Metanın eksik yanması. yanan gaz

Genel bilgi. İnsanlar için güçlü bir hassaslaştırıcı faktör olan iç kirliliğin bir diğer önemli kaynağı da doğal gaz ve yanma ürünleridir. Gaz, özel olarak eklenenler de dahil olmak üzere onlarca farklı bileşikten oluşan çok bileşenli bir sistemdir (Tablo 1).

Doğal gaz yakan cihazların (gazlı sobalar ve kazanlar) kullanımının insan sağlığı üzerinde olumsuz bir etkisi olduğuna dair doğrudan kanıtlar vardır. Ek olarak, çevresel faktörlere duyarlılığı artan kişiler, doğal gaz bileşenlerine ve yanma ürünlerine yetersiz tepki verir.

Evdeki doğal gaz, birçok farklı kirleticinin kaynağıdır. Bunlar, gazda doğrudan bulunan bileşikleri (koku maddeleri, gaz halindeki hidrokarbonlar, toksik organometalik kompleksler ve radyoaktif gaz radon), eksik yanma ürünlerini (karbon monoksit, nitrojen dioksit, aerosol organik partiküller, polisiklik aromatik hidrokarbonlar ve az miktarda uçucu organik maddeleri içerir. Bileşikler). Bu bileşenlerin tümü hem kendi başlarına hem de birbirleriyle kombinasyon halinde (sinerjistik etki) insan vücudunu etkileyebilir.

Tablo 12.3

Gaz halindeki yakıtın bileşimi

Kokular. Koku maddeleri, kükürt içeren organik aromatik bileşiklerdir (merkaptanlar, tiyoeterler ve tiyo-aromatik bileşikler). Sızıntı durumunda tespit etmek için doğal gaza eklenirler. Bu bileşikler, çoğu birey için toksik kabul edilmeyen çok düşük, eşik altı konsantrasyonlarda bulunmalarına rağmen, kokuları, aksi takdirde sağlıklı bireylerde mide bulantısına ve baş ağrısına neden olabilir.

Klinik deneyim ve epidemiyolojik veriler, kimyasal olarak hassas bireylerin, eşik altı konsantrasyonlarda bile mevcut kimyasallara uygun olmayan şekilde tepki verdiğini göstermektedir. Astımı olan kişiler genellikle kokuyu astım ataklarının destekleyicisi (tetikleyicisi) olarak tanımlar.

Koku maddeleri, örneğin metantiol içerir. Metilmerkaptan (merkaptometan, tiyometilalkol) olarak da bilinen methanetiol, doğal gaza aromatik katkı maddesi olarak yaygın olarak kullanılan gaz halinde bir bileşiktir. Kötü koku, çoğu insan tarafından 140 milyonda 1 kısım konsantrasyonda deneyimlenir, ancak bu bileşik, çok hassas kişiler tarafından çok daha düşük konsantrasyonlarda tespit edilebilir.

Hayvanlarda yapılan toksikolojik çalışmalar, %0.16 metantiyol, %3.3 etantiyol veya %9.6 dimetil sülfürün, 15 dakika boyunca bu bileşiklere maruz kalan sıçanların %50'sinde koma durumlarını indükleyebileceğini göstermiştir.

Doğal gaza aromatik katkı maddesi olarak da kullanılan başka bir merkaptan, 2-tioetanol, etil merkaptan olarak da bilinen merkaptoetanoldür (C2H6OS). Gözler ve cilt için ciddi tahriş edici, cilt yoluyla toksik etki gösterebilen. Yanıcıdır ve ısıtıldığında yüksek derecede toksik SOx dumanları oluşturmak üzere ayrışır.

İç mekan hava kirleticileri olan merkaptanlar kükürt içerir ve temel cıvayı yakalayabilir. Yüksek konsantrasyonlarda, merkaptanlar periferik dolaşımın bozulmasına ve kalp hızının artmasına neden olabilir, bilinç kaybını, siyanoz gelişimini ve hatta ölümü uyarabilir.

Aerosoller. Doğal gazın yanması, kanserojen aromatik hidrokarbonların yanı sıra bazı uçucu organik bileşikler de dahil olmak üzere ince organik parçacıkların (aerosoller) oluşmasına neden olur. DOS, diğer bileşenlerle birlikte "hasta yapı" sendromunu ve ayrıca çoklu kimyasal duyarlılığı (MCS) indükleyebilen şüpheli hassaslaştırıcı maddelerdir.

DOS ayrıca gazın yanması sırasında küçük miktarlarda oluşan formaldehit içerir. Hassas bireylerin yaşadığı bir evde gazlı cihazların kullanılması, bu tahriş edici maddelere maruz kalmayı artırır, daha sonra hastalık belirtilerini şiddetlendirir ve ayrıca daha fazla hassaslaşmayı teşvik eder.

Doğal gazın yanması sırasında oluşan aerosoller, havada bulunan çeşitli kimyasal bileşikler için adsorpsiyon merkezleri haline gelebilir. Bu nedenle, hava kirleticileri mikro hacimlerde konsantre olabilir, özellikle metaller reaksiyonlar için katalizör görevi gördüğünde birbirleriyle reaksiyona girebilir. Parçacık ne kadar küçükse, böyle bir işlemin konsantrasyon aktivitesi o kadar yüksek olur.

Ayrıca, doğal gazın yanması sırasında oluşan su buharı, aerosol partikülleri ve kirleticiler pulmoner alveollere aktarıldıklarında bir taşıma bağlantısıdır.

Doğal gazın yanması sırasında polisiklik aromatik hidrokarbonlar içeren aerosoller de oluşur. Solunum sistemi üzerinde olumsuz etkileri vardır ve kanserojen olarak bilinirler. Ayrıca hidrokarbonlar duyarlı kişilerde kronik zehirlenmelere yol açabilir.

Doğal gaz yakıldığında benzen, toluen, etilbenzen ve ksilen oluşumu da insan sağlığı için elverişsizdir. Benzenin eşiğin çok altındaki dozlarda kanserojen olduğu bilinmektedir. Benzen maruziyeti, artan kanser riski, özellikle lösemi ile ilişkilendirilmiştir. Benzenin hassaslaştırıcı etkileri bilinmemektedir.

organometalik bileşikler. Bazı doğal gaz bileşenleri, kurşun, bakır, cıva, gümüş ve arsenik dahil olmak üzere yüksek konsantrasyonlarda toksik ağır metaller içerebilir. Her ihtimalde, bu metaller doğal gazda trimetilarsenit (CH3)3As tipi organometalik kompleksler şeklinde bulunur. Bu toksik metallerin organik matriksi ile olan ilişki, onları yağda çözünür hale getirir. Bu, yüksek düzeyde absorpsiyona ve insan yağ dokusunda biyobirikim eğilimine yol açar. Tetrametilplumbite (CH3)4Pb ve dimetilcıva (CH3)2Hg'nin yüksek toksisitesi, bu metallerin metillenmiş bileşikleri metallerin kendisinden daha toksik olduğundan, insan sağlığı üzerinde bir etki olduğunu düşündürmektedir. Kadınlarda emzirme döneminde bu bileşikler özellikle tehlikelidir, çünkü bu durumda vücudun yağ depolarından lipitlerin göçü vardır.

Dimetilcıva (CH3)2Hg, yüksek lipofilikliği nedeniyle özellikle tehlikeli bir organometalik bileşiktir. Metilcıva, deri yoluyla olduğu kadar soluma yoluyla da vücuda dahil edilebilir. Bu bileşiğin gastrointestinal sistemdeki emilimi neredeyse %100'dür. Cıva, belirgin bir nörotoksik etkiye ve insan üreme işlevini etkileme yeteneğine sahiptir. Toksikoloji, canlı organizmalar için güvenli cıva seviyeleri hakkında veriye sahip değildir.

Organik arsenik bileşikleri ayrıca, özellikle metabolik olarak yok edildiklerinde (metabolik aktivasyon), oldukça toksik inorganik formların oluşumuyla sonuçlanan çok toksiktir.

Doğal gazın yanma ürünleri. Azot dioksit, diğer maddelere alerjik reaksiyonların gelişmesini kolaylaştıran, akciğer fonksiyonunu azaltan, akciğerlerin bulaşıcı hastalıklarına duyarlılığı azaltan, bronşiyal astımı ve diğer solunum hastalıklarını güçlendiren pulmoner sistem üzerinde etki edebilir. Bu özellikle çocuklarda belirgindir.

Doğal gazın yakılmasıyla üretilen N02'nin aşağıdakileri indükleyebileceğine dair kanıtlar vardır:

• pulmoner sistemin iltihabı ve akciğerlerin hayati fonksiyonlarında azalma;
• hırıltı, nefes darlığı ve astım atakları dahil astım benzeri semptomların riskinde artış. Bu, özellikle gazlı ocaklarda yemek pişiren kadınlarda ve çocuklarda yaygındır;
• akciğer korumasının immünolojik mekanizmalarındaki azalmaya bağlı olarak bakteriyel akciğer hastalıklarına karşı dirençte azalma;
• genel olarak insan ve hayvanların bağışıklık sistemi üzerinde olumsuz etkiler sağlayan;
• diğer bileşenlere karşı alerjik reaksiyonların gelişimi üzerinde bir adjuvan olarak etkisi;
• artan duyarlılık ve yan alerjenlere karşı artan alerjik yanıt.

Doğal gazın yanma ürünleri, çevreyi kirleten oldukça yüksek konsantrasyonda hidrojen sülfür (H2S) içerir. 50.ppm'den düşük konsantrasyonlarda zehirlidir ve %0.1-0.2 konsantrasyonlarda kısa süreli maruziyette bile ölümcüldür. Vücudun bu bileşiği detoksifiye edecek bir mekanizması olduğundan, hidrojen sülfürün toksisitesi, maruz kalma süresinden çok maruz kalma konsantrasyonu ile ilgilidir.

Hidrojen sülfürün güçlü bir kokusu olmasına rağmen, düşük konsantrasyonlara sürekli maruz kalmak koku duyusunun kaybına yol açar. Bu, bilmeden bu gazın tehlikeli seviyelerine maruz kalabilecek insanlar için toksik bir etkiyi mümkün kılar. Konut binalarının havasındaki önemsiz konsantrasyonları, gözlerin, nazofarenksin tahriş olmasına neden olur. Orta seviyeler baş ağrısına, baş dönmesine, ayrıca öksürüğe ve nefes almada zorluğa neden olur. Yüksek seviyeler, ölümle sonuçlanan şok, konvülsiyonlar, komaya yol açar. Hidrojen sülfüre akut toksik maruziyetten kurtulanlar, hafıza kaybı, titreme, dengesizlik ve bazen daha ciddi beyin hasarı gibi nörolojik işlev bozuklukları yaşarlar.

Nispeten yüksek hidrojen sülfür konsantrasyonlarındaki akut toksisite iyi bilinmektedir, ancak ne yazık ki bu bileşenin kronik DÜŞÜK DOZ etkileri hakkında çok az bilgi mevcuttur.

Radon. Radon (222Rn) doğal gazda da bulunur ve boru hatları aracılığıyla kirlilik kaynağı haline gelen gaz sobalarına taşınabilir. Radon bozunarak kurşuna dönüştüğünden (210Pb'nin yarı ömrü 3,8 gündür), bu, boruların ve ekipmanın iç yüzeylerini kaplayan ince bir radyoaktif kurşun tabakası (ortalama 0,01 cm kalınlığında) ile sonuçlanır. Bir radyoaktif kurşun tabakasının oluşumu, radyoaktivitenin arka plan değerini dakikada birkaç bin parçalanma ile arttırır (100 cm2'lik bir alan üzerinde). Çıkarılması çok zordur ve boruların değiştirilmesini gerektirir.

Sadece gaz ekipmanını kapatmanın toksik etkileri ortadan kaldırmak ve kimyasal olarak hassas hastalarda rahatlama sağlamak için yeterli olmadığı akılda tutulmalıdır. Çalışmayan bir gaz sobası bile yıllar boyunca emdiği aromatik bileşikleri salmaya devam ettiğinden, gaz ekipmanı binadan tamamen çıkarılmalıdır.

Doğal gazın, aromatik bileşiklerin ve yanma ürünlerinin insan sağlığı üzerindeki kümülatif etkileri tam olarak bilinmemektedir. Birkaç kirleticiye maruz kalmanın tepkisi, bireysel etkilerin toplamından daha büyük olabilirken, birkaç bileşiğin etkisinin çoğalabileceği varsayılmaktadır.

Dolayısıyla doğal gazın insan ve hayvan sağlığını ilgilendiren özellikleri şunlardır:

• yanıcılık ve patlayıcı özellik;
• asfiksik özellikler;
• iç ortam havasının yanması sonucu oluşan kirlilik;
• radyoaktif elementlerin varlığı (radon);
• yanma ürünlerindeki yüksek derecede toksik bileşiklerin içeriği;
• eser miktarda toksik metal varlığı;
• doğal gaza eklenen toksik aromatik bileşiklerin içeriği (özellikle birden fazla kimyasal duyarlılığı olan kişiler için);
• gaz bileşenlerinin hassaslaşma yeteneği.

Yanma, bir yakıtın kimyasal enerjisinin ısıya dönüştürüldüğü bir reaksiyondur.

Yanma tam veya eksik olabilir. Yeterli oksijen ile tam yanma gerçekleşir. Eksikliği, tam yanmaya göre daha az ısının açığa çıktığı eksik yanmaya neden olur ve işletme personeli için toksik olan karbon monoksit (CO), kazanın ısıtma yüzeyine yerleşen ve ısı kaybını artıran kurum oluşturur ve bu da ısı kaybını artırır. aşırı yakıt tüketimine ve kazan veriminin düşmesine, atmosfer kirliliğine yol açar.

1 m3 metanın yanması için 2 m3 oksijen bulunan 10 m3 havaya ihtiyaç vardır. Doğal gazın tamamen yanması için fırına hafif bir fazla hava verilir. Fiilen tüketilen hava hacminin V d teorik olarak gerekli V t'ye oranına aşırı hava katsayısı denir = V d / V t Bu gösterge gaz brülörünün ve fırının tasarımına bağlıdır: ne kadar mükemmellerse o kadar az . Fazla hava katsayısının 1'den az olmamasını sağlamak gerekir, çünkü bu, gazın eksik yanmasına neden olur. Fazla hava oranının arttırılması kazanın verimini düşürür.

Yakıt yanmasının tamlığı, bir gaz analizörü kullanılarak ve alevin rengine ve doğasına göre görsel olarak belirlenebilir:

şeffaf mavimsi - tam yanma;

kırmızı veya sarı - eksik yanma.

Yanma, kazan fırınına hava beslemesi artırılarak veya gaz beslemesi azaltılarak kontrol edilir. Bu işlemde birincil (brülörde gaz ile karışım - yanmadan önce) ve ikincil (yanma sırasında kazan fırınında gaz veya gaz-hava karışımı ile birleşir) hava kullanılır.

Difüzyon brülörleri (cebri hava beslemesi olmayan) ile donatılmış kazanlarda, vakum etkisi altındaki ikincil hava, üfleyici kapılardan fırına girer.

Enjeksiyon brülörlü kazanlarda: Birincil hava enjeksiyon nedeniyle brülöre girer ve bir ayar rondelası tarafından düzenlenir ve ikincil hava brülöre üfleyici kapılardan girer.

Karışım brülörlü kazanlarda primer ve sekonder hava bir fan vasıtasıyla brülöre verilir ve hava damperleri ile kontrol edilir.

Brülörün çıkışındaki gaz-hava karışımının hızı ile alevin yayılma hızı arasındaki oranın ihlali, brülörlerde alevin ayrılmasına veya aşırı yükselmesine neden olur.

Brülörün çıkışındaki gaz-hava karışımının hızı, alev yayılma hızından daha büyükse - ayrılma ve daha azsa - kayma.

Bir alevin kırılması ve parlaması durumunda, işletme personeli kazanı söndürmeli, fırını ve gaz kanallarını havalandırmalı ve kazanı yeniden ateşlemelidir.

Gaz yakıt, her yıl ülke ekonomisinin çeşitli sektörlerinde giderek daha yaygın bir kullanım bulmaktadır. Tarımsal üretimde, gaz halindeki yakıt, teknolojik (seraları, seraları, kurutucuları, hayvancılık ve kümes hayvanı komplekslerini ısıtmak için) ve evsel amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır. Son zamanlarda, içten yanmalı motorlar için giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Diğer gaz yakıt türleri ile karşılaştırıldığında, aşağıdaki avantajlara sahiptir:

yüksek termal verim ve yanma sıcaklığı sağlayan teorik hava miktarında yanar;

yandığında, istenmeyen kuru damıtma ürünleri ve kükürt bileşikleri, kurum ve duman oluşturmaz;

gaz boru hatları aracılığıyla uzak tüketim nesnelerine tedarik edilmesi nispeten kolaydır ve merkezi olarak depolanabilir;

herhangi bir ortam sıcaklığında kolayca tutuşur;

çıkarma için nispeten düşük maliyetler gerektirir, bu da diğer yakıt türlerine kıyasla daha ucuz bir yakıt türü olduğu anlamına gelir;

içten yanmalı motorlar için sıkıştırılmış veya sıvılaştırılmış biçimde kullanılabilir;

yüksek çarpma önleyici özelliklere sahiptir;

yanma sırasında yoğuşma oluşturmaz, bu da motor parçalarının vb. aşınmasında önemli bir azalma sağlar.

Aynı zamanda, gaz yakıtın bazı olumsuz özellikleri de vardır: toksik etki, hava ile karıştırıldığında patlayıcı karışımların oluşumu, sızdıran derzlerden kolay akış, vb. Bu nedenle, gaz yakıtla çalışırken, aşağıdakilere dikkat edilmelidir. ilgili güvenlik düzenlemeleri gereklidir.

Gaz halindeki yakıtların kullanımı, hidrokarbon kısmının bileşimi ve özellikleri ile belirlenir. En yaygın olarak kullanılanlar, petrol veya gaz alanlarından gelen doğal veya ilgili gazların yanı sıra petrol rafinerilerinden ve diğer tesislerden gelen fabrika gazlarıdır. Bu gazların ana bileşenleri, molekülde birden dörde kadar karbon atomu sayısına sahip hidrokarbonlardır (metan, etan, propan, bütan ve bunların türevleri).

Gaz alanlarından çıkan doğal gazlar neredeyse tamamen metandan (%82...98) oluşur ve içten yanmalı motorlar için çok az gaz halinde yakıt kullanılır. Sürekli büyüyen bir araç filosu, artan miktarda yakıt gerektirir. Otomobil motorlarının verimli enerji taşıyıcıları ile istikrarlı bir şekilde sağlanması ve gazlı yakıtlar - sıvılaştırılmış petrol ve doğal gazlar kullanılarak petrol kaynaklı sıvı yakıtların tüketiminin azaltılması gibi en önemli ulusal ekonomik sorunları çözmek mümkündür.

Arabalar için sadece yüksek kalorili veya orta kalorili gazlar kullanılır. Düşük kalorili gazla çalışırken, motor gerekli gücü geliştirmez ve ekonomik olarak kârsız olan otomobilin sürüş menzili de azalır. Pa). Aşağıdaki sıkıştırılmış gaz türlerini üretirler: doğal, mekanize kok ve zenginleştirilmiş kok

Bu gazların ana yanıcı bileşeni metandır. Sıvı yakıtın yanı sıra, gaz ekipmanı ve motor parçaları üzerindeki aşındırıcı etkisinden dolayı gaz halindeki yakıtta hidrojen sülfürün varlığı istenmeyen bir durumdur. Gazların oktan sayısı, araba motorlarının sıkıştırma oranı (10 ... 12'ye kadar) açısından güçlendirilmesine izin verir.

Araba gazında siyanür CN varlığı oldukça istenmeyen bir durumdur. Su ile birleştiğinde, etkisi altında silindirlerin duvarlarında küçük çatlaklar oluşan hidrosiyanik asit oluşturur. Gazdaki katranlı maddelerin ve mekanik safsızlıkların varlığı, gaz ekipmanı cihazlarında ve motor parçalarında tortu ve kirlilik oluşumuna yol açar.

Bir gazın yanması, yanıcı gaz bileşenlerinin havadaki oksijen ile ısı salınımının eşlik ettiği bir reaksiyonudur. Yanma süreci yakıtın kimyasal bileşimine bağlıdır. Doğal gazın ana bileşeni metandır, ancak az miktarda bulunan etan, propan ve bütan da yanıcıdır.

Batı Sibirya yataklarından üretilen doğal gazın neredeyse tamamı (%99'a kadar) CH4 metandan oluşur. Hava oksijen (%21) ve azottan ve az miktarda diğer yanıcı olmayan gazlardan (%79) oluşur. Basitleştirilmiş, metanın tam yanma reaksiyonu aşağıdaki gibidir:

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

Tam yanma sırasında yanma reaksiyonu sonucunda karbondioksit CO2 oluşur ve su buharı H2O çevreye ve insanlara zararlı etkisi olmayan bir maddedir. Azot N reaksiyona katılmaz. 1 m³ metanın tam yanması için teorik olarak 9.52 m³ hava gereklidir. Pratik amaçlar için, 1 m³ doğal gazın tam yanması için en az 10 m³ havaya ihtiyaç olduğu düşünülmektedir. Bununla birlikte, yalnızca teorik olarak gerekli miktarda hava sağlanırsa, yakıtın tam yanmasını sağlamak imkansızdır: her birine gerekli sayıda oksijen molekülü sağlanacak şekilde gazı havayla karıştırmak zordur. onun molekülleri. Pratikte, yanmaya teorik olarak gerekli olandan daha fazla hava verilir. Fazla hava miktarı, yanma için fiilen kullanılan hava miktarının teorik olarak gerekli miktara oranını gösteren fazla hava katsayısı a ile belirlenir:

α = V gerçeği/V teorisi.

burada V, yanma için fiilen kullanılan hava miktarıdır, m³;
V teorik olarak gerekli hava miktarıdır, m³.

Fazla hava katsayısı, brülör tarafından gazın yanma kalitesini karakterize eden en önemli göstergedir. a ne kadar küçükse, egzoz gazları tarafından o kadar az ısı taşınırsa, gaz kullanan ekipmanın verimliliği o kadar yüksek olur. Ancak gazı yetersiz fazla hava ile yakmak, eksik yanmaya neden olabilecek hava eksikliğine neden olur. Gazın hava ile tam ön karışımına sahip modern brülörler için, fazla hava katsayısı 1,05 - 1,1 " aralığındadır, yani yanma için hava teorik olarak gerekenden %5 - 10 daha fazla tüketilir.

Eksik yanma ile yanma ürünleri, kurum şeklinde yanmamış karbonun yanı sıra önemli miktarda karbon monoksit CO içerir. Brülör çok kötü çalışıyorsa, yanma ürünleri hidrojen ve yanmamış metan içerebilir. Karbon monoksit CO (karbon monoksit) odadaki havayı kirletir (yanma ürünlerini atmosfere boşaltmadan ekipman kullanırken - gaz sobaları, düşük termal güç sütunları) ve toksik bir etkiye sahiptir. Kurum, ısı değişim yüzeylerini kirletir, ısı transferini keskin bir şekilde azaltır ve ev tipi gaz kullanan ekipmanların verimliliğini azaltır. Ek olarak, gaz sobaları kullanırken, bulaşıklar kurumla kirlenir ve bu da çıkarılması büyük çaba gerektirir. Su ısıtıcılarında kurum, “ihmal edilen” durumlarda, yanma ürünlerinden ısı transferinin neredeyse tamamen kesilmesine kadar ısı eşanjörünü kirletir: kolon yanar ve su birkaç derece ısınır.

Eksik yanma meydana gelir:

• yanma için yetersiz hava beslemesi ile;
• gaz ve havanın zayıf karışması ile;
• yanma reaksiyonunun tamamlanmasından önce alevin aşırı soğuması ile.

Gaz yanmasının kalitesi alevin rengiyle kontrol edilebilir. Düşük kaliteli gaz yanması, sarı dumanlı bir alev ile karakterize edilir. Gaz tamamen yandığında alev, yüksek sıcaklıkta mavimsi menekşe renginde kısa bir meşaledir. Endüstriyel brülörlerin çalışmasını kontrol etmek için baca gazlarının bileşimini ve yanma ürünlerinin sıcaklığını analiz eden özel cihazlar kullanılır. Şu anda, belirli ev tipi gaz kullanan ekipmanı ayarlarken, yanma sürecini baca gazlarının sıcaklık ve analizi ile düzenlemek de mümkündür.

Oylandı Teşekkürler!

İlginizi çekebilir: