De hoeveelheid lucht die nodig is voor een volledige verbranding van het gas. Overtollige luchtverhouding en de invloed ervan op de efficiëntie van gasverbranding

Verbranding van aardgas is een complex fysisch-chemisch proces van interactie van de brandbare componenten met een oxidatiemiddel, terwijl de chemische energie van de brandstof wordt omgezet in warmte. Het branden is compleet en onvolledig. Wanneer het gas wordt gemengd met lucht, is de temperatuur in de oven hoog genoeg voor verbranding, de brandstof en lucht worden continu toegevoerd, de brandstof wordt volledig verbrand. Onvolledige verbranding van brandstof treedt op wanneer deze regels niet worden gevolgd, wat leidt tot minder warmteafgifte, (CO), waterstof (H2), methaan (CH4) en als gevolg daarvan tot roetafzetting op verwarmingsoppervlakken, waardoor de warmteoverdracht wordt belemmerd en warmteverlies, wat op zijn beurt leidt tot overmatig brandstofverbruik en een afname van het rendement van de ketel en bijgevolg tot luchtverontreiniging.

De overmaat luchtverhouding is afhankelijk van het ontwerp van de gasbrander en verbrandingskamer. De overtollige luchtfactor moet minimaal 1 zijn, anders kan dit leiden tot onvolledige verbranding van het gas. En ook een verhoging van het luchtoverschot vermindert het rendement van een warmteverbruikende unit door grote warmteverliezen met rookgassen.

De volledigheid van de verbranding wordt bepaald met behulp van een gasanalysator en door kleur en geur.

Volledige verbranding van gas. methaan + zuurstof = koolstofdioxide + water CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Naast deze gassen komen stikstof en de resterende zuurstof met brandbare gassen in de atmosfeer. N2 + O2 Als de verbranding van het gas onvolledig is, komen er ontvlambare stoffen in de atmosfeer - koolmonoxide, waterstof, roet CO + H + C

Onvolledige verbranding van gas treedt op als gevolg van onvoldoende lucht. Tegelijkertijd verschijnen er roettongen in de vlam. Het gevaar van onvolledige verbranding van gas is dat koolmonoxide vergiftiging kan veroorzaken bij het personeel van de stookruimte. Het CO-gehalte in de lucht van 0,01-0,02% kan milde vergiftiging veroorzaken. Een hogere concentratie kan leiden tot ernstige vergiftiging en de dood.Het resulterende roet zet zich af op de wanden van de ketels, waardoor de warmteoverdracht naar het koelmiddel wordt belemmerd en het rendement van de stookruimte afneemt. Roet geleidt warmte 200 keer slechter dan methaan Theoretisch is 9 m3 lucht nodig om 1 m3 gas te verbranden. In reële omstandigheden is meer lucht nodig. Dat wil zeggen, er is een overmaat lucht nodig. Deze waarde, aangeduid met alpha, geeft aan hoeveel keer meer lucht wordt verbruikt dan theoretisch nodig is. De alpha-coëfficiënt is afhankelijk van het type van een bepaalde brander en wordt meestal voorgeschreven in het branderpaspoort of in overeenstemming met de aanbevelingen van de organisatie van de inbedrijfstelling uitgevoerd. Naarmate de hoeveelheid overtollige lucht boven de aanbevolen hoeveelheid stijgt, neemt het warmteverlies toe. Bij een aanzienlijke toename van de hoeveelheid lucht kan vlamscheiding optreden, waardoor een noodsituatie ontstaat. Als de hoeveelheid lucht minder is dan de aanbevolen hoeveelheid, zal de verbranding onvolledig zijn, waardoor een gevaar voor vergiftiging voor het personeel van de stookruimte ontstaat.

Algemene informatie. Een andere belangrijke bron van interne vervuiling, een sterk sensibiliserende factor voor de mens, is aardgas en zijn verbrandingsproducten. Gas is een meercomponentensysteem dat bestaat uit tientallen verschillende verbindingen, ook speciaal toegevoegde (tabel.

Er is direct bewijs dat het gebruik van apparaten die op aardgas branden (gasfornuizen en boilers) een negatief effect heeft op de menselijke gezondheid. Bovendien reageren personen met een verhoogde gevoeligheid voor omgevingsfactoren onvoldoende op de componenten van aardgas en zijn verbrandingsproducten.

Aardgas in huis is een bron van veel verschillende vervuilende stoffen. Deze omvatten verbindingen die direct in het gas aanwezig zijn (geurstoffen, gasvormige koolwaterstoffen, giftige organometaalcomplexen en radioactief radongas), onvolledige verbrandingsproducten (koolmonoxide, stikstofdioxide, organische aerosoldeeltjes, polycyclische aromatische koolwaterstoffen en kleine hoeveelheden vluchtige organische verbindingen) . Al deze componenten kunnen zowel op zichzelf als in combinatie met elkaar het menselijk lichaam beïnvloeden (synergetisch effect).

Tabel 12.3

Samenstelling van gasvormige brandstoffen

Geurstoffen. Geurstoffen zijn zwavelhoudende organische aromatische verbindingen (mercaptanen, thioethers en thio-aromatische verbindingen). Ze worden toegevoegd aan aardgas voor detectie bij lekkages. Hoewel deze verbindingen aanwezig zijn in zeer lage, sub-drempelconcentraties die voor de meeste mensen niet als giftig worden beschouwd, kan hun geur bij gezonde personen misselijkheid en hoofdpijn veroorzaken.

Klinische ervaring en epidemiologische gegevens geven aan dat chemisch gevoelige personen onvoldoende reageren op chemische verbindingen die aanwezig zijn, zelfs bij concentraties onder de drempel. Personen met astma identificeren geur vaak als een trigger (trigger) voor astmatische aanvallen.

Geurstoffen omvatten bijvoorbeeld methaanthiol. Methaanthiol, ook bekend als methylmercaptaan (mercaptomethaan, thiomethylalcohol), is een gasvormige verbinding die gewoonlijk wordt gebruikt als aromatisch additief voor aardgas. De meeste mensen ervaren een vieze geur bij een concentratie van 1 deel op 140 miljoen, maar deze verbinding kan in veel lagere concentraties worden gedetecteerd bij zeer gevoelige personen. Toxicologische studies bij dieren hebben aangetoond dat 0,16% methaanthiol, 3,3% ethaanthiol of 9,6% dimethylsulfide coma kan veroorzaken bij 50% van de ratten die gedurende 15 minuten aan deze verbindingen zijn blootgesteld.

Een ander mercaptaan, dat ook als aromatisch additief aan aardgas wordt gebruikt, is mercapto-ethanol (C2H6OS), ook bekend als 2-thioethanol, ethylmercaptaan. Ernstig irriterend voor ogen en huid, kan via de huid giftig zijn. Het is ontvlambaar en ontleedt bij verhitting onder vorming van zeer giftige SOx-dampen.

Mercaptanen, als luchtverontreinigende stoffen binnenshuis, bevatten zwavel en zijn in staat elementair kwik op te vangen. In hoge concentraties kunnen mercaptanen een verminderde perifere circulatie en een verhoogde hartslag veroorzaken, bewustzijnsverlies, de ontwikkeling van cyanose of zelfs de dood stimuleren.

Spuitbussen. Bij de verbranding van aardgas komen fijne organische deeltjes (aerosolen) vrij, waaronder kankerverwekkende aromatische koolwaterstoffen en enkele vluchtige organische stoffen. DOS zijn vermoedelijk sensibiliserende middelen die samen met andere componenten het sick building-syndroom kunnen veroorzaken, evenals meerdere chemische gevoeligheden (MCS).

Formaldehyde, dat in kleine hoeveelheden ontstaat bij gasverbranding, behoort ook tot DOS. Het gebruik van gastoestellen in een huis waar gevoelige personen wonen, verhoogt de blootstelling aan deze irriterende stoffen, verergert vervolgens de symptomen van ziekte en draagt ​​ook bij aan verdere sensibilisering.

Aerosolen die tijdens de verbranding van aardgas worden gevormd, kunnen adsorptiecentra worden voor een verscheidenheid aan chemische verbindingen die in de lucht aanwezig zijn. Zo kunnen luchtverontreinigende stoffen zich in microvolumes concentreren, met elkaar reageren, vooral wanneer metalen als katalysatoren voor reacties werken. Hoe kleiner het deeltje, hoe hoger de concentratie-activiteit van een dergelijk proces.

Bovendien is waterdamp afkomstig van de verbranding van aardgas een transportverbinding voor aërosoldeeltjes en verontreinigende stoffen wanneer ze naar de longblaasjes worden getransporteerd.

Bij de verbranding van aardgas komen ook aerosolen vrij die polycyclische aromatische koolwaterstoffen bevatten. Ze hebben een nadelig effect op de luchtwegen en staan ​​bekend als kankerverwekkend. Bovendien kunnen koolwaterstoffen leiden tot chronische intoxicatie bij gevoelige mensen.

De vorming van benzeen, tolueen, ethylbenzeen en xyleen tijdens de verbranding van aardgas is ook schadelijk voor de menselijke gezondheid. Van benzeen is bekend dat het kankerverwekkend is in doses die ver onder de drempel liggen. Blootstelling aan benzeen is gecorreleerd met een verhoogd risico op kanker, met name leukemie. De sensibiliserende effecten van benzeen zijn niet bekend.

Organometaalverbindingen. Sommige componenten van aardgas kunnen hoge concentraties giftige zware metalen bevatten, waaronder lood, koper, kwik, zilver en arseen. Deze metalen zijn naar alle waarschijnlijkheid aanwezig in aardgas in de vorm van organometaalcomplexen zoals trimethylarseniet (CH3) 3As. De associatie met de organische matrix van deze giftige metalen maakt ze vetoplosbaar. Dit leidt tot een hoge absorptiesnelheid en een neiging tot bioaccumulatie in menselijk vetweefsel. De hoge toxiciteit van tetramethylplumbiet (CH3) 4Pb en dimethylkwik (CH3) 2Hg suggereert een effect op de menselijke gezondheid, aangezien de gemethyleerde verbindingen van deze metalen giftiger zijn dan de metalen zelf. Deze verbindingen zijn vooral gevaarlijk tijdens het geven van borstvoeding bij vrouwen, omdat er in dit geval lipiden migreren uit de vetdepots van het lichaam.

Dimethylkwik (CH3) 2Hg is een bijzonder gevaarlijke organometaalverbinding vanwege zijn hoge lipofiliciteit. Methylkwik kan in het lichaam worden opgenomen door inademing en ook via de huid. De opname van deze verbinding in het maagdarmkanaal is bijna 100%. Kwik heeft een uitgesproken neurotoxisch effect en de eigenschap om de menselijke voortplantingsfunctie te beïnvloeden. Toxicologie heeft geen gegevens over veilige niveaus van kwik voor levende organismen.

Organische verbindingen van arseen zijn ook zeer giftig, vooral wanneer ze metabolisch worden vernietigd (metabolische activering), wat resulteert in de vorming van zeer giftige anorganische vormen.

Verbrandingsproducten van aardgas. Stikstofdioxide kan inwerken op het longstelsel, wat de ontwikkeling van allergische reacties op andere stoffen vergemakkelijkt, de longfunctie vermindert, de vatbaarheid voor infectieuze longziekten, versterkt bronchiale astma en andere aandoeningen van de luchtwegen. Dit geldt vooral bij kinderen.

Er zijn aanwijzingen dat NO2 uit de verbranding van aardgas kan leiden tot:

• ontsteking van het longstelsel en verminderde longfunctie
• een verhoogd risico op astma-achtige symptomen, waaronder piepende ademhaling, kortademigheid en toevallen. Dit geldt vooral voor vrouwen die voedsel koken op gasfornuizen, maar ook voor kinderen;
• afname van de weerstand tegen bacteriële longziekten als gevolg van een afname van de immunologische mechanismen van longafweer;
• in het algemeen nadelige effecten hebben op het immuunsysteem van mens en dier;
• effect als adjuvans op de ontwikkeling van allergische reacties op andere componenten;
• verhoogde gevoeligheid en verhoogde allergische reactie op nevenallergenen.

De verbrandingsproducten van aardgas bevatten een vrij hoge concentratie waterstofsulfide (H2S), wat het milieu vervuilt. Het is giftig bij concentraties lager dan 50.ppm en bij een concentratie van 0,1-0,2% is het dodelijk, zelfs bij korte blootstelling. Aangezien het lichaam een ​​mechanisme heeft om deze verbinding te ontgiften, is de toxiciteit van waterstofsulfide meer gerelateerd aan de blootstellingsconcentratie dan aan de duur van de blootstelling.

Hoewel zwavelwaterstof een sterke geur heeft, leidt de continue blootstelling aan lage concentraties tot geurverlies. Dit maakt een toxisch effect mogelijk op mensen die onbewust kunnen worden blootgesteld aan gevaarlijke niveaus van dit gas. Onbeduidende concentraties ervan in de lucht van woongebouwen leiden tot irritatie van de ogen, nasopharynx. Matige niveaus veroorzaken hoofdpijn, duizeligheid en hoesten en ademhalingsmoeilijkheden. Hoge niveaus leiden tot shock, convulsies, coma, die eindigen in de dood. Overlevenden van acute toxische blootstelling aan waterstofsulfide ervaren neurologische stoornissen zoals geheugenverlies, tremoren, onbalans en soms ernstiger hersenletsel.

De acute toxiciteit van relatief hoge concentraties waterstofsulfide is bekend, maar helaas is er weinig informatie beschikbaar over de chronische LAGE DOSIS-effecten van deze component.

Radon. Radon (222Rn) is ook aanwezig in aardgas en kan via pijpleidingen naar gasfornuizen worden getransporteerd, die bronnen van vervuiling worden. Aangezien radon vervalt tot lood (de halfwaardetijd van 210Pb is 3,8 dagen), leidt dit tot de vorming van een dunne laag radioactief lood (gemiddeld 0,01 cm dik), die de binnenoppervlakken van leidingen en apparatuur bedekt. De vorming van een laag radioactief lood verhoogt de achtergrondwaarde van radioactiviteit met enkele duizenden vervalsingen per minuut (over een oppervlakte van 100 cm2). Het verwijderen ervan is erg moeilijk en vereist vervanging van leidingen.

Houd er rekening mee dat het eenvoudigweg uitschakelen van de gasapparatuur niet voldoende is om toxische effecten te verlichten en verlichting te brengen bij chemisch gevoelige patiënten. Gasapparatuur moet volledig uit de kamer worden verwijderd, omdat zelfs een niet-werkend gasfornuis aromatische verbindingen blijft afgeven die het door de jaren heen heeft geabsorbeerd.

De cumulatieve effecten van aardgas, de effecten van aromatische verbindingen en verbrandingsproducten op de menselijke gezondheid zijn niet precies bekend. Verwacht wordt dat de blootstelling aan meerdere verbindingen zich kan vermenigvuldigen, waarbij de respons van blootstelling aan meerdere verontreinigende stoffen groter is dan de som van de individuele effecten.

De kenmerken van aardgas die van belang zijn voor de gezondheid van mens en dier zijn dus:

• ontvlambaarheid en explosieve aard;
• verstikkende eigenschappen;
• luchtvervuiling van gebouwen door verbrandingsproducten;
• de aanwezigheid van radioactieve elementen (radon);
• gehalte aan zeer giftige verbindingen in verbrandingsproducten;
• de aanwezigheid van sporen van giftige metalen;
• het gehalte aan giftige aromatische verbindingen toegevoegd aan aardgas (vooral voor mensen met meerdere chemische gevoeligheden);
• het vermogen van gascomponenten om te sensibiliseren.

Fysische en chemische eigenschappen van aardgas

Aardgas is kleurloos, geurloos en smaakloos en niet giftig.

Dichtheid van gassen bij t = 0 ° C, P = 760 mm Hg. st.: methaan - 0,72 kg / m 3, lucht -1,29 kg / m 3.

De zelfontbrandingstemperatuur van methaan is 545 - 650 ° . Dit betekent dat elk mengsel van aardgas en lucht dat tot deze temperatuur wordt verwarmd, zonder ontstekingsbron zal ontbranden en zal verbranden.

De verbrandingstemperatuur van methaan is 2100°C in de ovens van 1800°C.

Calorische waarde methaan: Q n = 8500 kcal / m 3, Q w = 9500 kcal / m 3.

Explosiviteit. Onderscheiden:

- de onderste explosiegrens is het laagste gasgehalte in de lucht waarbij een explosie optreedt, deze is 5% voor methaan.

Bij een lager gasgehalte in de lucht zal er door het ontbreken van gas geen explosie plaatsvinden. Bij het toevoegen van een externe energiebron - klapt.

- de bovenste explosiegrens is het hoogste gasgehalte in de lucht waarbij een explosie optreedt, voor methaan is dit 15%.

Bij een hoger gasgehalte in de lucht zal er door gebrek aan lucht geen ontploffing plaatsvinden. Wanneer een externe energiebron wordt geïntroduceerd - ontsteking, vuur.

Voor een gasexplosie is naast de inhoud in de lucht binnen de grenzen van zijn explosiviteit, een derde energiebron nodig (vonk, vlam, enz.).

Wanneer een gas explodeert in een afgesloten ruimte (kamer, oven, reservoir, enz.), is er meer vernietiging dan in de open lucht.

Wanneer gas wordt verbrand met onderverbranding, dat wil zeggen met een gebrek aan zuurstof, wordt koolmonoxide (CO) of koolmonoxide gevormd in de verbrandingsproducten, wat een zeer giftig gas is.

De vlamsnelheid is de snelheid waarmee het vlamfront beweegt ten opzichte van de verse straal van het mengsel.

De geschatte voortplantingssnelheid van de methaanvlam is 0,67 m / s. Het hangt af van de samenstelling, temperatuur, druk van het mengsel, de verhouding van gas en lucht in het mengsel, de diameter van het vlamfront, de aard van de beweging van het mengsel (laminair of turbulent) en bepaalt de stabiliteit van de verbranding.

Gasodorisatie Is het toevoegen van een sterk ruikende stof (odorant) aan het gas om het gas een geur te geven voordat het aan de consument wordt geleverd.

Vereisten voor geurstoffen:

- scherpe specifieke geur;

- mag de verbranding niet belemmeren;

- mag niet oplossen in water;

- moet onschadelijk zijn voor mens en materieel.

Ethylmercaptaan (C 2 H 5 SH) wordt gebruikt als geurstof, het wordt toegevoegd aan methaan - 16 g per 1000 m 3, in de winter verdubbelt het tarief.

Een persoon zou een geurstof in de lucht moeten ruiken wanneer het gasgehalte in de lucht 20% is van de onderste explosiegrens voor methaan - 1% per volume.

Het is een chemisch proces waarbij brandbare componenten (waterstof en koolstof) worden gecombineerd met zuurstof in de lucht. Vindt plaats met het vrijkomen van warmte en licht.

Wanneer koolstof wordt verbrand, wordt koolstofdioxide (C0 2) gevormd en waterstof is waterdamp (H 2 0).

Verbrandingsstadia: toevoer van gas en lucht, vorming van een gas-luchtmengsel, ontsteking van het mengsel, verbranding ervan, verwijdering van verbrandingsproducten.

Theoretisch, wanneer al het gas is opgebrand en alle benodigde hoeveelheid lucht aan de verbranding deelneemt, is de verbrandingsreactie van 1 m 3 gas:

CH 4 + 20 2 = CO 2 + 2H 2 O + 8500 kcal / m 3.

Voor de verbranding van 1 m 3 methaan is 9,52 m 3 lucht nodig.

Vrijwel alle aan de verbranding toegevoerde lucht zal deelnemen aan de verbranding.

Daarom zal in de verbrandingsproducten, naast koolstofdioxide (C0 2) en waterdamp (H 2 0), verschijnen:

- koolmonoxide, of koolmonoxide (CO), als het de kamer binnenkomt, kan vergiftiging van het servicepersoneel veroorzaken;

- atomaire koolstof, of roet (C), neerslaand in gasleidingen en ovens, belemmert tocht en op verwarmingsoppervlakken - warmteoverdracht.

- onverbrand gas en waterstof - accumuleren in ovens en gasleidingen, vormen een explosief mengsel.

Bij gebrek aan lucht vindt onvolledige verbranding van brandstof plaats - het verbrandingsproces vindt plaats met onderverbranding. Onderverbranding treedt ook op wanneer het gas slecht gemengd is met lucht en de temperatuur in de verbrandingszone laag is.

Voor volledige verbranding van gas wordt verbrandingslucht in voldoende hoeveelheid toegevoerd, lucht en gas moeten goed worden gemengd en een hoge temperatuur is vereist in de verbrandingszone.

Voor de volledige verbranding van het gas wordt lucht toegevoerd in een grotere hoeveelheid dan theoretisch nodig is, dat wil zeggen, bij een overmaat zal niet alle lucht deelnemen aan de verbranding. Een deel van de warmte wordt besteed aan het verwarmen van deze overtollige lucht en komt vrij in de atmosfeer.

Overmaat luchtfactor α is een getal dat aangeeft hoe vaak het werkelijke verbrandingsdebiet groter is dan theoretisch vereist:

α = V d / V t

waarbij V d het werkelijke luchtdebiet is, m 3;

V t - theoretisch benodigde lucht, m ​​3.

= 1,05 - 1,2.

Gasverbrandingsmethoden

Verbrandingslucht kan zijn:

- primair - wordt in de brander gevoerd, gemengd met gas, en voor de verbranding wordt een gas-luchtmengsel gebruikt;

- secundair - komt in de verbrandingszone.

Gasverbrandingsmethoden:

1. Diffusiemethode - gas en lucht voor verbranding worden afzonderlijk toegevoerd en gemengd in de verbrandingszone, alle lucht is secundair. De vlam is lang, een grote verbrandingskamer is vereist.

2. Gemengde methode - een deel van de lucht wordt toegevoerd aan de binnenkant van de brander, gemengd met gas (primaire lucht), een deel van de lucht wordt toegevoerd aan de verbrandingszone (secundair). De vlam is korter dan de diffusiemethode.

3. Kinetische methode - alle lucht wordt gemengd met gas in de brander, dwz alle lucht is primair. De vlam is kort, een kleine verbrandingskamer is vereist.

Gasbrander apparaten

Gasbranders zijn apparaten die gas en lucht aan het verbrandingsfront leveren, een gas-luchtmengsel vormen, het verbrandingsfront stabiliseren en zorgen voor de vereiste intensiteit van het verbrandingsproces.

Een brander die is uitgerust met een extra apparaat (tunnel, luchtverdeelapparaat, etc.) wordt een gasbranderapparaat genoemd.

Brander eisen:

1) moet geprefabriceerd zijn en de staatstests doorstaan;

2) moet zorgen voor de volledigheid van de gasverbranding in alle bedrijfsmodi met een minimale overmaat aan lucht en een minimale uitstoot van schadelijke stoffen in de atmosfeer;

3) in staat zijn om automatische controle en veiligheid te gebruiken, evenals de parameters van gas en lucht voor de brander te meten;

4) moet een eenvoudig ontwerp hebben, toegankelijk zijn voor reparatie en revisie;

5) moet stabiel werken binnen de grenzen van de werkregeling, indien nodig stabilisatoren hebben om het scheiden en doorbreken van de vlam te voorkomen;

6) voor werkende branders mag het geluidsniveau niet hoger zijn dan 85 dB en mag de oppervlaktetemperatuur niet hoger zijn dan 45 ° C.

Gasbrander parameters:

1) thermisch vermogen van de brander N g - de hoeveelheid warmte die vrijkomt tijdens de verbranding van gas gedurende 1 uur;

2) de ondergrens van een stabiele werking van de brander N n. .P. ... - het kleinste vermogen waarbij de brander stabiel werkt zonder scheiding en vlamdoorbraak;

3) minimaal vermogen N min - vermogen van de ondergrens, verhoogd met 10%;

4) de bovengrens van de stabiele werking van de brander N c. .P. ... - het hoogste vermogen waarbij de brander stabiel werkt zonder scheiding en vlamdoorbraak;

5) maximaal vermogen N max - vermogen van de bovengrens, verminderd met 10%;

6) nominaal vermogen N nom - het hoogste vermogen waarmee de brander lange tijd met het hoogste rendement werkt;

7) bedrijfsregelbereik - vermogenswaarden van N min tot N nom;

8) coëfficiënt van werkregulering - de verhouding van het nominale vermogen tot het minimum.

Classificatie van gasbranders:

1) volgens de methode van toevoer van verbrandingslucht:

- blaasvrij - lucht komt de oven binnen door verdunning erin;

- injectie - door de energie van de gasstroom wordt lucht in de brander gezogen;

- blazen - lucht wordt toegevoerd aan de brander of in de oven door middel van een ventilator;

2) volgens de bereidingsgraad van het brandbare mengsel:

- zonder voorafgaande vermenging van gas met lucht;

- met volledige voormenging;

- met onvolledige of gedeeltelijke voormenging;

3) volgens de uitstroomsnelheid van verbrandingsproducten (laag - tot 20 m / s, gemiddeld - 20-70 m / s, hoog - meer dan 70 m / s);

4) door gasdruk voor de branders:

- laag tot 0,005 MPa (tot 500 mm waterkolom);

- gemiddeld van 0,005 MPa tot 0,3 MPa (van 500 mm waterkolom tot 3 kgf/cm 2);

- hoog boven 0,3 MPa (meer dan 3 kgf/cm2);

5) volgens de mate van automatisering van de branderbesturing - met handmatige bediening, halfautomatisch, automatisch.

Door de methode van luchttoevoer kunnen de branders zijn:

1) Diffusie. Alle lucht komt de toorts binnen vanuit de omgeving. Het gas wordt zonder primaire lucht in de brander geleid en bij het verlaten van het verdeelstuk gemengd met de lucht daarbuiten.

De eenvoudigste brander in ontwerp, meestal een pijp met gaten geboord in een of twee rijen.

Een variatie is een haardbrander. Bestaat uit een gasverdeelstuk gemaakt van een stalen buis die aan één uiteinde is aangesloten. Gaten worden in twee rijen in de buis geboord. De collector wordt geïnstalleerd in een sleuf van vuurvaste stenen die op een rooster rust. Het gas stroomt door de gaten in het verdeelstuk in de opening. Lucht komt dezelfde gleuf binnen via het rooster door vacuüm in de vuurhaard of door middel van een ventilator. Tijdens het gebruik warmt de vuurvaste voering van de gleuf op, wat zorgt voor vlamstabilisatie in alle bedrijfsmodi.

De voordelen van de brander: eenvoud van ontwerp, betrouwbaarheid van werking (er is geen vlamdoorbraak mogelijk), geruisloosheid, goede regeling.

Nadelen: laag vermogen, oneconomisch, hoge vlam.

2) Injectiebranders:

a) lage druk of atmosferisch (zie branders met gedeeltelijke voormenging). De gasstraal verlaat het mondstuk met hoge snelheid en vangt, vanwege zijn energie, lucht in de vernevelaar en sleept deze in de brander. Het mengen van gas met lucht vindt plaats in een menger bestaande uit een hals, een diffusor en een straalpijp. Het door de injector gecreëerde vacuüm neemt toe met toenemende gasdruk, terwijl de hoeveelheid aangezogen primaire lucht verandert. De hoeveelheid primaire lucht kan worden gewijzigd met behulp van een stelring. Door de afstand tussen de wasmachine en de confuser te veranderen, wordt de luchttoevoer geregeld.

Om een ​​volledige verbranding van de brandstof te garanderen, komt een deel van de lucht binnen door het vacuüm in de oven (secundaire lucht). Het debiet wordt geregeld door het vacuüm te veranderen.

Ze hebben de eigenschap zelfregulerend te zijn: naarmate de belasting toeneemt, neemt de gasdruk toe, waardoor er meer lucht in de brander wordt geïnjecteerd. Naarmate de belasting afneemt, neemt de hoeveelheid lucht af.

De branders worden beperkt gebruikt op apparaten met een hoog vermogen (meer dan 100 kW). Het hangt samen met het feit dat de brandercollector zich direct in de vuurhaard bevindt. Tijdens het gebruik warmt het op tot hoge temperaturen en gaat het snel kapot. Ze hebben een hoog luchtoverschot, wat leidt tot een oneconomische gasverbranding.

b) Gemiddelde druk. Wanneer de gasdruk stijgt, wordt alle lucht die nodig is voor de volledige verbranding van het gas geïnjecteerd. Alle lucht is primair. Werk bij een gasdruk van 0,005 MPa tot 0,3 MPa. Verwijst naar branders voor het volledig voormengen van gas met lucht. Door een goede menging van gas en lucht werken ze met een laag luchtoverschot (1,05-1,1). Brander Kazantsev. Bestaat uit een primaire luchtregelaar, nozzle, mixer, nozzle en plaatstabilisator. Het gas komt uit het mondstuk en heeft voldoende energie om alle lucht te injecteren die nodig is voor de verbranding. In de menger vindt volledige vermenging van gas met lucht plaats. De primaire luchtregelaar dempt tegelijkertijd het geluid dat ontstaat door de hoge snelheid van het gas-luchtmengsel. Voordelen:

- eenvoud van constructie;

- stabiel werken wanneer de belasting verandert;

- gebrek aan luchttoevoer onder druk (geen ventilator, elektromotor, luchtkanalen);

- de mogelijkheid van zelfregulering (behoud van een constante gas-luchtverhouding).

nadelen:

- grote afmetingen van branders over de lengte, vooral branders met verhoogde productiviteit;

- hoog geluidsniveau.

3) Heteluchtbranders. De vorming van het gas-luchtmengsel begint in de brander en eindigt in de vuurhaard. Lucht wordt aangevoerd door een ventilator. Gas en lucht worden via aparte leidingen aangevoerd. Ze werken op lage- en middendrukgas. Voor een betere menging wordt de gasstroom onder een hoek met de luchtstroom door de gaten geleid.

Om de menging te verbeteren, wordt een roterende beweging aan de luchtstroom gegeven met behulp van wervelaars met een constante of instelbare bladhoek.

Vortex-gasbrander (GGV) - gas uit het distributiespruitstuk komt naar buiten door de gaten die in één rij zijn geboord en komt onder een hoek van 90 ° de luchtstroom binnen die wervelt met behulp van een schoepenwerveling. De bladen zijn onder een hoek van 45° aan het buitenoppervlak van de gasverdeler gelast. In het gasspruitstuk bevindt zich een buis om het verbrandingsproces te bewaken. Bij het werken aan stookolie is er een stoommechanisch mondstuk in geïnstalleerd.

Branders die zijn ontworpen om verschillende soorten brandstof te verbranden, worden gecombineerde branders genoemd.

De voordelen van branders: hoog thermisch vermogen, breed scala aan bedieningsregelingen, de mogelijkheid om de overtollige luchtverhouding te regelen, de mogelijkheid om gas en lucht voor te verwarmen.

Nadelen van branders: voldoende ontwerpcomplexiteit; losraken en doorbreken van de vlam zijn mogelijk, waarbij het noodzakelijk wordt om verbrandingsstabilisatoren te gebruiken (keramische tunnel, waakvlam, enz.).

Brander ongevallen

De hoeveelheid lucht in het gas-luchtmengsel is de belangrijkste factor die de snelheid van vlamvoortplanting beïnvloedt. In mengsels waarin het gasgehalte de bovengrens van de ontsteking overschrijdt, plant de vlam zich helemaal niet voort. Met een toename van de hoeveelheid lucht in het mengsel, neemt de voortplantingssnelheid van de vlam toe en bereikt de hoogste waarde wanneer het luchtgehalte ongeveer 90% is van de theoretische hoeveelheid die nodig is voor volledige verbranding van het gas. Bij een toename van de luchtstroom naar de brander ontstaat een gasarmer mengsel, dat sneller kan branden en de vlam in de brander doet glijden. Daarom, als het nodig is om de belasting te verhogen, verhoogt u eerst de gastoevoer en vervolgens de lucht. Als het nodig is om de belasting te verminderen, doe dan het tegenovergestelde - eerst wordt de luchttoevoer verminderd en vervolgens de gastoevoer. Op het moment dat de branders worden gestart, mag er geen lucht in de branders komen en wordt het gas in diffusiemodus ontstoken vanwege de lucht die de oven binnenkomt, gevolgd door een overgang naar luchttoevoer naar de brander

1. Vlamscheiding - beweging van de vlamzone vanaf de branderuitlaten in de richting van de brandstofverbranding. Treedt op wanneer de snelheid van het gas-luchtmengsel groter wordt dan de voortplantingssnelheid van de vlam. De vlam wordt onstabiel en kan uitgaan. Door de gedoofde brander blijft gas stromen, wat leidt tot de vorming van een explosief mengsel in de oven.

De scheiding vindt plaats wanneer: de gasdruk stijgt boven de toegestane, een sterke toename van de toevoer van primaire lucht, een toename van het vacuüm in de oven, de brander werkt in een buiten de limietmodus ten opzichte van die aangegeven in het paspoort.

2. Vlamdoorbraak - beweging van de vlamzone naar het brandbare mengsel. Komt alleen voor bij branders met voormenging van gas en lucht. Het treedt op wanneer de snelheid van het gas-luchtmengsel kleiner wordt dan de voortplantingssnelheid van de vlam. De vlam glijdt naar de binnenkant van de brander, waar hij blijft branden, waardoor de brander vervormt door oververhitting. Bij een doorbraak is een klein plofje mogelijk, gaat de vlam uit, ontstaat er gasvervuiling van de oven en gasleidingen door de uitgevallen brander.

Een doorbraak treedt op wanneer: de gasdruk voor de brander onder de toelaatbare waarde daalt; ontsteking van de brander bij toevoer van primaire lucht; hoge gastoevoer bij lage luchtdruk, afname van het brandervermogen door voormenging van gas en lucht onder de in het paspoort gespecificeerde waarden. Niet mogelijk met gasdiffusiemethode.

Personeelsacties bij een branderongeval:

- zet de brander uit,

- ventileer de vuurhaard,

- de oorzaak van het ongeval achterhalen,

- een aantekening maken in het journaal,

Pagina 1

De redenen voor onvolledige verbranding houden verband met chemische onderverbranding en mechanisch meesleuren van de brandstof.

Een van de redenen voor onvolledige verbranding in open lucht vlammen is de vorming van moeilijk te verbranden. We hebben experimentele studies uitgevoerd van gecondenseerde producten gevormd in open lucht vlammen van verschillende soorten brandbare stoffen.

Gebrek aan tocht kan ook de reden zijn voor onvolledige verbranding van gas door gebrek aan secundaire lucht. Koolmonoxide gevormd bij onvolledige verbranding kan zelf een explosie van gassen in schoorstenen of varkens veroorzaken als er lucht in wordt gezogen.

Natuurlijk tochtpatroon.

Een onvoldoende vacuüm in de oven kan een onvolledige verbranding van het gas veroorzaken door een gebrek aan secundaire lucht bij gebruik van diffusiebranders of branders met gedeeltelijke luchtinjectie. Koolmonoxide gevormd bij onvolledige verbranding in een mengsel met lucht kan een explosie van gassen in schoorstenen of varkens veroorzaken.

Een afname van het vacuüm in de oven tot onder de toegestane limiet veroorzaakt onvolledige verbranding van het gas en de vorming van koolmonoxide, dat kan exploderen in de schoorstenen of het varken als er lucht in wordt gezogen.

De aanwezigheid van een grote hoeveelheid harsachtige stoffen in de brandstof kan leiden tot onvolledige verbranding van de brandstof en de vorming van vaste afzettingen, die voornamelijk worden afgezet op het mondstuk van het mondstuk dat de brandstof afsnijdt. Agarafzettingen verslechteren het verstuiven van brandstoffen in de verbrandingskamer en kunnen de toevoer van brandstof naar de motorcilinders verminderen of afsnijden.

De aanwezigheid van een grote hoeveelheid harsachtige stoffen in de brandstof kan leiden tot onvolledige verbranding van de brandstof en de vorming van vaste afzettingen, die voornamelijk worden afgezet op het mondstuk van het brandstofsnijmondstuk en in het uitlaatsysteem van de motor. Koolafzettingen belemmeren het zaagproces van brandstof in de verbrandingskamer en kunnen de brandstoftoevoer naar de motorcilinders verminderen of onderbreken.

Verlies 7z treedt op wanneer de uitlaatgassen onvolledige verbrandingsproducten bevatten: koolmonoxide CO, waterstof H2, methaan CH4, enz. , klein volume van de oven.

Het voorgestelde apparaat maakt het mogelijk om het belangrijkste en moeilijkste deel van de verbranding uit te voeren zonder toezicht van de onderzoeker en, belangrijker nog, voorkomt oververhitting van de stof, waardoor de mogelijkheid van te snelle verdamping of ontbinding wordt geëlimineerd, die meestal de oorzaak zijn van onvolledige verbranding of explosie in de verbrandingsbuis.

Burlage en Brese stelden een tabel samen met producten van onvolledige verbranding en classificeerden ze op basis van verschillende redenen voor hun vorming, de eigenschappen van de brandstoffen en de motormodus die hoogstwaarschijnlijk bijdraagt ​​​​aan hun vorming. Er moet aan worden herinnerd dat deze verhoudingen sterk worden beïnvloed door het ontwerp van de motor en dat bij een slecht ontwerp veel van de oorzaken van onvolledige verbranding tegelijkertijd kunnen optreden. Deze tabel (tabel 31) kan niet worden aangezien voor een onfeilbare gids.

Zwarte koolstofafzettingen kunnen ook worden veroorzaakt door redenen die geen verband houden met de juiste keuze van de plug voor de motor. Dergelijke koolstofafzettingen kunnen ontstaan ​​als gevolg van langdurig stationair draaien van de motor of bij een laag krukastoerental. Zwarte koolstofafzettingen kunnen ook worden veroorzaakt door een te rijk brandstofmengsel. Soms is de oorzaak van onvolledige verbranding van het brandstofmengsel en, als gevolg van deze zwarte koolstofafzettingen, een storing van het ontstekingssysteem van de batterij.

De snelheid waarmee de verbrandingszone beweegt in een richting loodrecht op de zone zelf wordt de vlamvoortplantingssnelheid genoemd. De snelheid van vlamvoortplanting kenmerkt de snelheid waarmee het gas-luchtmengsel wordt verwarmd tot de ontstekingstemperatuur. De vlam van waterstof, watergas (3 m/sec) heeft de hoogste voortplantingssnelheid, de laagste is de vlam van aardgas en een propaan of HO-butaanmengsel. Een hoge vlamvoortplantingssnelheid heeft een gunstige invloed op de volledigheid van de gasverbranding en een lage daarentegen is een van de redenen voor de onvolledige verbranding van het gas. De vlamvoortplantingssnelheid neemt toe bij gebruik van een gas-zuurstofmengsel in plaats van een gas-luchtmengsel.

Rekening houdend met het totale volume aan kooldioxide, moet de meetburet tegelijkertijd als collector dienen en moet het volume voldoende zijn om al het tijdens de verbranding geproduceerde gas te bevatten. Om de onnodige zuurstoftoevoer te elimineren, dient de ruimte waarin de verbranding plaatsvindt zo klein mogelijk te zijn. Daarom verdienen de door Kinder oM 2 voorgestelde koperen gaasspoelen, die in de verbrandingsbuis worden gestoken om zwaveloxiden te absorberen en daardoor de dode ruimte te verminderen, de voorkeur boven waskolven met een mengsel van chroom- en zwavelzuur. Ook bij het uitvoeren van het verbrandingsproces is dit noodzakelijk. De gastoevoer kan pas worden gestart als het ingebrachte monster zodanig is opgewarmd dat de ijzerverbranding onmiddellijk begint. Tijdens het branden is het niet nodig om meer zuurstof binnen te laten dan er verbruikt wordt. De juiste maatregel moet worden overwogen wanneer het vloeistofniveau in de expansie van de meetburet tijdens de verbranding slechts licht daalt. De onmiddellijke start van de verbranding wordt vergemakkelijkt door de hoge verwarmingstemperatuur; snelle en volledige verbranding wordt verzekerd door het gebruik van zuurstofgevende additieven. Wanneer aan deze voorwaarden wordt voldaan, wordt de brandtijd aanzienlijk verkort - zelfs voor moeilijk te verbranden legeringsmaterialen. Wat betreft de gebruikte porseleinen buizen zijn de buizen met een hoog aluminiumoxidegehalte minder bros; zorg er altijd voor dat de koeling geleidelijk verloopt. De langste houdbaarheid is de buis, die voortdurend opwarmt, zoals bijvoorbeeld bij continue productie het geval is. Reductie van slakken in een waterstofstroom helpt tegen te veel slakvorming van de buizen. Het in dit geval gewonnen metaal is in verwarmde toestand zacht en kan gemakkelijk uit de buis worden verwijderd. Het afdekken van de boten belemmert gedeeltelijk de zuurstoftoegang en dit kan de reden zijn voor onvolledige verbranding. Hoewel de additieven zelf ook de slakvorming verstoren, zijn ze zeer corrosief voor porselein. Gasdoorlatendheid bij hoge temperaturen wordt niet waargenomen, zelfs niet in leidingen die aan beide zijden ongeglazuurd zijn; daarom kunnen zowel geglazuurde als ongeglazuurde buizen worden gebruikt om te branden.

Aardgas is tegenwoordig de meest gebruikte brandstof. Aardgas wordt aardgas genoemd omdat het uit de diepten van de aarde wordt gewonnen.

Gasverbranding is een chemische reactie waarbij aardgas interageert met zuurstof in de lucht.

De gasvormige brandstof bevat een brandbaar en niet-brandbaar deel.

Het belangrijkste brandbare bestanddeel van aardgas is methaan - CH4. Het gehalte aan aardgas bereikt 98%. Methaan is geurloos, smaakloos en niet giftig. De ontvlambaarheidsgrens is 5 tot 15%. Het zijn deze eigenschappen die het mogelijk maakten om aardgas als een van de belangrijkste soorten brandstof te gebruiken. Een methaanconcentratie van meer dan 10% is levensbedreigend, waardoor verstikking kan optreden door zuurstofgebrek.

Om een ​​gaslek op te sporen wordt het gas geodoriseerd, dat wil zeggen er wordt een sterk ruikende stof (ethylmercaptaan) toegevoegd. In dit geval kan het gas al worden gedetecteerd bij een concentratie van 1%.

Naast methaan kan aardgas ontvlambare gassen bevatten - propaan, butaan en ethaan.

Om een ​​hoogwaardige verbranding van gas te garanderen, is het noodzakelijk om lucht in voldoende hoeveelheden aan de verbrandingszone toe te voeren en een goede menging van gas met lucht te bereiken. De optimale verhouding is 1:10. Dat wil zeggen, één deel van het gas is goed voor tien delen lucht. Bovendien is het noodzakelijk om het gewenste temperatuurregime te creëren. Om het gas te laten ontbranden, moet het worden verwarmd tot de ontstekingstemperatuur en in de toekomst mag de temperatuur niet onder de ontstekingstemperatuur komen.

Het is noodzakelijk om de verwijdering van verbrandingsproducten in de atmosfeer te organiseren.

Volledige verbranding wordt bereikt als er geen brandbare stoffen aanwezig zijn in de verbrandingsproducten die in de atmosfeer worden uitgestoten. In dit geval worden koolstof en waterstof gecombineerd en vormen ze koolstofdioxide en waterdamp.

Visueel is de vlam bij volledige verbranding lichtblauw of blauwviolet.

Naast deze gassen komen stikstof en de resterende zuurstof met brandbare gassen in de atmosfeer terecht. N 2 + O 2

Als de verbranding van het gas niet volledig plaatsvindt, worden ontvlambare stoffen - koolmonoxide, waterstof en roet in de atmosfeer uitgestoten.

Onvolledige verbranding van gas treedt op als gevolg van onvoldoende lucht. Tegelijkertijd verschijnen er roettongen in de vlam.

Het gevaar van onvolledige verbranding van het gas is dat koolmonoxide het personeel van de stookruimte kan vergiftigen. Het CO-gehalte in de lucht van 0,01-0,02% kan milde vergiftiging veroorzaken. Een hogere concentratie kan leiden tot ernstige vergiftiging en de dood.

Het resulterende roet zet zich af op de wanden van de ketels, waardoor de overdracht van warmte naar het koelmiddel wordt belemmerd en het rendement van de stookruimte afneemt. Roet geleidt warmte 200 keer slechter dan methaan.

Theoretisch heeft 1 m3 gas 9 m3 lucht nodig om te verbranden. In reële omstandigheden is meer lucht nodig.

Dat wil zeggen, er is een overmaat lucht nodig. Deze waarde, aangeduid met alpha, geeft aan hoeveel keer meer lucht wordt verbruikt dan theoretisch nodig is.

De alpha-coëfficiënt is afhankelijk van het type van een specifieke brander en wordt meestal voorgeschreven in het branderpaspoort of in overeenstemming met de aanbevelingen van de organisatie van de uitgevoerde inbedrijfstellingswerkzaamheden.

Naarmate de hoeveelheid overtollige lucht boven de aanbevolen hoeveelheid stijgt, neemt het warmteverlies toe. Bij een aanzienlijke toename van de hoeveelheid lucht kan vlamscheiding optreden, waardoor een noodsituatie ontstaat. Als de hoeveelheid lucht minder is dan aanbevolen, zal de verbranding onvolledig zijn, waardoor vergiftigingsgevaar voor het personeel van de stookruimte ontstaat.

Voor een meer nauwkeurige controle van de kwaliteit van de brandstofverbranding zijn er apparaten - gasanalysatoren die het gehalte aan bepaalde stoffen in de samenstelling van uitlaatgassen meten.

Gasanalysatoren kunnen worden geleverd met ketels. Indien deze er niet zijn, worden de juiste metingen uitgevoerd door de opdrachtgever met behulp van draagbare gasanalysatoren. Er wordt een regimekaart opgesteld waarin de benodigde controleparameters worden voorgeschreven. Door ze na te leven, kunt u zorgen voor een normale volledige verbranding van de brandstof.

De belangrijkste parameters voor het reguleren van de brandstofverbranding zijn:

• de verhouding tussen gas en lucht die aan de branders wordt toegevoerd.

• overmaat luchtverhouding.

• afvoer in de oven.

• Efficiëntie van de ketel.

In dit geval betekent de efficiëntiecoëfficiënt van de ketel de verhouding tussen nuttige warmte en de hoeveelheid verbruikte warmte.

Luchtsamenstelling

Gasnaam:	Chemish element	Inhoud in de lucht
Stikstof	N2	78 %
Zuurstof	O2	21 %
Argon	Ar	1 %
Kooldioxide	CO2	0.03 %
Helium	Hij	minder dan 0,001%
Waterstof	H2	minder dan 0,001%
Neon	nee	minder dan 0,001%
methaan	CH4	minder dan 0,001%
Krypton	Kr	minder dan 0,001%
Xenon	Xe	minder dan 0,001%