Фізико-хімічні властивості природного газу
Природний газ не має кольору, запаху і смаку, нетоксичний.
Щільність газів при t \u003d 0 ° С, Р \u003d 760 мм рт. ст .: метану - 0,72 кг / м 3, повітря -1,29 кг / м 3.
Температура самозаймання метану 545 - 650 ° С. Це означає, що будь-яка суміш природного газу з повітрям, нагріта до цієї температури, запалюється без джерела запалювання і буде горіти.
Температура горіння метану 2100 ° С в топках 1800 °.
Теплота згоряння метан: Q н \u003d 8500 ккал / м 3, Q в \u003d 9500 ккал / м 3.
Вибуховості. розрізняють:
- нижня межа вибуховості - це найменший вміст газу в повітрі, при якому відбувається вибух, він становить для метану - 5%.
При меншому вмісті газу в повітрі вибуху не буде через брак газу. При внесенні стороннього джерела енергії - хлопки.
- верхня межа вибуховості - це найбільший вміст газу в повітрі, при якому відбувається вибух, він становить для метану - 15%.
При більшому вмісті газу в повітрі вибуху не буде через брак повітря. При внесенні стороннього джерела енергії - загоряння, пожежа.
Для вибуху газу крім змісту його в повітрі в межах його вибуховості необхідний сторонній джерело енергії (іскра, полум'я і т. Д.).
Під час вибуху газу в закритому об'ємі (приміщення, топка, резервуар і т. Д.) Руйнувань більше, ніж на відкритому повітрі.
При спалюванні газу з недожогом, т. Е. З нестачею кисню, в продуктах згорання утворюється окис вуглецю (СО), або чадний газ, Який є високотоксичним газом.
Швидкість поширення полум'я - це швидкість переміщення фронту полум'я щодо свіжого струменя суміші.
Орієнтовна швидкість поширення полум'я метан - 0,67 м / с. Вона залежить від складу, температури, тиску суміші, співвідношення газу і повітря в суміші, діаметра фронту полум'я, характеру руху суміші (ламинарное або турбулентний) та визначає стійкість горіння.
одоризація газу - це додавання в газ сильно пахне речовини (одоранту) для додання газу запаху перед постачанням споживачам.
Вимоги, що пред'являються до одоранту:
- різкий специфічний запах;
- не повинні перешкоджати горіння;
- не повинні розчинятися у воді;
- повинні бути нешкідливі для людей та речей.
Як одоранту використовується етилмеркаптан (С 2 Н 5 SH), його додають в метан - 16 г на 1000 м 3, взимку норма подвоюється.
Людина повинна відчувати запах одоранту в повітрі при утриманні газу в повітрі 20% від нижньої межі вибуховості для метану - 1% за обсягом.
Це хімічний процес з'єднання горючих компонентів (водню і вуглецю) з киснем, що містяться в повітрі. Відбувається з виділенням тепла і світла.
При згорянні вуглецю утворюється вуглекислий газ (С0 2), а водню водяна пара (Н 2 0).
Етапи горіння: подача газу і повітря, утворення газоповітряної суміші, запалювання суміші, її горіння, видалення продуктів згоряння.
Теоретично, коли згорає весь газ і все необхідна кількість повітря бере участь в горінні, реакція горіння 1 м 3 газу:
CН 4 + 20 2 \u003d СО 2 + 2Н 2 О + 8500 ккал / м 3.
Для спалювання 1 м 3 метану необхідно 9,52 м 3 повітря ,.
Практично не все повітря, що подається на горіння, братиме участь в горінні.
Тому в продуктах згорання крім вуглекислого газу (С0 2) і водяної пари (Н 2 0) з'являться:
- окис вуглецю, або чадний газ (СО), при попаданні в приміщення може викликати отруєння обслуговуючого персоналу;
- атомарний вуглець, або сажа (С), осідаючи в газоходах і топках, погіршує тягу, а на поверхнях нагріву - теплообмін.
- незгорілий газ і водень - накопичуючись в топках і газоходах, утворюють вибухонебезпечну суміш.
При нестачі повітря відбувається неповне згоряння палива - процес горіння відбувається з недожогом. Недожог відбувається також при поганому перемішуванні газу з повітрям і низькій температурі в зоні горіння.
Для повного згоряння газу повітря на горіння подається в достатній кількості, повітря і газ повинні бути добре перемішані, і в зоні горіння необхідна висока температура.
Для повного згоряння газу повітря подається в більшій кількості, ніж потрібно теоретично, т. Е. З надлишком, не весь повітря візьме участь в горінні. Частина тепла піде на нагрівання цього зайвого повітря і буде викинута в атмосферу.
Коефіцієнт надлишку повітря α - число, що показує у скільки разів дійсний витрата на горіння більше, ніж його потрібно теоретично:
α \u003d V д / V т
де V д - дійсний витрата повітря, м 3;
V т - теоретично необхідний повітря, м 3.
α \u003d 1,05 - 1,2.
Методи спалювання газу
Повітря, що йде на горіння, може бути:
- первинний - подається всередину пальника, перемішується з газом, і на горіння йде газоповітряна суміш;
- вторинний - надходить в зону горіння.
Методи спалювання газу:
1. Дифузійний метод - газ і повітря на горіння подаються окремо і перемішуються в зоні горіння, все повітря є вторинним. Полум'я довге, потрібна велика топковий простір.
2. Змішаний метод - частина повітря подається всередину пальника, змішується з газом (первинне повітря), частина повітря подається в зону горіння (вторинний). Полум'я коротше, ніж при дифузійному методі.
3. Кінетичний метод - все повітря перемішується з газом усередині пальника, т. Е. Все повітря є первинним. Полум'я короткий, потрібна невелика топковий простір.
Газові пальники
Газові пальники - це пристрої, що забезпечують подачу газу і повітря до фронту горіння, освіта газоповітряної суміші, стабілізацію фронту горіння, забезпечення необхідної інтенсивності процесу горіння.
Пальник, обладнана додатковим пристроєм (тунель, повітророзподільний пристрій і т. Д.), Називається газовими пальниками.
Вимоги до пальників:
1) повинні бути заводського виготовлення і пройти державні випробування;
2) повинні забезпечувати повноту спалювання газу при всіх робочих режимах з мінімальним надлишком повітря і мінімальним викидом шкідливих речовин в атмосферу;
3) мати можливість застосування автоматики регулювання і безпеки, а також вимірювання параметрів газу і повітря перед пальником;
4) повинні мати просту конструкцію, Бути доступними для ремонту і ревізії;
5) повинні стійко працювати в межах робочого регулювання, при необхідності мати стабілізатори для запобігання відриву і проскакування полум'я;
6) у працюючих пальників рівень шуму повинен бути не вище 85 дБ, а температура поверхні не більше 45 ° С.
Параметри газових пальників
1) теплова потужність пальника N г - кількість тепла, що виділяється при згорянні газу за 1 год;
2) нижча межа стійкої роботи пальника N н. .п. . - найменша потужність, при якій пальник працює стійко без відриву і проскакування полум'я;
3) мінімальна потужність N хв - Потужність від найнижчої межі, збільшена на 10%;
4) верхня межа стійкої роботи пальника N в. .п. . - найбільша потужність, при якій пальник працює стійко без відриву і проскакування полум'я;
5) максимальна потужність N макс - потужність верхньої межі, зменшена на 10%;
6) номінальна потужність N ном - найбільша потужність, з якою пальник працює довгий час з найвищим ККД .;
7) діапазон робочого регулювання - значення потужностей від N хв до N ном;
8) коефіцієнт робочого регулювання - відношення номінальної потужності до мінімальної.
Класифікація газових пальників:
1) за способом подачі повітря на горіння:
- бездутьевие - повітря надходить в топку за рахунок розрідження в ній;
- інжекційні - повітря засмоктується в пальник за рахунок енергії струменя газу;
- дуттьові - повітря подається в пальник або в топку за допомогою вентилятора;
2) за ступенем підготовки горючої суміші:
- без попереднього змішування газу з повітрям;
- з повним попереднім змішуванням;
- з неповним або частковим попереднім змішуванням;
3) по швидкості витікання продуктів горіння (низька - до 20 м / с, середня - 20-70 м / с, висока - більше 70 м / с);
4) по тиску газу перед пальниками:
- низькому до 0,005 МПа (до 500 мм вод. Ст.);
- середнього від 0,005 МПа до 0,3 МПа (від 500 мм вод. Ст. До 3 кгс / см 2);
- високому більше 0,3 МПа (понад 3 кгс / см 2);
5) за ступенем автоматизації керування пальниками - з ручним керуванням, напівавтоматичні, автоматичні.
За способом подачі повітря пальники можуть бути:
1) Дифузійні. Все повітря надходить до факелу з навколишнього простору. Газ подається в пальник без первинного повітря і, виходячи з колектора, змішується з повітрям за його межами.
Найпростіша по конструкції пальник, зазвичай труба з насвердлені в один або два ряди отворами.
Різновид - подовий пальник. Складається з газового колектора, виготовленого з сталевої труби, Заглушеній з одного торця. У трубі в два ряди просвердлені отвори. Колектор встановлюється в щілини, з вогнетривкої цегли, що спирається на колосникові грати. Газ через отвори в колекторі виходить в щілину. Повітря надходить в ту ж щілину через колосникові грати за рахунок розрідження в топці або за допомогою вентилятора. В процесі роботи вогнетривка футерування щілини розігрівається, забезпечуючи стабілізацію полум'я на всіх режимах роботи.
Переваги пальника: простота конструкції, надійність роботи (неможливий проскок полум'я), безшумність, гарне регулювання.
Недоліки: мала потужність, неекономічна, високе полум'я.
2) Інжекційні пальника:
а) низького тиску або атмосферна (відносяться до пальників з частковим попереднім змішуванням). Струмінь газу виходить з сопла з великою швидкістю і за рахунок своєї енергії захоплює в конфузор повітря, захоплюючи його всередину пальника. Змішання газу з повітрям відбувається в змішувачі, що складається з горловини, дифузора і вогневого насадка. Розрідження, створюване інжектором, зростає зі збільшенням тиску газу, при цьому змінюється кількість підсмоктується первинного повітря. Кількість первинного повітря можна змінювати за допомогою регулювальної шайби. Змінюючи відстань між шайбою і конфузорів, регулюють подачу повітря.
Для забезпечення повного згоряння палива частина повітря надходить за рахунок розрідження в топці (вторинне повітря). Регулювання його витрати проводиться шляхом зміни розрідження.
Мають властивість саморегулювання: зі збільшенням навантаження зростає тиск газу, який інжектується в пальник збільшена кількість повітря. При зниженні навантаження кількість повітря зменшується.
Пальники обмежено застосовуються на обладнанні великої продуктивності (понад 100 кВт). Пов'язано з тим, що колектор пальника розташовується безпосередньо в топці. При роботі нагрівається до високих температур і швидко виходить з ладу. Мають високий коефіцієнт надлишку повітря, що призводить до неекономічним спалюванню газу.
б) Середнього тиску. При підвищенні тиску газу забезпечується інжекція всього повітря, необхідного для повного згоряння газу. Все повітря є первинним. Працюють при тиску газу від 0,005 МПа до 0,3 МПа. Відносяться до пальників повного попереднього змішування газу з повітрям. В результаті хорошого перемішування газу і повітря працюють з малим коефіцієнтом надлишку повітря (1,05-1,1). Пальник Казанцева. Складається з регулятора первинного повітря, сопла, змішувача, насадка і пластинчастого стабілізатора. Виходячи з сопла, газ має досить енергії для того, щоб инжектировать все повітря необхідне для горіння. У змішувачі відбувається повне перемішування газу з повітрям. Регулятор первинного повітря одночасно глушить шум, який виникає через високу швидкості газоповітряної суміші. переваги:
- простота конструкції;
- стійка робота при зміні навантаження;
- відсутність подачі повітря під тиском (немає вентилятора, електродвигуна, повітропроводів);
- можливість саморегулювання (підтримання постійного співвідношення газ-повітря).
недоліки:
- великі габарити пальників по довжині, особливо пальників збільшеної продуктивності;
- високий рівень шуму.
3) Пальники з примусовою подачею повітря. Освіта газоповітряної суміші починається в пальнику і завершується в топці. Повітря подається за допомогою вентилятора. Подача газу і повітря здійснюється за окремими трубах. Працюють на газі низького і середнього тиску. Для кращого перемішування потік газу направляють через отвори під кутом до потоку повітря.
Для поліпшення змішання потоку повітря повідомляють обертальний рух, використовуючи завіхрітелі з постійним або регульованим кутом установки лопаток.
Пальник газовий вихрова (ГГВ) - газ з розподільного колектора виходить через отвори, просвердлені в один ряд, і під кутом 90 0 надходить в закручений за допомогою лопатки завихрителя потік повітря. Лопатки приварені під кутом 45 0 до зовнішньої поверхні газового колектора. Всередині газового колектора розташована труба для спостереження за процесом горіння. При роботі на мазуті в неї встановлюють паромеханіческую форсунку.
Пальники, призначені для спалювання декількох видів палива, називаються комбінованими.
Переваги пальників: велика теплова потужність, широкий діапазон робочого регулювання, можливість регулювання коефіцієнта надлишку повітря, можливість попереднього підігріву газу і повітря.
Недоліки пальників: достатня складність конструкції; можливий відрив і проскакування полум'я, в зв'язку з чим виникає необхідність застосування стабілізаторів горіння (керамічний тунель, пілотний факел і т. д.).
Аварії на пальниках
Кількість повітря в газоповітряної суміші найважливіший фактор, що впливає на швидкість поширення полум'я. У сумішах, в яких вміст газу перевищує верхню межу його займання, полум'я взагалі не поширюється. Зі збільшенням кількості повітря в суміші швидкість поширення полум'я збільшується, досягаючи найбільшої величини при утриманні повітря близько 90% його теоретичного кількості, необхідного для повного згоряння газу. При збільшенні витрати повітря на пальник створюється суміш, бідніша газом, здатна горіти швидше і викликати проскок полум'я усередину пальника. Тому, якщо потрібно збільшити навантаження, спочатку збільшують подачу газу, а потім повітря. У разі необхідності зменшення навантаження надходять навпаки - спочатку зменшують подачу повітря, а потім газу. У момент пуску пальників повітря не повинен в них надходити і запалювання газу проводиться в дифузійному режимі за рахунок повітря, що надходить в топку, з подальшим переходом до подачі повітря на пальник
1.Отрив полум'я - переміщення зони факела від вихідних отворів пальника у напрямку горіння палива. Відбувається, коли швидкість газоповітряної суміші стає більше швидкості поширення полум'я. Полум'я стає нестійким і може згаснути. Через згаслу пальник продовжує йти газ, що призводить до утворення вибухонебезпечної суміші в топці.
Відрив відбувається при: підвищенні тиску газу вище допустимого, різкому збільшенні подачі первинного повітря, збільшенні розрядження в топці, робота пальника в позамежних режимах щодо зазначених в паспорті.
2. Проскакування полум'я - переміщення зони факела назустріч горючої суміші. Буває тільки в пальниках з попереднім змішуванням газу і повітря. Відбувається тоді, коли швидкість газоповітряної суміші стає менше швидкості поширення полум'я. Полум'я проскакує всередину пальника, де продовжує горіти, викликаючи деформацію пальника від перегріву. При проскоке можливий невеликий хлопок, полум'я згасне, через непрацюючу пальник відбудеться загазування топки і газоходів.
Проскакування відбувається при: зниженні тиску газу перед горілками нижче допустимого; розжиге пальника при подачі первинного повітря; великій подачі газу при низькому тиску повітря, зменшення продуктивності пальників попереднім змішуванням газу і повітря нижче значень, зазначених в паспорті. Неможливий при дифузійному методі спалювання газу.
Дії персоналу при аварії на пальнику:
- вимкнути пальник,
- провентилювати топку,
- з'ясувати причину аварії,
- зробити запис в журналі,
антропотоксини;
Продукти деструкції полімерних матеріалів;
Речовини, що надходять в приміщення із забрудненим атмосферним повітрям;
Хімічні речовини, що виділяються з полімерних матеріалів навіть у невеликих кількостях, можуть викликати суттєві порушення в стані живого організму, наприклад, в разі алергічного впливу полімерних матеріалів.
Інтенсивність виділення летючих речовин залежить від умов експлуатації полімерних матеріалів - температури, вологості, кратності повітрообміну, часу експлуатації.
Встановлена \u200b\u200bпряма залежність рівня хімічного забруднення повітряного середовища від загальної насиченості приміщень полімерними матеріалами.
Більш чутливий до впливу летких компонентів з полімерних матеріалів зростаючий організм. Встановлено також підвищена чутливість хворих до дії хімічних речовин, Що виділяються з пластиків, в порівнянні зі здоровими. Дослідження показали, що в приміщеннях з великою насиченістю полімерами схильність населення до алергічних, простудних захворювань, неврастенії, вегетодистонии, гіпертонії виявилася вищою, ніж в приміщеннях, де полімерні матеріали використовувалися в меншій кількості.
Для забезпечення безпеки застосування полімерних матеріалів прийнято, що концентрації виділяються з полімерів летючих речовин в житлових і громадських будівлях не повинні перевищувати їх ГДК, встановлені для атмосферного повітря, а сумарний показник відносин виявлених концентрацій декількох речовин до їх ГДК повинен бути не вище одиниці. З метою попереджувального санітарного нагляду за полімерними матеріалами і виробами з них запропоновано лімітувати виділення ними шкідливих речовин в навколишнє середовище або на стадії виготовлення, або незабаром після їх випуску заводами-виробниками. В даний час обгрунтовані допустимі рівні близько 100 хімічних речовин, що виділяються з полімерних матеріалів.
У сучасному будівництві все чіткіше проявляється тенденція до хімізації технологічних процесів та використання в якості сумішей різних речовин, в першу чергу бетону та залізобетону. З гігієнічної точки зору важливо враховувати несприятливий вплив хімічних добавок в будівельні матеріали через виділення токсичних речовин.
Не менш потужним внутрішнім джерелом забруднення середовища приміщень служать і продукти життєдіяльності людини -антропотоксини. Встановлено, що в процесі життєдіяльності людина виділяє приблизно 400 хімічних сполук.
Дослідження показали, що повітряне середовище не вентильованих приміщень погіршується пропорційно числу осіб і часу їх перебування в приміщенні. Хімічний аналіз повітря приміщень дозволив ідентифікувати в них ряд токсичних речовин, розподіл яких за класами небезпеки представляється в такий спосіб: диметиламин, сірководень, двоокис азоту, окис етилену, бензол (другий клас небезпеки - високонебезпечні речовини); оцтова кислота, фенол, метілсті-рол, толуол, метанол, винилацетат (третій клас небезпеки - малонебезпечні речовини). П'ята частина виявлених антропотоксинів відноситься до високонебезпечних речовин. При цьому виявлено, що в невентильованому приміщенні концентрації диметиламина і сірководню перевищували ГДК для атмосферного повітря. Перевищували ГДК або перебували на їх рівні і концентрації таких речовин, як двоокис і окис вуглецю, аміак. Решта речовини, хоча і становили десяті й менші частки ГДК, разом узяті свідчили про неблагополуччя повітряного середовища, оскільки навіть двох-чотирьохгодинне перебування в цих умовах негативно позначалося на розумової працездатності досліджуваних.
Вивчення повітряного середовища газифікованих приміщень показало, що при годинному горінні газу в повітрі приміщень концентрація речовин складала (мг / м 3): окису вуглецю - в середньому 15, формальдегіду - 0,037, окису азоту - 0,62, двоокису азоту - 0,44, бензолу - 0,07. Температура повітря в приміщенні під час горіння газу підвищувалася на 3-6 ° С, вологість збільшувалася на 10-15%. Причому високі концентрації хімічних сполук спостерігалися не тільки в кухні, але і в житлових приміщеннях квартири. Після виключення газових приладів вміст у повітрі окису вуглецю та інших хімічних речовин знижувався, але до початкових величин іноді не поверталося і через 1,5-2,5 год.
Вивчення дії продуктів горіння побутового газу на зовнішнє дихання людини виявило збільшення навантаження на систему дихання і зміна функціонального стану центральної нервової системи.
Одним з найпоширеніших джерел забруднення повітряного середовища закритих приміщень є куріння.При спектрометричному аналізі повітря, забрудненого тютюновим димом, виявлено 186 хімічних сполук. У недостатньо провітрюваних приміщеннях забруднення повітряного середовища продуктами паління може досягати 60-90%.
При вивченні впливу компонентів тютюнового диму на некурящих (пасивне куріння) у випробуваних спостерігалося подразнення слизових оболонок очей, збільшення вмісту в крові карбоксигемоглобіну, почастішання пульсу, підвищення рівня артеріального тиску. Таким чином, основні джерела забрудненняповітряного середовища приміщення умовно можна розділити на чотири групи:
Значимість внутрішніх джерел забруднення в різних типах будівель неоднакова. В адміністративних будівлях рівень сумарного забруднення найбільш тісно корелює з насиченістю приміщень полімерними матеріалами (R \u003d 0,75), в критих спортивних спорудах рівень хімічного забруднення найбільш добре корелює з чисельністю людей в них (R \u003d 0,75). Для житлових будинків тіснота кореляційного зв'язку рівня хімічного забруднення як з насиченістю приміщень полімерними матеріалами, так і з кількістю людей в приміщенні приблизно однакова.
Хімічне забруднення повітряного середовища житлових і громадських будівель при певних умовах (погану вентиляцію, надмірної насиченості приміщень полімерними матеріалами, великому скупченні людей та ін.) Може досягати рівня, який надає негативний вплив на загальний стан організму людини.
В останні роки, За даними ВООЗ, значно зросла кількість повідомлень про так званий синдром хворих будівель. Описані симптоми погіршення здоров'я людей, які проживають або працюють в таких будівлях, відрізняються великою різноманітністю, проте мають і ряд спільних рис, А саме: головний біль, розумова перевтома, підвищена частота повітряно-крапельних інфекцій і простудних захворювань, подразнення слизових оболонок очей, носа, глотки, відчуття сухості слизових оболонок і шкіри, нудота, запаморочення.
Перша категорія - тимчасово "хворі" будівлі- включає недавно побудовані або недавно реконструйовані будівлі, в яких інтенсивність прояву зазначених симптомів з часом слабшає і в більшості випадків приблизно через півроку вони зникають зовсім. Зменшення гостроти прояву симптомів, можливо, пов'язано з закономірностями емісії летких компонентів, що містяться в будматеріалах, фарбах і т. Д.
У будівлях другої категорії - постійно "хворих"описані симптоми спостерігаються протягом багатьох років, і навіть широкомасштабні оздоровчі заходи можуть не дати ефекту. Пояснення такої ситуації, як правило, знайти важко, незважаючи на ретельне вивчення складу повітря, роботи вентиляційної системи і особливостей конструкції будівлі.
Слід зазначити, що не завжди вдається виявити пряму залежність між станом повітряного середовища приміщення і станом здоров'я населення.
Однак забезпечення оптимальної повітряного середовища житлових і громадських будівель - важлива гігієнічна і інженерно-технічна проблема. Провідною ланкою в рішенні цієї проблеми є повітрообмін приміщень, який забезпечує необхідні параметри повітряного середовища. При проектуванні систем кондиціонування повітря в житлових і громадських будівлях необхідна норма подачі повітря розраховується в обсязі, достатньому для асиміляції тепло- і вологовиділення людини, що видихається вуглекислоти, а в приміщеннях, призначених для куріння, враховується і необхідність видалення тютюнового диму.
Крім регламентації кількості повітря та його хімічного складу відоме значення для забезпечення повітряного комфорту в закритому приміщенні має електрична характеристика повітряного середовища. Остання визначається іонним режимом приміщень, т. Е. Рівнем позитивної та негативної аероіонізації. негативний вплив на організм надає як недостатня, так і надмірна іонізація повітря.
Проживання в місцевостях з вмістом негативних аероіонів порядку 1000-2000 в 1 мл повітря сприятливо впливає на стан здоров'я населення.
Присутність людей у \u200b\u200bприміщеннях викликає зниження вмісту легких аероіонів. При цьому іонізація повітря змінюється тим інтенсивніше, чим більше в приміщенні людей і чим менше його площа.
Зменшення числа легких іонів пов'язують з втратою повітрям освіжаючих властивостей, з його меншою фізіологічної та хімічної активністю, що несприятливо діє на організм людини і викликає скарги на задуху і "брак кисню". Тому особливий інтерес представляють процеси деионизации і штучної іонізації повітря в приміщенні, які, природно, повинні мати гігієнічну регламентацію.
Необхідно підкреслити, що штучна іонізація повітря приміщень без достатнього подачі повітря в умовах високої вологості і запиленості повітря веде до неминучого зростанню числа важких іонів. Крім того, в разі іонізації запиленого повітря відсоток затримки пилу в дихальних шляхах різко зростає (пил, що несе електричні заряди, затримується в дихальних шляхах людини в набагато більшій кількості, ніж нейтральна).
Отже, штучна іонізація повітря не є універсальною панацеєю для оздоровлення повітря закритих приміщень. Без поліпшення всіх гігієнічних параметрів повітряного середовища штучна іонізація не тільки не поліпшує умов проживання людини, але, навпаки, може надати негативний ефект.
Оптимальними сумарними концентраціями легких іонів є рівні близько 3 х 10, а мінімально необхідними 5 х 10 в 1 см 3. Ці рекомендації лягли в основу діючих в Російській Федерації санітарно-гігієнічних норм допустимих рівнів іонізації повітря виробничих і громадських приміщень (табл. 6.1).
Горіння газу являє собою поєднання наступних процесів:
· Змішання горючого газу з повітрям,
· Підігрів суміші,
· Термічний розклад горючих компонентів,
· Займання і хімічна сполука горючих компонентів з киснем повітря, що супроводжується утворенням факела і інтенсивним виділенням тепла.
Горіння метану відбувається за реакцією:
СН 4 + 2О 2 \u003d СО 2 + 2Н 2 О
Умови, необхідні для згоряння газу:
· Забезпечення необхідного співвідношення горючого газу і повітря,
· Нагрів до температури займання.
Якщо в газоповітряної суміші газу менше нижньої межі займання, то вона не буде горіти.
Якщо в газоповітряної суміші більше газу ніж межа запалення, то вона буде згоряти 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:
· СО - чадний газ
· З - сажа.
Для згоряння 1 м 3 природного газу потрібно 9.5м 3 повітря. Практично витрата повітря завжди більше.
ставлення дійсного витратиповітря до теоретично необхідного витратіназивається коефіцієнтом надлишку повітря: α \u003d L / L t.,
Де: L - дійсний витрата;
L t - теоретично необхідна витрата.
Коефіцієнт надлишку повітря завжди більше одиниці. Для природного газу він становить 1.05 - 1.2.
2. Призначення, пристрій і основні характеристики проточних водонагрівачів.
Проточні газові водонагрівачі. Призначені для нагріву води до певної температури при водорозборі .. Проточні водонагрівачі діляться по навантаженню теплової потужності: 33600, 75600, 105000 кДж, за ступенем автоматизації - на вищий і перший класи. К.к.д. водонагрівачів 80%, вміст оксиду не більше 0,05%, температура продуктів згоряння за тягопрериватель НЕ менее180 0 С. Принцип заснований на нагріванні води в період водорозбору.
Основними вузлами проточних водонагрівачів є: газогорелочное пристрій, теплообмінник, система автоматики і газовідвід. Газ низького тиску подається в інжекційну пальник. Відпрацьовані гази проходять через теплообмінник і відводяться в димар. Теплота згоряння передається протікає через теплообмінник воді. Для охолодження вогневої камери служить змійовик, через який циркулює вода, що проходить через калорифер. Газові проточні водонагрівачі обладнані газовідвідними пристроями і тягопрериватель, які в разі короткочасного порушення тяги запобігають згасання полум'я газовими пальниками. Для приєднання до димоходу є димовідвідний патрубок.
Газовий проточний водонагрівач -ВПГ.На передній стінці кожуха розташовані: ручка управління газовим краном, кнопка включення електромагнітного клапана і оглядове вікно для спостереження за полум'ям запальний і основний пальники. Вгорі апарату розташовано димовідвідних пристроїв, внизу- патрубки для приєднання апарату до газової і водяної системи. Газ надходить в електромагнітний клапан, газовий блокувальний кран водогазогорелочного блоку здійснює послідовне включення запального пальника і подачу газу до основного пальника.
Блокування надходження газу до основного пальника, при обов'язковій роботі запальника, здійснює електромагнітний клапан, який працює від термопари. Блокування подачі газу в основний пальник в залежності від наявності водорозбору, здійснюється клапаном, що має привід через шток від мембрани водяного блок- крана.
Продуктами згоряння природного газу є діоксид вуглецю, водяна пара, деяка кількість надлишкового кисню і азот. Продуктами неповного згоряння газу можуть бути оксид вуглецю, незгорілі водень і метан, важкі вуглеводні, сажа.
Чим більше в продуктах згоряння діоксиду вуглецю СО2, тим менше буде в них оксиду вуглецю СО і тим повніше буде згоряння. В практику введено поняття «максимальний вміст СО2 в продуктах згорання». Кількість діоксиду вуглецю в продуктах згорання деяких газів приведено в таблиці нижче.
Кількість діоксиду вуглецю в продуктах згорання газу
Користуючись даними таблиці і знаючи процентний вміст СО2 в продуктах згорання, можна легко визначити якість згоряння газу і коефіцієнт надлишку повітря а. Для цього з помощир газоаналізатора слід визначити кількість СО2 в продуктах згорання газу і на отриману величину розділити значення СO 2max, взяте з таблиці. Так, наприклад, якщо при спалюванні газу в продуктах його згоряння міститься 10,2% діоксиду вуглецю, то коефіцієнт надлишку повітря в топці
α \u003d CO 2max / CO 2 аналізу \u003d 11,8 / 10,2 \u003d 1,15.
Найбільш досконалий спосіб контролю надходження повітря в топку і повноти його згоряння - аналіз продуктів згоряння за допомогою автоматичних газоаналізаторів. Газоаналізатори періодично відбирають пробу газів, що відходять і визначають зміст в них діоксиду вуглецю, а також суму оксиду вуглецю і незгорілого водню (СО + Н 2) в об'ємних відсотках.
Якщо показання стрілки газоаналізатора за шкалою (СО2 + Н 2) дорівнюють нулю, це означає, що горіння повне, і в продуктах згоряння немає оксиду вуглецю і незгорілого водню. Якщо стрілка відхилилася від нуля вправо, то в продуктах згорання є оксид вуглецю і незгорілих водень, тобто відбувається неповне згоряння. На другий шкалою стрілка газоаналізатора повинна показувати максимальний вміст СО 2mах в продуктах згоряння. Повне згоряння відбувається при максимальному відсотку діоксиду вуглецю, коли стрілка покажчика шкали СО + Н 2 знаходиться на нулі.
Природний газ - це найпоширеніше паливо на сьогоднішній день. Природний газ так і називається природним, тому що він видобувається із самих надр Землі.
Процес горіння газу є хімічною реакцією, при якій відбувається взаємодії природного газу з киснем, який міститься в повітрі.
У газоподібному паливі присутній горючий частина і негорюча.
Основним пальним компонентом природного газу є метан - CH4. Його вміст у природному газі досягає 98%. Метан не має запаху, не має смаку і є нетоксичним. Межа його займистості знаходиться від 5 до 15%. Саме ці якості дозволили використовувати природний газ, як один з основних видів палива. Небезпечно для життя концентрація метану більш 10%, так може настати задуха, внаслідок нестачі кисню.
Для виявлення витоку газу, газ піддають одоризації, інакше кажучи додають сильнопахнучим речовина (етилмеркаптан). При цьому газ можна виявити вже при концентрації 1%.
Крім метану в природному газі можуть бути присутніми горючі гази - пропан, бутан і етан.
Для забезпечення якісного горіння газу необхідно в достатній кількості підвести повітря в зону горіння і домогтися гарного перемішування газу з повітрям. Оптимальним вважається співвідношення 1: 10. Тобто на одну частину газу припадає десять частин повітря. Крім цього необхідно створення потрібного температурного режиму. Щоб газ запалав необхідно його нагріти до температури його займання і надалі температура не повинна опускатися нижче температури займання.
Необхідно організувати відведення продуктів згоряння в атмосферу.
Повний горіння досягається в тому випадку, якщо в продуктах згоряння виходять в атмосферу відсутні горючі речовини. При цьому вуглець і водень з'єднуються разом і утворюють вуглекислий газ і пари води.
Візуально при повному згорянні полум'я світло-блакитне або блакитнувато-фіолетове.
Крім цих газів в атмесферу з горючими газами виходить азот і залишився кисень. N 2 + O 2
Якщо згоряння газу відбувається в повному обсязі, то в атмосферу викидаються горючі речовини - чадний газ, водень, сажа.
Неповне згоряння газу відбувається внаслідок недостатньої кількості повітря. При цьому візуально в полум'я з'являються мови кіптяви.
Небезпека неповного згоряння газу полягає в тому, що чадний газ може стати причиною отруєння персоналу котельні. Вміст СО в повітрі 0,01-0,02% може викликати легке отруєння. Більш висока концентрація може призвести до важкого отруєння і смерті.
Утвориться сажа осідає на стінках котлів погіршуючи тим самим передачу тепла теплоносію знижує ефективність роботи котельні. Сажа проводить тепло гірше метану в 200 разів.
Теоретично для спалювання 1м3 газу необхідно 9м3 повітря. В реальних умовах повітря потрібно більше.
Тобто необхідно надмірна кількість повітря. Ця величина позначається альфа показує у скільки разів повітря витрачається більше, ніж необхідно теоретично.
Коефіцієнт альфа залежить від типу конкретної пальника і зазвичай прописується в паспорті пальника або у відповідність до рекомендацій організації виробленої пусконалагоджувальні роботи.
Зі збільшенням кількості надлишкового повітря вище рекомендованого, ростуть втрати тепла. При значному збільшення кількості повітря може статися відрив полум'я, створивши аварійну ситуацію. Якщо кількість повітря менше рекомендованого то горіння буде неповним, створюючи тим самим загрозу отруєння персоналу котельні.
Для більш точного контролю якості згоряння палива існують прилади - газоаналізатори, які вимірюють вміст певних речовин в складі газів.
Газоаналізатори можуть надходити в комплекті з котлами. У разі якщо їх немає, відповідні вимірювання проводить пусконалагоджувальна організація за допомогою переносних газоаналізаторів. Складається режимна карта в якій прописуються необхідні контрольні параметри. Дотримуючись їх можна забезпечити нормальне повне згоряння палива.
Основними параметрами регулювання горіння палива є:
- співвідношення газу і повітря подаються на пальники.
- коефіцієнт надлишку повітря.
- розрядження в топці.
- Кефіціент корисної дії котла.
При цьому під коефіцієнтом корисної дії котла мають на увазі співвідношення корисного тепла до величини всього витраченого тепла.
склад повітря
| Назва газу | Хімічний елемент | Зміст в повітрі |
| азот | N2 | 78 % |
| кисень | O2 | 21 % |
| Аргон | Ar | 1 % |
| Вуглекислий газ | CO2 | 0.03 % |
| гелій | He | менше 0,001% |
| водень | H2 | менше 0,001% |
| неон | Ne | менше 0,001% |
| метан | CH4 | менше 0,001% |
| криптон | Kr | менше 0,001% |
| ксенон | Xe | менше 0,001% |
