Reakcija izgaranja prirodnog plina. Proces izgaranja plina

Sastav i svojstva prirodnog plina. Prirodni gas (zapaljivi prirodni plin; GGP) - plinovita smjesa koja se sastoji od metana i težih ugljikovodika, dušika, ugljičnog dioksida, vodene pare, spojeva koji sadrže sumpor, inertnih plinova . Metan je glavna komponenta HGP-a. HGP obično sadrži i druge komponente u tragovima (slika 1).

1. Zapaljive komponente uključuju ugljikovodike:

a) metan (CH 4) je glavna komponenta prirodnog plina, do 98% volumnog udjela (preostale komponente su prisutne u malim količinama ili ih nema). Bez boje, mirisa i okusa, neotrovan, eksplozivan, lakši od zraka;

b) teški (zasićeni) ugljikovodici [etan (C 2 H 6), propan (C 3 H 8), butan (C 4 H 10) itd.] - bez boje, mirisa i okusa, neotrovni, eksplozivni, teži od zrak.

2. Nezapaljive komponente (balast) :

a) dušik (N 2) – sastojak zraka, bez boje, mirisa i okusa; inertni plin, jer ne stupa u interakciju s kisikom;

b) kisik (O 2) – sastojak zraka; bez boje, mirisa i okusa; oksidacijsko sredstvo.

c) ugljikov dioksid (ugljični dioksid CO 2) – bezbojan blago kiselkastog okusa. Kada ga u zraku ima više od 10%, otrovan je, teži od zraka;

Zrak . Suhi atmosferski zrak je višekomponentna plinska smjesa koja se sastoji od (vol.%): dušik N 2 - 78%, kisik O 2 - 21%, inertni plinovi (argon, neon, kripton, itd.) - 0,94% a ugljikov dioksid – 0,03%.

sl.2. Sastav zraka.

Zrak također sadrži vodenu paru i nasumične nečistoće - amonijak, sumporov dioksid, prašinu, mikroorganizme itd. ( riža. 2). Plinovi koji čine zrak ravnomjerno su raspoređeni u njemu i svaki od njih zadržava svoja svojstva u smjesi.

3. Štetne komponente :

a) sumporovodik (H 2 S) - bezbojan, s mirisom pokvarenih jaja, otrovan, zapaljiv, teži od zraka.

b) cijanovodična kiselina (HCN) je bezbojna svijetla tekućina, u plinovitom stanju je u plinovitom stanju. Otrovno, uzrokuje koroziju metala.

4. Mehaničke nečistoće (sadržaj ovisi o uvjetima transporta plina):

a) smole i prašina - kada se pomiješaju, mogu stvoriti začepljenja u plinovodima;

b) voda - na niske temperature smrzava, stvarajući ledene čepove, što dovodi do smrzavanja redukcijskih uređaja.

GGPPo toksikološke karakteristike pripadaju tvari ΙV-og razreda opasnosti prema GOST 12.1.007. To su plinoviti, niskotoksični, vatrogasni i eksplozivni proizvodi.

Gustoća: gustoća atmosferskog zraka u normalnim uvjetima - 1,29 kg / m3, i metan - 0,72 kg / m 3 Stoga je metan lakši od zraka.

Zahtjevi GOST 5542-2014 za GGP indikatore:

1) masena koncentracija sumporovodik- ne više od 0,02 g/m 3 ;

2) masena koncentracija merkaptan sumpora- ne više od 0,036 g/m 3 ;

3) molni udio kisika- ne više od 0,050%;

4) dopušteni sadržaj mehaničkih nečistoća- ne više od 0,001 g/m 3;

5) molni udio ugljičnog dioksida u prirodnom plinu, ne više od 2,5%.

6) Donja ogrjevna vrijednost GGP u standardnim uvjetima izgaranja prema GOST 5542-14 - 7600 kcal/m 3 ;

8) intenzitet mirisa plina za za komunalne potrebe s volumnim udjelom od 1% u zraku - najmanje 3 boda, i za plina za industrijske potrebe, ovaj se pokazatelj utvrđuje u dogovoru s potrošačem.

Jedinica troškova prodaje GGP - 1 m 3 plina pri tlaku od 760 mm Hg. Umjetnost. i temperatura 20 oC;

Temperatura samozapaljenja– najniža temperatura grijane površine koja je zadanim uvjetima pali zapaljive tvari u obliku plina ili smjese pare i zraka. Za metan je 537 °C. Temperatura izgaranja (maksimalna temperatura u zoni izgaranja): metan - 2043 °C.

Specifična toplina izgaranja metana: najniža - QH = 8500 kcal/m3, najviša - Qv - 9500 kcal/m3. U svrhu usporedbe vrsta goriva, koncept standardno gorivo (ce) , u Ruskoj Federaciji po jedinici ogrjevna vrijednost 1 kg ugljena uzeta je jednaka 29,3 MJ odn 7000 kcal/kg.

Uvjeti za mjerenje protoka plina su::

· normalnim uvjetima(n. na): standard fizički uvjeti, s kojim se obično povezuju svojstva tvari. Normalne uvjete definira IUPAC (Međunarodna unija za praktičnu i primijenjenu kemiju) kako slijedi: Atmosferski tlak 101325 Pa = 760 mmHg sv..Temperatura zraka 273,15 K = 0°C .Gustoća metana pri Dobro.- 0,72 kg/m3,

· standardne uvjete(S. na) volumen s međusobnim ( komercijalni) obračuni s potrošačima - GOST 2939-63: temperatura 20°C, tlak 760 mm Hg. (101325 N/m), vlažnost je nula. (Po GOST 8.615-2013 normalni uvjeti se nazivaju "standardni uvjeti"). Gustoća metana pri s.u.- 0,717 kg/m3.

Brzina širenja plamena (brzina gorenja)– brzina kretanja fronte plamena u odnosu na svježi mlaz gorive smjese u zadanom smjeru. Približna brzina širenja plamena: propan - 0,83 m/s, butan - 0,82 m/s, metan - 0,67 m/s, vodik - 4,83 m/s, ovisi o sastavu, temperaturi, tlaku smjese, omjeru plina i zraka u smjesi, promjeru fronte plamena, prirodi kretanja smjese (laminarno ili turbulentno) i određuje stabilnost izgaranja.

Na nedostatke (opasna svojstva) GGP uključuju: eksplozivnost (zapaljivost); intenzivno sagorijevanje; brzo širenje u prostoru; nemogućnost određivanja mjesta; učinak gušenja, s nedostatkom kisika za disanje .

Eksplozivnost (zapaljivost) . razlikovati:

A) donja granica zapaljivosti ( NPV) – najniži sadržaj plin u zraku pri kojem se plin zapali (metan – 4,4%) . Kod nižeg sadržaja plina u zraku neće doći do paljenja zbog nedostatka plina; (slika 3)

b) gornja granica zapaljivosti ( ERW) – najveći sadržaj plina u zraku pri kojem dolazi do procesa paljenja ( metan – 17%) . Kod većeg sadržaja plina u zraku neće doći do paljenja zbog nedostatka zraka. (slika 3)

U FNP NPV I ERW nazvao donje i gornje granice koncentracije širenja plamena ( NCPRP I VKPRP) .

Na povećanje tlaka plina smanjuje se raspon između gornje i donje granice tlaka plina (slika 4).

Za eksploziju plina (metan) osim njegov sadržaj u zraku u granicama zapaljivosti potrebno vanjski izvor energije (iskra, plamen, itd.) . U slučaju eksplozije plina u zatvorenom prostoru (prostoriji, ložištu, spremniku itd.), više razaranja nego eksplozije na otvorenom (riža. 5).

Maksimalno dopuštene koncentracije ( MPC) štetne tvari GGP u zraku radnog prostora utvrđene su u GOST 12.1.005.

Maksimalni jednokratni MPC u zraku radnog područja (u smislu ugljika) iznosi 300 mg/m3.

Opasna koncentracija GGP (volumni udio plina u zraku) je koncentracija jednaka 20% donje granice zapaljivosti plina.

Toksičnost - sposobnost trovanja ljudskog tijela. Ugljikovodični plinovi nemaju jak toksikološki učinak na ljudski organizam, ali njihovo udisanje uzrokuje vrtoglavicu kod čovjeka, a njihov značajan sadržaj u udahnutom zraku. Kada se kisik smanji na 16% ili manje, može dovesti do gušenje.

Na gorući plin s nedovoljno kisika, tj. kod podgorijevanja nastaju produkti izgaranja ugljikov monoksid (CO), ili ugljikov monoksid, koji je vrlo otrovan plin.

Odorizacija plina - dodavanje tvari jakog mirisa (odoranta) plinu kako bi se dobio miris GGP prije isporuke potrošačima u gradskim mrežama. Na koristiti za odorizaciju etil merkaptana (C 2 H 5 S H - prema stupnju utjecaja na tijelo pripada ΙΙ klasi toksikološke opasnosti prema GOST 12.1.007-76 ), dodaje se 16 g na 1000 m 3 . Intenzitet mirisa odoriziranog HGP-a s volumnim udjelom od 1% u zraku mora biti najmanje 3 boda prema GOST 22387.5.

Neodorizirani plin može se isporučivati ​​industrijskim poduzećima, jer intenzitet mirisa prirodnog plina za industrijska poduzeća potrošnja plina iz magistralnih plinovoda utvrđuje se dogovorom s potrošačem.

Izgaranje plinova. Komora za izgaranje kotla (peći), u kojoj se plinovito (tekuće) gorivo izgara u plameniku, odgovara pojmu "komora za izgaranje stacionarnog kotla".

Izgaranje ugljikovodičnih plinova – kemijski spoj komponente zapaljivog plina (ugljik C i vodik H) s kisikom iz zraka O 2 (oksidacija) uz oslobađanje topline i svjetlosti: CH4+2O2=CO2+2H20 .

S potpunim izgaranjem ugljik proizvodi ugljični dioksid (CO2), i vodu vrsta - vodena para (H 2 O) .

U teoriji Za sagorijevanje 1 m 3 metana potrebno je 2 m 3 kisika, koji se nalazi u 9,52 m 3 zraka (slika 6). Ako Nema dovoljno zraka za izgaranje , tada za neke molekule zapaljivih komponenti neće biti dovoljno molekula kisika i u produktima izgaranja, osim ugljičnog dioksida (CO 2), dušika (N 2) i vodene pare (H 2 O), proizvoda nepotpuno izgaranje plina :

-ugljikov monoksid (CO), koji, ako se pusti u prostor, može uzrokovati trovanje servisnog osoblja;

- čađa (C) , koji se taloži na grijaćim površinama otežava prijenos topline;

- neizgoreni metan i vodik , koji se mogu akumulirati u ložištima i dimovodnim kanalima (dimnjacima), tvoreći eksplozivnu smjesu. Kada nedostaje zraka, to se događa Ne potpuno izgaranje gorivo ili, kako kažu, proces izgaranja odvija se s nedovoljno izgaranjem. Underburning također može nastati kada loše miješanje plina sa zrakom i niska temperatura u zoni izgaranja.

Za potpuno izgaranje plina potrebno je: prisustvo zraka u mjestu izgaranja u dovoljna količina i dobro miješanje s plinom; visoka temperatura u zoni izgaranja.

Da bi se osiguralo potpuno izgaranje plina, zrak se dovodi u većoj količini od teoretski potrebne, tj. u suvišku, i neće sav zrak sudjelovati u izgaranju. Dio topline koristit će se za zagrijavanje tog viška zraka i ispuštat će se u atmosferu zajedno s dimnim plinovima.

Potpunost izgaranja određuje se vizualno (trebao bi postojati plavkasto-plavkasti plamen s ljubičastim krajevima) ili analizom sastava dimni plinovi.

Teorijski (stehiometrijski) volumen zraka za izgaranje je količina zraka potrebna za potpuno izgaranje jedinice volumena ( 1 m 3 suhog plina ili mase goriva, izračunate iz kemijskog sastava goriva ).

Valjano (stvarno, potrebno) Volumen zraka za izgaranje je količina zraka koja se stvarno koristi za izgaranje jedinice volumena ili mase goriva.

Koeficijent viška zraka za izgaranje α je omjer stvarnog volumena zraka za izgaranje prema teoretskom: α = V f / V t >1,

Gdje: V f - stvarni volumen isporučenog zraka, m 3;

V t – teorijski volumen zraka, m3.

Koeficijent višak pokazuje koliko puta stvarna potrošnja zraka za izgaranje plina premašuje teoretsku ovisi o dizajnu plinskog plamenika i peći: što su savršeniji, to je veći koeficijent α manje. Kada je koeficijent viška zraka za kotlove manji od 1, dolazi do nepotpunog izgaranja plina. Povećanje omjera viška zraka smanjuje učinkovitost. plinska instalacija. Za brojne peći u kojima se topi metal, kako bi se izbjegla korozija kisikom - α < 1 a iza ložišta ugrađeno je ložište za neizgorene gorive komponente.

Za regulaciju vuče koriste se vodeće lopatice, zasuni, rotacijski ventili i elektromehaničke spojke.

Prednosti plinovitog goriva u odnosu na kruto i tekuće– niska cijena, jednostavnost rada za osoblje, mala količina štetne nečistoće u produktima izgaranja, poboljšani uvjeti zaštite okoliša, nema potrebe za cestovnim i željezničkim transportom, dobro miješanje sa zrakom (manje od α), potpuna automatizacija, visoka učinkovitost.

Metode izgaranja plina. Zrak za izgaranje može biti:

1) primarni, dovodi se unutar plamenika, gdje se miješa s plinom (za izgaranje se koristi mješavina plina i zraka).

2) sekundarni, ulazi izravno u zonu izgaranja.

Razlikuju se sljedeće metode izgaranja plina:

1. Metoda difuzije- plin i zrak za izgaranje dovode se odvojeno i miješaju u zoni izgaranja, tj. sav zrak je sekundaran. Plamen je dug i zahtijeva veliki prostor za izgaranje. (Slika 7a).

2. Kinetička metoda - sav zrak se miješa s plinom unutar plamenika, tj. sav zrak je primaran. Plamen je kratak, potreban je mali prostor za izgaranje (Slika 7c).

3. Mješovita metoda - dio zraka se dovodi unutar plamenika, gdje se miješa s plinom (ovo je primarni zrak), a dio zraka se dovodi u zonu izgaranja (sekundarni). Plamen je kraći nego kod difuzijske metode (slika 7b).

Uklanjanje produkata izgaranja. Vakuum u ložištu i uklanjanje produkata izgaranja nastaju silom propuha koja svladava otpor putanje dima i nastaje zbog razlike tlaka između stupaca vanjskog hladnog zraka jednake visine i lakšeg vrućeg dimnog plina. U tom slučaju se dimni plinovi kreću iz ložišta u dimnjak, a umjesto njih u ložište ulazi hladni zrak (slika 8).

Vučna sila ovisi o: temperatura zraka i dimnih plinova, visina, promjer i debljina stijenke dimnjaka, barometarski (atmosferski) tlak, stanje dimnjaka (dimnjaka), usis zraka, podtlak u ložištu .

Prirodno sila propuha - stvorena visinom dimnjaka, i Umjetna, koji je ispuhivač dima s nedovoljnim prirodnim propuhom. Snaga propuha regulirana je prigušnicama, vodećim lopaticama dimnjaka i drugim uređajima.

Omjer viška zraka (α ) ovisi o dizajnu plinskog plamenika i peći: što su savršeniji, manji je koeficijent i pokazuje koliko puta stvarna potrošnja zraka za izgaranje plina premašuje teoretsku.

Tlačenje - uklanjanje proizvoda izgaranja goriva zbog rada ventilatora puhala .Kada radi "pod tlakom", potrebna je jaka, gusta komora za izgaranje (peć) koja može izdržati prekomjerni tlak koji stvara ventilator.

Uređaji s plinskim plamenikom.Plinski plamenici- osiguravaju dovod potrebne količine plina i zraka, miješaju ih i reguliraju proces izgaranja, a opremljeni tunelom, uređajem za distribuciju zraka i sl., nazivaju se uređaji za plinski plamenik.

Zahtjevi plamenika:

1) plamenici moraju ispunjavati zahtjeve odgovarajućih tehničkih propisa (imati certifikat ili izjavu o sukladnosti) ili moraju biti podvrgnuti ispitivanju industrijske sigurnosti;

2) osigurati potpuno izgaranje plina u svim režimima rada s minimalnim viškom zraka (osim nekih plamenika plinske peći) i minimalne emisije štetnih tvari;

3) znati koristiti automatske upravljačke i sigurnosne sustave, te mjeriti parametre plina i zraka ispred plamenika;

4) mora imati jednostavan dizajn, biti dostupan za popravke i revizije;

5) stabilno raditi u granicama pogonske regulacije, po potrebi imati stabilizatore za sprječavanje odvajanja i proboja plamena;

Mogućnosti plinski plamenici (slika 9). Prema GOST 17356-89 (Plinski, tekući i kombinirani plamenici. Pojmovi i definicije. Izmjena i dopuna br. 1) :Granica stabilnosti plamenika , na kojem još nisu nastale izumiranje, slom, odvajanje, proboj plamena i neprihvatljive vibracije.

Bilješka. postojati vrh i dno granice održivog rada.

1) Toplinska snaga plamenika N g. – količina topline koja nastaje kao rezultat izgaranja goriva koja se dovodi u plamenik po jedinici vremena, N g =V. Q kcal/h, gdje je V satna potrošnja plina, m 3 / h; Q n. - toplina izgaranja plina, kcal/m3.

2) Granice stabilnosti rada plamenika , na kojem još nisu nastale gašenje, kvar, odvajanje, prodor plamena i neprihvatljive vibracije . Bilješka. postojati vrh - N vp . a donji -N n.p. granice održivog rada.

3) minimalna snaga N min. - toplinska snaga plamenika, koja iznosi 1,1 snage, što odgovara donjoj granici njegovog stabilnog rada, tj. donja granica snage povećana za 10%, N min. =1,1N n.p.

4) gornja granica stabilnog rada plamenika N v.p. – najveća stabilna snaga, rad bez odvajanja ili preskoka plamena.

5) maksimalna snaga plamenika N max – toplinska snaga plamenika, koja iznosi 0,9 snage, što odgovara gornjoj granici njegovog stabilnog rada, tj. gornja granica snage smanjena za 10%, N max. = 0,9 N v.p.

6) nazivna snaga N nom - najveća toplinska snaga plamenika kada su pokazatelji učinka u skladu s utvrđenim standardima, tj. najveća snaga s kojom plamenik radi dugo vremena uz visoku učinkovitost.

7) područje regulacije rada (toplinska snaga plamenika) – regulirano područje u kojem se tijekom rada može mijenjati toplinska snaga plamenika, tj. vrijednosti snage od N min do N nom. .

8) radni regulacijski koeficijent K pp. – omjer nazivne toplinske snage plamenika i njegove minimalne radne toplinske snage, tj. pokazuje koliko puta nazivna snaga prelazi minimalnu: K str. = N nom./ N min

Karta režima.Prema "Pravilima za korištenje plina...", odobrenim od strane Vlade RF od 17. svibnja 2002. br. 317(izmijenjeno 19.06.2017.) , po završetku građevinskih i instalacijskih radova na izgrađenoj, rekonstruiranoj ili moderniziranoj plinskoj opremi i opremi pretvorenoj na plin iz drugih vrsta goriva, provode se radovi puštanja u pogon i pogonskog podešavanja. Opskrba plinom izgrađene, rekonstruirane ili modernizirane plinske opreme i opreme preinačene na plin iz drugih vrsta goriva za obavljanje puštanje u rad (sveobuhvatno ispitivanje) i prihvaćanje opreme u rad provodi se na temelju potvrde o spremnosti plinskih mreža potrošnje i plinske opreme kapitalne građevine za priključak (tehnološka veza). Pravila navode sljedeće:

· oprema koja koristi plin - kotlovi, industrijska peći, tehnološke linije, grijalice otpadnih voda i druge instalacije koje kao gorivo koriste plin kako bi se proizvela toplinska energija za centralno grijanje, opskrba toplom vodom, ul tehnološki procesi razne industrije, kao i drugi uređaji, aparati, sklopovi, tehnološka oprema i instalacije koje koriste plin kao sirovinu;

· puštanje u rad- kompleks radova, uključujući pripremu za pokretanje i puštanje u rad opreme koja koristi plin s komunikacijama i elementima, donoseći opterećenje opreme koja koristi plin do razine dogovorene s organizacijom koja posjeduje opremu, A također podešavanje načina izgaranja opreme koja koristi plin bez optimizacije učinkovitosti;

· komisionarski rad- niz radova, uključujući postavljanje opreme za korištenje plina radi postizanja projektirane (certificirane) učinkovitosti u rasponu radnih opterećenja prilagođavanje sredstava automatska regulacija procesi izgaranja goriva, postrojenja za povrat topline i pomoćna oprema, uključujući opremu za obradu vode za kotlovnice.

Prema GOST R 54961-2012 (Sustavi distribucije plina. Mreže potrošnje plina) preporučuje se:Načini rada oprema koja koristi plin u poduzećima i kotlovnicama moraju se pridržavati režimskih kartica , odobren od strane tehničkog voditelja poduzeća i P izrađuju se najmanje jednom svake tri godine uz prilagodbe (ako je potrebno) režimskih kartica .

Neplanirano rutinsko podešavanje opreme koja koristi plin treba provesti u sljedećim slučajevima: poslije remont plinske opreme ili konstrukcijskih izmjena koje utječu na učinkovitost korištenja plina, kao iu slučaju sustavnog odstupanja kontroliranih radnih parametara plinske opreme od pogonskih karata.

Klasifikacija plinskih plamenika Prema GOST-u plinski plamenici se klasificiraju prema: način dobave komponente; stupanj pripreme zapaljive smjese; brzina protoka proizvoda izgaranja; priroda protoka smjese; nazivni tlak plin; stupanj automatizacije; mogućnost reguliranja koeficijenta viška zraka i karakteristika plamena; lokalizacija zone izgaranja; mogućnost korištenja topline produkata izgaranja.

U komorna peć plinske instalacije plinoviti gorivo izgara u baklji.

Prema načinu dovoda zraka plamenici mogu biti:

1) Atmosferski plamenici –zrak ulazi u zonu izgaranja izravno iz atmosfere:

A. Difuzija – Ovo je najjednostavniji plamenik u dizajnu, koji je obično cijev s rupama izbušenim u jednom ili dva reda. Plin ulazi u zonu izgaranja iz cijevi kroz rupe, i zrak - zbog difuziju i energija plinskog mlaza (riža. 10 ), sav zrak je sekundaran .

Prednosti plamenika : jednostavnost dizajna, pouzdanost rada ( proboj plamena je nemoguć ), tih rad, dobra regulacija.

Mane: mala snaga, neekonomično, visoki (dugi) plamen, potrebni su stabilizatori izgaranja kako bi se spriječilo gašenje plamena plamenika pri odvajanju .

b. Injekcija - zrak ubrizgava se, tj. usisava se u unutrašnjost plamenika zahvaljujući energiji struje plina koja izlazi iz mlaznice . Struja plina stvara vakuum u području mlaznice, gdje se zrak usisava kroz raspor između perača zraka i tijela plamenika. Unutar plamenika plin i zrak se miješaju, te smjesa plin-zrak ulazi u zonu izgaranja, a ostatak zraka potreban za izgaranje plina (sekundarni) ulazi u zonu izgaranja zbog difuzije (sl. 11, 12, 13 ).

Ovisno o količini ubrizganog zraka razlikuju se plamenici za ubrizgavanje: uz nepotpuno i potpuno prethodno miješanje plina i zraka.

Do plamenika srednji i visokotlačni plin cijela stvar je usisana potreban zrak, tj. sav zrak je primarni, dolazi do potpunog prethodnog miješanja plina sa zrakom. Potpuno pripremljena mješavina plina i zraka ulazi u zonu izgaranja i nema potrebe za sekundarnim zrakom.

Do plamenika niski pritisak dio zraka potrebnog za izgaranje se usisava (dolazi do nepotpunog utiskivanja zraka, taj zrak je primarni), a ostatak zraka (sekundarni) ulazi direktno u zonu izgaranja.

Omjer plin-zrak u ovim plamenicima reguliran je položajem perača zraka u odnosu na tijelo plamenika. Plamenici su jednoplamenski i višeplamenski sa središnjim i perifernim dovodom plina (BIG i BIGm) koji se sastoje od kompleta cijevi - miješalica 1 promjera 48x3, objedinjenih zajedničkim plinski razvodnik 2 (sl. 13 ).

Prednosti plamenika: jednostavnost dizajna i regulacija snage.

Nedostaci plamenika: visoka razina buka, mogućnost proboja plamena, mali raspon regulacije rada.

2) Plamenici s prisilnim dovodom zraka - To su plamenici kod kojih se zrak za izgaranje dovodi iz ventilatora. Plin iz plinovoda ulazi u unutarnju komoru plamenika (Sl. 14 ).

Zrak kojeg potiskuje ventilator dovodi se u zračnu komoru 2 , prolazi kroz zračni vrtlog 4 , usukati i izmiksati u mikseru 5 s plinom koji iz plinskog kanala ulazi u zonu izgaranja 1 kroz izlaze plina 3 .Izgaranje se odvija u keramičkom tunelu 7 .

Riža. 14. Plamenik s prisilnim dovodom zraka: 1 – plinski kanal; 2 – zračni kanal; 3 – izlazi plina; 4 – vrtlog; 5 – miješalica; 6 – keramički tunel (stabilizator izgaranja).

Riža. 15. Kombinirani jednoprotočni plamenik: 1 – ulaz plina; 2 – ulaz lož ulja; 3 – ulaz pare i izlazi plina; 4 – ulaz primarnog zraka; 5 – mješalica za ulaz sekundarnog zraka; 6 – uljno-parna mlaznica; 7 – montažna ploča; 8 - primarni zračni vrtlog; 9 - vrtlog sekundarnog zraka; 10 - keramički tunel (stabilizator izgaranja); 11 – plinski kanal; 12 - kanal sekundarnog zraka.

Prednosti plamenika: velika toplinska snaga, širok raspon regulacije rada, mogućnost regulacije koeficijenta viška zraka, mogućnost predgrijavanja plina i zraka.

Nedostaci plamenika: dovoljna složenost dizajna; moguće je odvajanje i proboj plamena, zbog čega je potrebno koristiti stabilizatore izgaranja (keramički tunel).

Pozivaju se plamenici dizajnirani za sagorijevanje nekoliko vrsta goriva (plinovito, tekuće, kruto). kombinirani (riža. 15 ). Mogu biti jednonavojni ili dvonavojni, tj. s jednim ili više dovoda plina u plamenik.

3) Blok plamenik – ovo je automatski plamenik s prisilnim protokom zraka (riža. 16 ), sastavljen s ventilatorom u jednu jedinicu. Plamenik je opremljen automatskim sustavom upravljanja.

Procesom izgaranja goriva u blok plamenicima upravlja elektronički uređaj koji se zove upravljač izgaranja.

Kod plamenika tekuće gorivo Ova jedinica uključuje pumpu za gorivo ili pumpu za gorivo i grijač goriva.

Upravljačka jedinica (menadžer izgaranja) upravlja i nadzire rad plamenika primajući naredbe od termostata (regulator temperature), elektrode za kontrolu plamena i senzora tlaka plina i zraka.

Protok plina reguliran je leptirastim ventilom koji se nalazi izvan tijela plamenika.

Potporna pločica odgovorna je za miješanje plina sa zrakom u konusnom dijelu plamene cijevi i služi za regulaciju dovoda zraka (podešavanje tlačne strane). Druga mogućnost za promjenu količine dovedenog zraka je promjena položaja leptir ventila za zrak u kućištu regulatora zraka (prilagodba usisne strane).

Regulacija omjera plin-zrak (upravljanje plinskim i zračnim leptirastim ventilima) može biti:

· spojeno, iz jednog aktuatora:

· frekvencijska regulacija protoka zraka, promjenom brzine vrtnje elektromotora ventilatora pomoću pretvarača, koji se sastoji od pretvarača frekvencije i senzora pulsa.

Plamenik se automatski pali pomoću uređaja za paljenje pomoću elektrode za paljenje. Prisutnost plamena nadzire se elektrodom za nadzor plamena.

Radni redoslijed za uključivanje plamenika:

· zahtjev za proizvodnju topline (iz termostata);

· uključivanje elektromotora ventilatora i prethodno provjetravanje ložišta;

· uključivanje elektronskog paljenja;

· otvaranje solenoidni ventil, dovod plina i paljenje plamenika;

· signal senzora za kontrolu plamena o prisutnosti plamena.

Nezgode (incidenti) na plamenicima. Prekid plamena - kretanje korijenske zone baklje od izlaza plamenika u smjeru strujanja goriva ili zapaljive smjese. Nastaje kada brzina smjese plina i zraka ili plina postane veća od brzine širenja plamena. Plamen se udaljava od plamenika, postaje nestabilan i može se ugasiti. Plin nastavlja teći kroz ugašeni plamenik i može doći do stvaranja eksplozivne smjese u ložištu.

Do odvajanja dolazi kada: tlak plina poraste iznad dopuštene razine, nagli porast dovoda primarnog zraka ili porast vakuuma u peći. Za zaštita od trganja primijeniti stabilizatori izgaranja (riža. 17): klizači i stupovi od opeke; keramički tuneli različite vrste i pukotine od opeke; slabo usmjerena tijela, koja se zagrijavaju tijekom rada plamenika (kada se plamen ugasi, zapalit će se svježa struja iz stabilizatora), kao i posebni pilot plamenici.

Proboj plamena - kretanje zone baklje prema zapaljivoj smjesi, pri čemu plamen prodire u plamenik . Ova pojava se javlja samo kod plamenika s prethodno pomiješanim plinom i zrakom i događa se kada brzina mješavine plina i zraka postane manja od brzine širenja plamena. Plamen skače u unutrašnjost plamenika, gdje nastavlja gorjeti, uzrokujući deformaciju plamenika uslijed pregrijavanja.

Prenapon nastaje kada: tlak plina ispred plamenika padne ispod dopuštene razine; paljenje plamenika pri dovodu primarnog zraka; velika opskrba plinom pri niskom tlaku zraka. Ako dođe do proboja, može doći do laganog puckanja, uslijed čega će se plamen ugasiti, a plin može nastaviti strujati kroz plamenik u mirovanju te može doći do stvaranja eksplozivne smjese u ložištu i dimovodnim cijevima plinske instalacije. . Za zaštitu od klizanja koriste se pločasti ili mrežasti stabilizatori, jer kroz uske praznine i nema malih otvora za prodor plamena.

Postupci osoblja u slučaju nesreće plamenika

U slučaju nezgode na plameniku (odvajanje, probijanje ili gašenje plamena) tijekom paljenja ili tijekom procesa regulacije, potrebno je: odmah prekinuti dovod plina do ovog plamenika (plamenika) i uređaja za paljenje; prozračite ložište i dimovodne cijevi najmanje 10 minuta; otkriti uzrok problema; prijaviti odgovornoj osobi; Nakon otklanjanja uzroka problema i provjere nepropusnosti zaporne armature ispred plamenika, ponovno upaliti prema uputama odgovorne osobe.

Promjena opterećenja plamenika.

Postoje plamenici sa različiti putevi promjene toplinske snage:

Plamenik s višestupanjskom regulacijom toplinske snage– radi se o plameniku kod kojeg se tijekom rada regulator protoka goriva može postaviti u više položaja između maksimalnog i minimalnog radnog položaja.

Plamenik s trostupanjskom regulacijom toplinske snage- ovo je plamenik, tijekom rada kojeg se regulator protoka goriva može ugraditi u položaje " maksimalni protok" - "minimalni protok" - "zatvoreno".

Plamenik s dvostupanjskom regulacijom toplinske snage- plamenik koji radi u položaju "otvoreno - zatvoreno".

Plamenik s glatkom regulacijom- ovo je plamenik tijekom rada kod kojeg se regulator protoka goriva može ugraditi u bilo koji položaj između maksimalnog i minimalnog radnog položaja.

Toplinska snaga instalacije može se prilagoditi brojem plamenika koji rade, ako je osigurao proizvođač i režimsku karticu.

Ručno mijenjanje toplinske snage, kako bi se izbjeglo odvajanje plamena, radi se sljedeće:

Kod povećanja: prvo povećajte dovod plina, a zatim zraka.

Kod smanjenja: prvo smanjite dovod zraka, a zatim plina;

Kako bi se spriječile nezgode na plamenicima, promjena njihove snage mora se vršiti glatko (u nekoliko koraka) prema režimskoj karti.

Izgaranje prirodnog plina složen je fizikalno-kemijski proces interakcije njegovih zapaljivih komponenti s oksidansom, pri čemu se kemijska energija goriva pretvara u toplinu. Izgaranje može biti potpuno i nepotpuno. Kada se plin pomiješa sa zrakom, temperatura u ložištu je dovoljno visoka za izgaranje, a kontinuirani dovod goriva i zraka osigurava potpuno izgaranje goriva. Kod nepoštivanja ovih pravila dolazi do nepotpunog izgaranja goriva, što dovodi do manjeg oslobađanja topline (CO), vodika (H2), metana (CH4), a posljedično i do taloženja čađe na grijaćim površinama, pogoršanja prijenosa topline. te povećanje toplinskih gubitaka, što zauzvrat dovodi do prekomjerne potrošnje goriva i smanjenja učinkovitosti kotla te, sukladno tome, do onečišćenja zraka.

Koeficijent viška zraka ovisi o izvedbi plinskog plamenika i peći. Koeficijent viška zraka mora biti najmanje 1, inače može doći do nepotpunog izgaranja plina. Također povećanje koeficijenta viška zraka smanjuje učinkovitost instalacije za korištenje topline zbog velikih gubitaka topline s ispušnim plinovima.

Potpunost izgaranja utvrđuje se analizatorom plina te bojom i mirisom.

Potpuno izgaranje plina. metan + kisik = ugljični dioksid + voda CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Uz ove plinove sa zapaljivim plinovima u atmosferu ulaze dušik i preostali kisik. N2 + O2 Ako plin ne izgori u potpunosti, tada se u atmosferu ispuštaju zapaljive tvari - ugljični monoksid, vodik, čađa CO + H + C

Do nepotpunog izgaranja plina dolazi zbog nedovoljne količine zraka. Istovremeno se u plamenu vizualno pojavljuju jezici čađe.Opasnost od nepotpunog izgaranja plina je u tome što ugljični monoksid može uzrokovati trovanje osoblja kotlovnice. Sadržaj CO u zraku od 0,01-0,02% može uzrokovati blago trovanje. Veća koncentracija može dovesti do teškog trovanja i smrti.Nastala čađa taloži se na stijenkama kotlova, čime se otežava prijenos topline na rashladnu tekućinu i smanjuje učinkovitost kotlovnice. Čađa provodi toplinu 200 puta lošije od metana.Teoretski za sagorijevanje 1 m3 plina potrebno je 9 m3 zraka. U stvarnim uvjetima potrebno je više zraka. Odnosno, potrebna je višak zraka. Ova vrijednost, označena alfa, pokazuje koliko je puta više zraka potrošeno nego što je teoretski potrebno. Alfa koeficijent ovisi o vrsti određenog plamenika i obično je propisan u putovnici plamenika ili u skladu s preporukama organizacije izvedenih radova puštanja u pogon. . Kako se količina viška zraka povećava iznad preporučene razine, gubitak topline se povećava. Uz značajno povećanje količine zraka, može doći do pucanja plamena, stvarajući hitna situacija. Ako je količina zraka manja od preporučene, tada će izgaranje biti nepotpuno, čime se stvara opasnost od trovanja osoblja u kotlovnici. Nepotpuno izgaranje određuje:

Izgaranje plina je reakcija između zapaljivih komponenti plina i kisika u zraku, praćena oslobađanjem topline. Proces izgaranja ovisi o kemijski sastav gorivo. Glavna komponenta prirodnog plina je metan; etan, propan i butan, koji se nalaze u malim količinama, također su zapaljivi.

Prirodni plin proizveden iz zapadnosibirskih polja gotovo se u potpunosti (do 99%) sastoji od CH4 metana. Zrak se sastoji od kisika (21%) i dušika te male količine drugih nezapaljivih plinova (79%). Pojednostavljeno, reakcija potpunog izgaranja metana izgleda ovako:

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

Kao rezultat reakcije izgaranja, potpunim izgaranjem nastaju ugljični dioksid CO2 i vodena para H2O tvari koje ne djeluju štetno na okoliš i čovjek. Dušik N ne sudjeluje u reakciji. Za potpuno izgaranje 1 m³ metana teoretski je potrebno 9,52 m³ zraka. Iz praktičnih razloga smatra se da je za potpuno izgaranje 1 m³ prirodnog plina potrebno najmanje 10 m³ zraka. Međutim, ako dovedete samo teoretski potrebnu količinu zraka, tada je nemoguće postići potpuno izgaranje goriva: teško je pomiješati plin sa zrakom tako da se svakoj njegovoj molekuli dovede potreban broj molekula kisika. U praksi se za izgaranje dovodi više zraka nego što je teoretski potrebno. Količina viška zraka određena je koeficijentom viška zraka a, koji pokazuje omjer količine zraka stvarno potrošene za izgaranje i teoretski potrebne količine:

α = V stvarni/V teorijski

gdje je V količina zraka stvarno potrošena za izgaranje, m³;
V je teoretski potrebna količina zraka, m³.

Koeficijent viška zraka je najvažniji pokazatelj koji karakterizira kvalitetu sagorijevanja plina pomoću plamenika. Što je manji a, manje će topline odnijeti ispušni plinovi, veća je učinkovitost opreme koja koristi plin. Ali izgaranje plina s nedostatkom viška zraka rezultira nedostatkom zraka, što može uzrokovati nepotpuno izgaranje. Za suvremene plamenike s potpunim predmiješanjem plina i zraka, koeficijent viška zraka je u rasponu od 1,05 - 1,1", odnosno zrak koji se troši za izgaranje je 5 - 10% više nego što je teoretski potrebno.

Kod nepotpunog izgaranja, produkti izgaranja sadrže značajnu količinu ugljičnog monoksida CO, kao i neizgorjeli ugljik u obliku čađe. Ako plamenik radi vrlo loše, tada proizvodi izgaranja mogu sadržavati vodik i neizgoreni metan. Ugljični monoksid CO (ugljični monoksid) zagađuje zrak u zatvorenom prostoru (kada se koristi oprema bez ispuštanja produkata izgaranja u atmosferu - plinske peći, zvučnici male toplinske snage) i djeluje otrovno. Čađa onečišćuje površine za izmjenu topline, oštro smanjuje prijenos topline i smanjuje učinkovitost kućanske opreme koja koristi plin. Osim toga, pri korištenju plinskih štednjaka posuđe se zaprlja čađom, čije uklanjanje zahtijeva znatne napore. U grijačima vode čađa zagađuje izmjenjivač topline, u "zanemarenim" slučajevima, sve dok prijenos topline iz proizvoda izgaranja gotovo potpuno ne prestane: stupac gori, a voda se zagrijava za nekoliko stupnjeva.

Do nepotpunog izgaranja dolazi:

• kada nema dovoljnog dovoda zraka za izgaranje;
• s lošim miješanjem plina i zraka;
• kada se plamen pretjerano ohladi prije dovršetka reakcije izgaranja.

Kvaliteta izgaranja plina može se kontrolirati bojom plamena. Loše sagorijevanje plina karakterizira žuti, zadimljeni plamen. Kad plin potpuno izgori, plamen je kratka baklja plavkastoljubičaste boje s visoka temperatura. Za kontrolu rada industrijskih plamenika koriste se posebni instrumenti koji analiziraju sastav dimnih plinova i temperaturu produkata izgaranja. Trenutno je kod postavljanja pojedinih vrsta kućanskih plinskih uređaja također moguće regulirati proces izgaranja temperaturom i analizom ispušnih plinova.

Glasali Hvala!

Moglo bi vas zanimati:

• 
• 

CH 4+ 2 × O2 +7,52 × N 2 = CO2+2× H20 + 7,5× N 2 +8500 kcal

Zrak:

, pa stoga zaključak:

na 1 m 3 O 2 dolazi 3,76 m 3N 2

Pri izgaranju 1 m 3 plina potrebno je potrošiti 9,52 m 3 zraka (od 2 + 7,52). Nakon potpunog izgaranja plina oslobađa se:

· Ugljični dioksid CO 2;

· Vodena para;

· Dušik (zračni balast);

· Oslobađa se toplina.

Pri izgaranju 1 m 3 plina oslobađa se 2 m 3 vode. Ako je temperatura ispušnih dimnih plinova u dimnjaku manja od 120 °C, a cijev je visoka i neizolirana, tada se te vodene pare kondenziraju uz stijenke dimnjaka u njegov donji dio, odakle ulaze u odvodnu posudu ili cjevovod. kroz rupu.

Da bi se spriječilo stvaranje kondenzacije u dimnjaku, potrebno je izolirati dimnjak ili smanjiti visinu dimnjaka, prethodno izračunavši propuh u dimnjaku (tj. smanjenje visine dimnjaka je opasno).

Produkti potpunog izgaranja plina.

· Ugljični dioksid;

· Vodena para.

Produkti nepotpunog izgaranja plina.

· Ugljični monoksid CO;

· vodik H2;

· Ugljik C.

U stvarnim uvjetima, za izgaranje plina, dovod zraka je nešto veći nego što je izračunato formulom. Omjer stvarnog volumena zraka koji se dovodi za izgaranje i teoretski izračunatog volumena naziva se koeficijent viška zraka (a). Ne smije biti veći od 1,05...1,2:

Prekomjerni višak zraka smanjuje učinkovitost. bojler

Oko grada:

Za proizvodnju 1 Gcal topline troši se 175 kg standardnog goriva.

Po trgovini:

Za proizvodnju 1 Gcal topline potroši se 162 kg standardnog goriva.

Višak zraka utvrđuje se analizom dimnih plinova uređajem.

Koeficijentaduljina prostora za izgaranje nije ista. Na početku ložišta kod plamenika, a pri izlazu dimnih plinova u dimnjak veći je od izračunatog zbog propuštanja zraka kroz nepropusnu oblogu (kućište) kotla.

Ova informacija odnosi se na kotlove koji rade pod vakuumom, kada je tlak u ložištu manji od atmosferskog.

Kotlovi koji rade pod nadpritisak plinovi u ložištu kotla nazivaju se kotlovi pod tlakom. Kod ovakvih kotlova obloga mora biti jako nepropusna kako dimni plinovi ne bi ušli u kotlovnicu i otrovali ljude.

Glavni uvjet za izgaranje plina je prisutnost kisika (a time i zraka). Bez prisustva zraka izgaranje plina je nemoguće. Tijekom izgaranja plina dolazi do kemijske reakcije kada se kisik u zraku spaja s ugljikom i vodikom u gorivu. Reakcija se odvija uz oslobađanje topline, svjetlosti, kao i ugljičnog dioksida i vodene pare.

Ovisno o količini zraka koji sudjeluje u procesu izgaranja plina, dolazi do potpunog ili nepotpunog izgaranja.

Uz dovoljan dovod zraka dolazi do potpunog izgaranja plina, zbog čega njegovi produkti izgaranja sadrže nezapaljive plinove: ugljični dioksid C02, dušik N2, vodenu paru H20. Najviše (po volumenu) u produktima izgaranja dušika je 69,3-74%.

Za potpuno izgaranje plina također je potrebno da bude pomiješan sa zrakom u određenim (za svaki plin) količinama. Što je veća kalorična vrijednost plina, potrebna je veća količina zraka. Dakle, za sagorijevanje 1 m3 prirodnog plina potrebno je oko 10 m3 zraka, umjetno - oko 5 m3, miješano - oko 8,5 m3.

Ako nema dovoljnog dovoda zraka, dolazi do nepotpunog izgaranja plina ili kemijskog podgorjevanja zapaljivih materijala. komponente; U produktima izgaranja pojavljuju se zapaljivi plinovi: ugljikov monoksid CO, metan CH4 i vodik H2

Kod nepotpunog sagorijevanja plina, duga, dimna, svjetleća, neprozirna, žuta boja baklja.

Dakle, nedostatak zraka dovodi do nepotpunog izgaranja plina, a višak dovodi do pretjeranog hlađenja temperature plamena. Temperatura paljenja prirodnog plina je 530 °C, koksnog plina - 640 °C, miješanog plina - 600 °C. Osim toga, uz značajan višak zraka, dolazi i do nepotpunog izgaranja plina. U ovom slučaju, kraj baklje je žućkaste boje, nije potpuno proziran, s nejasnom plavkasto-zelenom jezgrom; plamen je nestabilan i izlazi iz plamenika.

Riža. 1. Plinski plamen - bez prethodnog miješanja plina sa zrakom; b -c djelomični prev. provjerljivo miješanje plina sa zrakom; c - s prethodnim potpunim miješanjem plina sa zrakom; 1 - unutarnja tamna zona; 2 - dimni svjetleći konus; 3 - gorući sloj; 4 - produkti izgaranja

U prvom slučaju (sl. 1a) baklja je duža i sastoji se od tri zone. U atmosferski zrakčisti plin gori. U prvoj unutarnjoj tamnoj zoni plin ne gori: nije pomiješan s kisikom u zraku i nije zagrijan do temperature paljenja. U drugu zonu ulazi zrak u nedovoljnim količinama: zadržava ga gorući sloj, pa se stoga ne može dobro miješati s plinom. O tome svjedoči jarko užarena, svijetložuta, dimna boja plamena. U treću zonu ulazi zrak u dovoljnim količinama, čiji se kisik dobro miješa s plinom, plin gori plavkasto.

Ovom metodom plin i zrak se odvojeno dovode u peć. U ložištu se odvija ne samo izgaranje mješavine plina i zraka, već i proces pripreme smjese. Ova metoda izgaranja plina naširoko se koristi u industrijskim postrojenjima.

U drugom slučaju (slika 1.6), izgaranje plina događa se mnogo bolje. Kao rezultat djelomičnog prethodnog miješanja plina sa zrakom, pripremljena mješavina plina i zraka ulazi u zonu izgaranja. Plamen postaje kraći, nesvjetleći i ima dvije zone - unutarnju i vanjsku.

Smjesa plina i zraka u unutarnjoj zoni ne gori jer nije zagrijana do temperature paljenja. U vanjskoj zoni izgara plinsko-zračna smjesa, dok u gornjem dijelu zone temperatura naglo raste.

S djelomičnim miješanjem plina sa zrakom, u ovom slučaju, potpuno izgaranje plina događa se samo uz dodatni dovod zraka u plamenik. Tijekom izgaranja plina zrak se dovodi dva puta: prvi put prije ulaska u ložište (primarni zrak), drugi put direktno u ložište (sekundarni zrak). Ova metoda izgaranja plina osnova je za dizajn plinskih plamenika za Kućanski aparati i grijanje kotlovnica.

U trećem slučaju se baklja značajno skraćuje i plin potpunije izgara, budući da je prethodno pripremljena mješavina plina i zraka. Kratki prozirni plamen označava potpunost izgaranja plina plava boja(bez plamena), koji se koristi u uređajima za infracrveno zračenje za plinsko grijanje.

- Proces izgaranja plina