - meşale bölgesinin yanıcı karışıma doğru hareketi. Yalnızca gaz ve havanın önceden karıştırıldığı brülörlerde meydana gelir. Gaz-hava karışımının hızı alevin yayılma hızından az olduğunda meydana gelir. Alev, brülörün içine sıçrayarak yanmaya devam eder ve aşırı ısınma nedeniyle brülörün deformasyonuna neden olur. Bir atılım olursa küçük bir patlama olabilir, alev sönecek ve çalışmayan brülörden ocak ve baca kanallarında gaz kirliliği meydana gelecektir.

Dalgalanma şu durumlarda meydana gelir: brülörün önündeki gaz basıncı izin verilen seviyenin altına düştüğünde; birincil hava sağlarken brülörün ateşlenmesi; düşük hava basıncında büyük gaz beslemesi, pasaportta belirtilen değerlerin altında gaz ve havanın önceden karıştırılmasıyla brülör verimliliğinde azalma. Gazın difüzyon yöntemiyle yakılması mümkün değildir.

Brülör kazası durumunda personelin eylemleri:

– brülörü kapatın,

– ocak kutusunu havalandırın,

- kazanın nedenini öğrenin,

- günlük girişi yapın,