Forbrænding er en reaktion, hvor den kemiske energi af et brændstof omdannes til varme.
Forbrændingen kan være fuldstændig eller ufuldstændig. Fuldstændig forbrænding sker, når der er tilstrækkelig ilt. Dens mangel forårsager ufuldstændig forbrænding, hvor der frigives mindre varme end ved fuldstændig forbrænding, og kulilte (CO), som har en giftig effekt på driftspersonalet, dannes sod, der sætter sig på kedlens varmeoverflade og øger varmetabet, hvilket fører til et for højt brændstofforbrug og et fald i effektiviteten kedel, luftforurening.
For at forbrænde 1 m 3 metan skal du bruge 10 m 3 luft, som indeholder 2 m 3 ilt. Til fuldstændig forbrænding naturgas luft tilføres til ovnen med et lille overskud. Forholdet mellem det faktisk forbrugte luftvolumen V d og den teoretisk krævede V t kaldes overskydende luftkoefficient a = V d / V t. Denne indikator afhænger af udformningen af gasbrænderen og ovnen: jo mere perfekte de er. jo mindre a. Det er nødvendigt at sikre, at overskydende luftkoefficient ikke er mindre end 1, da dette fører til ufuldstændig forbrænding af gassen. Forøgelse af overskydende luftforhold reducerer effektiviteten. kedel enhed.
Fuldstændigheden af brændstofforbrænding kan bestemmes ved hjælp af en gasanalysator og visuelt - af flammens farve og art: gennemsigtig blålig - fuldstændig forbrænding;
rød eller gul – forbrændingen er ufuldstændig.
Den hastighed, hvormed forbrændingszonen bevæger sig i en retning vinkelret på selve zonen, kaldes flammens udbredelseshastighed. Flammeudbredelseshastigheden karakteriserer opvarmningshastigheden af gas-luftblandingen til antændelsestemperaturen. Højeste hastighed Flammen af brint og vandgas (3 m/sek.) har den mindste spredning; flammen af naturgas og propan-butanblanding har den mindste spredning. En høj flammeudbredelseshastighed har en gavnlig effekt på fuldstændigheden af gasforbrænding, mens en lav hastighed tværtimod er en af årsagerne til ufuldstændig forbrænding af gas. Flammeudbredelseshastigheden øges, når der anvendes en ilt-gas-blanding i stedet for en luft-gas-blanding.
Forbrændingen reguleres ved at øge lufttilførslen til kedelfyret eller ved at mindske gastilførslen. Denne proces bruger primær (blandet med gas i brænderen - før forbrænding) og sekundær (kombineret med gas eller gas-luftblanding i kedelovnen under forbrændingen) luft.
I kedler udstyret med diffusionsbrændere (uden tvungen lufttilførsel) kommer sekundær luft, under påvirkning af vakuum, ind i ovnen gennem afblæsningsdørene.
I kedler udstyret injektionsbrændere: primær luft kommer ind i brænderen gennem indsprøjtning og reguleres af en justeringsskive, og sekundær luft kommer ind gennem skylledørene.
I kedler med blandebrændere tilføres primær og sekundær luft til brænderen af en ventilator og styret af luftventiler.
Overtrædelse af forholdet mellem hastigheden af gas-luftblandingen ved udgangen af brænderen og hastigheden af flammeudbredelsen fører til adskillelse eller spring af flammen på brænderne.
Hvis hastigheden af gas-luftblandingen ved brænderens udløb er større end hastigheden af flammeudbredelsen, er der adskillelse, og hvis den er mindre, er der gennembrud.
Hvis flammen bryder ud og bryder igennem, skal vedligeholdelsespersonalet slukke kedlen, udlufte brændkammeret og røgkanalerne samt genantænde kedlen.
Forbrænding af naturgas er en kompleks fysisk og kemisk proces af interaktion mellem dets brændbare komponenter og et oxidationsmiddel, hvorunder brændstoffets kemiske energi omdannes til varme. Forbrændingen kan være fuldstændig eller ufuldstændig. Når gas blandes med luft, er temperaturen i ovnen høj nok til forbrænding, og den kontinuerlige tilførsel af brændstof og luft sikrer fuldstændig forbrænding af brændstoffet. Ufuldstændig forbrænding af brændstof opstår, når disse regler ikke overholdes, hvilket fører til mindre frigivelse af varme (CO), brint (H2), metan (CH4) og som følge heraf til aflejring af sod på varmeoverflader, hvilket forværrer varmeoverførslen og stigende varmetab, hvilket igen fører til et for stort brændstofforbrug og et fald i kedlens effektivitet og følgelig til luftforurening.
Den overskydende luftkoefficient afhænger af udformningen af gasbrænderen og ovnen. Overskydende luftkoefficient skal være mindst 1, ellers kan det føre til ufuldstændig forbrænding af gassen. Og også en stigning i overskydende luftkoefficient reducerer effektiviteten af den varmeforbrugende installation på grund af store varmetab med udstødningsgasser.
Fuldstændigheden af forbrændingen bestemmes ved hjælp af en gasanalysator og af farve og lugt.
Fuldstændig forbrænding af gas. metan + oxygen = kuldioxid+ vand CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O Ud over disse gasser kommer nitrogen og resterende ilt i atmosfæren med brændbare gasser. N2 + O2 Hvis gasforbrændingen ikke sker fuldstændigt, frigives brandbare stoffer til atmosfæren - kulilte, hydrogen, sod.CO + H + C
Ufuldstændig forbrænding af gas opstår på grund af utilstrækkelig luft. Samtidig opstår der visuelt sodtunger i flammen. Faren for ufuldstændig forbrænding af gas er, at kulilte kan forårsage forgiftning af fyrrumspersonale. Et CO-indhold i luften på 0,01-0,02% kan forårsage mild forgiftning. En højere koncentration kan føre til alvorlig forgiftning og død. Den resulterende sod sætter sig på kedlers vægge og forringer derved varmeoverførslen til kølevæsken og reducerer kedelrummets effektivitet. Sod leder varme 200 gange dårligere end metan. For at forbrænde 1 m3 gas skal der teoretisk set 9 m3 luft til. Under virkelige forhold kræves der mere luft. Det vil sige, at der er brug for en overskydende mængde luft. Denne værdi, betegnet alfa, viser, hvor mange gange mere luft der forbruges end teoretisk nødvendigt. Alfa-koefficienten afhænger af typen af specifik brænder og er normalt foreskrevet i brænderpasset eller i overensstemmelse med anbefalingerne fra organisationen af det udførte idriftsættelsesarbejde. . Når mængden af overskydende luft stiger over det anbefalede niveau, øges varmetabet. Med en betydelig stigning i mængden af luft kan en flamme bryde ud og skabe en nødsituation. Hvis mængden af luft er mindre end anbefalet, vil forbrændingen være ufuldstændig, hvilket skaber en trussel om forgiftning for fyrrumspersonalet Ufuldstændig forbrænding bestemmes af:
K kategori: Gasforsyning
Gasforbrændingsproces
Hovedbetingelsen for gasforbrænding er tilstedeværelsen af ilt (og derfor luft). Uden tilstedeværelsen af luft er gasforbrænding umulig. Under forbrændingen af gas sker der en kemisk reaktion, når ilt i luften kombineres med kulstof og brint i brændstoffet. Reaktionen sker med frigivelse af varme, lys samt kuldioxid og vanddamp.
Afhængigt af mængden af luft, der er involveret i gasforbrændingsprocessen, opstår fuldstændig eller ufuldstændig forbrænding.
Med tilstrækkelig lufttilførsel opstår fuldstændig forbrænding af gassen, som et resultat af hvilken dens forbrændingsprodukter indeholder ikke-brændbare gasser: kuldioxid C02, nitrogen N2, vanddamp H20. Mest af alt (efter volumen) i forbrændingsprodukterne af nitrogen er 69,3-74%.
For fuldstændig forbrænding af gas er det også nødvendigt, at den blandes med luft i visse (for hver gas) mængder. Jo højere kalorieindhold gassen er, jo påkrævet mere luft. For at forbrænde 1 m3 naturgas kræves der således omkring 10 m3 luft, kunstig - omkring 5 m3, blandet - omkring 8,5 m3.
Hvis der ikke er tilstrækkelig lufttilførsel, opstår der ufuldstændig forbrænding af gas eller kemisk underforbrænding af brændbare materialer. komponenter; Brændbare gasser forekommer i forbrændingsprodukter: kulilte CO, metan CH4 og brint H2
Med ufuldstændig forbrænding af gas, en lang, røgfyldt, lysende, uigennemsigtig, gul fakkel.
Således fører mangel på luft til ufuldstændig forbrænding af gassen, og et overskud fører til overdreven afkøling af flammetemperaturen. Antændelsestemperaturen for naturgas er 530 °C, koksgas - 640 °C, blandet gas - 600 °C. Hertil kommer, med et betydeligt overskud af luft, også ufuldstændig forbrænding af gas. I dette tilfælde er enden af faklen gullig i farven, ikke helt gennemsigtig, med en vag blålig-grøn kerne; flammen er ustabil og går ud af brænderen.
Ris. 1. Gasflamme - uden foreløbig blanding af gas med luft; b -c delvis forrige. verificerbar blanding af gas med luft; c - med foreløbig fuldstændig blanding af gas med luft; 1 - indre mørk zone; 2 - røgfyldt lysende kegle; 3 - brændende lag; 4 - forbrændingsprodukter
I det første tilfælde (fig. 1,a) har brænderen længere længde og består af tre zoner. I atmosfærisk luft ren gas forbrænder. I det første indre mørk zone gassen brænder ikke: den er ikke blandet med ilt i luften og opvarmes ikke til antændelsestemperaturen. Luft kommer ind i den anden zone i utilstrækkelige mængder: den tilbageholdes af det brændende lag, og derfor kan den ikke blandes godt med gassen. Dette fremgår af flammens klart glødende, lysegule, røgfyldte farve. Luft kommer ind i den tredje zone i tilstrækkelige mængder, hvis ilt blandes godt med gassen, gassen brænder blåligt.
Med denne metode tilføres gas og luft til ovnen separat. I brændkammeret sker ikke kun forbrændingen af gas-luftblandingen, men også processen med at forberede blandingen. Denne metode til gasforbrænding er meget udbredt i industrielle installationer.
I det andet tilfælde (fig. 1.6) sker gasforbrændingen meget bedre. Som et resultat af delvis foreløbig blanding af gas med luft, kommer den forberedte gas-luftblanding ind i forbrændingszonen. Flammen bliver kortere, ikke-lysende og har to zoner - intern og ekstern.
Gas-luftblandingen i den indre zone brænder ikke, da den ikke blev opvarmet til antændelsestemperaturen. I den ydre zone brænder gas-luftblandingen, mens temperaturen i den øverste del af zonen stiger kraftigt.
Ved delvis blanding af gas med luft, i dette tilfælde, sker fuldstændig forbrænding af gassen kun med yderligere lufttilførsel til brænderen. Ved gasforbrænding tilføres luft to gange: første gang før den kommer ind i ovnen (primær luft), anden gang direkte ind i ovnen (sekundær luft). Denne gasforbrændingsmetode er grundlaget for enheden gasbrændere For husholdningsapparater og opvarmning af kedelhuse.
I det tredje tilfælde forkortes brænderen betydeligt, og gassen brænder mere fuldstændigt, da gas-luftblandingen tidligere er blevet forberedt. En kort gennemsigtig flamme indikerer fuldstændigheden af gasforbrænding blå farve(flammefri forbrænding), som bruges i enheder infrarød stråling med gasvarme.
- Gasforbrændingsproces
Generel information. En anden vigtig kilde til intern forurening, en stærk sensibiliserende faktor for mennesker, er naturgas og dens forbrændingsprodukter. Gas er et multikomponentsystem, der består af snesevis af forskellige forbindelser, inklusive dem, der er specielt tilsat (tabel 12.3).
Der er direkte beviser for, at brugen af apparater, der brænder naturgas (gaskomfurer og kedler), har en negativ indvirkning på menneskers sundhed. Derudover reagerer personer med øget følsomhed over for miljøfaktorer utilstrækkeligt på komponenterne i naturgas og dens forbrændingsprodukter.
Naturgas i hjemmet er en kilde til mange forskellige forurenende stoffer. Disse omfatter forbindelser, der er direkte til stede i gassen (lugtstoffer, gasformige kulbrinter, giftige organometalliske komplekser og radioaktiv gas radon), produkter af ufuldstændig forbrænding (kulilte, nitrogendioxid, aerosoliserede organiske partikler, polycykliske aromatiske kulbrinter og små mængder flygtige organiske forbindelser ). Alle disse komponenter kan påvirke den menneskelige krop enten alene eller i kombination med hinanden (synergieffekt).
Tabel 12.3
Sammensætning af gasformigt brændstof Komponenter Indhold, % Methan 75-99 Ethan 0,2-6,0 Propan 0,1-4,0 Butan 0,1-2,0 Pentan Op til 0,5 Ethylen Indeholdt i individuelle aflejringer Propylen Butylen Benzen Svovldioxid Hydrogensulfid Kuldioxid01. til 0,001
Lugtstoffer. Lugtstoffer er svovlholdige organiske aromatiske forbindelser (mercaptaner, thioethere og thio-aromatiske forbindelser). Tilsat naturgas for at opdage lækager. Selvom disse forbindelser er til stede i meget små koncentrationer under tærskelværdien, som ikke anses for at være giftige for de fleste individer, kan deres lugt forårsage kvalme og hovedpine hos raske mennesker.
Klinisk erfaring og epidemiologiske data indikerer, at kemisk følsomme mennesker reagerer uhensigtsmæssigt på kemiske forbindelser, der er til stede selv ved undertærskelkoncentrationer. Personer med astma identificerer ofte lugt som en promotor (trigger) af astmatiske anfald.
Lugtstoffer omfatter for eksempel methanthiol. Methanthiol, også kendt som methylmercaptan (mercaptomethan, thiomethylalkohol), er en gasformig forbindelse, der almindeligvis anvendes som et aromatisk tilsætningsstof til naturgas. Ubehagelig lugt opleves af de fleste mennesker ved en koncentration på 1 del ud af 140 ppm, men denne forbindelse kan påvises i væsentligt lavere koncentrationer af meget følsomme individer. Toksikologiske undersøgelser på dyr har vist, at 0,16 % methanthiol, 3,3 % ethanthiol eller 9,6 % dimethylsulfid er i stand til at inducere koma hos 50 % af rotterne, der er udsat for disse forbindelser i 15 minutter.
En anden mercaptan, også brugt som et aromatisk tilsætningsstof til naturgas, er mercaptoethanol (C2H6OS), også kendt som 2-thioethanol, ethylmercaptan. Stærkt irriterende for øjne og hud, i stand til at forårsage toksiske virkninger gennem huden. Det er brandfarligt og nedbrydes ved opvarmning og danner meget giftige SOx-dampe.
Mercaptaner, der er indendørs luftforurenende stoffer, indeholder svovl og er i stand til at fange elementært kviksølv. I høje koncentrationer kan mercaptaner forårsage nedsat perifer cirkulation og øget hjertefrekvens og kan stimulere bevidsthedstab, udvikling af cyanose eller endda død.
Aerosoler. Forbrændingen af naturgas producerer små organiske partikler (aerosoler), herunder kræftfremkaldende aromatiske kulbrinter, samt nogle flygtige organiske forbindelser. DOS er mistænkte sensibiliserende stoffer, der sammen med andre komponenter kan inducere "syg bygning"-syndromet samt multipel kemisk følsomhed (MCS).
JIOC omfatter også formaldehyd, som dannes i små mængder under gasforbrænding. Brug gasapparater i et hjem, hvor følsomme personer bor, øger eksponeringen for disse irriterende stoffer, hvilket efterfølgende øger symptomerne på sygdom og fremmer også yderligere sensibilisering.
Aerosoler dannet under forbrænding af naturgas kan blive adsorptionssteder for en række kemiske forbindelser, der er til stede i luften. Luftforurenende stoffer kan således koncentrere sig i mikrovolumener og reagere med hinanden, især når metaller fungerer som reaktionskatalysatorer. Jo mindre partikel, jo højere koncentrationsaktivitet af denne proces.
Desuden er vanddamp, der genereres under forbrænding af naturgas, et transportled for aerosolpartikler og forurenende stoffer under deres overførsel til lungealveolerne.
Forbrændingen af naturgas producerer også aerosoler indeholdende polycykliske aromatiske kulbrinter. De har en negativ effekt på åndedrætssystem og er kendte kræftfremkaldende stoffer. Desuden kan kulbrinter føre til kronisk forgiftning hos modtagelige mennesker.
Dannelsen af benzen, toluen, ethylbenzen og xylen under forbrænding af naturgas er også ugunstig for menneskers sundhed. Benzen er kendt for at være kræftfremkaldende ved doser langt under tærskelværdierne. Eksponering for benzen er korreleret med en øget risiko for kræft, især leukæmi. De sensibiliserende virkninger af benzen kendes ikke.
Organometalliske forbindelser. Nogle komponenter i naturgas kan indeholde høje koncentrationer af giftige tungmetaller, herunder bly, kobber, kviksølv, sølv og arsen. Efter al sandsynlighed er disse metaller til stede i naturgas i form af organometalliske komplekser såsom trimethylarsenit (CH3)3As. Sammenhængen af disse giftige metaller med den organiske matrix gør dem lipidopløselige. Dette fører til høje niveauer af absorption og en tendens til at bioakkumulere i humant fedtvæv. Den høje toksicitet af tetramethylplumbite (CH3)4Pb og dimethylkviksølv (CH3)2Hg tyder på en indvirkning på menneskers sundhed, da de methylerede forbindelser af disse metaller er mere giftige end metallerne selv. Disse forbindelser udgør en særlig fare under amning hos kvinder, da lipider i dette tilfælde migrerer fra kroppens fedtdepoter.
Dimethylkviksølv (CH3)2Hg er en særlig farlig organometallisk forbindelse på grund af dens høje lipofilicitet. Methylkviksølv kan inkorporeres i kroppen gennem indånding og også gennem huden. Absorptionen af denne forbindelse i mave-tarmkanalen er næsten 100%. Kviksølv har en udtalt neurotoksisk virkning og evnen til at påvirke menneskers reproduktive funktion. Toksikologi har ikke data om sikre niveauer af kviksølv for levende organismer.
Organiske arsenforbindelser er også meget giftige, især under deres metaboliske ødelæggelse (metabolisk aktivering), hvilket resulterer i dannelsen af meget giftige uorganiske former.
Naturgasforbrændingsprodukter. Nitrogendioxid kan virke på lungesystemet, hvilket letter udviklingen allergiske reaktioner til andre stoffer, nedsætter lungefunktionen, modtagelighed for infektionssygdomme lunger, forstærker bronkial astma og andre luftvejssygdomme. Dette er især udtalt hos børn.
Der er tegn på, at NO2 produceret ved afbrænding af naturgas kan inducere:
betændelse i lungesystemet og nedsat vital funktion af lungerne;
øget risiko for astma-lignende symptomer, herunder hvæsen, åndenød og anfald. Dette er især almindeligt hos kvinder, der laver mad på gaskomfurer, såvel som hos børn;
fald i modstand mod bakterielle sygdomme lunger på grund af et fald i de immunologiske mekanismer for lungeforsvar;
Tilvejebringelse af negative virkninger generelt på immunsystemet hos mennesker og dyr;
indflydelse som adjuvans på udviklingen af allergiske reaktioner på andre komponenter;
øget følsomhed og øget allergisk reaktion på sideallergener.
Naturgasforbrændingsprodukter indeholder en ret høj koncentration af svovlbrinte (H2S), som forurener miljø. Den er giftig i koncentrationer lavere end 50 ppm, og ved en koncentration på 0,1-0,2 % er den dødelig selv ved kort eksponering. Da kroppen har en mekanisme til at afgifte denne forbindelse, er toksiciteten af svovlbrinte mere relateret til dets eksponeringskoncentration end med eksponeringens varighed.
Selvom svovlbrinte har stærk lugt, fører dens kontinuerlige lavkoncentrationseksponering til tab af lugtesansen. Dette gør det muligt for toksiske virkninger at forekomme hos mennesker, som ubevidst kan blive udsat for farlige niveauer af denne gas. Mindre koncentrationer af det i luften i boliger fører til irritation af øjne og nasopharynx. Moderat niveau forårsager hovedpine, svimmelhed, samt hoste og åndedrætsbesvær. Høje niveauer føre til chok, kramper, koma, som ender med døden. Overlevende af akut hydrogensulfidtoksicitet oplever neurologisk dysfunktion såsom hukommelsestab, rysten, ubalance og nogle gange mere alvorlig hjerneskade.
Den akutte toksicitet af relativt høje koncentrationer af svovlbrinte er velkendt, men desværre er der kun få oplysninger om kronisk lavdosis eksponering for denne komponent.
Radon. Radon (222Rn) er også til stede i naturgas og kan føres gennem rørledninger til gaskomfurer, som bliver kilder til forurening. Da radon henfalder til bly (210Pb har en halveringstid på 3,8 dage), danner det et tyndt lag radioaktivt bly (gennemsnitligt 0,01 cm tykt), der dækker indvendige overflader rør og udstyr. Dannelsen af et lag af radioaktivt bly øger baggrundsværdien af radioaktivitet med flere tusinde henfald i minuttet (over et areal på 100 cm2). Det er meget vanskeligt at fjerne det og kræver udskiftning af rørene.
Det skal huskes, at blot at slukke for gasudstyret ikke er nok til at fjerne de giftige virkninger og bringe lindring til kemisk følsomme patienter. Gas udstyr skal fjernes helt fra lokalerne, da selv ikke-arbejde gaskomfur fortsætter med at frigive aromatiske forbindelser, som den har absorberet gennem mange års brug.
De kumulative virkninger af naturgas, aromatiske forbindelsers og forbrændingsprodukters indflydelse på menneskers sundhed kendes ikke præcist. Det er en hypotese, at effekter fra flere forbindelser kan multipliceres, og responsen fra eksponering for flere forurenende stoffer kan være større end summen af de individuelle effekter.
Sammenfattende er de karakteristika ved naturgas, der giver anledning til bekymring for menneskers og dyrs sundhed: brandbarhed og eksplosiv natur;
kvælningsegenskaber;
forurening af indendørs luft med forbrændingsprodukter;
tilstedeværelse af radioaktive elementer (radon);
indhold af meget giftige forbindelser i forbrændingsprodukter;
tilstedeværelsen af spormængder af giftige metaller;
indholdet af giftige aromatiske forbindelser tilsat naturgas (især for personer med flere kemiske følsomheder);
gaskomponenters evne til at sensibilisere.
Forbrændingen af gasformigt brændstof er en kombination af følgende fysiske og kemiske processer: blanding af brændbar gas med luft, opvarmning af blandingen, termisk nedbrydning af brændbare komponenter, antændelse og kemisk forbindelse brændbare elementer med luftilt.
Stabil forbrænding af en gas-luftblanding er mulig med den kontinuerlige tilførsel af de nødvendige mængder brændbar gas og luft til forbrændingsfronten, deres grundige blanding og opvarmning til antændelses- eller selvantændelsestemperaturen (tabel 5).
Antændelse af gas-luftblandingen kan udføres:
- opvarmning af hele volumen af gas-luftblandingen til selvantændelsestemperaturen. Denne metode bruges i forbrændingsmotorer, hvor gas-luftblandingen opvarmes ved hurtig kompression til et vist tryk;
- brugen af eksterne antændelseskilder (tændere mv.). I dette tilfælde opvarmes ikke hele gas-luftblandingen, men en del af den til antændelsestemperaturen. Denne metode bruges ved afbrænding af gasser i brændere af gasapparater;
- eksisterende brænder kontinuerligt under forbrændingsprocessen.
For at starte forbrændingsreaktionen af gasformigt brændstof skal der bruges en vis mængde energi på at bryde molekylære bindinger og skabe nye.
Kemisk formel til forbrænding af gasbrændstof, der angiver hele reaktionsmekanismen forbundet med udseendet og forsvinden stor mængde frie atomer, radikaler og andre aktive partikler er kompleks. For forenklings skyld anvendes der derfor ligninger, der udtrykker start- og sluttilstanden af gasforbrændingsreaktioner.
Hvis kulbrintegasser betegnes C m H n, så ligningen kemisk reaktion forbrændingen af disse gasser i oxygen vil tage formen
C m H n + (m + n/4) O 2 = mCO 2 + (n/2) H 2 O,
hvor m er antallet af carbonatomer i carbonhydridgassen; n er antallet af hydrogenatomer i gassen; (m + n/4) - mængden af oxygen, der kræves til fuldstændig forbrænding af gassen.
I overensstemmelse med formlen udledes gasforbrændingsligninger:
- methan CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O
- ethan C 2 H 6 + 3,5 O 2 = 2CO 2 + ZH 2 O
- butan C 4 H 10 + 6,5 O 2 = 4 CO 2 + 5 H 2 0
- propan C 3 H 8 + 5O 3 = ZCO 2 + 4H 2 O.
I praktiske forhold Ved afbrænding af gas tages ilt ikke i ren form, men indgår i luften. Da luft efter volumen består af 79% nitrogen og 21% oxygen, kræves der for hvert volumen oxygen 100: 21 = 4,76 volumener luft eller 79: 21 = 3,76 volumener nitrogen. Så kan reaktionen af metanforbrænding i luft skrives som følger:
CH4 + 2O2 + 2 * 3,76N2 = CO2 + 2H2O + 7,52N2.
Ud fra ligningen er det klart, at for at forbrænde 1 m 3 metan kræves 1 m 3 ilt og 7,52 m 3 nitrogen eller 2 + 7,52 = 9,52 m 3 luft.
Ved forbrænding af 1 m 3 metan opnås 1 m 3 kuldioxid, 2 m 3 vanddamp og 7,52 m 3 nitrogen. Tabellen nedenfor viser disse data for de mest almindelige brandfarlige gasser.
Til forbrændingsprocessen af en gas-luftblanding er det nødvendigt, at mængden af gas og luft i gas-luftblandingen er inden for visse grænser. Disse grænser kaldes brændbarhedsgrænser eller eksplosionsgrænser. Der er nedre og øvre brændbarhedsgrænser. Det mindste gasindhold i en gas-luftblanding, udtrykt i volumenprocent, ved hvilket antændelse sker, kaldes den nedre brændbarhedsgrænse. Det maksimale gasindhold i en gas-luftblanding, over hvilket blandingen ikke antændes uden tilførsel af ekstra varme, kaldes den øvre brændbarhedsgrænse.
Mængden af ilt og luft ved afbrænding af visse gasser
|
For at forbrænde 1 m 3 gas kræves, m 3 |
Når 1 m 3 afbrændes, frigives gas, m 3 |
Forbrændingsvarme He, kJ/m 3 |
|||||
|
ilt |
dioxid kulstof |
||||||
|
Kulilte |
|||||||
Hvis gas-luftblandingen indeholder gas mindre end den nedre antændelsesgrænse, så brænder den ikke. Hvis der ikke er nok luft i gas-luftblandingen, forløber forbrændingen ikke helt.
Inerte urenheder i gasser har stor indflydelse på eksplosionsgrænserne. Forøgelse af ballastindholdet (N 2 og CO 2) i gassen indsnævrer brændbarhedsgrænserne, og når ballastindholdet stiger over visse grænser, antændes gas-luftblandingen ikke ved noget gas-til-luft-forhold (tabel nedenfor).
Antallet af volumener inert gas pr. 1 volumen brændbar gas, hvor gas-luftblandingen holder op med at være eksplosiv
Den mindste mængde luft, der kræves til fuldstændig forbrænding af gas, kaldes den teoretiske luftstrøm og betegnes Lt, det vil sige, hvis den nedre brændværdi af gasbrændstof er 33520 kJ/m 3 , så teoretisk påkrævet mængde forbrændingsluft 1 m 3 gas
L T= (33.520/4190)/1,1 = 8,8 m3.
Den faktiske luftstrøm overstiger dog altid den teoretiske. Dette forklares ved, at det er meget vanskeligt at opnå fuldstændig forbrænding af gas ved teoretiske luftstrømshastigheder. Derfor evt gas installation For at forbrænde gas virker det med noget overskydende luft.
Så den praktiske luftstrøm
Ln = αL T,
Hvor Ln- praktisk luftstrøm; α - overskydende luftkoefficient; L T- teoretisk luftstrøm.
Overskydende luftkoefficient er altid større end én. For naturgas er det α = 1,05 - 1,2. Koefficient α viser hvor mange gange den faktiske luftstrøm overstiger den teoretiske taget som enhed. Hvis α = 1, så kaldes gas-luftblandingen støkiometrisk.
På α = 1,2 Gasforbrænding udføres med et luftoverskud på 20 %. Som regel bør forbrænding af gasser ske med en minimumsværdi på a, da ved et fald i overskudsluft reduceres varmetabet fra røggasserne. Luften, der deltager i forbrændingen, er primær og sekundær. Primær kaldes luften, der kommer ind i brænderen, for at blive blandet med gas; sekundær- luft, der kommer ind i forbrændingszonen, ikke blandet med gas, men separat.