Природный газ. Процесс горения.
Природный газ — это самое распространенное топливо на сегодняшний день. Природный газ так и называется природным, потому что он добывается из самых недр Земли.
Процесс горения газа является химической реакцией, при которой происходит взаимодействия природного газа с кислородом, который содержится в воздухе.
В газообразном топливе присутствует горючая часть и негорючая.
Основным горючим компонентом природного газа является метан — CH4. Его содержание в природном газе достигает 98 %. Метан не имеет запаха, не имеет вкуса и является нетоксичным. Предел его воспламеняемости находится от 5 до 15 %. Именно эти качества позволили использовать природный газ, как один из основных видов топлива. Опасно для жизни концентрация метана более 10 %, так может наступить удушье, вследствие нехватки кислорода.
Для обнаружения утечки газа, газ подвергают одоризации, иначе говоря добавляют сильнопахнущее вещество (этилмеркаптан). При этом газ можно обнаружить уже при концентрации 1 %.
Кроме метана в природном газе могут присутствовать горючие газы — пропан, бутан и этан.
Для обеспечения качественного горения газа необходимо в достаточном количестве подвести воздух в зону горения и добиться хорошего перемешивания газа с воздухом. Оптимальным считается соотношение 1 : 10. То есть на одну часть газа приходится десять частей воздуха. Кроме этого необходимо создание нужного температурного режима. Чтобы газ воспламенился необходимо его нагреть до температуры его воспламенения и в дальнейшем температура не должна опускаться ниже температуры воспламенения.
Необходимо организовать отвод продуктов сгорания в атмосферу.
Полное горение достигается в том случае, если в продуктах сгорания выходящих в атмосферу отсутствуют горючие вещества. При этом углерод и водород соединяются вместе и образуют углекислый газ и пары воды.
Визуально при полном сгорании пламя светло-голубое или голубовато-фиолетовое.
метан + кислород = углекислый газ + вода
Кроме этих газов в атмесферу с горючими газами выходит азот и оставшийся кислород. N2 + O2
Если сгорание газа происходит не полностью, то в атмосферу выбрасываются горючие вещества – угарный газ, водород, сажа.
Неполное сгорание газа происходит вследствие недостаточного количества воздуха. При этом визуально в пламени появляются языки копоти.
Опасность неполного сгорания газа состоит в том, что угарный газ может стать причиной отравления персонала котельной. Содержание СО в воздухе 0,01-0,02% может вызвать легкое отравление. Более высокая концентрация может привести к тяжелому отравлению и смерти.
Образующаяся сажа оседает на стенках котлов ухудшая тем самым передачу тепла теплоносителю снижает эффективность работы котельной. Сажа проводит тепло хуже метана в 200 раз.
Теоретически для сжигания 1м3 газа необходимо 9м3 воздуха. В реальных условиях воздуха требуется больше.
То есть необходимо избыточное количество воздуха. Эта величина обозначаемая альфа показывает во сколько раз воздуха расходуется больше, чем необходимо теоретически.
Коэффициент альфа зависит от типа конкретной горелки и обычно прописывается в паспорте горелки или в соответствие с рекомендациями организации производимой пусконаладочные работы.
С увеличением количества избыточного воздуха выше рекомендуемого, растут потери тепла. При значительном увеличение количества воздуха может произойти отрыв пламени, создав аварийную ситуацию. Если количество воздуха меньше рекомендуемого то горение будет неполным, создавая тем самым угрозу отравления персонала котельной.
Для более точного контроля качества сгорания топлива существуют приборы — газоанализаторы, которые измеряют содержание определенных веществ в составе уходящих газов.
Газоанализаторы могут поступать в комплекте с котлами. В случае если их нет, соответствующие измерения проводит пусконаладочная организация при помощи переносных газоанализаторов. Составляется режимная карта в которой прописываются необходимые контрольные параметры. Придерживаясь их можно обеспечить нормальное полное сгорание топлива.
Основными параметрами регулирования горения топлива являются:
- соотношение газа и воздуха подаваемых на горелки.
- коэфициент избытка воздуха.
- разряжение в топке.
- Кэфициент полезного действия котла.
При этом под коэфициентом полезного действия котла подразумевают соотношение полезного тепла к величине всего затраченного тепла.
Состав воздуха
| Название газа | Химический элемент | Содержание в воздухе |
| Азот | N2 | 78 % |
| Кислород | O2 | 21 % |
| Аргон | Ar | 1 % |
| Углекислый газ | CO2 | 0.03 % |
| Гелий | He | менее 0,001 % |
| Водород | H2 | менее 0,001 % |
| Неон | Ne | менее 0,001 % |
| Метан | CH4 | менее 0,001 % |
| Криптон | Kr | менее 0,001 % |
| Ксенон | Xe | менее 0,001 % |
Источник
Преимущества и недостатки открытой и закрытой камеры сгорания в газовых котлах
При выборе газового отопительного оборудования, как правило, мы сталкиваемся с десятком вопросов, которые касаются характеристик и параметров этого оборудования. И, от того насколько максимально точно мы сумеем дать ответ на вопрос, «какой же котёл нам нужен?» зависит то, насколько эффективное отопительное оборудование мы приобретём. О том, что газовые котлы делятся на несколько классификаций, и категорий – знает практически каждый из нас, и мы уже писали об этом. Только, как сделать правильный выбор, и, в пользу какого котла — с открытой камерой сгорания или с закрытой, отдать своё предпочтение? Именно, о преимуществах и недостатках открытых и закрытых камер сгорания в газовом отопительном оборудовании, наша публикация…
Газовые котлы с открытой камерой сгорания
Газовый котел с открытой камерой горения
Газовые котлы с открытой камерой сгорания или, как их ещё называют, с естественной тягой — представляют собой наглядный пример классической схемы, когда воздух, необходимый для горения и работы такого оборудования, забирается непосредственно из помещения, в котором установлен такой котёл. Другими словами – оборудование самостоятельно потребляет ту необходимую дозу воздуха, которая ему требуется для последующего сгорания газа в специальном отсеке газового котла. А, вот отработанные газы и продукты горения выводятся через отверстие дымохода, наличие которого, в данном случае установки такого котла с закрытой камерой сгорания, является обязательным.
Основным недостатком варианта установки именно такого котла является тот факт, что при условии установки котла в жилых помещениях, и в случае недостаточно хорошей вентиляции в помещении, возможна нехватка кислорода, ощущение духоты и даже случаи отравления угарным газом. Именно поэтому, специалисты рекомендуют в том случае, когда вы останавливаете свой выбор на приобретении котла с открытой камерой сгорания, заранее позаботиться о том, чтобы выделить для такого оборудования отдельно предназначенное небольшое помещение — топочную. Оно должно соответствовать всем необходимым требованиям вашего отопительного оборудования, подходить по размерам и быть оборудовано в соответствии с необходимыми нормами по технике безопасности. Данное помещение вам также приодеться оборудовать вертикальным дымоходом и вентиляцией (обеспечивающей 3х кратный воздухообмен). Такая мини-котельная станет залогом и гарантией безопасной работы котла с открытой камерой сгорания.
Что же касается ценовых параметров, то стоимость котлов с открытой камерой сгорания идёт на порядок ниже, и именно среди котлов с открытой камерой и встречаются котлы не зависящие от наличия электричества.
Газовые котлы с закрытой камерой сгорания
газовый котёл с закрытой камерой сгорания
Газовые котлы с закрытой камерой сгорания. На первый взгляд, когда вы останавливаете свой выбор именно на такой камере сгорания в отопительном оборудовании, вы существенно облегчаете свою жизнь. Как правило, вам не приодеться дополнительно оборудовать помещение под мини-котельную, чтобы установить там такой котёл (хотя основные требования к помещению, где установлен такой котел придется соблюсти, см. здесь). А, в случае, когда вы немного ограниченны в пространстве – это существенный плюс, достаточно будет лишь просто отвести несколько квадратных метров, для того, чтобы установить там такой котёл с закрытой камерой сгорания.
Однако, а как же подача воздуха и дым? Откуда что берётся и куда что девается? На самом деле, ничего сложного в такой закрытой камере сгорания нет. Такие котлы действительно не нуждаются в наличии вертикального дымохода, или специально предназначенного для их установки помещения (хотя СНиПы РФ, в отличие от западных стран, да и той-же Беларуси, пока не сильно дают послабления).
Тем не менее, выведение продуктов горения в таких газовых котлах при желании осуществляется и путём горизонтального дымоудаления, с помощью работы мощного вентилятора или кулера. Этот же вентилятор и осуществляет подачу необходимого количества кислорода для того, чтобы ваш котёл мог работать. Однако, наличие вентилятора уже предполагает определённую энергозависимость, и такие газовые отопительные котлы не могут работать без электричества.
Котлы с закрытой камерой сгорания для горения берут воздух принудительно с улицы, попутно подогревая его продуктами горения, что заметно повышает общий КПД котла. Но не могут работать без электричества.
Так же вам понадобиться установить и специальный коаксиальный дымоход. Что это такое? Такой дымоход оборудован и работает по весьма простому принципу – труба в трубе. Так, воздух, необходимый для горения, забирается не из помещения, в котором установлен такой котёл, а с … улицы, с помощью установленной наружной трубы. Что же касается продуктов сгорания – то они также выбрасываются через трубку (на это раз внутреннюю) такого коаксиального дымохода, как изображено на картинке слева.
Такой вариант не просто освобождает вас от необходимости установки дополнительных вентиляционных систем (если позволяет СНиП, о чем мы уже упоминали выше), но вы также получаете ещё несколько важных преимуществ:
- безопасность такого коаксиального дымохода на порядок выше безопасности обыкновенного дымохода. Достигается это за счёт того, что продукты сгорания проходят по внутренней трубке и в процессе своего прохождения остывают благодаря тому, что по наружной трубе идёт поступление холодного воздуха.
- показатель КПД таких отопительных приборов существенно выше.
- тот же высокий показатель КПД свидетельствует о том, что дожигание газового топлива проходит намного лучше, а это означает что показатель экологичности такого газового отопительного оборудования также намного выше.
- так как цикл горения осуществляется полностью изолированно от помещения, в котором установлен такой газовый котёл с закрытой камерой сгорания, существенно повышается как безопасность, так и уровень комфортного пребывания в таком помещении.
Что же касается стоимости котлов с закрытой камерой сгорания – то, они идут на порядок выше по стоимости по сравнению с котлами с открытой камерой сгорания, плюс более шумные.
Заключение
Делая заключительные выводы относительно преимуществ и недостатков котлов с закрытой камерой сгорания можно сказать:
такие котлы более производительные, однако, для их работы – циркуляции воздуха по коаксиальному дымоходу, необходимо устанавливать специальный вентилятор (обычно в комплекте), а это делает ваше отопительное оборудование энергозависимым и более шумным.
Благодаря знаниям этих основных преимуществ и недостатков открытых и закрытых камер сгорания, а также, специальных требований к их установке — вы сумеете разобраться в том, какой котёл предпочтительнее приобретать конкретно в вашем случае.
- Характеристики, которые следует учитывать при выборе котла описаны в статье характеристики газовых котлов.
- На что обращать особое внимание при выборе котла — нюансы выбора и хитрости продавцов вы найдете в статье выбор газового котла.
- Также возможно вас заинтересует описание принципа работы и обзор конденсационных газовых котлов, которые имеют выше КПД чем обычные.
- Здесь мы подробно сравниваем напольные и настенные газовые котлы.
- Также вы можете посетить наш каталог газовых котлов, в котором к каждой модели есть подробное описание и отзывы.
Пишите комментарии, задавайте вопросы. Что сможем — подскажем.
Источник