Gaz yanmasından kaynaklanan zararlı maddeler. Gazın tam ve eksik yanması

Gaz yanması için ana koşul, oksijenin (ve dolayısıyla havanın) varlığıdır. Hava olmadan gazın yanması imkansızdır. Gazın yanması sürecinde, havadaki oksijeni yakıtın karbonu ve hidrojeni ile birleştirmenin kimyasal bir reaksiyonu gerçekleşir. Reaksiyon, ısı, ışık ve ayrıca karbondioksit ve su buharı salınımı ile gerçekleşir.

Gazın yanmasına dahil olan hava miktarına bağlı olarak, tam veya eksik yanması meydana gelir.

Yeterli bir hava beslemesi ile gaz tamamen yanar, bunun sonucunda yanma ürünleri yanıcı olmayan gazlar içerir: karbondioksit CO2, azot N2, su buharı H2O. Azot yanma ürünlerinde (hacimce) çoğu -% 69.3-74.

Gazın tam yanması için hava ile belirli (her gaz için) miktarlarda karışması da gereklidir. Gazın kalorifik değeri ne kadar yüksek olursa, o kadar fazla hava gerekir. Bu nedenle, 1 m3 doğal gazın yanması için yaklaşık 10 m3 hava gerekir, yapay - yaklaşık 5 m3, karışık - yaklaşık 8,5 m3.

Yetersiz hava girişi durumunda, gazın eksik yanması veya yanıcı bileşenlerin kimyasal eksik yanması meydana gelir; yanma ürünlerinde yanıcı gazlar görülür - karbon monoksit CO, metan CH4 ve hidrojen H2

Gazın eksik yanması durumunda uzun, dumanlı, parlak, opak, sarı bir meşale görülür.

Bu nedenle, hava eksikliği gazın eksik yanmasına ve fazlalık ise alev sıcaklığının aşırı soğumasına yol açar. Doğal gazın tutuşma sıcaklığı 530°C, kok fırını gazı 640°C ve karışım sıcaklığı 600°C'dir. Ek olarak, önemli miktarda hava fazlalığı ile gazın eksik yanması da meydana gelir. Aynı zamanda, meşalenin sarımsı bir ucu, oldukça şeffaf olmayan, belirsiz mavimsi-yeşil bir çekirdek ile gözlenir; alev kararsız ve brülörden çıkıyor.

Pirinç. 1. Gaz alevi I - gazın hava ile önceden karıştırılması olmadan; b -kısmi ön ile. gazın hava ile gizli karıştırılması; c - gazın hava ile tamamen karıştırılmasıyla; 1 - iç karanlık bölge; 2 - dumanlı parlayan koni; 3 - yanan tabaka; 4 - yanma ürünleri

İlk durumda (Şekil 1, a) torç uzundur ve üç bölgeden oluşur. Ortam havasında saf gaz yanar. İlk iç karanlık bölgede gaz yanmaz: atmosferik oksijenle karışmaz ve tutuşma sıcaklığına kadar ısıtılmaz. Hava ikinci bölgeye yetersiz miktarda girer: yanan tabaka tarafından tutulur ve bu nedenle gazla iyi karışamaz. Bu, alevin parlak bir şekilde parlayan, açık sarı dumanlı rengiyle kanıtlanır. Hava, oksijeni gazla iyi karışan yeterli miktarda üçüncü bölgeye girer, gaz mavimsi bir renkte yanar.

Bu yöntemle fırına gaz ve hava ayrı ayrı verilir. Ocakta sadece gaz-hava karışımının yanması değil, aynı zamanda karışımın hazırlanma süreci de gerçekleşir. Bu gaz yakma yöntemi, endüstriyel tesislerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

İkinci durumda (Şekil 1.6), gazın yanması çok daha iyidir. Gazın hava ile kısmi ön karışımının bir sonucu olarak hazırlanan gaz-hava karışımı yanma bölgesine girer. Alev kısalır, aydınlık olmaz, iki bölgeye sahiptir - iç ve dış.

İç bölgedeki gaz-hava karışımı tutuşma sıcaklığına kadar ısınmadığından yanmaz. Dış bölgede gaz-hava karışımı yanarken, bölgenin üst kısmındaki sıcaklık keskin bir şekilde yükselir.

Gazın hava ile kısmen karışması durumunda, bu durumda gazın tamamen yanması, yalnızca aleve ilave hava beslemesi ile gerçekleşir. Gaz yakma sürecinde hava iki kez verilir: ilk kez - fırına girmeden önce (birincil hava), ikinci kez - doğrudan fırına (ikincil hava). Bu gaz yakma yöntemi, ev aletleri ve ısıtma kazanları için gaz brülörlerinin yapımının temelidir.

Üçüncü durumda, gaz-hava karışımı önceden hazırlandığından, torç önemli ölçüde kısalır ve gaz daha tamamen yanar. Gaz yanmasının eksiksizliği, gaz ısıtma için kızılötesi radyasyon cihazlarında kullanılan kısa şeffaf mavi bir meşale (alevsiz yanma) ile kanıtlanır.

Gaz yanması, yanıcı gaz bileşenlerinin atmosferik oksijenle, ısı salınımının eşlik ettiği bir reaksiyonudur. Yanma süreci yakıtın kimyasal bileşimine bağlıdır. Doğal gazın ana bileşeni metandır; etan, propan ve bütan da az miktarda bulunan yakıtlardır.

Batı Sibirya sahalarından üretilen doğal gazın neredeyse tamamı (%99'a kadar) CH4 metandan oluşmaktadır. Hava oksijen (%21) ve nitrojen ile az miktarda diğer yanıcı olmayan gazlardan (%79) oluşur. Metanın tam yanmasının basitleştirilmiş reaksiyonu aşağıdaki gibidir:

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

Tam yanma ile 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 havaya ihtiyaç vardır. Pratik amaçlar için, 1 m³ doğal gazın tam yanması için en az 10 m³ havanın gerekli olduğu varsayılmaktadır. Bununla birlikte, yalnızca teorik olarak gerekli miktarda hava sağlanırsa, yakıtın tam yanmasını sağlamak imkansızdır: gazın hava ile karıştırılması zordur, böylece her bir molekülüne gerekli sayıda oksijen molekülü sağlanır. Pratikte, yanmaya teorik olarak gerekli olandan daha fazla hava verilir. Fazla hava miktarı, yanma için fiilen tüketilen hava miktarının teorik olarak gerekli miktara oranını gösteren fazla hava oranı a ile belirlenir:

α = V gerçeği. / V teorisi.

burada V, yanma için gerçekten tüketilen hava miktarıdır, m³;
V teorik olarak gerekli hava miktarıdır, m³.

Fazla hava oranı, 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 yetersiz fazla hava ile yanan gaz, eksik yanmaya yol açabilecek hava eksikliğine yol açar. Gazın hava ile tam ön karışımına sahip modern brülörler için, fazla hava oranı 1,05 - 1,1" aralığındadır, yani yanma havası teorik olarak gerekenden %5 - 10 daha fazla tüketilir.

Eksik yanma durumunda, yanma ürünleri önemli miktarda karbon monoksit CO'nun yanı sıra kurum şeklinde yanmamış karbon içerir. Brülör iyi çalışmıyorsa, yanma ürünleri hidrojen ve yanmamış metan içerebilir. Karbon monoksit CO (karbon monoksit) odadaki havayı kirletir (yanma ürünlerini atmosfere atmadan ekipman kullanırken - gaz sobaları, düşük termal güç sütunları) ve toksik bir etkiye sahiptir. Kurum, ısı değişim yüzeylerini kirletir, ısı transferini büyük ölçüde azaltır ve ev tipi gaz kullanan ekipmanların verimini düşürür. Ek olarak, gaz sobaları kullanıldığında, bulaşıklar kurumla kirlenir ve bu da çıkarılması için 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 sağlanan yetersiz miktarda hava ile;
• gaz ve havanın zayıf karışması ile;
• yanma reaksiyonu tamamlanana kadar alevin aşırı soğutulması ile.

Gaz yanmasının kalitesi alevin rengi ile izlenebilir. Gazın zayıf yanması, sarı dumanlı bir alev ile karakterize edilir. Gaz tamamen yandığında alev, yüksek sıcaklığa sahip kısa mavimsi-mor bir meşaledir. Endüstriyel brülörlerin çalışmasını kontrol etmek için baca gazlarının bileşimini ve yanma ürünlerinin sıcaklığını analiz eden özel cihazlar kullanılır. Halihazırda, belirli ev tipi gaz kullanan ekipmanı kurarken, yanma sürecini sıcaklık ve baca gazlarının analizi ile düzenlemek de mümkündür.

Oylandı Teşekkürler!

İlginizi çekebilir:

burada α fazla hava oranıdır (genellikle 1'den büyük).

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

Gaz yanma ürünleri ve yanma sürecinin kontrolü.

Doğal gaz yanma ürünleri, karbondioksit (karbondioksit), su buharı, biraz fazla oksijen ve nitrojen. Fazla oksijen, yalnızca yanmanın fazla hava ile gerçekleştiği durumlarda yanma ürünlerinde bulunur ve havanın ayrılmaz bir parçası olduğu ve yanmaya katılmadığı için azot her zaman yanma ürünlerinde bulunur.

Gazın eksik yanma ürünleri olabilir karbon monoksit (karbon monoksit), yanmamış hidrojen ve metan, ağır hidrokarbonlar, kurum.

Yanma süreci, içindeki karbon dioksit ve oksijen içeriğini gösteren baca gazlarını analiz eden cihazlar tarafından en doğru şekilde değerlendirilebilir. Kazan fırınındaki alev uzarsa ve koyu sarı bir renge sahipse, bu hava eksikliğini gösterir ve alev kısalır ve göz kamaştırıcı beyaz bir renge sahipse, o zaman fazlalığı hakkında.

Kazanda kurulu tüm brülörlerin ısı çıkışını değiştirerek veya bir kısmını kapatarak kazan ünitesinin çalışmasını düzenlemenin iki yolu vardır. Düzenleme yöntemi yerel koşullara bağlıdır ve üretim talimatlarında belirtilmelidir. Kararlı çalışma sınırlarının ötesine geçmezse, brülörlerin termal gücünde bir değişikliğe izin verilir. Isı çıkışının kararlı çalışma sınırlarının ötesindeki sapması, alevin ayrılmasına veya kırılmasına neden olabilir.

Bireysel brülörlerin çalışması, hava ve gaz tüketimini yavaş ve kademeli olarak değiştirerek iki adımda düzenlenmelidir.

Isı çıkışı azaltıldığında, önce hava beslemesi azalır., ve sonra gaz; ısı çıkışındaki artışla, önce gaz beslemesini artırın, ve sonra hava.

Bu durumda, kazan ile kapının konumunu veya duman aspiratörünün önündeki kılavuz kanadın kanatlarını değiştirerek fırındaki vakumu ayarlamak gerekir.

Brülörlerin ısı çıkışını artırmak gerekirse, fırında vakumu artırmak; termal güçte bir azalma ile, brülörlerin çalışması önce düzenlenir ve ardından fırındaki vakum azalır.

Gaz yakma yöntemleri.

Eğitim yöntemine bağlı olarak DHW Yanma yöntemleri şu şekilde sıralanabilir: difüzyon, karışık ve kinetik.

NS yayılma Yönteme göre, gaz, basınç altında yanma cephesine verilir ve moleküler veya türbülanslı difüzyon nedeniyle çevredeki boşluktan hava, yanma işlemi ile aynı anda karışım oluşumu gerçekleşir, bu nedenle yanma hızı, karışım hızı ile belirlenir. oluşum.

Yanma işlemi, gaz ve hava arasındaki temasın oluşmasından ve gerekli bileşimde sıcak su temininin oluşmasından sonra başlar. Bu durumda, hava gaz akışına yayılır ve gaz, gaz akışından havaya yayılır. Böylece, bir birincil gaz yanma bölgesinin oluştuğu yanmanın bir sonucu olarak gaz jetinin yakınında bir sıcak su kaynağı oluşturulur. (2) ... Gazın ana kısmının yanması bölgede meydana gelir. (H), bölgede (4) yanma ürünleri hareket eder.

Bu yakma yöntemi esas olarak günlük yaşamda (fırın, gaz sobası vb.)

Karışık gaz yanmasında, brülör, gazın tamamen yanması için gerekli olan havanın sadece bir kısmı ile gazı önceden karıştırır. Havanın geri kalanı ortamdan doğrudan torca akar.

Bu durumda, ilk başta gazın sadece bir kısmı ile karıştırılmış öncelik havayla (50%-60%), ve yanma ürünleri ile seyreltilmiş gazın geri kalanı, ikincil havadan oksijen ilave edildikten sonra yanar.

Brülör alevini çevreleyen havaya denir. ikincil .

Kinetik gaz yakma yöntemi ile DHW, tamamen brülör içinde hazırlanmış olarak yanma bölgesine verilir.

Gaz brülörlerinin sınıflandırılması .

Gaz brülörü, gaz halindeki yakıtın kararlı yanmasını ve yanma sürecinin düzenlenmesini sağlayan bir cihazdır.

Gaz brülörlerinin ana işlevleri:

Yanma cephesine gaz ve hava beslemesi;

Karışım oluşumu;

Ateşleme cephesinin stabilizasyonu;

Gaz yakma işleminin gerekli yoğunluğunun sağlanması.

Gaz yakma yöntemine göre, tüm brülörler üç gruba ayrılabilir:

Difüzyon - gazın hava ile önceden karıştırılması olmadan;

Difüzyon-kinetik - gazın hava ile eksik ön karışımı ile;

Kinetik - gaz ve havanın tam ön karışımı ile.

Hava besleme yöntemi ile brülörler ayrılır:

Üflemesiz - içindeki deşarj nedeniyle havanın fırına girdiği.

Enjeksiyon - gaz jetinin enerjisi nedeniyle havanın emildiği.

Patlama - bir fan vasıtasıyla brülöre veya fırına havanın verildiği.

Brülörlerin çalıştığı gaz basıncına göre:

- 0,05 kgf / cm2'ye kadar düşük basınç;

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

- 3 kgf / cm2 üzerinde yüksek basınç.

Tüm brülörler için genel gereksinimler:

Gaz yanmasının eksiksizliğinin sağlanması;

Termal gücü değiştirirken kararlılık;

Operasyonel güvenilirlik;

kompaktlık;

Servis kolaylığı.

Doğal gazın yanması, yanıcı bileşenlerinin bir oksitleyici ile etkileşiminin karmaşık bir fizikokimyasal sürecidir ve yakıtın kimyasal enerjisi ısıya dönüştürülür. Yanma tamamlandı ve eksik. Gaz hava ile karıştırıldığında, ocaktaki sıcaklık yanma için yeterince yüksektir, yakıt ve hava sürekli beslenir, yakıt tamamen yanar. Bu kurallara uyulmadığında yakıtın eksik yanması meydana gelir, bu da daha az ısı salınımına, (CO), hidrojen (H2), metan (CH4) ve bunun sonucunda ısıtma yüzeylerinde kurum birikmesine, ısı transferinin bozulmasına ve artan ısı artışına yol açar. ısı kaybı, bu da aşırı yakıt tüketimine ve kazan veriminin düşmesine ve buna bağlı olarak atmosfer kirliliğine yol açar.

Fazla hava oranı, gaz brülörünün ve fırının tasarımına bağlıdır. Fazla hava faktörü en az 1 olmalıdır, aksi takdirde gazın eksik yanmasına neden olabilir. Ayrıca fazla hava oranındaki bir artış, baca gazlarıyla büyük ısı kayıpları nedeniyle ısı kullanan bir ünitenin verimliliğini azaltır.

Yanmanın tamlığı, bir gaz analizörü kullanılarak ve renk ve koku ile belirlenir.

Gazın tam yanması. metan + oksijen = karbondioksit + su CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Bu gazlara ek olarak azot ve kalan oksijen yanıcı gazlarla atmosfere çıkar. N2 + O2 Gazın yanması tamamen gerçekleşmezse, atmosfere yanıcı maddeler - karbon monoksit, hidrojen, kurum salınır CO + H + C

Yetersiz hava nedeniyle gazın eksik yanması meydana gelir. Aynı zamanda alevde kurum dilleri belirir Gazın eksik yanma tehlikesi, karbon monoksitin kazan dairesi personelinin zehirlenmesine neden olabilmesidir. Havadaki %0.01-0.02 CO içeriği hafif zehirlenmelere neden olabilir. Daha yüksek bir konsantrasyon ciddi zehirlenmelere ve ölüme neden olabilir.Sonuç olarak ortaya çıkan kurum, kazanların duvarlarına yerleşir ve böylece ısının soğutucuya transferini bozar ve kazan dairesinin verimini düşürür. Kurum, ısıyı metandan 200 kat daha kötü iletir.Teorik olarak 1m3 gazı yakmak için 9m3 havaya ihtiyaç vardır. Gerçek koşullarda, daha fazla hava gereklidir. Yani, fazla miktarda havaya ihtiyaç vardır. Alfa olarak adlandırılan bu değer, teorik olarak gerekli olandan kaç kat daha fazla hava tüketildiğini gösterir.Alfa katsayısı belirli bir brülörün tipine bağlıdır ve genellikle brülör pasaportunda veya devreye alma organizasyonunun tavsiyelerine göre belirtilir. gerçekleştirildi. Fazla hava miktarı tavsiye edilen miktarın üzerine çıktıkça ısı kaybı artar. Hava miktarında önemli bir artış ile alev ayrımı meydana gelebilir ve bu da acil durum yaratır. Hava miktarı önerilenden daha az ise, yanma tamamlanmayacak ve bu da kazan dairesi personelini zehirleme tehdidi yaratacaktır.

4 + 2 × Yaklaşık 2 +7.52 × n 2 = CO2 +2× H2O + 7.5× n 2 +8500 Kcal

Hava:

, dolayısıyla sonuç:

1 m 3 O 2 için 3.76 m 3 vardırn 2

1 m3 gaz yakarken, 9,52 m3 hava harcamak gerekir (2 + 7,52'den beri). Gazın tamamen yanması ile aşağıdakiler serbest bırakılır:

· Karbondioksit CO2;

· Su buharı;

· Azot (hava balast);

· Isı serbest bırakılır.

1 m3 gaz yandığında 2 m3 su açığa çıkar. Bacadaki egzoz baca gazlarının sıcaklığı 120 ° C'nin altındaysa ve baca yüksek ve yalıtılmamışsa, bu su buharları baca duvarları boyunca drenaj tankına veya hattına girdikleri alt kısma doğru yoğuşur. bir açıklık aracılığıyla.

Bacada yoğuşma oluşumunu önlemek için, bacadaki taslağı önceden hesaplayarak bacayı yalıtmak veya baca yüksekliğini azaltmak gerekir (yani baca yüksekliğini azaltmak tehlikelidir).

Gazın tamamen yanması ürünleri.

· Karbon dioksit;

· Su buharı.

Gazın eksik yanması ürünleri.

· Karbon monoksit CO;

· Hidrojen H2;

· Karbon C.

Gaz yanması için gerçek koşullarda, hava beslemesi formülle hesaplanandan biraz daha yüksektir. Yanma için sağlanan gerçek hava hacminin teorik olarak hesaplanan hacme oranına fazla hava oranı denir (a). 1.05 ... 1.2'den fazla olmamalıdır:

Fazla hava verimi düşürür. Kazan.

Şehirde:

1 Gcal ısı üretimi için 175 kg eşdeğer yakıt harcanmaktadır.

İşlemlere göre:

1 Gcal ısı üretmek için 162 kg eşdeğer yakıt kullanılmaktadır.

Cihaz ile baca gazları analiz edilerek fazla hava belirlenir.

katsayıafırın boşluğunun uzunluğu boyunca aynı değildir. Fırının başlangıcında brülörde ve baca gazları bacaya çıktığında, kazanın sızdıran astarından (gövdesinden) hava sızıntıları nedeniyle hesaplanandan daha yüksektir.

Bu bilgi, fırındaki basıncın atmosfer basıncından düşük olduğu durumlarda vakum altında çalışan kazanlar için geçerlidir.

Kazan fırınında gazların aşırı basıncı altında çalışan kazanlara basınçlı kazanlar denir. Bu tür kazanlarda baca gazlarının kazan dairesine girmesini ve insanları zehirlemesini önlemek için astar çok sıkı olmalıdır.