Bendra informacija. Kitas svarbus vidinės taršos šaltinis, stiprus sensibilizuojantis veiksnys žmonėms, yra gamtinės dujos ir jų degimo produktai. Dujos yra daugiakomponentė sistema, susidedanti iš dešimčių įvairūs ryšiai, įskaitant specialiai pridėtus (lentelė.

Yra tiesioginių įrodymų, kad naudojami degimo įrenginiai gamtinių dujų(dujinės viryklės ir katilai), turi neigiamą poveikį žmonių sveikatai. Be to, asmenys, turintys padidėjusį jautrumą aplinkos veiksniams, neadekvačiai reaguoja į gamtinių dujų komponentus ir jų degimo produktus.

Gamtinės dujos namuose yra daugybės įvairių teršalų šaltinis. Tai yra junginiai, kurie yra tiesiogiai dujose (kvapiosios medžiagos, dujiniai angliavandeniliai, toksiški organiniai metalo kompleksai ir radioaktyviosios radono dujos), nepilno degimo produktai (anglies monoksidas, azoto dioksidas, aerozolinės organinės dalelės, policikliniai aromatiniai angliavandeniliai ir nedideli lakiųjų organinių junginių kiekiai). ). Visi šie komponentai gali veikti žmogaus organizmą arba atskirai, arba kartu su kitais (sinergijos efektas).

12.3 lentelė

Dujinio kuro sudėtis

Kvapiosios medžiagos. Kvapiosios medžiagos – tai sieros turintys organiniai aromatiniai junginiai (merkaptanai, tioeteriai ir tioaromatiniai junginiai). Pridedama prie gamtinių dujų, kad būtų aptiktas nuotėkis. Nors šių junginių yra labai mažomis, žemesnėmis koncentracijomis, kurios nėra laikomos toksiškomis daugumai asmenų, sveikiems žmonėms jų kvapas gali sukelti pykinimą ir galvos skausmą.

Klinikinė patirtis ir epidemiologiniai duomenys rodo, kad chemiškai jautrūs žmonės neadekvačiai reaguoja į cheminius junginius, esančius net mažesnėmis koncentracijomis. Astma sergantys asmenys kvapą dažnai identifikuoja kaip astmos priepuolių sukėlėją.

Kvapiosios medžiagos apima, pavyzdžiui, metantiolį. Metanitiolis, dar žinomas kaip metilmerkaptanas (merkaptometanas, tiometilo alkoholis), yra dujinis junginys, dažniausiai naudojamas kaip skonio priedas prie gamtinių dujų. Nemalonus kvapas dauguma žmonių patiria, kai koncentracija yra 1 dalis iš 140 ppm, tačiau labai jautrūs asmenys šį junginį gali aptikti žymiai mažesnėmis koncentracijomis. Toksikologiniai tyrimai su gyvūnais parodė, kad 0,16 % metantiolio, 3,3 % etanetiolio arba 9,6 % dimetilsulfido gali sukelti komą 50 % žiurkių, kurios 15 minučių buvo veikiamos šiais junginiais.

Kitas merkaptanas, taip pat naudojamas kaip aromatinis gamtinių dujų priedas, yra merkaptoetanolis (C2H6OS), taip pat žinomas kaip 2-tioetanolis, etilo merkaptanas. Stipriai dirgina akis ir odą, gali sukelti toksinį poveikį per odą. Jis yra degus ir suyra kaitinant, sudarydamas labai toksiškus SOx garus.

Merkaptanai, kaip patalpų oro teršalai, turi sieros ir gali sugauti elementinį gyvsidabrį. Didelės koncentracijos merkaptanai gali sutrikdyti periferinė kraujotaka o padažnėjęs pulsas gali paskatinti sąmonės netekimą, cianozės išsivystymą ar net mirtį.

Aerozoliai. Deginant gamtines dujas susidaro mažos organinės dalelės (aerozoliai), įskaitant kancerogeninius aromatinius angliavandenilius, taip pat kai kurie lakieji organiniai junginiai. DOS yra įtariamos jautrinančios medžiagos, kurios kartu su kitais komponentais gali sukelti „sergančio pastato“ sindromą, taip pat daugialypį cheminį jautrumą (MCS).

DOS taip pat apima formaldehidą, kuris susidaro nedideli kiekiai kai dega dujos. Naudojimas dujiniai prietaisai namuose, kuriuose gyvena jautrūs asmenys, padidėja šių dirgiklių poveikis, dėl to padidėja ligos simptomai ir skatinamas tolesnis jautrinimas.

Aerozoliai, susidarantys deginant gamtines dujas, gali tapti įvairių ore esančių cheminių junginių adsorbcijos vietomis. Taigi oro teršalai gali susikaupti mikrotūriuose ir reaguoti vienas su kitu, ypač kai metalai veikia kaip reakcijos katalizatoriai. Kuo mažesnė dalelė, tuo didesnis šio proceso koncentracijos aktyvumas.

Be to, vandens garai, susidarantys deginant gamtines dujas, yra aerozolio dalelių ir teršalų pernešimo jungtis, kai jie patenka į plaučių alveoles.

Deginant gamtines dujas taip pat susidaro aerozoliai, kuriuose yra policiklinių aromatinių angliavandenilių. Jie turi neigiamą poveikį kvėpavimo sistemai ir yra žinomi kancerogenai. Be to, angliavandeniliai gali sukelti lėtinę intoksikaciją jautriems žmonėms.

Deginant gamtines dujas benzeno, tolueno, etilbenzeno ir ksileno susidarymas taip pat nepalankus žmonių sveikatai. Yra žinoma, kad benzenas yra kancerogeninis, kai dozės yra gerokai mažesnės už slenkstinį lygį. Benzeno poveikis yra susijęs su padidėjusia vėžio, ypač leukemijos, rizika. Jautrinantis benzeno poveikis nežinomas.

Organiniai metaliniai junginiai. Kai kuriuose gamtinių dujų komponentuose gali būti didelės koncentracijos toksiškų sunkiųjų metalų, įskaitant šviną, varį, gyvsidabrį, sidabrą ir arseną. Labai tikėtina, kad šių metalų yra gamtinėse dujose organinių metalų kompleksų, tokių kaip trimetilarsenitas (CH3)3As, pavidalu. Šių toksiškų metalų susiejimas su organine matrica daro juos tirpius lipiduose. Tai lemia aukštą absorbcijos lygį ir polinkį bioakumuliuotis žmogaus riebaliniame audinyje. Didelis tetrametilplumbito (CH3)4Pb ir dimetilgyvsidabrio (CH3)2Hg toksiškumas rodo poveikį žmonių sveikatai, nes metilinti šių metalų junginiai yra toksiškesni nei patys metalai. Šie junginiai ypač pavojingi moterims žindymo laikotarpiu, nes tokiu atveju lipidai migruoja iš kūno riebalų atsargų.

Dimetilgyvsidabris (CH3)2Hg yra ypač pavojingas metalo organinis junginys dėl didelio lipofiliškumo. Metilgyvsidabris gali patekti į organizmą įkvėpus ir per odą. Šio junginio absorbcija virškinimo trakte yra beveik 100%. Gyvsidabris turi ryškų neurotoksinį poveikį ir gebėjimą paveikti žmogaus reprodukcinę funkciją. Toksikologija neturi duomenų apie saugų gyvsidabrio kiekį gyviems organizmams.

Organiniai arseno junginiai taip pat yra labai toksiški, ypač kai jie sunaikinami metaboliškai (metabolinis aktyvinimas), todėl susidaro labai toksiškos neorganinės formos.

Gamtinių dujų degimo produktai. Azoto dioksidas gali veikti plaučių sistemą, o tai palengvina vystymąsi alerginės reakcijos kitoms medžiagoms, mažina plaučių funkciją, jautrumą užkrečiamos ligos plaučius, stiprina bronchų astma ir kiti kvėpavimo takų ligos. Tai ypač ryšku vaikams.

Yra įrodymų, kad deginant gamtines dujas susidaręs NO2 gali sukelti:

• plaučių sistemos uždegimas ir sumažėjusi gyvybinė plaučių funkcija;
• padidėjusi į astmą panašių simptomų, įskaitant švokštimą, dusulį ir priepuolius, rizika. Tai ypač būdinga moterims, gaminančioms maistą ant dujinių viryklių, taip pat vaikams;
• atsparumo sumažėjimas bakterinės ligos plaučiai dėl imunologinių plaučių apsaugos mechanizmų sumažėjimo;
• sukeliantis neigiamą poveikį apskritai Imuninė sistemažmonės ir gyvūnai;
• kaip adjuvanto įtaka alerginių reakcijų į kitus komponentus vystymuisi;
• padidėjęs jautrumas ir padidėjęs alerginis atsakas į nepageidaujamus alergenus.

Gamtinių dujų degimo produktuose yra gana didelė vandenilio sulfido (H2S) koncentracija, kuri teršia aplinką. Jis yra nuodingas, kai koncentracija mažesnė nei 50.ppm, o 0,1-0,2% koncentracijos yra mirtina net ir trumpai veikiant. Kadangi organizmas turi šio junginio detoksikacijos mechanizmą, vandenilio sulfido toksiškumas labiau susijęs su jo poveikio koncentracija, o ne su poveikio trukme.

Nors vandenilio sulfidas turi stiprus kvapas, nuolatinis mažos koncentracijos poveikis praranda uoslę. Dėl to žmonėms, kurie gali nesąmoningai būti veikiami pavojingo šių dujų kiekio, gali pasireikšti toksinis poveikis. Nedidelės jo koncentracijos gyvenamųjų patalpų ore sukelia akių ir nosiaryklės dirginimą. Vidutinio lygio priežastis galvos skausmas, galvos svaigimas, taip pat kosulys ir pasunkėjęs kvėpavimas. Aukšti lygiai sukelti šoką, traukulius, komą, kuri baigiasi mirtimi. Išgyvenę ūminį vandenilio sulfido toksiškumą patiria neurologinių sutrikimų, tokių kaip amnezija, drebulys, pusiausvyros sutrikimas ir kartais sunkesnis smegenų pažeidimas.

Ūmus santykinai didelių vandenilio sulfido koncentracijų toksiškumas yra gerai žinomas, tačiau, deja, informacijos apie lėtinį MAZŲ DOZIŲ poveikį šiam komponentui yra mažai.

Radonas. Radono (222Rn) taip pat yra gamtinėse dujose ir vamzdynais jis gali būti nuneštas į dujines virykles, kurios tampa taršos šaltiniais. Kadangi radonas skyla iki švino (210 Pb pusinės eliminacijos laikas yra 3,8 dienos), jis sukuria ploną radioaktyvaus švino sluoksnį (vidutiniškai 0,01 cm storio), kuris dengia vidiniai paviršiai vamzdžiai ir įranga. Susidarius radioaktyvaus švino sluoksniui, radioaktyvumo foninė vertė padidėja keliais tūkstančiais skilimų per minutę (100 cm2 plote). Nuimti jį labai sunku ir reikia pakeisti vamzdžius.

Reikia atsižvelgti į tai, kad norint pašalinti toksinį poveikį ir palengvinti chemiškai jautrius pacientus, neužtenka vien išjungti dujų įrangą. Dujų įranga turi būti visiškai pašalintas iš patalpų, nes net neveikiantis dujinė viryklė ir toliau išskiria aromatinius junginius, kuriuos absorbavo per naudojimo metus.

Kaupiamasis gamtinių dujų, aromatinių junginių ir degimo produktų poveikis žmonių sveikatai nėra tiksliai žinomas. Yra hipotezė, kad kelių junginių poveikis gali padidėti, o atsakas į kelių teršalų poveikį gali būti didesnis nei atskirų poveikių suma.

Apibendrinant galima pasakyti, kad gamtinių dujų savybės, keliančios susirūpinimą žmonių ir gyvūnų sveikatai, yra šios:

• degus ir sprogus pobūdis;
• asfiksijos savybės;
• patalpų oro tarša degimo produktais;
• radioaktyviųjų elementų (radono) buvimas;
• labai toksiškų junginių kiekis degimo produktuose;
• toksiškų metalų pėdsakų buvimas;
• toksiški aromatiniai junginiai, dedami į gamtines dujas (ypač žmonėms, turintiems daugybinį cheminį jautrumą);
• dujų komponentų gebėjimas įjautrinti.

Degimas yra reakcija, kurios metu kuro cheminė energija paverčiama šiluma.

Degimas gali būti visiškas arba nepilnas. Visiškas degimas atsiranda, kai yra pakankamai deguonies. Jo trūkumas sukelia nepilną degimą, kurio metu išsiskiria mažiau šilumos nei visiško degimo metu, o anglies monoksidas (CO), kuris nuodingai veikia dirbantį personalą, susidaro suodžiai, nusėdantys ant katilo kaitinimo paviršiaus ir didėjantys šilumos nuostoliai, o tai lemia per dideles kuro sąnaudas ir katilo efektyvumo mažėjimą, oro taršą.

Norint sudeginti 1 m 3 metano, reikia 10 m 3 oro, kuriame yra 2 m 3 deguonies. Dėl visiškas degimas gamtinių dujų, oras į krosnį tiekiamas su nedideliu pertekliumi. Faktiškai sunaudoto oro tūrio V d ir teoriškai reikalingo V t santykis vadinamas oro pertekliaus koeficientu = V d / V t Šis rodiklis priklauso nuo dujinio degiklio ir krosnies konstrukcijos: kuo jie tobulesni, tuo mažesni . Būtina užtikrinti, kad oro pertekliaus koeficientas būtų ne mažesnis kaip 1, nes tai lemia nevisišką dujų degimą. Padidėjus oro pertekliaus santykiui, sumažėja katilo bloko efektyvumas.

Kuro degimo užbaigtumą galima nustatyti naudojant dujų analizatorių ir vizualiai - pagal liepsnos spalvą ir pobūdį:

skaidrus melsvas - visiškas degimas;

raudona arba geltona – degimas nebaigtas.

Degimas reguliuojamas didinant oro tiekimą į katilo krosnį arba mažinant dujų tiekimą. Šiam procesui naudojamas pirminis (sumaišytas su dujomis degiklyje – prieš degimą) ir antrinis (sujungtas su dujų arba dujų-oro mišiniu katilo krosnyje degimo metu) oras.

Katiluose su difuziniais degikliais (be priverstinio oro padavimo) antrinis oras, veikiamas vakuumo, patenka į krosnį per išpūtimo dureles.

Katiluose su įpurškimo degikliais: pirminis oras patenka į degiklį dėl įpurškimo ir yra reguliuojamas reguliavimo poveržle, o antrinis oras patenka per prapūtimo dureles.

Katiluose su maišymo degikliais pirminis ir antrinis oras į degiklį tiekiamas ventiliatoriumi ir valdomas oro vožtuvais.

Santykio tarp dujų ir oro mišinio greičio degiklio išleidimo angoje ir liepsnos plitimo greičio pažeidimas lemia, kad liepsna atsiskiria arba šokinėja ant degiklių.

Jei dujų ir oro mišinio greitis ties degiklio išėjimu yra didesnis už liepsnos plitimo greitį, atsiranda atskyrimas, o jei mažesnis – proveržis.

Jei liepsna plinta ir prasiskverbia, techninės priežiūros personalas turi užgesinti katilą, išvėdinti pakurą ir dūmtakius bei iš naujo užkurti katilą.

Dujinio kuro kasmet randama vis daugiau platus pritaikymasįvairiose pramonės šakose Nacionalinė ekonomika. Žemės ūkio gamyboje dujinis kuras plačiai naudojamas technologiniams (šiltnamiams, šiltnamiams, džiovykloms, gyvulininkystės ir paukštininkystės kompleksams šildyti) ir buitinėms reikmėms. Pastaruoju metu jis vis dažniau naudojamas vidaus degimo varikliams.

Palyginti su kitomis rūšimis, dujinis kuras turi šiuos privalumus:

dega teoriniame oro kiekyje, kuris suteikia aukštą šiluminis efektyvumas ir degimo temperatūra;

degant nesusidaro nepageidaujami sauso distiliavimo produktai ir sieros junginiai, suodžiai ir dūmai;

jis gana lengvai dujotiekiais tiekiamas į nuotolinio vartojimo įrenginius ir gali būti saugomas centralizuotai;

lengvai užsidega esant bet kokiai aplinkos temperatūrai;

reikalauja palyginti mažų gamybos kaštų, vadinasi, tai pigesnė kuro rūšis, lyginant su kitomis rūšimis;

gali būti naudojamas suspaustas arba suskystinta forma vidaus degimo varikliams;

turi aukštas antidetonacines savybes;

degimo metu nesusidaro kondensatas, o tai užtikrina reikšmingą variklio detalių susidėvėjimo sumažėjimą ir kt.

Tačiau dujinis kuras taip pat turi tam tikrų neigiamos savybės, kurios apima: nuodingą poveikį, sprogių mišinių susidarymą maišant su oru, lengvą pratekėjimą per jungčių nesandarumus ir kt. Todėl dirbant su dujiniu kuru, būtina atidžiai laikytis atitinkamų saugos taisyklių.

Dujinio kuro naudojimą lemia jų sudėtis ir angliavandenilių dalies savybės. Plačiausiai naudojamos gamtinės arba susijusios dujos iš naftos ar dujų telkinių, taip pat pramoninės dujos iš naftos perdirbimo gamyklų ir kitų gamyklų. Pagrindiniai šių dujų komponentai yra angliavandeniliai, kurių anglies atomų skaičius molekulėje yra nuo vieno iki keturių (metanas, etanas, propanas, butanas ir jų dariniai).

Gamtinės dujos iš dujų telkinių beveik visiškai susideda iš metano (82...98%), mažai naudojamas dujinis kuras vidaus degimo varikliams Nuolat didėjantis transporto priemonių parkas reikalauja vis daugiau degalų. Spręsti svarbiausias šalies ekonomines stabilaus automobilių variklių tiekimo efektyviais energijos ištekliais ir vartojimo mažinimo problemas. skystas kuras naftos kilmė įmanoma naudojant dujinį kurą – suskystintą naftą ir gamtines dujas.

Automobiliams naudojamos tik didelio ar vidutinio kaloringumo dujos. Kai dirbama su mažai kalorijų turinčiomis dujomis, variklis nesivysto reikalingos galios, taip pat sumažinamas transporto priemonės nuotolis, o tai ekonomiškai nenaudinga. Pa). Gaminamos šių rūšių suslėgtos dujos: natūralus, mechanizuotas koksas ir prisodrintas koksas

Pagrindinis šių dujų degus komponentas yra metanas. Kaip ir skysto kuro atveju, vandenilio sulfido buvimas dujiniuose degaluose yra nepageidautinas dėl jo ėsdinančio poveikio dujų įrangai ir variklio dalims. Dujų oktaninis skaičius leidžia pakelti automobilių variklius pagal suspaudimo laipsnį (iki 10...12).

Cianogeno CN buvimas automobilių dujose yra labai nepageidautinas. Susijungus su vandeniu, susidaro vandenilio cianido rūgštis, kurios įtakoje smulkūs įtrūkimai. Dervos medžiagų buvimas dujose ir mechaninių priemaišų sukelia nuosėdų ir teršalų susidarymą ant dujų įrangos ir variklio dalių.

Gamtinių dujų degimo produktai yra anglies dioksidas, vandens garai, šiek tiek deguonies perteklius ir azotas. Nevisiško dujų degimo produktai gali būti anglies monoksidas, nesudegęs vandenilis ir metanas, sunkieji angliavandeniliai ir suodžiai.

Kuo daugiau anglies dioksido CO 2 bus degimo produktuose, tuo mažiau anglies monoksido CO bus juose ir tuo bus pilnesnis degimas. Praktikoje buvo įdiegta sąvoka „didžiausias CO 2 kiekis degimo produktuose“. Anglies dioksido kiekis kai kurių dujų degimo produktuose parodytas žemiau esančioje lentelėje.

Anglies dioksido kiekis dujų degimo produktuose

Naudodamiesi lentelės duomenimis ir žinodami CO 2 procentą degimo produktuose, galite lengvai nustatyti dujų degimo kokybę ir oro pertekliaus koeficientą a. Norėdami tai padaryti, naudodami dujų analizatorių, turėtumėte nustatyti CO 2 kiekį dujų degimo produktuose ir padalyti iš lentelės paimtą CO 2max vertę iš gautos vertės. Taigi, pavyzdžiui, jei deginant dujas jų degimo produktuose yra 10,2% anglies dioksido, tada oro pertekliaus krosnyje koeficientas

α = CO 2max /CO 2 analizė = 11,8/10,2 = 1,15.

Pažangiausias būdas kontroliuoti oro srautą į krosnį ir jo degimo užbaigtumą yra degimo produktų analizė naudojant automatinius dujų analizatorius. Dujų analizatoriai periodiškai ima išmetamųjų dujų mėginį ir nustato jose esantį anglies dvideginį, taip pat anglies monoksido ir nesudegusio vandenilio (CO + H 2) kiekį tūrio procentais.

Jei dujų analizatoriaus adatos rodmuo skalėje (CO 2 + H 2) yra lygus nuliui, tai reiškia, kad degimas baigtas ir degimo produktuose nėra anglies monoksido ar nesudegusio vandenilio. Jei rodyklė nukrypsta nuo nulio į dešinę, tada degimo produktuose yra anglies monoksido ir nesudegusio vandenilio, tai yra, įvyksta nepilnas degimas. Kitoje skalėje dujų analizatoriaus adata turėtų parodyti didžiausią CO 2max kiekį degimo produktuose. Visiškas degimas įvyksta esant didžiausiam anglies dioksido procentui, kai CO + H 2 skalės rodyklė yra ties nuliu.

Metanas yra dujos cheminis junginys Su cheminė formulė CH4. Tai paprasčiausias alkanų atstovas. Kiti šios organinių junginių grupės pavadinimai: sotieji, sotieji arba parafininiai angliavandeniliai. Jiems būdingas paprastas ryšys tarp molekulėje esančių anglies atomų, o visi kiti kiekvieno anglies atomo valentai yra prisotinti vandenilio atomais. Alkanams svarbiausia reakcija yra degimas. Jie dega, kad susidarytų anglies dioksido dujos ir vandens garai. Dėl to išsiskiria didžiulis kiekis cheminės energijos, kuri paverčiama šilumine arba elektros energija. Metanas yra degi medžiaga ir pagrindinis gamtinių dujų komponentas, todėl jis yra patrauklus kuras. Pagrinde plačiai paplitęs Natūrali fosilija yra metano degimo reakcija. Kadangi įprastomis sąlygomis tai yra dujos, jas sunku transportuoti dideliais atstumais nuo šaltinio, todėl jos dažnai būna iš anksto suskystintos.

Degimo procesas susideda iš metano ir deguonies reakcijos, tai yra paprasčiausio alkano oksidacijos. Rezultatas – vanduo ir daug energijos. Metano degimą galima apibūdinti lygtimi: CH4 [dujos] + 2O2 [dujos] → CO2 [dujos] + 2H2O [garai] + 891 kJ. Tai yra, viena metano molekulė, sąveikaudama su dviem deguonies molekulėmis, sudaro molekulę ir dvi vandens molekules. Tokiu atveju išsiskiria 891 kJ kiekis. Gamtinės dujos yra švariausias deginamas iškastinis kuras, nes anglis, nafta ir kitas kuras yra sudėtingesnės sudėties. Todėl degdamos jos į orą išskiria įvairias kenksmingas medžiagas. cheminių medžiagų. Kadangi gamtines dujas daugiausia sudaro metanas (apie 95 %), jas deginant praktiškai nesusidaro. šalutiniai produktai arba jų pagaminama daug mažiau nei kitų rūšių iškastinio kuro atveju.

Metano kaloringumas (55,7 kJ/g) yra didesnis nei jo homologų, pavyzdžiui, etano (51,9 kJ/g), propano (50,35 kJ/g), butano (49,50 kJ/g) ar kitų rūšių kuro (medienos). , anglis, žibalas). Deginant metaną gaunama daugiau energijos. Norint užtikrinti 100 W kaitrinės lemputės veikimą metus, reikia sudeginti 260 kg medienos, arba 120 kg anglies, arba 73,3 kg žibalo, arba iš viso 58 kg metano, kas atitinka 78,8 m³ gamtinių dujų.

Paprasčiausias alkanas yra svarbus elektros energijos šaltinis. Tai atsitinka deginant jį kaip kurą katile, kuris gamina garą, kuris jį paleidžia. garo turbina. Metano deginimas taip pat naudojamas karščiui gaminti dūmų dujos, kurio energija suteikia darbo (degimas vyksta prieš turbiną arba pačioje turbinoje). Daugelyje miestų metanas vamzdžiais tiekiamas į namus vidinis šildymas ir maisto gaminimas. Palyginti su kitomis angliavandenilių rūšimis, gamtinių dujų deginimas pasižymi mažesniu anglies dvideginio išmetimu ir didesniu pagaminamos šilumos kiekiu.

Norint pasiekti, naudojamas metano deginimas aukšta temperatūraįvairių chemijos gamyklų krosnyse, pavyzdžiui, didelio masto etileno gamyklose. Gamtinės dujos, sumaišytos su oru, tiekiamos į pirolizės krosnių degiklius. Degimo proceso metu jie susidaro dūmų dujos esant aukštai temperatūrai (700-900 °C). Jie šildo vamzdžius (esančius krosnies viduje), į kuriuos tiekiamas žaliavų mišinys (siekiant sumažinti kokso susidarymą krosnies vamzdžiuose). Veikiant aukštai temperatūrai, vyksta daug cheminių reakcijų, dėl kurių susidaro tiksliniai komponentai (etilenas ir propilenas) ir šalutiniai produktai (sunkioji pirolizės derva, vandenilio ir metano frakcijos, etanas, propanas, C4, C5 angliavandeniliai, pirokondensatas; kiekvienas iš jų turi savo pritaikymą Pavyzdžiui, pirokondensatas naudojamas benzenui arba variklių benzino komponentams gauti).

Metano degimas yra sudėtingas fizikinis ir cheminis reiškinys, pagrįstas egzotermine redokso reakcija, kuriai būdinga didelis greitis tekėti ir paleisti didelis kiekisšilumos, taip pat šilumos perdavimo ir masės perdavimo procesai. Štai kodėl skaičiavimo apibrėžimas mišinio degimo temperatūra yra sunki užduotis, nes be degiojo mišinio sudėties, didelę įtaką daro jo slėgis ir pradinė temperatūra. Jiems padidėjus, stebimas degimo temperatūros padidėjimas, o šilumos perdavimo ir masės perdavimo procesai prisideda prie jos mažinimo. Projektuojant chemijos gamybos procesus ir aparatus metano degimo temperatūra nustatoma skaičiavimo metodu, o esamuose įrenginiuose (pavyzdžiui, pirolizės krosnyse) matuojama termoporomis.

K kategorija: Dujų tiekimas

Dujų degimo procesas

Pagrindinė dujų degimo sąlyga yra deguonies (taigi ir oro) buvimas. Be oro, dujų deginimas neįmanomas. Dujų degimo metu, cheminė reakcija deguonies junginiai ore su anglimi ir vandeniliu degaluose. Reakcija vyksta išsiskiriant šilumai, šviesai, taip pat anglies dioksidui ir vandens garams.

Priklausomai nuo oro kiekio, dalyvaujančio dujų degimo procese, vyksta visiškas arba nepilnas degimas.

Esant pakankamam oro tiekimui, įvyksta visiškas dujų degimas, dėl kurio jų degimo produktuose yra nedegių dujų: anglies dioksidas CO2, azotas N2, vandens garai H20. Daugiausia (pagal tūrį) degimo produktuose yra azoto 69,3-74%.

Norint visiškai sudeginti dujas, taip pat būtina, kad jos būtų sumaišytos su oru tam tikrais kiekiais (kiekvienoms dujoms). Kuo didesnis dujų kalorijų kiekis, tuo reikia didelis kiekis oro. Taigi, norint sudeginti 1 m3 gamtinių dujų, reikia apie 10 m3 oro, dirbtinio – apie 5 m3, mišraus – apie 8,5 m3.

Esant nepakankamam oro tiekimui, įvyksta nevisiškas dujų degimas arba degiųjų medžiagų cheminis perdegimas. komponentai; Degiųjų dujų atsiranda degimo produktuose: anglies monoksidas CO, metanas CH4 ir vandenilis H2

Nevisiškai degant dujoms, ilgas, dūminis, šviečiantis, nepermatomas, geltona spalva deglas.

Taigi oro trūkumas lemia nevisišką dujų degimą, o perteklius lemia per didelį liepsnos temperatūros atšalimą. Gamtinių dujų užsidegimo temperatūra yra 530 °C, kokso dujų - 640 °C, mišrių dujų - 600 °C. Be to, esant dideliam oro pertekliui, dujos taip pat nevisiškai sudega. Šiuo atveju degiklio galas yra gelsvos spalvos, ne visiškai skaidrus, su neaiškia melsvai žalia šerdimi; liepsna nestabili ir nukrenta nuo degiklio.

Ryžiai. 1. Dujų liepsna – be išankstinio dujų maišymo su oru; b -c dalinė ankstesnė. patikrinamas dujų maišymas su oru; c - iš anksto visiškai sumaišius dujas su oru; 1 - vidinė tamsi zona; 2 - dūminis šviesos kūgis; 3 - degantis sluoksnis; 4 - degimo produktai

Pirmuoju atveju (1,a pav.) degiklis turi ilgesnis ilgis ir susideda iš trijų zonų. IN atmosferos oras dega grynos dujos. Pirmoje vidinėje tamsioje zonoje dujos nedega: nesusimaišo su ore esančiu deguonimi ir nekaitinamos iki užsidegimo temperatūros. Antroje zonoje oras patenka nepakankami kiekiai: Jį sulaiko degantis sluoksnis, todėl negali gerai susimaišyti su dujomis. Tai liudija ryškiai švytinti, šviesiai geltona, dūminė liepsnos spalva. Į trečiąją zoną pakankamu kiekiu patenka oro, kurio deguonis gerai susimaišo su dujomis, dujos dega melsvai.

Šiuo metodu dujos ir oras į krosnį tiekiami atskirai. Krosnyje vyksta ne tik dujų-oro mišinio degimas, bet ir mišinio ruošimo procesas. Šis dujų deginimo būdas plačiai naudojamas pramoniniuose įrenginiuose.

Antruoju atveju (1.6 pav.) dujos dega daug geriau. Dėl dalinio išankstinio dujų sumaišymo su oru paruoštas dujų ir oro mišinys patenka į degimo zoną. Liepsna tampa trumpesnė, nešviečianti, turi dvi zonas – vidinę ir išorinę.

Dujų ir oro mišinys vidinėje zonoje nedega, nes nebuvo įkaitintas iki užsidegimo temperatūros. Išorinėje zonoje dega dujų ir oro mišinys, o viršutinėje zonos dalyje smarkiai pakyla temperatūra.

Iš dalies sumaišius dujas su oru, šiuo atveju visiškas dujų sudegimas įvyksta tik papildomai tiekiant orą į degiklį. Dujų degimo metu oras tiekiamas du kartus: pirmą kartą prieš patenkant į krosnį (pirminis oras), antrą kartą tiesiai į krosnį (antrinis oras). Šis dujų deginimo būdas yra įrenginio pagrindas dujų degikliai Dėl Buitinė technika ir šildymo katilinės.

Trečiuoju atveju degiklis žymiai sutrumpėja ir dujos sudega pilniau, nes dujų ir oro mišinys buvo paruoštas anksčiau. Trumpa skaidri liepsna rodo dujų degimo užbaigimą mėlyna spalva(degimas be liepsnos), kuris naudojamas prietaisuose infraraudonoji spinduliuotė su dujiniu šildymu.