El gas natural es el combustible más utilizado en la actualidad. El gas natural se llama gas natural porque se extrae de las entrañas mismas de la Tierra.
El proceso de combustión de gas es una reacción química en la que el gas natural interactúa con el oxígeno contenido en el aire.
En el combustible gaseoso hay una parte combustible y una parte no combustible.
El principal componente combustible del gas natural es el metano - CH4. Su contenido en gas natural alcanza el 98%. El metano es inodoro, insípido y no tóxico. Su límite de inflamabilidad es del 5 al 15%. Son estas cualidades las que hicieron posible el uso del gas natural como uno de los principales tipos de combustible. La concentración de metano es superior al 10% peligrosa para la vida, por lo que puede producirse asfixia por falta de oxígeno.
Para detectar una fuga de gas, el gas se somete a odorización, es decir, se agrega una sustancia de olor fuerte (etilmercaptano). En este caso, el gas ya se puede detectar a una concentración del 1%.
Además del metano, el gas natural puede contener gases combustibles como propano, butano y etano.
Para garantizar una combustión de gas de alta calidad, es necesario llevar aire a la zona de combustión en cantidades suficientes y lograr una buena mezcla de gas con aire. Se considera óptima la proporción de 1: 10. Es decir, diez partes de aire caen sobre una parte del gas. Además, es necesario crear el régimen de temperatura deseado. Para que el gas se encienda, debe calentarse a su temperatura de ignición y en el futuro la temperatura no debe caer por debajo de la temperatura de ignición.
Es necesario organizar la eliminación de los productos de combustión en la atmósfera.
La combustión completa se logra si no hay sustancias combustibles en los productos de combustión liberados a la atmósfera. En este caso, el carbono y el hidrógeno se combinan y forman dióxido de carbono y vapor de agua.
Visualmente, con combustión completa, la llama es de color azul claro o violeta azulado.
Además de estos gases, el nitrógeno y el oxígeno restante ingresan a la atmósfera con gases combustibles. N 2 + O 2
Si la combustión del gas no se completa, se emiten sustancias combustibles a la atmósfera: monóxido de carbono, hidrógeno, hollín.
La combustión incompleta del gas ocurre debido a la falta de aire. Al mismo tiempo, lenguas de hollín aparecen visualmente en la llama.
El peligro de la combustión incompleta del gas es que el monóxido de carbono puede provocar el envenenamiento del personal de la sala de calderas. El contenido de CO en el aire 0,01-0,02% puede causar una intoxicación leve. Concentraciones más altas pueden provocar intoxicaciones graves y la muerte.
El hollín resultante se deposita en las paredes de las calderas, lo que empeora la transferencia de calor al refrigerante, lo que reduce la eficiencia de la sala de calderas. El hollín conduce el calor 200 veces peor que el metano.
Teóricamente, se necesitan 9m3 de aire para quemar 1m3 de gas. En condiciones reales, se necesita más aire.
Es decir, se necesita una cantidad excesiva de aire. Este valor, denominado alfa, muestra cuántas veces más aire se consume del teóricamente necesario.
El coeficiente alfa depende del tipo de un quemador en particular y generalmente se prescribe en el pasaporte del quemador o de acuerdo con las recomendaciones de la organización encargada.
Con un aumento en la cantidad de exceso de aire por encima del recomendado, aumentan las pérdidas de calor. Con un aumento significativo en la cantidad de aire, puede ocurrir una separación de llamas, creando una emergencia. Si la cantidad de aire es inferior a la recomendada, la combustión será incompleta, lo que creará un riesgo de intoxicación para el personal de la sala de calderas.
Para un control más preciso de la calidad de la combustión del combustible, existen dispositivos: analizadores de gases que miden el contenido de ciertas sustancias en la composición de los gases de escape.
Los analizadores de gases se pueden suministrar con calderas. Si no están disponibles, las mediciones pertinentes las lleva a cabo la organización responsable de la puesta en servicio utilizando analizadores de gases portátiles. Se compila un mapa de régimen en el que se prescriben los parámetros de control necesarios. Al adherirse a ellos, puede garantizar la combustión completa normal del combustible.
Los principales parámetros para el control de la combustión de combustible son:
- la proporción de gas y aire suministrado a los quemadores.
- relación de exceso de aire.
- grieta en el horno.
- Factor de eficiencia de la caldera.
Al mismo tiempo, la eficiencia de la caldera significa la relación entre el calor útil y el valor del calor total gastado.
Composición del aire
| Nombre del gas | Elemento químico | Contenido en el aire |
| Nitrógeno | N2 | 78 % |
| Oxígeno | O2 | 21 % |
| Argón | Arkansas | 1 % |
| Dióxido de carbono | CO2 | 0.03 % |
| Helio | Él | menos de 0.001% |
| Hidrógeno | H2 | menos de 0.001% |
| Neón | Nordeste | menos de 0.001% |
| Metano | CH4 | menos de 0.001% |
| Criptón | kr | menos de 0.001% |
| Xenón | Xe | menos de 0.001% |
Composición y propiedades del gas natural. Gas natural (gas natural combustible; GGP) - Una mezcla gaseosa formada por metano e hidrocarburos más pesados, nitrógeno, dióxido de carbono, vapor de agua, compuestos que contienen azufre, gases inertes . El metano es el principal componente del GGP. HGP generalmente también contiene trazas de otros componentes (Fig. 1).
1. Los componentes combustibles incluyen hidrocarburos:
a) metano (CH 4) - el componente principal del gas natural, hasta el 98% por volumen (otros componentes están presentes en pequeñas cantidades o ausentes). Incoloro, inodoro e insípido, no tóxico, explosivo, más liviano que el aire;
b) hidrocarburos pesados (limitantes) [etano (C 2 H 6), propano (C h H 8), butano (C 4 H 10), etc.] - incoloros, inodoros e insípidos, no tóxicos, explosivos, más pesados que aire.
2. Componentes no combustibles (lastre) :
a) nitrógeno (N 2) - un componente del aire, sin color, olor y sabor; gas inerte, porque no interactúa con el oxígeno;
b) oxígeno (O 2) - una parte integral del aire; incoloro, inodoro e insípido; agente oxidante.
c) dióxido de carbono (dióxido de carbono CO 2) - sin color con un sabor ligeramente agrio. Cuando el contenido en el aire es más del 10% tóxico, más pesado que el aire;
Aire . El aire atmosférico seco es una mezcla de gases de varios componentes que consta de (% en volumen): nitrógeno N 2 - 78 %, oxígeno O 2 - 21 %, gases inertes (argón, neón, criptón, etc.) - 0,94 % y dióxido de carbono - 0,03%.
 Figura 2. Composición del aire. |
El aire también contiene vapor de agua e impurezas aleatorias: amoníaco, dióxido de azufre, polvo, microorganismos, etc. ( arroz. 2). Los gases que componen el aire se distribuyen uniformemente en él y cada uno de ellos conserva sus propiedades en la mezcla.
3. Componentes nocivos :
a) sulfuro de hidrógeno (H 2 S) - incoloro, con olor a huevos podridos, tóxico, ardiente, más pesado que el aire.
b) ácido cianhídrico (hidrociánico) (HCN) - un líquido ligero incoloro, en un gas tiene un estado gaseoso. Venenoso, provoca la corrosión del metal.
4. Impurezas mecánicas (el contenido depende de las condiciones de transporte del gas):
a) resinas y polvo: cuando se mezclan, pueden formar obstrucciones en los gasoductos;
b) agua: se congela a bajas temperaturas, formando tapones de hielo, lo que conduce a la congelación de los dispositivos reductores.
GGPsobre caracterización toxicológica pertenecen a sustancias de la clase de peligro ΙV-ésima según GOST 12.1.007. Se trata de productos gaseosos, poco tóxicos, explosivos para el fuego.
Densidad: densidad del aire atmosférico en condiciones normales - 1,29 kg / m 3, y metano - 0,72 kg / m 3 Por lo tanto, el metano es más liviano que el aire.
Requisitos GOST 5542-2014 para indicadores GGP:
1) concentración en masa de sulfuro de hidrógeno- no más de 0,02 g/m 3 ;
2) concentración en masa de azufre mercaptano- no más de 0,036 g/m 3 ;
3) fracción molar de oxígeno- no más del 0,050%;
4) contenido permisible de impurezas mecánicas- no más de 0,001 g/m 3;
5) fracción molar de dióxido de carbono en gas natural, no más del 2,5%.
6) Valor calorífico neto GGP en condiciones de combustión estándar según GOST 5542-14 - 7600 kcal / m 3 ;
8) intensidad del olor a gas para fines domésticos con una fracción de volumen del 1% en el aire - al menos 3 puntos, y para gas para uso industrial, este indicador se fija de acuerdo con el consumidor.
Unidad de gastos de ventas GGP - 1 m 3 de gas a una presión de 760 mm Hg. Arte. y temperatura 20 o C;
Temperatura de ignición espontánea- la temperatura más baja de la superficie calentada que, en determinadas condiciones, enciende sustancias combustibles en forma de gas o mezcla de vapor y aire. Para el metano es 537 °C. Temperatura de combustión (temperatura máxima en la zona de combustión): metano - 2043 °C.
Calor específico de combustión del metano: el más bajo - Q H \u003d 8500 kcal / m 3, el más alto - Qv - 9500 kcal / m 3. Con el propósito de comparar tipos de combustible, el concepto combustible equivalente (c.f.) , en RF por unidad el poder calorífico de 1 kg de hulla se tomó igual a 29,3 MJ o 7000 kcal/kg.
Las condiciones para medir el flujo de gas son:
· condiciones normales(norte. en): Condiciones físicas estándar con las que se suelen correlacionar las propiedades de las sustancias. Las condiciones de referencia están definidas por la IUPAC (Unión Internacional de Química Práctica y Aplicada) de la siguiente manera: Presión atmosférica 101325 Pa = 760 mmHg S t..Temperatura del aire 273.15K= 0°C .Densidad del metano en bien.- 0,72 kg/m3,
· condiciones estándar(con. en) volumen en mutuo ( comercial) acuerdos con los consumidores - GOST 2939-63: temperatura 20°С, presión 760 mm Hg. (101325 N/m), la humedad es cero. (Por GOST 8.615-2013 las condiciones normales se denominan "condiciones estándar"). Densidad del metano en tu- 0,717 kg/m3.
Tasa de propagación de la llama (tasa de combustión)- la velocidad del frente de llama en relación con el chorro fresco de mezcla combustible en una dirección dada. Velocidad estimada de propagación de la llama: propano - 0,83 m/s, butano - 0,82 m/s, metano - 0,67 m/s, hidrógeno - 4,83 m/s, depende depende de la composición, la temperatura, la presión de la mezcla, la proporción de gas y aire en la mezcla, el diámetro del frente de llama, la naturaleza del movimiento de la mezcla (laminar o turbulento) y determina la estabilidad de la combustión.
a desventajas (propiedades peligrosas) GGP incluyen: explosividad (inflamabilidad); ardor intenso; rápida propagación en el espacio; la imposibilidad de determinar la ubicación; efecto sofocante, con falta de oxígeno para respirar .
Explosividad (inflamabilidad) . Distinguir:
un) límite inferior de inflamabilidad ( NPS) - la cantidad más pequeña de gas en el aire en la que el gas se enciende (metano - 4,4%) . Con menor contenido de gas en el aire, no habrá ignición por falta de gas; (Fig. 3)
b) límite superior de inflamabilidad ( REG) - el mayor contenido de gas en el aire en el que se produce el proceso de ignición ( metano - 17%) . Con un mayor contenido de gas en el aire, no se producirá la ignición por falta de aire. (Fig. 3)
EN FNP NPS y REG llamado límites de concentración inferior y superior de propagación de la llama ( NKPRP y VKPRP) .
En aumento de la presión del gas el rango entre los límites superior e inferior de la presión del gas disminuye (Fig. 4).
Por explosión de gas (metano) Además su contenido en el aire dentro del rango inflamable necesario fuente externa de energía (chispa, llama, etc.) . Con una explosión de gas en un volumen cerrado (sala, horno, tanque, etc.), más destrucción que una explosión al aire libre (arroz. 5).
Concentraciones máximas permitidas ( MPC) las sustancias nocivas GGP en el aire del área de trabajo se establecen en GOST 12.1.005.
MPC único máximo en el aire del área de trabajo (en términos de carbono) es 300 mg / m 3.
concentración peligrosa GGP (fracción de volumen de gas en el aire) es la concentración igual a 20% límite inferior inflamable de gas.
Toxicidad - la capacidad de envenenar el cuerpo humano. Los gases de hidrocarburos no tienen un fuerte efecto toxicológico en el cuerpo humano, pero su inhalación causa mareos en una persona y su contenido significativo en el aire inhalado. Cuando el oxígeno se reduce a 16% o menos puede llevar a asfixia.
En quema de gas con falta de oxígeno, es decir, con subcombustión, en los productos de combustión se forma monóxido de carbono (CO), o monóxido de carbono, que es un gas altamente tóxico.
odorización de gases - agregar una sustancia de olor fuerte (odorante) al gas para dar un olor GGP antes de la entrega a los consumidores en las redes de la ciudad. En uso para la odorización de etil mercaptano (C 2 H 5 SH - según el grado de impacto en el cuerpo pertenece a la ΙΙ-ésima clase de peligro toxicológico según GOST 12.1.007-76 ), se agrega 16 g por 1000 m 3 . La intensidad del olor de HGP odorizado con una fracción de volumen del 1% en el aire debe ser de al menos 3 puntos según GOST 22387.5.
El gas no odorizado se puede suministrar a empresas industriales, porque la intensidad del olor a gas natural para las empresas industriales que consumen gas de los principales gasoductos se establece de acuerdo con el consumidor.
Gases ardientes. El horno de una caldera (horno) en el que se quema combustible gaseoso (líquido) en una antorcha corresponde al concepto de "horno de cámara de caldera estacionario".
Combustión de gases de hidrocarburos - combinación química de componentes de gas combustible (carbono C e hidrógeno H) con oxígeno atmosférico O 2 (oxidación) con liberación de calor y luz: CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O .
En combustión completa el carbono se forma dióxido de carbono (CO 2 ), pero agua tipo - vapor de agua (H 2 O) .
En teoria para quemar 1 m 3 de metano se necesitan 2 m 3 de oxígeno, que están contenidos en 9,52 m 3 de aire (Fig. 6). si un aire de combustión insuficiente , entonces para una parte de las moléculas de componentes combustibles no habrá suficientes moléculas de oxígeno y en los productos de combustión, además de dióxido de carbono (CO 2 ), nitrógeno (N 2) y vapor de agua (H 2 O), productos combustión incompleta del gas :
-monóxido de carbono (CO), que, si se liberan en las instalaciones, pueden causar envenenamiento del personal operativo;
- hollín (C) , que, al depositarse sobre las superficies de calentamiento perjudica la transferencia de calor;
- metano e hidrógeno sin quemar , que puede acumularse en hornos y tiros (chimeneas), formando una mezcla explosiva. Cuando falta el aire, combustión incompleta del combustible o, como se suele decir, el proceso de combustión se produce con subcombustión. El agotamiento también puede ocurrir cuando mala mezcla de gas con aire y baja temperatura en la zona de combustión.
Para una combustión completa del gas, es necesario: la presencia de aire en el lugar de combustión en suficiente y buena mezcla con gas; alta temperatura en la zona de combustión.
Para asegurar la combustión completa del gas, se suministra aire en mayor cantidad de lo teóricamente necesario, es decir, en exceso, mientras que no todo el aire participará en la combustión. Parte del calor se gastará en calentar este exceso de aire y se liberará a la atmósfera junto con los gases de combustión.
La integridad de la combustión se determina visualmente (debe ser una llama azulada - azulada con extremos morados) o analizando la composición de los gases de combustión.
Teórico (estequiométrico) volumen de aire de combustión es la cantidad de aire necesaria para la combustión completa de una unidad de volumen ( 1 m 3 de gas seco o masa de combustible, calculado a partir de la composición química del combustible ).
Válido (real, requerido) El volumen de aire de combustión es la cantidad de aire que realmente se utiliza para quemar una unidad de volumen o masa de combustible.
Relación de aire de combustión α es la relación entre el volumen real de aire para la combustión y el teórico: α = V f / V t >1,
donde: V f - volumen real de aire suministrado, m 3 ;
vt - volumen teórico de aire, m 3.
Coeficiente espectáculos en exceso cuantas veces el consumo real de aire para la combustión de gas supera el teórico depende del diseño del quemador de gas y del horno: cuanto más perfectos sean, el coeficiente α menor. Cuando el coeficiente de exceso de aire para calderas es inferior a 1, se produce una combustión incompleta del gas. Un aumento en la proporción de exceso de aire reduce la eficiencia. planta de gas. Para varios hornos donde se funde metal, para evitar la corrosión por oxígeno: α < 1 y después del horno, se instala una cámara de postcombustión para componentes combustibles no quemados.
Para controlar el tiro se utilizan paletas guía, válvulas de compuerta, amortiguadores rotativos y acoplamientos electromecánicos.
Ventajas de los combustibles gaseosos frente a los sólidos y líquidos– bajo costo, facilitando el trabajo del personal, baja cantidad de impurezas nocivas en los productos de combustión, mejores condiciones ambientales, sin necesidad de transporte por carretera y ferrocarril, buena mezcla con el aire (menos de α), automatización completa, alta eficiencia.
Métodos de combustión de gases. El aire de combustión puede ser:
1) primario, se introduce en el quemador, donde se mezcla con gas (se utiliza una mezcla de gas y aire para la combustión).
2) secundario, entra directamente en la zona de combustión.
Existen los siguientes métodos de combustión de gas:
1. método de difusión- el gas y el aire para la combustión se suministran por separado y se mezclan en la zona de combustión, es decir todo el aire es secundario. La llama es larga, se requiere un gran espacio de horno. (Figura 7a).
2. método cinético - todo el aire se mezcla con gas dentro del quemador, es decir todo el aire es primario. La llama es corta, se requiere un espacio de combustión pequeño (Figura 7c).
3. metodo mixto - parte del aire se suministra al interior del quemador, donde se mezcla con el gas (este es aire primario), y parte del aire se alimenta a la zona de combustión (secundario). La llama es más corta que con el método de difusión (Fig. 7b).
Eliminación de productos de la combustión. La rarefacción en el horno y la eliminación de los productos de la combustión se producen por la fuerza de tracción que vence la resistencia del recorrido de los humos y surge por la diferencia de presión entre las columnas de aire frío exterior de igual altura y los humos calientes más ligeros. En este caso, los gases de combustión se mueven del horno a la tubería y el aire frío ingresa al horno en su lugar (Fig. 8).
La fuerza de tracción depende de: temperatura del aire y de los gases de combustión, altura, diámetro y espesor de pared de la chimenea, presión barométrica (atmosférica), estado de los conductos de gas (chimeneas), aspiración de aire, rarefacción en el horno .
Natural fuerza de tiro - creada por la altura de la chimenea, y artificial, que es un aspirador de humos con tiro natural insuficiente. La fuerza de tracción está regulada por compuertas, paletas guía de extractores de humo y otros dispositivos.
Proporción de exceso de aire (α ) depende del diseño del quemador de gas y del horno: cuanto más perfectos son, menor es el coeficiente y muestra: cuántas veces el consumo de aire real para la combustión de gas supera al teórico.
Sobrealimentación: eliminación de productos de la combustión del combustible debido al funcionamiento de los sopladores .Cuando se trabaja "bajo sobrealimentación", se requiere una cámara de combustión fuerte y densa (cámara de combustión) que pueda soportar el exceso de presión creado por el ventilador.
Quemadores de gas.Quemadores de gas- proporcionar el suministro de la cantidad requerida de gas y aire, su mezcla y regulación del proceso de combustión, y equipado con un túnel, dispositivo de distribución de aire, etc., se denomina dispositivo quemador de gas.
requisitos del quemador:
1) los quemadores deben cumplir con los requisitos de los reglamentos técnicos pertinentes (tener un certificado o declaración de conformidad) o pasar un examen de seguridad industrial;
2) garantizar la integridad de la combustión de gas en todos los modos de funcionamiento con un exceso mínimo de aire (excepto algunos quemadores de hornos de gas) y una emisión mínima de sustancias nocivas;
3) poder utilizar control automático y seguridad, así como medir los parámetros de gas y aire frente al quemador;
4) debe tener un diseño simple, ser accesible para reparación y revisión;
5) trabajar de manera constante dentro del reglamento de trabajo, si es necesario, tener estabilizadores para evitar la separación y el retroceso de la llama;
Parámetros de los quemadores de gas.(Figura 9). Según GOST 17356-89 (Quemadores a gas, combustible líquido y combinados. Términos y definiciones. Rev. N 1) :Límite de estabilidad del quemador , en el cual aun no surge extinción, ruptura, desprendimiento, estallido de llama y vibraciones inaceptables.
Nota. Existir Superior e inferior límites de la sostenibilidad.
1) Potencia calorífica del quemador N g. - la cantidad de calor generado como resultado de la combustión del combustible suministrado al quemador por unidad de tiempo, N g \u003d V. Q kcal/h, donde V es el consumo horario de gas, m 3 /h; Q n. - calor de combustión del gas, kcal / m 3.
2) Límites de estabilidad del quemador , en el cual aun no surge extinción, estancamiento, desprendimiento, retorno de llama y vibraciones inaceptables . Nota. Existir superior - N vp . y menor -N n.p. límites de la sostenibilidad.
3) potencia mínima N mín. - potencia térmica del quemador, que es de 1,1 potencia, correspondiente al límite inferior de su funcionamiento estable, es decir potencia de límite bajo aumentada en un 10%, N mín. =1.1N np
4) límite superior de funcionamiento estable del quemador N v.p. – la potencia estable más alta, trabajo sin separación y flashover de la llama.
5) potencia máxima del quemador N max - potencia térmica del quemador, que es 0,9 de potencia, correspondiente al límite superior de su funcionamiento estable, es decir, potencia límite superior reducida en un 10%, N máx. = 0,9 N v.p.
6) potencia nominal N nom - la potencia térmica más alta del quemador, cuando los indicadores de rendimiento cumplen con los estándares establecidos, es decir la potencia más alta con la que el quemador funciona durante mucho tiempo con alta eficiencia.
7) rango de regulación de funcionamiento (salida de calor del quemador) – un rango regulado en el que la salida de calor del quemador puede cambiar durante el funcionamiento, es decir, valores de potencia de N min a N nom. .
8) coeficiente de regulación de trabajo K rr. es la relación entre la potencia calorífica nominal del quemador y su potencia calorífica mínima de funcionamiento, es decir muestra cuántas veces la potencia nominal supera la mínima: K rr. = N nominal / N min
carnet de régimen.De acuerdo con las "Reglas para el uso de gas ...", aprobadas por el Gobierno de la Federación Rusa el 17 de mayo de 2002 No. 317(modificado el 19/06/2017) , una vez finalizados los trabajos de construcción e instalación de los equipos que utilizan gas construidos, reconstruidos o modernizados y los equipos convertidos a gas a partir de otros tipos de combustible, se llevan a cabo los trabajos de puesta en marcha y mantenimiento. Lanzamiento de gas a los equipos que utilicen gas construidos, reconstruidos o modernizados y a los equipos convertidos a gas a partir de otros tipos de combustible para la realización de puesta en marcha (pruebas integradas) y la aceptación del equipo en operación se lleva a cabo sobre la base de un acto sobre la preparación de las redes de consumo de gas y el equipo que usa gas del objeto de construcción de capital para la conexión (conexión tecnológica). Las reglas establecen que:
· equipo que usa gas - calderas, hornos de producción, líneas de proceso, unidades de recuperación de calor y otras instalaciones que utilizan gas como combustible con el fin de generar energía térmica para calefacción centralizada, abastecimiento de agua caliente, en procesos tecnológicos de diversas industrias, así como otros dispositivos, aparatos, unidades, equipos de proceso e instalaciones que utilicen gas como materia prima;
· trabajos de puesta en marcha- complejo de obras, incluida la preparación para la puesta en marcha y puesta en marcha de equipos que utilizan gas con comunicaciones y equipamientos, llevando la carga de equipos que utilizan gas hasta el nivel acordado con la organización - el propietario del equipo, un también el ajuste del modo de combustión de los equipos que utilizan gas sin optimización de la eficiencia;
· régimen y obras de ajuste- un conjunto de obras, incluido el ajuste de los equipos que utilizan gas para lograr la eficiencia de diseño (pasaporte) en el rango de cargas operativas, el ajuste del control automático de los procesos de combustión de combustible, plantas de recuperación de calor y equipos auxiliares, incluidos los equipos de tratamiento de agua para salas de calderas.
Según GOST R 54961-2012 (Sistemas de distribución de gas. Redes de consumo de gas) se recomienda:Modos de funcionamiento equipos que utilizan gas en empresas y salas de calderas debe coincidir con los mapas de régimen aprobado por el gerente técnico de la empresa y PAG producido al menos una vez cada tres años con ajuste (si es necesario) de tarjetas de régimen .
El ajuste de régimen no programado de los equipos que utilizan gas debe realizarse en los siguientes casos: después de una revisión general de los equipos que utilizan gas o de realizar cambios estructurales que afecten la eficiencia del uso del gas, así como en caso de desviaciones sistemáticas de los parámetros controlados de los equipos que utilizan gas a partir de mapas de régimen.
Clasificación de los quemadores de gas. Según GOST Los quemadores de gas se clasifican según: método de suministro del componente; el grado de preparación de la mezcla combustible; la tasa de caducidad de los productos de combustión; la naturaleza del flujo de la mezcla; presión de gas nominal; grado de automatización; la capacidad de controlar el coeficiente de exceso de aire y las características de la antorcha; localización de la zona de combustión; posibilidad de aprovechar el calor de los productos de combustión.
EN horno de cámara de una planta que utiliza gas gaseoso el combustible se quema en una bengala.
De acuerdo con el método de suministro de aire, los quemadores pueden ser:
1) Quemadores atmosféricos -El aire entra en la zona de combustión directamente desde la atmósfera:
una. Difusión – este es el quemador más simple en diseño, que, por regla general, es un tubo con agujeros perforados en una o dos filas. El gas ingresa a la zona de combustión desde la tubería a través de los orificios, y aire - debido a difusión y energía de chorro de gas (arroz. 10 ), todo el aire es secundario .
Ventajas del quemador : simplicidad de diseño, fiabilidad de trabajo ( no es posible el flashover ), funcionamiento silencioso, buena regulación.
desventajas: bajo consumo, antieconómico, llama alta (larga), se necesitan retardantes de llama para evitar que se apague la llama del quemador en la separación .
b. inyección - aire se inyecta, es decir aspirado en el interior del quemador debido a la energía del chorro de gas que sale de la boquilla . El chorro de gas crea un vacío en el área de la boquilla, donde se aspira aire a través del espacio entre el limpiador de aire y el cuerpo del quemador. En el interior del quemador se mezclan gas y aire, entrando la mezcla gas-aire en la zona de combustión, y el resto del aire necesario para la combustión del gas (secundario) entra en la zona de combustión por difusión (Fig. 11, 12, 13 ).
Dependiendo de la cantidad de aire inyectado, hay quemadores de inyección: con mezcla previa incompleta y completa de gas y aire.
El quemador gas de media y alta presion se aspira todo el aire necesario, es decir, todo el aire es primario, hay una premezcla completa de gas con aire. Una mezcla de gas y aire completamente preparada ingresa a la zona de combustión y no hay necesidad de aire secundario.
El quemador baja presión parte del aire necesario para la combustión es aspirado (se produce una inyección de aire incompleta, este aire es primario), y el resto del aire (secundario) entra directamente en la zona de combustión.
La relación "gas - aire" en estos quemadores está regulada por la posición del lavador de aire con respecto al cuerpo del quemador. Los quemadores son de llama única y llama múltiple con suministro de gas central y periférico (BIG y BIGm) que consisten en un conjunto de tubos - mezcladores 1 con un diámetro de 48x3, unidos por un colector de gas común 2 (Fig. 13 ).
Ventajas de los quemadores: simplicidad de diseño y regulación de potencia.
Desventajas de los quemadores: alto nivel de ruido, posibilidad de retroceso de llama, pequeño rango de regulación de funcionamiento.
2) Quemadores de aire forzado - Son quemadores en los que el aire comburente se alimenta de un ventilador. El gas del gasoducto ingresa a la cámara interna del quemador (Fig. 14 ).
El aire forzado por el ventilador se suministra a la cámara de aire. 2 , pasa por el remolino de aire 4 , torcido y mezclado en la batidora 5 con gas que entra en la zona de combustión desde el canal de gas 1 a través de salidas de gas 3 .La combustión tiene lugar en un túnel cerámico 7 .
 Arroz. 14. Quemador con suministro de aire forzado: 1 - canal de gas; 2 - canal de aire; 3 - salidas de gas; 4 - remolino; 5 - batidora; 6 – túnel cerámico (estabilizador de combustión). |  Arroz. 15. Quemador combinado de flujo único: 1 - entrada de gas; 2 – entrada de fuel oil; 3 - orificios de salida de gas de entrada de vapor; 4 - entrada de aire primario; 5 – mezclador de entrada de aire secundario; 6 - boquilla de aceite de vapor; 7 - placa de montaje; 8 - remolino de aire primario; 9 - remolino de aire secundario; 10 - túnel cerámico (estabilizador de combustión); 11 - canal de gas; 12 - canal de aire secundario. |
Ventajas de los quemadores: alta potencia térmica, amplio rango de regulación de funcionamiento, posibilidad de regulación de la relación de exceso de aire, posibilidad de precalentamiento de gas y aire.
Desventajas de los quemadores.: suficiente complejidad de diseño; es posible la separación y el avance de la llama, en relación con lo cual se hace necesario utilizar estabilizadores de combustión (túnel cerámico).
Los quemadores diseñados para quemar varios tipos de combustible (gaseoso, líquido, sólido) se denominan conjunto (arroz. 15 ). Pueden ser de un solo hilo y de doble hilo, es decir. con uno o más suministros de gas al quemador.
3) quemador de bloque – es un quemador automático con suministro de aire forzado (arroz. 16 ), arreglado con un ventilador en una sola unidad. El quemador está equipado con un sistema de control automático.
El proceso de combustión del combustible en los quemadores de bloque está controlado por un dispositivo electrónico llamado administrador de combustión.
Para quemadores de aceite, esta unidad incluye la bomba de combustible o la bomba de combustible y el precalentador de combustible.
La unidad de control (gestor de combustión) controla y controla el funcionamiento del quemador, recibiendo órdenes del termostato (controlador de temperatura), del electrodo de control de llama y de los sensores de presión de gas y aire.
El flujo de gas está controlado por una válvula de mariposa ubicada fuera del cuerpo del quemador.
La arandela de retención es responsable de mezclar el gas con el aire en la parte cónica del tubo de llama y se utiliza para controlar el aire de entrada (regulación en el lado de presión). Otra posibilidad para cambiar la cantidad de aire suministrado es cambiar la posición de la válvula de mariposa de aire en la caja del regulador de aire (ajuste en el lado de succión).
La regulación de las relaciones gas-aire (control de válvulas de mariposa de gas y aire) puede ser:
conectado, desde un actuador:
· Regulación de frecuencia del caudal de aire, modificando la velocidad del motor del ventilador mediante un inverter, que consta de un convertidor de frecuencia y un sensor de pulso.
El encendido del quemador se realiza automáticamente por el dispositivo de encendido utilizando el electrodo de encendido. La presencia de una llama es monitoreada por un electrodo de control de llama.
La secuencia de operación para encender el quemador:
Solicitud de producción de calor (desde el termostato);
· la inclusión del electromotor del ventilador y la ventilación preliminar del fogón;
Habilitación encendido electrónico
apertura de la electroválvula, alimentación de gas y encendido del quemador;
señal del sensor de control de llama sobre la presencia de una llama.
Accidentes (incidentes) en quemadores. rotura de llama - mover la zona de la raíz de la antorcha desde las salidas de los quemadores en la dirección del flujo de combustible o mezcla combustible. Ocurre cuando la velocidad de la mezcla gas-aire o gas se hace mayor que la velocidad de propagación de la llama. La llama se aleja del quemador, se vuelve inestable y puede apagarse. El gas continúa fluyendo a través del quemador apagado y se puede formar una mezcla explosiva en el horno.
La separación ocurre cuando: un aumento en la presión del gas por encima de lo permitido, un fuerte aumento en el suministro de aire primario, un aumento en la rarefacción en el horno. Para protección contra rasgaduras aplicar estabilizadores de combustión (arroz. 17): toboganes y postes de ladrillo; túneles de cerámica de varios tipos y ranuras de ladrillo; cuerpos poco aerodinámicos que se calientan durante el funcionamiento del quemador (cuando se apaga la llama, se encenderá un chorro fresco del estabilizador), así como quemadores piloto especiales.
Linterna - mover la zona de la antorcha hacia la mezcla combustible, en la que la llama penetra en el quemador . Este fenómeno ocurre solo en quemadores con una mezcla preliminar de gas y aire y ocurre cuando la velocidad de la mezcla gas-aire se vuelve menor que la velocidad de propagación de la llama. La llama salta al interior del quemador, donde continúa ardiendo, provocando que el quemador se deforme por sobrecalentamiento.
El avance ocurre cuando: la presión del gas frente al quemador cae por debajo del valor permitido; encendido del quemador cuando se suministra aire primario; gran suministro de gas a baja presión de aire. Durante el deslizamiento, puede ocurrir un pequeño estallido, como resultado de lo cual la llama se apagará, mientras que el gas puede continuar fluyendo a través del quemador inactivo y puede formarse una mezcla explosiva en el horno y los conductos de gas de la instalación que usa gas. Para proteger contra el deslizamiento, se utilizan estabilizadores de placa o malla., ya que a través de ranuras estrechas y pequeños agujeros no hay penetración de la llama.
Actuaciones del personal en caso de accidente en los quemadores
En caso de accidente en el quemador (separación, retroceso o extinción de la llama) durante el encendido o en proceso de regulación, es necesario: detener inmediatamente el suministro de gas a este quemador (quemadores) y al dispositivo de encendido; ventile el horno y los conductos de gas durante al menos 10 minutos; averiguar la causa del problema; informar a la persona responsable; después de eliminar las causas de las fallas y verificar la estanqueidad de la válvula de cierre frente al quemador, bajo la dirección de la persona responsable, de acuerdo con las instrucciones, vuelva a encender.
Cambio de carga del quemador.
Hay quemadores con varias formas de cambiar la salida de calor:
Quemador con control de salida de calor de varias etapas- se trata de un quemador, durante el cual se puede instalar el regulador de flujo de combustible en varias posiciones entre las posiciones máxima y mínima de funcionamiento.
Quemador con regulación de potencia calorífica en tres etapas- se trata de un quemador, durante cuyo funcionamiento el regulador de caudal de combustible se puede regular en las posiciones "caudal máximo" - "caudal mínimo" - "cerrado".
Quemador con control de salida de calor de dos etapas- un quemador funcionando en las posiciones "abierto - cerrado".
Quemador modulante- este es un quemador, durante el cual el regulador de flujo de combustible puede instalarse en cualquier posición entre las posiciones máxima y mínima de funcionamiento.
Es posible regular la potencia térmica de la instalación por el número de quemadores en funcionamiento, si lo proporciona el fabricante y tarjeta de régimen.
Cambiar la salida de calor manualmente, para evitar la separación de la llama, se realiza:
Al aumentar: primero aumente el suministro de gas y luego el de aire.
Al disminuir: primero reduzca el suministro de aire y luego el gas;
Para evitar accidentes en los quemadores, el cambio de potencia debe realizarse sin problemas (en varios pasos) de acuerdo con el mapa de régimen.
Ld. - la cantidad real de aire suministrado al horno, normalmente se suministra en exceso. La relación entre caudal teórico y real se expresa mediante la ecuación:donde α es el coeficiente de exceso de aire (generalmente mayor que 1).
La combustión incompleta de gas conduce a un consumo excesivo de combustible y aumenta el riesgo de intoxicación por productos de combustión incompleta de gas, que también incluyen monóxido de carbono (CO).
Productos de la combustión de gases y control sobre el proceso de combustión.
Los productos de combustión del gas natural son dióxido de carbono (dióxido de carbono), vapor de agua, algo de exceso de oxígeno y nitrógeno. El exceso de oxígeno está contenido en los productos de la combustión sólo en aquellos casos en que la combustión ocurre con exceso de aire, y el nitrógeno está siempre contenido en los productos de la combustión, ya que es parte integral del aire y no toma parte en la combustión.
Los productos de la combustión incompleta del gas pueden ser monóxido de carbono (monóxido de carbono), hidrógeno y metano sin quemar, hidrocarburos pesados, hollín.
El proceso de combustión se puede juzgar más correctamente mediante dispositivos de análisis de gases de combustión que muestran el contenido de dióxido de carbono y oxígeno en él. Si la llama en el horno de la caldera se alarga y tiene un color amarillo oscuro, esto indica falta de aire, y si la llama se vuelve corta y tiene un color blanco deslumbrante, entonces su exceso.
Hay dos formas de regular el funcionamiento del grupo caldera cambiando la potencia térmica de todos los quemadores instalados en la caldera o apagando parte de ellos. El método de regulación depende de las condiciones locales y debe especificarse en las instrucciones de producción. Se permite un cambio en la potencia térmica de los quemadores si no va más allá de los límites de funcionamiento estable. La desviación de la potencia térmica más allá de los límites de funcionamiento estable puede provocar la separación o el retroceso de la llama.
Ajuste el funcionamiento de los quemadores individuales en dos pasos, cambiando lenta y gradualmente el flujo de aire y gas.
Al reducir la salida de calor, primero reduzca el suministro de aire, y luego gasolina; con un aumento en la potencia térmica, primero aumente el suministro de gas, y luego aire.
En este caso, el vacío en el horno debe regularse cambiando la posición de la válvula de compuerta con la caldera o las paletas de la paleta guía frente al extractor de humos.
Si es necesario aumentar la potencia calorífica de los quemadores, aumentar el vacío en el horno; con una disminución de la potencia térmica, primero se regula el funcionamiento de los quemadores y luego se reduce el vacío en el horno.
Métodos de combustión de gases.
Según el método de enseñanza. ACS Los métodos de combustión se pueden dividir en difusión, mixta y cinética.
En difusión En este método, el gas ingresa al frente de combustión bajo presión y el aire del espacio circundante debido a la difusión molecular o turbulenta, la formación de la mezcla se produce simultáneamente con el proceso de combustión, por lo tanto, la velocidad del proceso de combustión está determinada por la velocidad de formación de la mezcla.
El proceso de combustión comienza después de la formación de contacto entre el gas y el aire y la formación de agua caliente de la composición requerida. En este caso, el aire se difunde hacia el chorro de gas y el gas se difunde desde el chorro de gas hacia el aire. Por lo tanto, se crea un suministro de agua caliente cerca del chorro de gas, como resultado de la combustión de la cual se forma una zona de combustión de gas primario. (2) . La combustión de la mayor parte del gas se produce en la zona (Z), en la zona (4) productos de combustión en movimiento.
Este método de combustión se utiliza principalmente en la vida cotidiana (hornos, estufas de gas, etc.)
Con el método mixto de combustión de gas, el quemador asegura que el gas se premezcle con solo una parte del aire necesario para la combustión completa del gas. El resto del aire viene del ambiente directamente a la antorcha.
En este caso, sólo una parte del gas mezclado con primario aire (50%-60%), y el resto del gas, diluido con los productos de combustión, se quema después de la adición de oxígeno del aire secundario.
El aire que rodea la llama se llama secundario .
Con el método cinético de combustión de gas, el ACS se suministra al sitio de combustión completamente preparado dentro del quemador.
Clasificación de los quemadores de gas. .
Un quemador de gas es un dispositivo que proporciona una combustión estable de combustible gaseoso y regulación del proceso de combustión.
Las funciones principales de los quemadores de gas:
Suministro de gas y aire al frente de combustión;
formación de mezclas;
Estabilización del frente de encendido;
Asegurando la intensidad requerida del proceso de combustión del gas.
Según el método de combustión de gas, todos los quemadores se pueden dividir en tres grupos:
Difusión - sin mezcla preliminar de gas con aire;
Difusión-cinética - con mezcla preliminar incompleta de gas con aire;
Cinético: con mezcla previa completa de gas con aire.
Según el método de suministro de aire, los quemadores se dividen en:
Sin soplado: en el que el aire ingresa al horno debido a la descarga en él.
Inyección: en la que se aspira aire debido a la energía del chorro de gas.
Explosión: en la que se suministra aire al quemador u horno mediante un ventilador.
Según la presión del gas con el que funcionan los quemadores:
- baja presión hasta 0,05 kgf/cm 2 ;
- presión media superior a 0,05 a 3 kgf/cm 2 ;
- alta presión superior a 3 kgf/cm 2 .
Requisitos generales para todos los quemadores:
Asegurar la integridad de la combustión de gas;
Estabilidad al cambiar la potencia térmica;
Confiabilidad durante la operación;
compacidad;
Utilidad.
Un defecto similar está asociado con un mal funcionamiento del sistema de automatización de la caldera. Tenga en cuenta que está estrictamente prohibido operar la caldera con la automatización apagada (por ejemplo, si el botón de inicio se atasca a la fuerza en el estado presionado). Esto puede tener consecuencias trágicas, ya que si el suministro de gas se interrumpe por un corto tiempo o si la llama se apaga por un fuerte flujo de aire, el gas comenzará a fluir hacia la habitación. Para comprender las causas de tal defecto, consideremos con más detalle el funcionamiento del sistema de automatización. En la fig. 5 muestra un diagrama simplificado de este sistema. El circuito consta de un electroimán, una válvula, un sensor de tiro y un termopar. Para encender el encendedor, presione el botón de inicio. La varilla conectada al botón presiona la membrana de la válvula y el gas comienza a fluir hacia el encendedor. Después de eso, el encendedor se enciende. La llama del encendedor toca el cuerpo del sensor de temperatura (termopar). Después de un tiempo (30 ... 40 s), el termopar se calienta y aparece un EMF en sus terminales, que es suficiente para activar el electroimán. Este último, a su vez, fija la varilla en la posición inferior (como en la Fig. 5). Ahora se puede soltar el botón de inicio. El sensor de tiro consta de una placa bimetálica y un contacto (Fig. 6). El sensor está situado en la parte superior de la caldera, cerca del conducto de evacuación de los productos de la combustión a la atmósfera. En el caso de una tubería obstruida, su temperatura aumenta bruscamente. La placa bimetálica se calienta y rompe el circuito de suministro de voltaje al electroimán: el electroimán ya no sujeta la varilla, la válvula se cierra y el suministro de gas se detiene.
La ubicación de los elementos del dispositivo de automatización se muestra en la fig. 7. Muestra que el electroimán está cerrado con una tapa protectora. Los cables de los sensores están ubicados dentro de tubos de paredes delgadas que se conectan al electroimán mediante tuercas ciegas. Los cables del cuerpo de los sensores están conectados al electroimán a través del cuerpo de los propios tubos.
Y ahora considere el método para encontrar la falla anterior.
La verificación comienza con el "eslabón más débil" del dispositivo de automatización: el sensor de empuje. El sensor no está protegido por una carcasa, por lo tanto, después de 6 ... 12 meses de funcionamiento, "crece demasiado" con una gruesa capa de polvo.La placa bimetálica (ver Fig. 6) se oxida rápidamente, lo que conduce a un contacto deficiente.
La capa de polvo se quita con un cepillo suave. Luego, la placa se retira del contacto y se limpia con papel de lija fino. No debemos olvidar que es necesario limpiar el propio contacto. Se obtienen buenos resultados limpiando estos elementos con un spray especial "Contacto". Contiene sustancias que destruyen activamente la película de óxido. Después de la limpieza, se aplica una fina capa de lubricante líquido a la placa y al contacto.
El siguiente paso es verificar la salud del termopar. Trabaja en condiciones térmicas pesadas, ya que está constantemente en la llama de encendido, naturalmente, su vida útil es mucho menor que el resto de los elementos de la caldera.
El principal defecto del termopar es el desgaste (destrucción) de su cuerpo. En este caso, la resistencia de transición en el sitio de soldadura (unión) aumenta considerablemente. Como resultado, la corriente en el circuito Termopar - Electroimán
- La placa bimetálica será inferior al valor nominal, lo que provoca que el electroimán ya no pueda fijar el vástago (Fig. 5).
Para verificar el termopar, desenrosque la tuerca de unión (Fig. 7), ubicada a la izquierda 
lado del electroimán. Luego se enciende el encendedor y se mide el voltaje constante (termo-EMF) en los contactos del termopar con un voltímetro (Fig. 8). Un termopar reparable calentado genera un EMF de aproximadamente 25 ... 30 mV. Si este valor es menor, el termopar está defectuoso. Para su comprobación final, se desacopla el tubo de la carcasa del electroimán y se mide la resistencia del termopar, la resistencia del termopar calentado es inferior a 1 ohm. Si la resistencia del termopar es de cientos de ohmios o más, debe reemplazarse. El bajo valor de termo-EMF generado por un termopar puede ser causado por las siguientes razones: - obstrucción de la boquilla de encendido (como resultado, la temperatura de calentamiento del termopar puede ser inferior a la nominal). Un defecto similar se “trata” limpiando el orificio del encendedor con cualquier alambre suave de un diámetro adecuado;
- cambiando la posición del termopar (naturalmente, también puede no calentarse lo suficiente). Elimine el defecto de la siguiente manera: afloje el tornillo que sujeta el delineador cerca del encendedor y ajuste la posición del termopar (Fig. 10);
- baja presión de gas en la entrada de la caldera.
Si el EMF en los cables del termopar es normal (mientras se mantienen los síntomas del mal funcionamiento indicado anteriormente), se verifican los siguientes elementos:
- la integridad de los contactos en los puntos de conexión del termopar y del sensor de tiro.
Los contactos oxidados deben limpiarse. Las tuercas de unión se aprietan, como dicen, "a mano". En este caso, no es deseable usar una llave inglesa, ya que es fácil romper los cables adecuados para los contactos;
- la integridad del devanado del electroimán y, si es necesario, soldar sus conclusiones.
El rendimiento del electroimán se puede comprobar de la siguiente manera. Desconectar 
cable de termopar. Mantenga presionado el botón de inicio, luego encienda el encendedor. Desde una fuente separada de voltaje constante al contacto liberado del electroimán (del termopar), se aplica un voltaje de aproximadamente 1 V en relación con la carcasa (a una corriente de hasta 2 A). Para ello, puede utilizar una batería normal (1,5 V), siempre que proporcione la corriente de funcionamiento necesaria. Ahora se puede soltar el botón. Si el encendedor no se apaga, el electroimán y el sensor de tiro están funcionando;
- sensor de empuje. Primero, se verifica la fuerza de presión del contacto contra la placa bimetálica (con los signos indicados de mal funcionamiento, a menudo es insuficiente). Para aumentar la fuerza de sujeción, afloje la contratuerca y acerque el contacto a la placa, luego apriete la tuerca. En este caso, no se requieren ajustes adicionales: la fuerza de sujeción no afecta la temperatura de respuesta del sensor. El sensor tiene un amplio margen para el ángulo de desviación de la placa, lo que garantiza una interrupción fiable del circuito eléctrico en caso de accidente.
La combustión de combustible gaseoso es una combinación de los siguientes procesos físicos y químicos: mezcla de gas combustible con aire, calentamiento de la mezcla, descomposición térmica de componentes combustibles, ignición y combinación química de elementos combustibles con oxígeno atmosférico.
La combustión estable de una mezcla de gas y aire es posible con un suministro continuo de las cantidades necesarias de gas combustible y aire al frente de combustión, su mezcla completa y calentamiento hasta la temperatura de ignición o autoignición (Tabla 5).
El encendido de la mezcla gas-aire se puede realizar:
- calentar todo el volumen de la mezcla gas-aire a la temperatura de autoignición. Este método se utiliza en motores de combustión interna, donde la mezcla de gas y aire se calienta por compresión rápida hasta una determinada presión;
- el uso de fuentes extrañas de ignición (encendedores, etc.). En este caso, no toda la mezcla gas-aire se calienta a la temperatura de ignición, sino parte de ella. Este método se usa cuando se queman gases en los quemadores de los aparatos de gas;
- antorcha existente continuamente en el proceso de combustión.
Para iniciar la reacción de combustión del combustible gaseoso, es necesario gastar una cierta cantidad de energía necesaria para romper los enlaces moleculares y crear otros nuevos.
La fórmula química para la combustión del combustible gaseoso, que indica todo el mecanismo de reacción asociado con la aparición y desaparición de un gran número de átomos libres, radicales y otras partículas activas, es compleja. Por lo tanto, para simplificar, se utilizan ecuaciones que expresan los estados inicial y final de las reacciones de combustión de gases.
Si los gases de hidrocarburo se denotan C m H n, entonces la ecuación para la reacción química de combustión de estos gases en oxígeno tomará la forma
C m H n + (m + n/4) O 2 = mCO 2 + (n/2) H 2 O,
donde m es el número de átomos de carbono en el gas hidrocarburo; n es el número de átomos de hidrógeno en el gas; (m + n/4) - la cantidad de oxígeno requerida para la combustión completa del gas.
De acuerdo con la fórmula, se derivan las ecuaciones para la combustión de gases:
- metano CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
- etano C 2 H 6 + 3.5O 2 \u003d 2CO 2 + ZH 2 O
- butano C 4 H 10 + 6.5O 2 \u003d 4CO 2 + 5H 2 0
- propano C 3 H 8 + 5O 3 \u003d ZSO 2 + 4H 2 O.
En condiciones prácticas de combustión de gases, el oxígeno no se toma en su forma pura, sino que forma parte del aire. Dado que el aire consta de 79 % de nitrógeno y 21 % de oxígeno por volumen, se requieren 100:21 = 4,76 volúmenes de aire o 79:21 = 3,76 volúmenes de nitrógeno por cada volumen de oxígeno. Entonces, la reacción de combustión del metano en el aire se puede escribir de la siguiente manera:
CH 4 + 2O 2 + 2 * 3.76N 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O + 7.52N 2.
La ecuación muestra que para la combustión de 1 m 3 de metano se requiere 1 m 3 de oxígeno y 7,52 m 3 de nitrógeno o 2 + 7,52 = 9,52 m 3 de aire.
Como resultado de la combustión de 1 m 3 de metano se obtienen 1 m 3 de dióxido de carbono, 2 m 3 de vapor de agua y 7,52 m 3 de nitrógeno. La siguiente tabla muestra estos datos para los gases combustibles más comunes.
Para el proceso de combustión de una mezcla gas-aire, es necesario que la cantidad de gas y aire en la mezcla gas-aire esté dentro de ciertos límites. Estos límites se denominan límites de inflamabilidad o límites de explosión. Hay límites de inflamabilidad inferior y superior. El contenido mínimo de gas en la mezcla gas-aire, expresado como porcentaje en volumen, en el que se produce la ignición, se denomina límite inferior de inflamabilidad. El contenido máximo de gas en la mezcla de gas y aire, por encima del cual la mezcla no se enciende sin el suministro de calor adicional, se denomina límite superior de inflamabilidad.
La cantidad de oxígeno y aire durante la combustión de ciertos gases.
|
Para quemar se requiere 1 m 3 de gas, m 3 |
Al quemar 1 m 3 se libera gas, m 3 |
Calor de combustión He, kJ / m 3 |
|||||
|
oxígeno |
dióxido carbón |
||||||
|
monóxido de carbono |
|||||||
Si la mezcla de gas y aire contiene menos gas que el límite inflamable inferior, entonces no se quemará. Si no hay suficiente aire en la mezcla de gas y aire, entonces la combustión no procede por completo.
Las impurezas inertes en los gases tienen una gran influencia en la magnitud de los límites explosivos. Un aumento en el contenido de lastre (N 2 y CO 2) en el gas reduce los límites de inflamabilidad, y cuando el contenido de lastre aumenta por encima de ciertos límites, la mezcla de gas y aire no se enciende en ninguna proporción de gas y aire (tabla a continuación) .
El número de volúmenes de gas inerte por 1 volumen de gas combustible en el que la mezcla de gas y aire deja de ser explosiva.
La cantidad más pequeña de aire requerida para la combustión completa del gas se denomina flujo de aire teórico y se denota por Lt, es decir, si el valor calorífico neto del combustible gaseoso es 33520 kJ / m 3 , entonces la cantidad teóricamente requerida de aire para quemar 1 m 3 gasolina
LT\u003d (33 520/4190) / 1.1 \u003d 8.8 m 3.
Sin embargo, el caudal de aire real siempre supera al teórico. Esto se explica por el hecho de que es muy difícil lograr una combustión completa del gas a caudales de aire teóricos. Por lo tanto, cualquier planta de combustión de gas funciona con algo de aire en exceso.
Entonces, flujo de aire práctico
L n = αL T,
donde Ln- consumo práctico de aire; α - coeficiente de exceso de aire; LT- consumo teórico de aire.
El coeficiente de exceso de aire es siempre mayor que uno. Para el gas natural es α = 1,05 - 1,2. Coeficiente α muestra cuántas veces el flujo de aire real excede al teórico, tomado como una unidad. si un α = 1, entonces la mezcla gas-aire se llama estequiométrico.
En α = 1.2 La combustión de gas se realiza con un exceso de aire en un 20%. Como regla general, la combustión de gases debe tener lugar con un valor mínimo de a, ya que con una disminución del exceso de aire, disminuyen las pérdidas de calor con los gases de escape. El aire que interviene en la combustión es primario y secundario. Primario llamado aire que ingresa al quemador para mezclarse con gas en él; secundario- el aire que entra en la zona de combustión no se mezcla con el gas, sino por separado.
