El gas natural se libera cuando se quema. Productos de la combustión de gases y control del proceso de combustión. Métodos de combustión de gas

Canal 4 + 2 × O2 +7.52 × norte 2 \u003d CO2+2× H 2 O + 7,5× norte 2 +8500 kcal

Aire:

, de ahí la conclusión:

1 m 3 O 2 representa 3,76 m 3norte 2

Al quemar 1 m 3 de gas, es necesario gastar 9,52 m 3 de aire (porque 2 + 7,52). Combustión completa de emisiones de gases:

· dióxido de carbono CO2;

· Vapor de agua;

· nitrógeno (lastre de aire);

· Se libera calor.

Al quemar 1 m 3 de gas, se liberan 2 m 3 de agua. Si la temperatura de los gases de combustión en la chimenea es inferior a 120 °C y la tubería es alta y no está aislada, entonces estos vapores de agua se condensan a lo largo de las paredes de la chimenea hasta su parte inferior, desde donde ingresan al tanque de drenaje o línea a través de el agujero.

Para evitar la formación de condensados ​​en la chimenea, es necesario aislar la chimenea o reducir la altura de la chimenea, habiendo calculado previamente el tiro en la chimenea (es decir, es peligroso reducir la altura de la chimenea).

Productos de combustión completa de gas.

· Dióxido de carbono;

· Vapor de agua.

Productos de la combustión incompleta del gas.

· Monóxido de carbono CO;

· hidrógeno H2;

· carbono c

En condiciones reales de combustión de gas, el suministro de aire es algo mayor que el calculado por la fórmula. La relación entre el volumen real de aire suministrado para la combustión y el volumen calculado teóricamente se denomina coeficiente de exceso de aire (un). No debe ser más de 1.05 ... 1.2:

Un exceso de aire excesivamente grande reduce la eficiencia. caldera.

En la ciudad:

Se gastan 175 kg de combustible de referencia en la producción de 1 Gcal de calor.

Por industria:

Se gastan 162 kg de combustible estándar en la producción de 1 Gcal de calor.

El exceso de aire se determina mediante el análisis de gases de combustión por parte del instrumento.

Coeficienteuna lo largo del espacio del horno no es el mismo. Al inicio del horno en el quemador, y cuando los humos salen por la chimenea, es mayor al calculado debido a fugas de aire por el revestimiento permeable (skinning) de la caldera.

Esta información se aplica a las calderas que funcionan al vacío, cuando la presión en el horno es inferior a la presión atmosférica.

Las calderas que funcionan bajo una presión excesiva de gases en el horno de la caldera se denominan calderas presurizadas. En tales calderas, el revestimiento debe ser muy hermético para evitar que los gases de combustión entren en la sala de calderas y envenenen a las personas.

Información general. Otra fuente importante de contaminación interna, un fuerte factor de sensibilización para los humanos, es el gas natural y sus productos de combustión. El gas es un sistema multicomponente que consta de docenas de compuestos diferentes, incluidos los agregados especialmente (Tabla 1).

Existe evidencia directa de que el uso de aparatos que queman gas natural (cocinas y calderas de gas) tiene un efecto adverso en la salud humana. Además, las personas con mayor sensibilidad a los factores ambientales reaccionan de manera inadecuada a los componentes del gas natural y los productos de su combustión.

El gas natural en el hogar es una fuente de muchos contaminantes diferentes. Estos incluyen compuestos que están directamente presentes en el gas (odorantes, hidrocarburos gaseosos, complejos organometálicos tóxicos y gas radiactivo radón), productos de combustión incompleta (monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, partículas orgánicas en aerosol, hidrocarburos aromáticos policíclicos y pequeñas cantidades de compuestos orgánicos volátiles ). Todos estos componentes pueden afectar al cuerpo humano tanto por sí mismos como en combinación entre sí (efecto sinérgico).

Tabla 12.3

Composición del combustible gaseoso

Olores. Los odorantes son compuestos aromáticos orgánicos que contienen azufre (mercaptanos, tioéteres y compuestos tioaromáticos). Se añaden al gas natural para detectarlo en caso de fugas. Aunque estos compuestos están presentes en concentraciones muy bajas, por debajo del umbral que no se consideran tóxicos para la mayoría de las personas, su olor puede causar náuseas y dolores de cabeza en personas sanas.

La experiencia clínica y los datos epidemiológicos indican que las personas químicamente sensibles reaccionan de forma inadecuada a las sustancias químicas presentes incluso en concentraciones por debajo del umbral. Las personas con asma a menudo identifican el olor como un promotor (desencadenante) de los ataques de asma.

Los odorantes incluyen, por ejemplo, metanotiol. El metanotiol, también conocido como metilmercaptano (mercaptometano, tiometilalcohol), es un compuesto gaseoso comúnmente utilizado como aditivo aromático del gas natural. La mayoría de las personas experimentan el mal olor en una concentración de 1 parte por 140 ppm, pero este compuesto puede ser detectado en concentraciones mucho más bajas por personas altamente sensibles.

Los estudios toxicológicos en animales han demostrado que el metanotiol al 0,16 %, el etanotiol al 3,3 % o el sulfuro de dimetilo al 9,6 % pueden inducir estados comatosos en el 50 % de las ratas expuestas a estos compuestos durante 15 minutos.

Otro mercaptano, también utilizado como aditivo aromático del gas natural, es el mercaptoetanol (C2H6OS), también conocido como 2-tioetanol, etil mercaptano. Irritante severo para los ojos y la piel, capaz de ejercer un efecto tóxico a través de la piel. Es inflamable y se descompone cuando se calienta para formar humos de SOx altamente tóxicos.

Los mercaptanos, al ser contaminantes del aire interior, contienen azufre y pueden capturar mercurio elemental. En altas concentraciones, los mercaptanos pueden causar problemas de circulación periférica y aumento del ritmo cardíaco, pueden estimular la pérdida de conciencia, el desarrollo de cianosis o incluso la muerte.

Aerosoles. La combustión del gas natural da como resultado la formación de partículas orgánicas finas (aerosoles), incluidos hidrocarburos aromáticos cancerígenos, así como algunos compuestos orgánicos volátiles. Se sospecha que los DOS son agentes sensibilizantes que son capaces de inducir, junto con otros componentes, el síndrome del "edificio enfermo", así como la sensibilidad química múltiple (SQM).

DOS también incluye formaldehído, que se forma en pequeñas cantidades durante la combustión del gas. El uso de aparatos de gas en un hogar donde viven personas sensibles aumenta la exposición a estos irritantes, lo que posteriormente exacerba los signos de enfermedad y también promueve una mayor sensibilización.

Los aerosoles formados durante la combustión del gas natural pueden convertirse en centros de adsorción para una variedad de compuestos químicos presentes en el aire. Así, los contaminantes del aire pueden concentrarse en microvolúmenes, reaccionar entre sí, especialmente cuando los metales actúan como catalizadores de las reacciones. Cuanto más pequeña es la partícula, mayor es la actividad de concentración de dicho proceso.

Además, el vapor de agua generado durante la combustión del gas natural es un enlace de transporte para partículas de aerosol y contaminantes cuando se transfieren a los alvéolos pulmonares.

Durante la combustión del gas natural también se forman aerosoles que contienen hidrocarburos aromáticos policíclicos. Tienen efectos adversos sobre el sistema respiratorio y son cancerígenos conocidos. Además, los hidrocarburos pueden provocar intoxicaciones crónicas en personas susceptibles.

La formación de benceno, tolueno, etilbenceno y xileno al quemar gas natural también es desfavorable para la salud humana. Se sabe que el benceno es cancerígeno en dosis muy por debajo del umbral. La exposición al benceno se ha correlacionado con un mayor riesgo de cáncer, especialmente leucemia. Se desconocen los efectos sensibilizantes del benceno.

compuestos organometálicos. Algunos componentes del gas natural pueden contener altas concentraciones de metales pesados ​​tóxicos, como plomo, cobre, mercurio, plata y arsénico. Con toda probabilidad, estos metales están presentes en el gas natural en forma de complejos organometálicos del tipo trimetilarsenito (CH3)3As. La asociación con la matriz orgánica de estos metales tóxicos los hace liposolubles. Esto conduce a un alto nivel de absorción y una tendencia a la bioacumulación en el tejido adiposo humano. La alta toxicidad de la tetrametilplumbita (CH3)4Pb y el dimetilmercurio (CH3)2Hg sugiere un impacto en la salud humana, ya que los compuestos metilados de estos metales son más tóxicos que los metales mismos. De particular peligro son estos compuestos durante la lactancia en las mujeres, ya que en este caso hay una migración de lípidos de los depósitos de grasa del cuerpo.

El dimetilmercurio (CH3)2Hg es un compuesto organometálico particularmente peligroso debido a su alta lipofilia. El metilmercurio se puede incorporar al cuerpo a través de la inhalación y también a través de la piel. La absorción de este compuesto en el tracto gastrointestinal es casi del 100%. El mercurio tiene un efecto neurotóxico pronunciado y la capacidad de influir en la función reproductiva humana. Toxicología no tiene datos sobre niveles seguros de mercurio para organismos vivos.

Los compuestos orgánicos de arsénico también son muy tóxicos, especialmente cuando se destruyen metabólicamente (activación metabólica), dando como resultado la formación de formas inorgánicas altamente tóxicas.

Productos de combustión del gas natural. El dióxido de nitrógeno es capaz de actuar sobre el sistema pulmonar, lo que facilita el desarrollo de reacciones alérgicas a otras sustancias, reduce la función pulmonar, susceptibilidad a enfermedades infecciosas de los pulmones, potencia el asma bronquial y otras enfermedades respiratorias. Esto es especialmente pronunciado en los niños.

Existe evidencia de que el N02 producido al quemar gas natural puede inducir:

• inflamación del sistema pulmonar y disminución de la función vital de los pulmones;
• mayor riesgo de síntomas parecidos al asma, incluyendo sibilancias, dificultad para respirar y ataques de asma. Esto es especialmente común en mujeres que cocinan en estufas de gas, así como en niños;
• una disminución de la resistencia a las enfermedades pulmonares bacterianas debido a una disminución de los mecanismos inmunológicos de protección pulmonar;
• proporcionando efectos adversos en general sobre el sistema inmunológico de humanos y animales;
• impacto como adyuvante en el desarrollo de reacciones alérgicas a otros componentes;
• aumento de la sensibilidad y aumento de la respuesta alérgica a los alérgenos secundarios.

Los productos de la combustión del gas natural contienen una concentración bastante alta de sulfuro de hidrógeno (H2S), que contamina el medio ambiente. Es venenoso en concentraciones inferiores a 50 ppm y en concentraciones de 0,1 a 0,2 % es mortal incluso con una exposición breve. Dado que el cuerpo tiene un mecanismo para desintoxicar este compuesto, la toxicidad del sulfuro de hidrógeno está más relacionada con la concentración de exposición que con la duración de la exposición.

Aunque el sulfuro de hidrógeno tiene un olor fuerte, la exposición continua a bajas concentraciones conduce a la pérdida del sentido del olfato. Esto hace posible un efecto tóxico para las personas que, sin saberlo, pueden estar expuestas a niveles peligrosos de este gas. Concentraciones insignificantes en el aire de los locales residenciales provocan irritación de los ojos y la nasofaringe. Los niveles moderados causan dolor de cabeza, mareos, así como tos y dificultad para respirar. Los niveles altos provocan shock, convulsiones, coma, que termina en la muerte. Los sobrevivientes de la exposición tóxica aguda al sulfuro de hidrógeno experimentan disfunciones neurológicas como amnesia, temblores, desequilibrio y, a veces, daño cerebral más grave.

La toxicidad aguda a concentraciones relativamente altas de sulfuro de hidrógeno es bien conocida, sin embargo, desafortunadamente, hay poca información disponible sobre los efectos crónicos de dosis bajas de este componente.

Radón. El radón (222Rn) también está presente en el gas natural y puede transportarse a través de tuberías hasta las estufas de gas, que se convierten en fuentes de contaminación. Dado que el radón se descompone en plomo (210Pb tiene una vida media de 3,8 días), esto da como resultado una fina capa de plomo radiactivo (con un espesor promedio de 0,01 cm) que recubre las superficies interiores de las tuberías y los equipos. La formación de una capa de plomo radiactivo aumenta el valor de fondo de la radiactividad en varios miles de desintegraciones por minuto (sobre un área de 100 cm2). Quitarlo es muy difícil y requiere la sustitución de tuberías.

Debe tenerse en cuenta que simplemente apagar el equipo de gas no es suficiente para eliminar los efectos tóxicos y brindar alivio a los pacientes químicamente sensibles. Los equipos de gas deben retirarse por completo de las instalaciones, ya que incluso una estufa de gas que no funciona sigue liberando compuestos aromáticos que ha absorbido a lo largo de los años de uso.

Los efectos acumulativos del gas natural, los compuestos aromáticos y los productos de combustión en la salud humana no se conocen con exactitud. Se supone que el impacto de varios compuestos se puede multiplicar, mientras que la respuesta de la exposición a varios contaminantes puede ser mayor que la suma de los efectos individuales.

Así, las características del gas natural que preocupan a la salud humana y animal son:

• inflamabilidad y naturaleza explosiva;
• propiedades asfixiantes;
• contaminación por productos de la combustión del aire interior;
• la presencia de elementos radiactivos (radón);
• el contenido de compuestos altamente tóxicos en los productos de combustión;
• la presencia de trazas de metales tóxicos;
• el contenido de compuestos aromáticos tóxicos añadidos al gas natural (especialmente para personas con sensibilidades químicas múltiples);
• la capacidad de los componentes del gas para sensibilizarse.

Características del metano

§ Incoloro;

§ No tóxico (no venenoso);

§ Inodoro e insípido.

§ La composición del metano incluye 75% de carbono, 25% de hidrógeno.

§ El peso específico es de 0,717 kg/m 3 (2 veces más ligero que el aire).

§ punto de inflamabilidad es la temperatura inicial mínima a la que comienza la combustión. Para el metano, es igual a 645 o.

§ temperatura de combustión- esta es la temperatura máxima que se puede alcanzar con la combustión completa del gas, si la cantidad de aire requerida para la combustión corresponde exactamente a las fórmulas químicas de la combustión. Para el metano, es igual a 1100-1400 o y depende de las condiciones de combustión.

§ Calor de combustión- esta es la cantidad de calor que se libera durante la combustión completa de 1 m 3 de gas y es igual a 8500 kcal / m 3.

§ Tasa de propagación de la llama igual a 0,67 m/s.

mezcla gas-aire

En que se encuentra el gas:

Hasta el 5% no se quema;

5 a 15% explota;

Más del 15% se quema cuando se suministra aire adicional (todo esto depende de la proporción del volumen de gas en el aire y se llama límites explosivos)

Los gases combustibles son inodoros, por su detección oportuna en el aire, detección rápida y precisa de fugas, el gas es odorizado, es decir desprender un olor. Para ello, utilice ETHYLMERKOPTAN. La tasa de odorización es de 16 g por 1000 m 3. Si hay un 1% de gas natural en el aire, se debe sentir su olor.

El gas utilizado como combustible debe cumplir con los requisitos de GOST y contener impurezas nocivas por 100 m 3 no más de:

Sulfuro de hidrógeno 0,0 2 GRAMO /m.cubo

Amoníaco 2 gr.

Ácido cianhídrico 5 gr.

Resina y polvo 0,001 g/m3

Naftalina 10 gr.

Oxígeno 1%.

El uso de gas natural tiene varias ventajas:

ausencia de cenizas y polvo y eliminación de partículas sólidas a la atmósfera;

alto poder calorífico;

· comodidad de transporte y quema;

facilitar el trabajo del personal de mantenimiento;

· Mejoramiento de las condiciones sanitarias e higiénicas en las salas de calderas y áreas adyacentes;

Amplia gama de control automático.

Cuando se utiliza gas natural, se requieren precauciones especiales, ya que posibles fugas a través de fugas en la unión de la tubería de gas y los accesorios. La presencia de más del 20% de gas en una habitación provoca asfixia, su acumulación en un volumen cerrado de más del 5% al ​​15% provoca la explosión de la mezcla gas-aire. La combustión incompleta produce monóxido de carbono que, incluso en bajas concentraciones (0,15 %), es venenoso.

quema de gas natural

incendio Se denomina combinación química rápida de las partes combustibles del combustible con el oxígeno del aire, se produce a alta temperatura, va acompañada de la liberación de calor con la formación de una llama y productos de combustión. Quema sucede completo e incompleto.

Quema completa Ocurre cuando hay suficiente oxígeno. La falta de oxígeno provoca combustión incompleta, en el que se libera una menor cantidad de calor que en el máximo, monóxido de carbono (efecto venenoso para el personal de mantenimiento), se forma hollín en la superficie de la caldera y aumentan las pérdidas de calor, lo que conduce a un consumo excesivo de combustible, reducción de la eficiencia de la caldera, atmósfera contaminación.

Los productos de combustión del gas natural son– dióxido de carbono, vapor de agua, algo de oxígeno y nitrógeno en exceso. El exceso de oxígeno está contenido en los productos de combustión solo en aquellos casos en que la combustión ocurre con exceso de aire, y el nitrógeno siempre está contenido en los productos de combustión, porque. es una parte integral del aire y no toma parte en la combustión.

Los productos de la combustión incompleta del gas pueden ser monóxido de carbono, hidrógeno y metano no quemados, hidrocarburos pesados, hollín.

Reacción de metano:

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O

Según la fórmula para la combustión de 1 m 3 de metano se necesitan 10 m 3 de aire, en los que hay 2 m 3 de oxígeno. En la práctica, para quemar 1 m 3 de metano se necesita más aire, teniendo en cuenta todo tipo de pérdidas, para ello se aplica un coeficiente Para exceso de aire, que = 1.05-1.1.

Volumen de aire teórico = 10 m 3

Volumen de aire práctico = 10*1,05=10,5 o 10*1,1=11

Combustión completa El combustible se puede determinar visualmente por el color y la naturaleza de la llama, así como mediante el uso de un analizador de gases.

Llama azul transparente: combustión completa del gas;

Rojo o amarillo con vetas ahumadas: la combustión es incompleta.

La combustión se controla aumentando el suministro de aire al horno o disminuyendo el suministro de gas. Este proceso utiliza aire primario y secundario.

aire secundario– 40-50% (mezclado con gas en el horno de la caldera durante la combustión)

aire primario– 50-60% (mezclado con gas en el quemador antes de la combustión) se utiliza una mezcla de aire y gas para la combustión

La combustión caracteriza tasa de propagación de la llama es la velocidad a la que el elemento del frente de llama se extiende chorro relativamente nuevo de una mezcla de aire y gas.

La velocidad de combustión y propagación de la llama depende de:

de la composición de la mezcla;

sobre la temperatura;

de la presión;

en la proporción de gas y aire.

La tasa de combustión determina una de las principales condiciones para el funcionamiento confiable de la sala de calderas y la caracteriza. Separación de llama y penetración.

rotura de llama- se produce si la velocidad de la mezcla gas-aire a la salida del quemador es superior a la velocidad de combustión.

Razones para la separación: aumento excesivo del suministro de gas o vacío excesivo en el horno (tiro). Se observa separación de llamas durante el encendido y cuando se encienden los quemadores. La separación de la llama conduce a la contaminación por gas del horno y de los conductos de gas de la caldera ya una explosión.

Linterna- se produce si la velocidad de propagación de la llama (velocidad de combustión) es superior a la velocidad de salida de la mezcla gas-aire del quemador. El avance va acompañado de la combustión de la mezcla gas-aire dentro del quemador, el quemador se calienta y falla. A veces, el avance va acompañado de un estallido o una explosión dentro del quemador. En este caso, no solo se puede destruir el quemador, sino también la pared frontal de la caldera. El sobreimpulso ocurre cuando el suministro de gas se reduce drásticamente.

Cuando la llama se apaga y parpadea, el personal de mantenimiento debe detener el suministro de combustible, averiguar y eliminar la causa, ventilar el horno y los conductos de gas durante 10-15 minutos y reavivar el fuego.

El proceso de combustión del combustible gaseoso se puede dividir en 4 etapas:

1. Salida de gas desde la boquilla del quemador hacia el quemador bajo presión a un ritmo mayor.

2. Formación de una mezcla de gas con aire.

3. Ignición de la mezcla combustible resultante.

4. Combustión de una mezcla combustible.

gasoductos

El gas se suministra al consumidor a través de gasoductos - externo e interno- a estaciones de distribución de gas ubicadas fuera de la ciudad, y desde ellas a través de gasoductos a puntos de control de gas fracturamiento hidráulico o dispositivos de control de gas GRU empresas industriales.

Los gasoductos son:

· alta presion primera categoria más de 0,6 MPa hasta 1,2 MPa inclusive;

· alta presion segunda categoria más de 0,3 MPa a 0,6 MPa;

· media presion tercera categoria más de 0,005 MPa a 0,3 MPa;

· baja presión categoría 4 hasta 0,005 MPa inclusive.

MPa significa Mega Pascal

En la sala de calderas sólo se instalan gasoductos de media y baja presión. La sección desde el gasoducto de distribución de la red (ciudad) hasta las instalaciones, junto con el dispositivo de desconexión, se denomina aporte.

Se considera gasoducto de entrada el tramo desde el dispositivo de desconexión en la entrada, si está instalado fuera del recinto hasta el gasoducto interior.

En la entrada de gas a la sala de calderas en un lugar iluminado y conveniente para el mantenimiento, debe haber una válvula. Debe haber una brida aislante delante de la válvula para proteger contra corrientes parásitas. En cada rama desde la tubería de distribución de gas hasta la caldera, se proporcionan al menos 2 dispositivos de desconexión, uno de los cuales está instalado directamente frente al quemador. Además de los accesorios e instrumentación en el gasoducto, frente a cada caldera, se debe instalar un dispositivo automático para garantizar el funcionamiento seguro de la caldera. Para evitar la entrada de gases en el horno de la caldera, si los dispositivos de cierre están defectuosos, se requieren velas de purga y tuberías de gas de seguridad con dispositivos de cierre, que deben estar abiertas cuando las calderas están inactivas. Los gasoductos de baja presión están pintados de amarillo en las salas de calderas, y los gasoductos de media presión están pintados de amarillo con anillos rojos.

Quemadores de gas

Quemadores de gas- un quemador de gas diseñado para suministrar al lugar de combustión, según los requisitos tecnológicos, una mezcla preparada de gas y aire o gas y aire separados, así como para asegurar la combustión estable del combustible gaseoso y controlar el proceso de combustión.

Los quemadores están sujetos a los siguientes requisitos:

· los principales tipos de quemadores deben ser producidos en masa en las fábricas;

los quemadores deben asegurar el paso de una determinada cantidad de gas y la integridad de su combustión;

garantizar la cantidad mínima de emisiones nocivas a la atmósfera;

debe trabajar sin ruido, separación y flameo de la llama;

debe ser fácil de mantener, conveniente para revisión y reparación;

si es necesario, podría usarse como combustible de reserva;

· las muestras de quemadores recién creados y en funcionamiento están sujetas a pruebas GOST;

La característica principal de los quemadores es su energía térmica, que se entiende como la cantidad de calor que se puede liberar durante la combustión completa del combustible suministrado a través del quemador. Todas estas características se pueden encontrar en la ficha técnica del quemador.

La principal condición para la combustión del gas es la presencia de oxígeno (y por lo tanto de aire). Sin la presencia de aire, la combustión de gas es imposible. En el proceso de combustión de gas, se produce una reacción química cuando el oxígeno del aire se combina con el carbono y el hidrógeno del combustible. La reacción ocurre con la liberación de calor, luz, así como dióxido de carbono y vapor de agua.

Dependiendo de la cantidad de aire que interviene en el proceso de combustión del gas, se produce su combustión completa o incompleta.

Con suficiente suministro de aire, se produce una combustión completa del gas, como resultado de lo cual sus productos de combustión contienen gases no combustibles: dióxido de carbono CO2, nitrógeno N2, vapor de agua H20. Sobre todo (en volumen) en los productos de combustión de nitrógeno - 69.3-74%.

Para la combustión completa del gas, también es necesario que se mezcle con el aire en ciertas cantidades (para cada gas). Cuanto mayor sea el poder calorífico del gas, más aire se requiere. Entonces, para quemar 1 m3 de gas natural, se requieren aproximadamente 10 m3 de aire, artificial, aproximadamente 5 m3, mixto, aproximadamente 8,5 m3.

En caso de suministro de aire insuficiente, se produce una combustión incompleta de gas o subcombustión química de los componentes combustibles; aparecen gases combustibles en los productos de combustión - monóxido de carbono CO, metano CH4 e hidrógeno H2

Con la combustión incompleta del gas, se observa una antorcha larga, humeante, luminosa, opaca y amarilla.

Así, la falta de aire conduce a una combustión incompleta del gas, y un exceso de aire conduce a un enfriamiento excesivo de la temperatura de la llama. La temperatura de ignición del gas natural es 530 °C, coque - 640 °C, mixto - 600 °C. Además, con un exceso significativo de aire, también se produce una combustión incompleta del gas. En este caso, el extremo de la antorcha es amarillento, no completamente transparente, con un centro borroso de color verde azulado; la llama es inestable y se desprende del quemador.

Arroz. 1. Llama de gas i - sin mezcla preliminar de gas con aire; b -con anterior parcial. mezcla fiduciaria de gas con aire; c - con mezcla preliminar completa de gas con aire; 1 - zona oscura interior; 2 - cono luminoso ahumado; 3 - capa ardiente; 4 - productos de combustión

En el primer caso (Fig. 1a), la antorcha es larga y consta de tres zonas. El gas puro se quema en el aire atmosférico. En la primera zona oscura interior, el gas no se quema: no se mezcla con el oxígeno atmosférico y no se calienta a la temperatura de ignición. En la segunda zona, el aire entra en cantidades insuficientes: es retrasado por la capa de combustión y, por lo tanto, no puede mezclarse bien con el gas. Esto se evidencia por el color ahumado amarillo claro brillantemente luminoso de la llama. En la tercera zona, el aire ingresa en cantidades suficientes, cuyo oxígeno se mezcla bien con el gas, el gas se quema en un color azulado.

Con este método, el gas y el aire se introducen en el horno por separado. En el horno no solo tiene lugar la combustión de la mezcla gas-aire, sino también el proceso de preparación de la mezcla. Este método de combustión de gas es ampliamente utilizado en plantas industriales.

En el segundo caso (Fig. 1.6), la combustión de gas es mucho mejor. Como resultado de la mezcla preliminar parcial de gas con aire, la mezcla preparada de gas y aire ingresa a la zona de combustión. La llama se vuelve más corta, no luminosa, tiene dos zonas: interna y externa.

La mezcla de gas y aire en la zona interior no se quema, ya que no se calentó a la temperatura de ignición. En la zona exterior, la mezcla de gas y aire se quema, mientras que la temperatura aumenta bruscamente en la parte superior de la zona.

Con la mezcla parcial de gas con aire, en este caso, la combustión completa del gas ocurre solo con un suministro adicional de aire a la antorcha. En el proceso de combustión de gas, el aire se suministra dos veces: la primera vez, antes de ingresar al horno (aire primario), la segunda vez, directamente al horno (aire secundario). Este método de combustión de gas es la base para la construcción de quemadores de gas para electrodomésticos y calderas de calefacción.

En el tercer caso, la antorcha se acorta significativamente y el gas se quema de manera más completa, ya que la mezcla de gas y aire se preparó previamente. La integridad de la combustión del gas se evidencia mediante una antorcha azul transparente corta (combustión sin llama), que se utiliza en dispositivos de radiación infrarroja para calentar gas.

Información general. Otra fuente importante de contaminación interna, un fuerte factor de sensibilización para los humanos, es el gas natural y sus productos de combustión. El gas es un sistema multicomponente que consta de docenas de compuestos diferentes, incluidos los agregados especialmente (Tabla 1).

Existe evidencia directa de que el uso de aparatos que queman gas natural (cocinas y calderas de gas) tiene un efecto adverso en la salud humana. Además, las personas con mayor sensibilidad a los factores ambientales reaccionan de manera inadecuada a los componentes del gas natural y los productos de su combustión.

El gas natural en el hogar es una fuente de muchos contaminantes diferentes. Estos incluyen compuestos que están directamente presentes en el gas (odorantes, hidrocarburos gaseosos, complejos organometálicos tóxicos y gas radiactivo radón), productos de combustión incompleta (monóxido de carbono, dióxido de nitrógeno, partículas orgánicas en aerosol, hidrocarburos aromáticos policíclicos y pequeñas cantidades de compuestos orgánicos volátiles ). Todos estos componentes pueden afectar al cuerpo humano tanto por sí mismos como en combinación entre sí (efecto sinérgico).

Tabla 12.3

Composición del combustible gaseoso

Olores. Los odorantes son compuestos aromáticos orgánicos que contienen azufre (mercaptanos, tioéteres y compuestos tioaromáticos). Se añaden al gas natural para detectarlo en caso de fugas. Aunque estos compuestos están presentes en concentraciones muy bajas, por debajo del umbral que no se consideran tóxicos para la mayoría de las personas, su olor puede causar náuseas y dolores de cabeza en personas sanas.

La experiencia clínica y los datos epidemiológicos indican que las personas químicamente sensibles reaccionan de forma inadecuada a las sustancias químicas presentes incluso en concentraciones por debajo del umbral. Las personas con asma a menudo identifican el olor como un promotor (desencadenante) de los ataques de asma.

Los odorantes incluyen, por ejemplo, metanotiol. El metanotiol, también conocido como metilmercaptano (mercaptometano, tiometilalcohol), es un compuesto gaseoso comúnmente utilizado como aditivo aromático del gas natural. La mayoría de las personas experimentan el mal olor en una concentración de 1 parte por 140 ppm, pero este compuesto puede ser detectado en concentraciones mucho más bajas por personas altamente sensibles.

Los estudios toxicológicos en animales han demostrado que el metanotiol al 0,16 %, el etanotiol al 3,3 % o el sulfuro de dimetilo al 9,6 % pueden inducir estados comatosos en el 50 % de las ratas expuestas a estos compuestos durante 15 minutos.

Otro mercaptano, también utilizado como aditivo aromático del gas natural, es el mercaptoetanol (C2H6OS), también conocido como 2-tioetanol, etil mercaptano. Irritante severo para los ojos y la piel, capaz de ejercer un efecto tóxico a través de la piel. Es inflamable y se descompone cuando se calienta para formar humos de SOx altamente tóxicos.

Los mercaptanos, al ser contaminantes del aire interior, contienen azufre y pueden capturar mercurio elemental. En altas concentraciones, los mercaptanos pueden causar problemas de circulación periférica y aumento del ritmo cardíaco, pueden estimular la pérdida de conciencia, el desarrollo de cianosis o incluso la muerte.

Aerosoles. La combustión del gas natural da como resultado la formación de partículas orgánicas finas (aerosoles), incluidos hidrocarburos aromáticos cancerígenos, así como algunos compuestos orgánicos volátiles. Se sospecha que los DOS son agentes sensibilizantes que son capaces de inducir, junto con otros componentes, el síndrome del "edificio enfermo", así como la sensibilidad química múltiple (SQM).

DOS también incluye formaldehído, que se forma en pequeñas cantidades durante la combustión del gas. El uso de aparatos de gas en un hogar donde viven personas sensibles aumenta la exposición a estos irritantes, lo que posteriormente exacerba los signos de enfermedad y también promueve una mayor sensibilización.

Los aerosoles formados durante la combustión del gas natural pueden convertirse en centros de adsorción para una variedad de compuestos químicos presentes en el aire. Así, los contaminantes del aire pueden concentrarse en microvolúmenes, reaccionar entre sí, especialmente cuando los metales actúan como catalizadores de las reacciones. Cuanto más pequeña es la partícula, mayor es la actividad de concentración de dicho proceso.

Además, el vapor de agua generado durante la combustión del gas natural es un enlace de transporte para partículas de aerosol y contaminantes cuando se transfieren a los alvéolos pulmonares.

Durante la combustión del gas natural también se forman aerosoles que contienen hidrocarburos aromáticos policíclicos. Tienen efectos adversos sobre el sistema respiratorio y son cancerígenos conocidos. Además, los hidrocarburos pueden provocar intoxicaciones crónicas en personas susceptibles.

La formación de benceno, tolueno, etilbenceno y xileno al quemar gas natural también es desfavorable para la salud humana. Se sabe que el benceno es cancerígeno en dosis muy por debajo del umbral. La exposición al benceno se ha correlacionado con un mayor riesgo de cáncer, especialmente leucemia. Se desconocen los efectos sensibilizantes del benceno.

compuestos organometálicos. Algunos componentes del gas natural pueden contener altas concentraciones de metales pesados ​​tóxicos, como plomo, cobre, mercurio, plata y arsénico. Con toda probabilidad, estos metales están presentes en el gas natural en forma de complejos organometálicos del tipo trimetilarsenito (CH3)3As. La asociación con la matriz orgánica de estos metales tóxicos los hace liposolubles. Esto conduce a un alto nivel de absorción y una tendencia a la bioacumulación en el tejido adiposo humano. La alta toxicidad de la tetrametilplumbita (CH3)4Pb y el dimetilmercurio (CH3)2Hg sugiere un impacto en la salud humana, ya que los compuestos metilados de estos metales son más tóxicos que los metales mismos. De particular peligro son estos compuestos durante la lactancia en las mujeres, ya que en este caso hay una migración de lípidos de los depósitos de grasa del cuerpo.

El dimetilmercurio (CH3)2Hg es un compuesto organometálico particularmente peligroso debido a su alta lipofilia. El metilmercurio se puede incorporar al cuerpo a través de la inhalación y también a través de la piel. La absorción de este compuesto en el tracto gastrointestinal es casi del 100%. El mercurio tiene un efecto neurotóxico pronunciado y la capacidad de influir en la función reproductiva humana. Toxicología no tiene datos sobre niveles seguros de mercurio para organismos vivos.

Los compuestos orgánicos de arsénico también son muy tóxicos, especialmente cuando se destruyen metabólicamente (activación metabólica), dando como resultado la formación de formas inorgánicas altamente tóxicas.

Productos de combustión del gas natural. El dióxido de nitrógeno es capaz de actuar sobre el sistema pulmonar, lo que facilita el desarrollo de reacciones alérgicas a otras sustancias, reduce la función pulmonar, susceptibilidad a enfermedades infecciosas de los pulmones, potencia el asma bronquial y otras enfermedades respiratorias. Esto es especialmente pronunciado en los niños.

Existe evidencia de que el N02 producido al quemar gas natural puede inducir:

• inflamación del sistema pulmonar y disminución de la función vital de los pulmones;
• mayor riesgo de síntomas parecidos al asma, incluyendo sibilancias, dificultad para respirar y ataques de asma. Esto es especialmente común en mujeres que cocinan en estufas de gas, así como en niños;
• una disminución de la resistencia a las enfermedades pulmonares bacterianas debido a una disminución de los mecanismos inmunológicos de protección pulmonar;
• proporcionando efectos adversos en general sobre el sistema inmunológico de humanos y animales;
• impacto como adyuvante en el desarrollo de reacciones alérgicas a otros componentes;
• aumento de la sensibilidad y aumento de la respuesta alérgica a los alérgenos secundarios.

Los productos de la combustión del gas natural contienen una concentración bastante alta de sulfuro de hidrógeno (H2S), que contamina el medio ambiente. Es venenoso en concentraciones inferiores a 50 ppm y en concentraciones de 0,1 a 0,2 % es mortal incluso con una exposición breve. Dado que el cuerpo tiene un mecanismo para desintoxicar este compuesto, la toxicidad del sulfuro de hidrógeno está más relacionada con la concentración de exposición que con la duración de la exposición.

Aunque el sulfuro de hidrógeno tiene un olor fuerte, la exposición continua a bajas concentraciones conduce a la pérdida del sentido del olfato. Esto hace posible un efecto tóxico para las personas que, sin saberlo, pueden estar expuestas a niveles peligrosos de este gas. Concentraciones insignificantes en el aire de los locales residenciales provocan irritación de los ojos y la nasofaringe. Los niveles moderados causan dolor de cabeza, mareos, así como tos y dificultad para respirar. Los niveles altos provocan shock, convulsiones, coma, que termina en la muerte. Los sobrevivientes de la exposición tóxica aguda al sulfuro de hidrógeno experimentan disfunciones neurológicas como amnesia, temblores, desequilibrio y, a veces, daño cerebral más grave.

La toxicidad aguda a concentraciones relativamente altas de sulfuro de hidrógeno es bien conocida, sin embargo, desafortunadamente, hay poca información disponible sobre los efectos crónicos de dosis bajas de este componente.

Radón. El radón (222Rn) también está presente en el gas natural y puede transportarse a través de tuberías hasta las estufas de gas, que se convierten en fuentes de contaminación. Dado que el radón se descompone en plomo (210Pb tiene una vida media de 3,8 días), esto da como resultado una fina capa de plomo radiactivo (con un espesor promedio de 0,01 cm) que recubre las superficies interiores de las tuberías y los equipos. La formación de una capa de plomo radiactivo aumenta el valor de fondo de la radiactividad en varios miles de desintegraciones por minuto (sobre un área de 100 cm2). Quitarlo es muy difícil y requiere la sustitución de tuberías.

Debe tenerse en cuenta que simplemente apagar el equipo de gas no es suficiente para eliminar los efectos tóxicos y brindar alivio a los pacientes químicamente sensibles. Los equipos de gas deben retirarse por completo de las instalaciones, ya que incluso una estufa de gas que no funciona sigue liberando compuestos aromáticos que ha absorbido a lo largo de los años de uso.

Los efectos acumulativos del gas natural, los compuestos aromáticos y los productos de combustión en la salud humana no se conocen con exactitud. Se supone que el impacto de varios compuestos se puede multiplicar, mientras que la respuesta de la exposición a varios contaminantes puede ser mayor que la suma de los efectos individuales.

Así, las características del gas natural que preocupan a la salud humana y animal son:

• inflamabilidad y naturaleza explosiva;
• propiedades asfixiantes;
• contaminación por productos de la combustión del aire interior;
• la presencia de elementos radiactivos (radón);
• el contenido de compuestos altamente tóxicos en los productos de combustión;
• la presencia de trazas de metales tóxicos;
• el contenido de compuestos aromáticos tóxicos añadidos al gas natural (especialmente para personas con sensibilidades químicas múltiples);
• la capacidad de los componentes del gas para sensibilizarse.