Результат сгорания природного газа

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

Образование вредных веществ при горении газа

Для современной цивилизации характерно мощное антропогенное воздействие на окружающую природную среду. Бурное развитие хозяйственной деятельности влияет на климат Земли, изменяет биосферу, разрушающе воздействует на организм человека. Большая часть добываемого природного газа сжигается в качестве топлива. Природный газ является наиболее экологически чистым видом топлива. При сжигании газа образуется меньше вредных веществ, чем при сжигании других видов топлива, однако они есть. Поскольку объёмы используемого газа возрастают, то возрастают и выбросы вредных веществ в окружающую природную среду.

Рис. 12.1. Выбросы промышленного предприятия в атмосферу

Образование вредных веществ при горении газа

Сжигание природного газа в промышленности, энергетике, на транспорте и коммунально-бытовом секторе приводит к загрязнению атмосферного воздуха вредными веществами, которые содержатся в продуктах сгорания. Основное место среди загрязнителей занимают оксиды азота (NO_Х, т.е. NO и NO₂). Оксиды серы (SO_Х) и летучая зола практически отсутствуют. Из продуктов неполного сгорания обычно выделяют: оксид углерода (СО), углеводороды (СН), альдегиды, сажу (С) и канцерогены.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Это важно знать:

Машина для нарезки хлеба. Общая характеристика. Назначение, устройство, принцип действия, правила эксплуатации МРХ-200 Тема 1.7. Машины для нарезки хлеба и гастрономических товаров. Машины для нарезки хлеба. Общая характеристика. Устройство.
Символика геометрических фигур и идеограмм Точка. С точки начинается любое явление. Она лежит в основе всех измерений.
Понятие и виды управленческих решений, принимаемых в органах внутренних дел. Условия эффективности управленческих решений в органах внутренних дел В органах внутренних дел принимается большое количество решений.
Доказывание и доказательства в уголовном процессе 1. Понятие доказывания в уголовном процессе 2. Составные части процесса доказывания 3. Понятие и свойства доказательств 4.
Вещные права. Владение и собственность в римском праве 1. Понятие и виды вещных прав в римском частном праве. 2. Владение и держание в римском частном праве. Установление.

Большинство людей утверждают, что великий ученый – это прежде всего интеллект. Они ошибаются: это прежде всего характер. © Эйнштейн ==> читать все изречения.

Источник

Природный газ очищает воздух

Природный газ является важным источником энергии, способным значительно сократить объём выбросов и поддерживать нормальное состояние окружающей среды. Помимо того, что он имеется в избытке в разных местах, он также является достаточно безопасным источником энергии, а использование природного газа даёт ряд других преимуществ, и особенно при сравнении ископаемых видов топлива. В данной статье подробно рассматривается влияние природного газа на окружающую среду с точки зрения выбросов, а также воздействия на неё самой газодобывающей промышленности.

Выбросы в результате сжигания природного газа

Как уже говорилось выше, природный газ является самым чистым из всех ископаемых видов топлива. В основе природного газа находится метан, поэтому его продуктом сгорания является диоксид углерода и водяной пар, такие же соединения выделяем и мы при дыхании. Уголь и нефть состоят из более сложных органических соединений, содержащих больший объём углерода, а также больше азотистых и серных составляющих. Это значит, что в процессе горения уголь и нефть производят больше вредных выбросов, включая больший объём оксидов азота (NO_x) и диоксидов серы (SO₂). Уголь и нефть в процессе горения также создают пепел в виде мелких частиц, которые не сгорают и попадают в окружающую среду и таким образом вносят свой вклад в загрязнение окружающей среды. При горении природного газа, наоборот, происходят гораздо меньшие выбросы оксидов азота и диоксида серы, и, практически, никаких частиц пепла, а также гораздо меньшие объёмы диоксида углерода, моноксида углерода и прочих реактивных гидракарбонатов.

Уровни выбросов ископаемого топлива (фунтов на миллиард БТЕ)

БТЕ — британская тепловая единица 0, 252 ккал.

Фунт — британская мера веса – 454 г

Загрязнитель

Природный Газ

Источник

4. Образование токсичных и канцерогенных веществ в продуктах сгорания природного газа.

Окись углерода и бензопирен – продукты неполного окисления метана и др. углеводородов. Промежуточным продуктом горения метана является формальдегид и окись углерода. Причина неполного окисления – недостаток воздуха, необходимого для горения, недостаточное время пребывания продуктов горения в зоне высоких температур. Концентрация СО в уходящих газах достигает существенных значений при одновременном снижении КПД установок. При неполном сгорании топлива кроме СО может образовываться канцерогенные вещества.

СО очень токсичен, попадая в лёгкие он соединяется с гемоглобином и кровь теряет способность усваивать кислород. Способность крови воспринимать СО в 200 раз больше чем О₂. Поэтому даже малые концентрации СО опасны. ПДК СО в воздухе рабочей зоны составляет 20 мг/м 3 , а при использовании газа для коммунально-бытовых нужд 2 мг/м 3 . В пламени в зоне высоких температур при наличии кислорода, азот содержащийся в воздухе, соединяется с ним, образуя NO_Х – токсичное вещество. При температуре 1500-1800 0 С NO достигает значительных концентраций, выбрасываясь в атмосферу охлаждается и превращается в NO₂ . При большых концентрациях NO_X может привести к отравлению или смерти.

Канцерогенные вещества типа С₂₀Н₁₂ могут вызвать рак. При сжигании метана с α=1 в продуктах сгорания есть С₂Н₄, С₂₀Н₁₂, при α>1 их нет.

5.Уменьшение выбросов оксидов азота в атмосферу. (с 6 одинаковые)

6. Режимные методы борьбы с оксидами азота при сжигании природного газа

Образование оксидов азота происходит в основном после завершения выгорания газообразных горючих, т.е. вне зоны активного горения, и зависит от температуры, избытка кислорода.Существуют режимные методы подавления образования оксидов азота направдлены на устранение одного или нескольких перечисленных факторов. рециркуляция продуктов сгорания в зону высоких темер-р позволяет снизить макс-ю темп-ру горения в рез-те разбавления топочных газов охлажденными продуктами сгорания(300гр) и введения доп-го кол-ва балласта(сСО2,Н2О, N2), а также за счет уменьшения концентрации кислорода в зоне горения. Влияние рециркуляции на выход NOх зависит от способов ввода рециркулир-х продуктов сгорания в топочную камеру. Наибольший эффект достигается при подаче рециркулирующих газов в воздух перед горелками. Рециркуляция газов в воздушный тракт является одним из доступных и эффективных методов снижения выбросов NOх в атмосферу. Двухстадийное сжигание топлива состоит в том, что в первичную зону горения подают воздух в количестве, меньшем теоретически необходимого.(альфа=0,7-0,5). В результате достигается снижение концентрации кислорода и температуры факела, а след., подавление образования окислов азота. При использовании природного газа двухстадийное сжигание обеспечивает уменьшение образования окислов азота примерно на 50% без дополнительных капитальных вложений в реконструкцию установки. К недостаткам метода следует отнестивозможные нарушения стабильности горения и увеличения выбросов продуктов неполного сгорания. Сжигание пр.газа в слое огнеупора с теплоотводящими поверхностями, позволяет уменьшить образование окислов азота за счет интенсивного отвода тепла из зоны горения. Подача воды или пара в зону горения также оказывает существенное влияние на NOх. Этот метод подавления образования окислов азота снижает температуру факела за счет расхода значительного кол-ва теплоты на испарение воды и нагрев образовавшихся водяных паров.Конструкция газогорелочных устройств так же оказывает влияние на выход окислов азота за счет изменения геометрических размеров факела, макс.темп-ры пламени, времени пребывания газов в зоне высоких темп-р и др.факторовМакс.снижение выбросов оксидов азота достигается при сочетании различных способов.

Источник