Sagorijevanjem se oslobađa prirodni plin. Produkti izgaranja plinova i upravljanje procesom izgaranja. Metode izgaranja plina

CH 4+ 2 × O2 +7,52 × N 2 = CO2+2× H20 + 7,5× N 2 +8500 kcal

Zrak:

, pa stoga zaključak:

na 1 m 3 O 2 dolazi 3,76 m 3N 2

Pri izgaranju 1 m 3 plina potrebno je potrošiti 9,52 m 3 zraka (od 2 + 7,52). Nakon potpunog izgaranja plina oslobađa se:

· Ugljični dioksid CO 2;

· vodena para;

· Dušik (zračni balast);

· Oslobađa se toplina.

Pri izgaranju 1 m 3 plina oslobađa se 2 m 3 vode. Ako je temperatura ispuha dimni plinovi u dimnjaku ispod 120 °C, a cijev je visoka i neizolirana, tada se te vodene pare kondenziraju uz stijenke dimnjaka u njegov donji dio, odakle kroz rupu ulaze u odvodnu posudu ili cjevovod.

Da bi se spriječilo stvaranje kondenzacije u dimnjaku, potrebno je izolirati dimnjak ili smanjiti visinu dimnjaka, prethodno izračunavši propuh u dimnjaku (tj. smanjenje visine dimnjaka je opasno).

Produkti potpunog izgaranja plina.

· Ugljični dioksid;

· Vodena para.

Proizvodi nepotpuno izgaranje plin

· Ugljični monoksid CO;

· vodik H2;

· Ugljik C.

U stvarnim uvjetima, za izgaranje plina, dovod zraka je nešto veći nego što je izračunato formulom. Omjer stvarnog volumena zraka koji se dovodi za izgaranje i teoretski izračunatog volumena naziva se koeficijent viška zraka (a). Ne smije biti veći od 1,05...1,2:

Prekomjerni višak zraka smanjuje učinkovitost. bojler

Po gradu:

Za proizvodnju 1 Gcal topline troši se 175 kg standardnog goriva.

Po trgovini:

Za proizvodnju 1 Gcal topline potroši se 162 kg standardnog goriva.

Višak zraka utvrđuje se analizom dimnih plinova uređajem.

Koeficijentaduljina prostora za izgaranje nije ista. Na početku ložišta kod plamenika, a pri izlazu dimnih plinova u dimnjak veći je od izračunatog zbog propuštanja zraka kroz nepropusnu oblogu (kućište) kotla.

Ova informacija odnosi se na kotlove koji rade pod vakuumom, kada je tlak u ložištu manji od atmosferskog.

Kotlovi koji rade pod nadtlakom plina u ložištu kotla nazivaju se tlačnim kotlovima. Kod ovakvih kotlova obloga mora biti jako nepropusna kako dimni plinovi ne bi ušli u kotlovnicu i otrovali ljude.

Opće informacije. Još jedan važan izvor unutarnjeg onečišćenja, snažan senzibilizirajući faktor za ljude, je prirodni plin i produkti njegovog izgaranja. Plin je višekomponentni sustav koji se sastoji od desetaka razne veze, uključujući one posebno dodane (Tablica.

Postoje izravni dokazi da korištenje uređaja na prirodni plin (plinske peći i bojleri) negativno utječe na ljudsko zdravlje. Osim toga, pojedinci sa preosjetljivost na čimbenike okoliša neadekvatno reagiraju na sastojke prirodnog plina i produkte njegovog izgaranja.

Prirodni plin u kući - izvor mnogih različitih zagađivača. To uključuje spojeve koji su izravno prisutni u plinu (mirisi, plinoviti ugljikovodici, toksični organometalni kompleksi i radioaktivni plin radon), proizvode nepotpunog izgaranja (ugljični monoksid, dušikov dioksid, aerosolizirane organske čestice, policikličke aromatske ugljikovodike i male količine hlapljivih organskih spojeva ). Sve ove komponente mogu djelovati na ljudski organizam same ili u kombinaciji jedna s drugom (sinergijski učinak).

Tablica 12.3

Sastav plinovitog goriva

Mirisi. Mirisi su organski aromatski spojevi koji sadrže sumpor (merkaptani, tioeteri i tioaromatski spojevi). Dodaje se prirodnom plinu za otkrivanje curenja. Iako su ti spojevi prisutni u vrlo malim koncentracijama ispod praga koje se ne smatraju toksičnima za većinu pojedinaca, njihov miris može izazvati mučninu i glavobolju kod zdravih ljudi.

Klinička iskustva i epidemiološki podaci pokazuju da kemijski osjetljivi ljudi neadekvatno reagiraju na kemijske spojeve prisutne čak iu koncentracijama ispod praga. Osobe s astmom često identificiraju miris kao pokretač (okidač) astmatičnih napadaja.

Mirisi uključuju, na primjer, metantiol. Metantiol, poznat i kao metil merkaptan (merkaptometan, tiometil alkohol), je plinoviti spoj koji se obično koristi kao aromatski dodatak prirodnom plinu. Neugodan miris iskusi većina ljudi pri koncentraciji od 1 udjela u 140 ppm, međutim ovaj spoj mogu otkriti vrlo osjetljive osobe u znatno nižim koncentracijama.

Toksikološke studije na životinjama pokazale su da 0,16% metantiola, 3,3% etanetiola ili 9,6% dimetil sulfida može izazvati komu kod 50% štakora koji su bili izloženi tim spojevima tijekom 15 minuta.

Drugi merkaptan, koji se također koristi kao aromatski dodatak prirodnom plinu, je merkaptoetanol (C2H6OS) poznat i kao 2-tioetanol, etil merkaptan. Jako nadražuje oči i kožu, može izazvati toksične učinke preko kože. Zapaljiv je i zagrijavanjem se raspada i stvara vrlo otrovne SOx pare.

Merkaptani, kao zagađivači zraka u zatvorenim prostorima, sadrže sumpor i sposobni su zarobiti elementarnu živu. U visokim koncentracijama merkaptani mogu uzrokovati poremećaj periferne cirkulacije i ubrzani rad srca, te mogu potaknuti gubitak svijesti, razvoj cijanoze ili čak smrt.

Aerosoli. Izgaranjem prirodnog plina nastaju male organske čestice (aerosoli), uključujući kancerogene aromatske ugljikovodike, kao i neke hlapljive organske spojeve. DOS su sumnjivi agensi koji izazivaju preosjetljivost i mogu izazvati, zajedno s drugim komponentama, sindrom "bolesne zgrade", kao i višestruku kemijsku osjetljivost (MCS).

DOS također uključuje formaldehid, koji se stvara u malim količinama tijekom izgaranja plina. Korištenje plinski uređaji u domu u kojem žive osjetljivi pojedinci povećava izloženost tim nadražujućim tvarima, posljedično povećavajući simptome bolesti i također potičući daljnju senzibilizaciju.

Aerosoli nastali izgaranjem prirodnog plina mogu postati adsorpcijski centri za razne kemijski spojevi, prisutan u zraku. Stoga se zagađivači zraka mogu koncentrirati u mikrovolumenima i međusobno reagirati, posebno kada metali djeluju kao reakcijski katalizatori. Što je čestica manja, veća je koncentracijska aktivnost ovog procesa.

Štoviše, vodena para nastala tijekom izgaranja prirodnog plina je transportna veza za čestice aerosola i zagađivače dok se prenose u plućne alveole.

Izgaranjem prirodnog plina također nastaju aerosoli koji sadrže policikličke aromatske ugljikovodike. Imaju nepovoljan učinak na dišni sustav i poznati su kancerogeni. Osim toga, ugljikovodici mogu dovesti do kronične intoksikacije kod osjetljivih ljudi.

Stvaranje benzena, toluena, etilbenzena i ksilena pri izgaranju prirodnog plina također je nepovoljno za ljudsko zdravlje. Poznato je da je benzen kancerogen u dozama daleko ispod graničnih razina. Izloženost benzenu povezana je s povećanim rizikom od raka, osobito leukemije. Senzibilizirajuće djelovanje benzena nije poznato.

Organometalni spojevi. Neke komponente prirodnog plina mogu sadržavati visoke koncentracije toksičnih teških metala, uključujući olovo, bakar, živu, srebro i arsen. Po svoj prilici, ti su metali prisutni u prirodnom plinu u obliku organometalnih kompleksa kao što je trimetilarsenit (CH3)3As. Povezivanje ovih toksičnih metala s organskim matriksom čini ih topivim u lipidima. To dovodi do visoke razine apsorpcije i sklonosti bioakumulaciji u ljudskom masnom tkivu. Visoka toksičnost tetrametilplumbita (CH3)4Pb i dimetilžive (CH3)2Hg ukazuje na utjecaj na ljudsko zdravlje, budući da su metilirani spojevi ovih metala toksičniji od samih metala. Ovi spojevi predstavljaju posebnu opasnost tijekom dojenja kod žena, jer u tom slučaju lipidi migriraju iz tjelesnih depoa masti.

Dimetilživa (CH3)2Hg posebno je opasan organometalni spoj zbog svoje visoke lipofilnosti. Metil živa se može unijeti u tijelo udisanjem, ali i kroz kožu. Apsorpcija ovog spoja u gastrointestinalnom traktu je gotovo 100%. Živa ima izražen neurotoksični učinak i sposobnost utjecaja na reproduktivnu funkciju čovjeka. Toksikologija nema podataka o sigurne razineživa za žive organizme.

Organski spojevi arsena također su vrlo otrovni, osobito kada se metabolički unište (metabolička aktivacija), što rezultira stvaranjem visoko toksičnih anorganskih oblika.

Produkti izgaranja prirodnog plina. Dušikov dioksid može djelovati na plućni sustav, što olakšava razvoj alergijske reakcije na druge tvari, smanjuje funkciju pluća, osjetljivost na zarazne bolesti pluća, potencira bronhijalna astma i druge respiratorne bolesti. To je posebno izraženo kod djece.

Postoje dokazi da NO2 proizveden izgaranjem prirodnog plina može izazvati:

• upala plućnog sustava i smanjena vitalna funkcija pluća;
• povećan rizik od simptoma sličnih astmi, uključujući piskanje, otežano disanje i napadaje. To je osobito često kod žena koje kuhaju na plinskim štednjacima, kao i kod djece;
• smanjenje otpornosti na bakterijske bolesti pluća zbog smanjenja imunoloških mehanizama obrane pluća;
• izazivanje štetnih učinaka općenito na imunološki sustav ljudi i životinja;
• utjecaj kao adjuvans na razvoj alergijskih reakcija na druge komponente;
• povećana osjetljivost i povećana alergijska reakcija na nepovoljne alergene.

Produkti izgaranja prirodnog plina sadrže prilično visoku koncentraciju sumporovodika (H2S), koji onečišćuje okruženje. Otrovan je u koncentracijama nižim od 50.ppm, au koncentracijama od 0,1-0,2% smrtonosan je već pri kratkom izlaganju. Budući da tijelo ima mehanizam za detoksikaciju ovog spoja, toksičnost sumporovodika više je povezana s njegovom koncentracijom izloženosti nego s trajanjem izloženosti.

Iako sumporovodik ima jak miris, njegova kontinuirana izloženost niskoj koncentraciji dovodi do gubitka osjeta mirisa. To omogućuje pojavu toksičnih učinaka kod ljudi koji mogu biti nesvjesno izloženi opasnim razinama ovog plina. Manje koncentracije u zraku stambenih prostorija dovode do iritacije očiju i nazofarinksa. Umjerene razine uzrokuju glavobolja, vrtoglavica, kao i kašalj i otežano disanje. Visoke razine dovesti do šoka, konvulzija, kome, što završava smrću. Osobe koje su preživjele akutno trovanje sumporovodikom doživljavaju neurološku disfunkciju poput amnezije, drhtanja, neravnoteže, a ponekad i težeg oštećenja mozga.

Akutna toksičnost relativno visokih koncentracija sumporovodika dobro je poznata, ali nažalost malo je podataka dostupno o kroničnoj izloženosti NISKIM DOZAMA ovoj komponenti.

Radon. Radon (222Rn) je također prisutan u prirodnom plinu i može se provesti kroz cjevovode do plinskih peći, koje postaju izvori onečišćenja. Kako se radon raspada u olovo (210Pb ima poluživot od 3,8 dana), stvara tanak sloj radioaktivnog olova (u prosjeku debljine 0,01 cm) koji prekriva unutarnje površine cijevi i opreme. Stvaranje sloja radioaktivnog olova povećava pozadinsku vrijednost radioaktivnosti za nekoliko tisuća raspada u minuti (na površini od 100 cm2). Uklanjanje je vrlo teško i zahtijeva zamjenu cijevi.

Treba imati na umu da jednostavno isključivanje plinske opreme nije dovoljno za uklanjanje toksičnih učinaka i donošenje olakšanja kemijski osjetljivim pacijentima. Plinska oprema moraju biti potpuno uklonjeni iz prostora, budući da čak i ne rade plinski štednjak nastavlja otpuštati aromatske spojeve koje je apsorbirao tijekom godina korištenja.

Kumulativni učinci prirodnog plina, utjecaj aromatskih spojeva i produkata izgaranja na ljudsko zdravlje nisu točno poznati. Pretpostavlja se da se učinci višestrukih spojeva mogu umnožavati, a odgovor na izloženost višestrukim onečišćivačima može biti veći od zbroja pojedinačnih učinaka.

Ukratko, karakteristike prirodnog plina koje uzrokuju zabrinutost za zdravlje ljudi i životinja su:

• zapaljiva i eksplozivna priroda;
• asfiksijska svojstva;
• onečišćenje produktima izgaranja zračni okoliš prostorije;
• prisutnost radioaktivnih elemenata (radon);
• sadržaj visoko toksičnih spojeva u produktima izgaranja;
• prisutnost otrovnih metala u tragovima;
• otrovni aromatski spojevi dodani prirodnom plinu (posebno za ljude s višestrukom kemijskom osjetljivošću);
• sposobnost komponenti plina da senzibiliziraju.

Karakteristike metana

§ Bezbojan;

§ Netoksičan (neotrovan);

§ Bez mirisa i okusa.

§ Metan se sastoji od 75% ugljika, 25% vodika.

§ Specifična težina iznosi 0,717 kg/m 3 (2 puta lakši od zraka).

§ Plamište je minimalna početna temperatura pri kojoj počinje izgaranje. Za metan je 645 o.

§ Temperatura izgaranja je najveća temperatura koja se može postići potpunim izgaranjem plina ako je količina zraka potrebna za izgaranje potpuno ista kemijske formule izgaranje. Za metan je 1100-1400 o i ovisi o uvjetima izgaranja.

§ Toplina izgaranja– to je količina topline koja se oslobađa pri potpunom izgaranju 1 m 3 plina i jednaka je 8500 kcal/m 3.

§ Brzina širenja plamena jednako 0,67 m/sek.

Mješavina plin-zrak

Koji plin sadrži:

Do 5% ne gori;

Od 5 do 15% eksplodira;

Preko 15% izgara pri dodatnom dovodu zraka (sve to ovisi o omjeru volumena plina u zraku i naziva se granice eksplozivnosti)

Zapaljivi plinovi su bez mirisa, radi pravovremenog otkrivanja u zraku i brzog i preciznog otkrivanja curenja, plin se odorizira, tj. ispuštati miris. U tu svrhu koristi se ETHYLMERCOPTAN. Stopa mirisa je 16 g na 1000 m 3. Ako u zraku ima 1% prirodnog plina, trebali biste ga pomirisati.

Plin koji se koristi kao gorivo mora biti u skladu sa zahtjevima GOST-a i sadržavati štetne nečistoće na 100m 3 ne više:

Sumporovodik 0,0 2 G /m.kocka

Amonijak 2 gr.

cijanovodična kiselina 5 g.

Smola i prašina 0,001 g/m3

Naftalin 10 gr.

Kisik 1%.

Korištenje prirodnog plina ima niz prednosti:

· odsutnost pepela i prašine i uklanjanje krutih čestica u atmosferu;

· visoka toplina izgaranja;

· jednostavnost transporta i izgaranja;

· olakšan je rad servisnog osoblja;

· poboljšavaju se sanitarno-higijenski uvjeti u kotlovnicama i okolnim prostorima;

· širok raspon automatskog upravljanja.

Kod korištenja prirodnog plina potrebno je posebne mjere oprez, jer curenje je moguće kroz curenje na spoju plinovoda i armature. Prisutnost više od 20% plina u prostoriji uzrokuje gušenje; njegovo nakupljanje u zatvorenom volumenu više od 5% do 15% dovodi do eksplozije mješavine plina i zraka. U slučaju nepotpunog izgaranja ispušta se ugljikov monoksid, koji je i u niskim koncentracijama (0,15%) otrovan.

Izgaranje prirodnog plina

Gori naziva se brzo kemijsko spajanje zapaljivih dijelova goriva s kisikom u zraku, nastaje kada visoka temperatura, popraćeno je oslobađanjem topline uz stvaranje plamena i proizvoda izgaranja. Sagorijevanje se događa potpuni i nepotpuni.

Potpuno izgaranje– Javlja se kada ima dovoljno kisika. Nedostatak kisika uzrokuje Ne potpuno izgaranje , u kojem se oslobađa manje topline nego pri punom ugljičnom monoksidu (ima otrovni učinak na uslužno osoblje), stvara se čađa na površini kotla i povećavaju se gubici topline, što dovodi do prekomjerne potrošnje goriva, smanjenja učinkovitosti kotla i zagađenja zraka.

Produkti izgaranja prirodnog plina su– ugljikov dioksid, vodena para, nešto viška kisika i dušika. Višak kisika nalazi se u produktima izgaranja samo u slučajevima kada se izgaranje odvija s viškom zraka, a dušik je uvijek sadržan u produktima izgaranja, jer je sastavni dio zraka i ne sudjeluje u izgaranju.

Produkti nepotpunog izgaranja plina mogu biti ugljikov monoksid, neizgoreni vodik i metan, teški ugljikovodici, čađa.

Reakcija metana:

CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

Prema formuli Za izgaranje 1 m 3 metana potrebno je 10 m 3 zraka koji sadrži 2 m 3 kisika. U praksi, za sagorijevanje 1 m 3 metana potrebno je više zraka, uzimajući u obzir sve vrste gubitaka; za to se koristi koeficijent DO višak zraka, što = 1,05-1,1.

Teoretski volumen zraka = 10 m3

Praktični volumen zraka = 10*1,05=10,5 ili 10*1,1=11

Potpunost izgaranja gorivo se može odrediti vizualno prema boji i prirodi plamena, kao i pomoću analizatora plina.

Prozirni plavi plamen - potpuno izgaranje plina;

Crveno ili žuto s dimnim prugama – izgaranje nije potpuno.

Izgaranje se regulira povećanjem dovoda zraka u ložište ili smanjenjem dovoda plina. Ovaj proces koristi primarni i sekundarni zrak.

Sekundarni zrak– 40-50% (pomiješan s plinom u ložištu kotla tijekom izgaranja)

Primarni zrak– 50-60% (pomiješano s plinom u plameniku prije izgaranja) koristi se za izgaranje smjesa plin-zrak

Izgaranje karakterizira brzina širenja plamena je brzina kojom element fronte plamena širi se relativno svježa struja mješavine plina i zraka.

Brzina izgaranja i širenja plamena ovisi o:

· o sastavu smjese;

· na temperaturu;

· od pritiska;

· o odnosu plina i zraka.

Brzina gorenja određuje jedan od glavnih uvjeta za pouzdan rad kotlovnice i karakterizira je odvajanje i proboj plamena.

Prekid plamena– nastaje ako je brzina mješavine plina i zraka na izlazu iz plamenika veća od brzine izgaranja.

Razlozi za razdvajanje: prekomjerno povećanje dovoda plina ili preveliki vakuum u ložištu (propuh). Odvajanje plamena opaža se tijekom paljenja i kada su plamenici uključeni. Odvajanje plamena dovodi do onečišćenja plinom ložišta i plinskih kanala kotla te do eksplozije.

Proboj plamena– nastaje ako je brzina širenja plamena (brzina gorenja) veća od brzine istjecanja mješavine plina i zraka iz plamenika. Proboj je popraćen izgaranjem mješavine plina i zraka unutar plamenika, plamenik se zagrije i otkaže. Ponekad je proboj popraćen pucanjem ili eksplozijom unutar plamenika. U tom slučaju može doći do uništenja ne samo plamenika, već i prednje stijenke kotla. Klizanje se događa kada dođe do oštrog smanjenja opskrbe plinom.

Ako se plamen odvoji i probije, osoblje održavanja mora prekinuti dovod goriva, utvrditi i otkloniti uzrok, prozračiti ložište i dimovodne kanale 10-15 minuta i ponovno zapaliti vatru.

Proces izgaranja plinovitog goriva može se podijeliti u 4 faze:

1. Istjecanje plina iz mlaznice plamenika u uređaj plamenika pod pritiskom i povećanom brzinom.

2. Stvaranje smjese plina i zraka.

3. Paljenje nastale zapaljive smjese.

4. Izgaranje zapaljive smjese.

Plinovodi

Plin se potrošaču isporučuje putem plinovoda - vanjski i unutarnji– do plinskih distribucijskih stanica koje se nalaze izvan grada, a od njih preko plinovoda do plinskih regulacijskih točaka hidrauličko frakturiranje ili uređaj za kontrolu plina GRU industrijska poduzeća.

Plinovodi su:

· visoki tlak prve kategorije preko 0,6 MPa do uključivo 1,2 MPa;

· visoki tlak druge kategorije preko 0,3 MPa do 0,6 MPa;

· prosječni tlak treće kategorije preko 0,005 MPa do 0,3 MPa;

· nizak tlakčetvrta kategorija do uključivo 0,005 MPa.

MPa - znači Mega Pascal

U kotlovnici se polažu samo plinovodi srednjeg i niskog tlaka. Naziva se dionica od mrežnog plinovoda za distribuciju plina (grad) do prostora zajedno s uređajem za odvajanje ulazni.

Ulaznim plinovodom smatra se dionica od uređaja za odvajanje na ulazu ako je postavljen izvan prostorije do unutarnjeg plinovoda.

Na ulazu plina u kotlovnicu treba imati ventil na osvijetljenom i pogodnom mjestu za održavanje. Ispred ventila mora postojati izolacijska prirubnica za zaštitu od lutajućih struja. Na svakoj grani od plinovoda do kotla predviđena su najmanje 2 uređaja za zatvaranje, od kojih je jedan ugrađen neposredno ispred plamenika. Osim armature i instrumentacije na plinovodu, ispred svakog kotla potrebno je ugraditi automatski uređaj, pružanje siguran rad bojler Za sprječavanje ulaska plinova u ložište kotla u slučaju neispravnih zapornih uređaja potrebne su svijeće za pročišćavanje i sigurnosni plinovodi sa zapornim uređajima koji moraju biti otvoreni kada kotlovi miruju. Niskotlačni plinovodi se u kotlovnicama boje žutom bojom, a srednjetlačni plinovodi žutom bojom s crvenim prstenovima.

Plinski plamenici

Plinski plamenici - uređaj plinskog plamenika, namijenjen za dovod do mjesta izgaranja, ovisno o tehnološkim zahtjevima, pripremljenu mješavinu plina i zraka ili odvojeni plin i zrak, kao i za osiguranje stabilnog izgaranja plinovitog goriva i kontrolu procesa izgaranja.

Sljedeći zahtjevi vrijede za plamenike:

· glavne vrste plamenika moraju se masovno proizvoditi u tvornicama;

· plamenici moraju osigurati prolaz zadane količine plina i potpunost njegovog izgaranja;

· osigurati minimalni iznos štetne emisije u atmosferu;

· mora raditi bez buke, odvajanja plamena ili proboja;

· mora biti jednostavan za održavanje, pogodan za pregled i popravak;

· po potrebi se može koristiti kao rezervno gorivo;

· uzorci novonastalih i postojećih plamenika podliježu GOST ispitivanju;

Glavna karakteristika plamenik je njezin toplinska snaga , što se razumijeva kao količina topline koja se može osloboditi tijekom potpunog izgaranja goriva koje se dovodi kroz plamenik. Sve ove karakteristike mogu se pronaći u tehničkom listu plamenika.

Glavni uvjet za izgaranje plina je prisutnost kisika (a time i zraka). Bez prisustva zraka izgaranje plina je nemoguće. Tijekom izgaranja plina, kemijska reakcija spojevi kisika u zraku s ugljikom i vodikom u gorivu. Reakcija se odvija uz oslobađanje topline, svjetlosti, kao i ugljičnog dioksida i vodene pare.

Ovisno o količini zraka koji sudjeluje u procesu izgaranja plina, dolazi do potpunog ili nepotpunog izgaranja.

Uz dovoljan dovod zraka dolazi do potpunog izgaranja plina, zbog čega njegovi produkti izgaranja sadrže nezapaljive plinove: ugljikov dioksid CO2, dušik N2, vodena para H20. Najviše (po volumenu) u produktima izgaranja dušika je 69,3-74%.

Za potpuno izgaranje plina također je potrebno da bude pomiješan sa zrakom u određenim (za svaki plin) količinama. Što je veći kalorijski sadržaj plina, potreban je više zrak. Dakle, za sagorijevanje 1 m3 prirodnog plina potrebno je oko 10 m3 zraka, umjetno - oko 5 m3, miješano - oko 8,5 m3.

Ako nema dovoljnog dovoda zraka, dolazi do nepotpunog izgaranja plina ili kemijskog podgorjevanja zapaljivih materijala. komponente; U produktima izgaranja pojavljuju se zapaljivi plinovi: ugljikov monoksid CO, metan CH4 i vodik H2

Kod nepotpunog sagorijevanja plina, duga, dimna, svjetleća, neprozirna, žuta boja baklja.

Dakle, nedostatak zraka dovodi do nepotpunog izgaranja plina, a višak dovodi do pretjeranog hlađenja temperature plamena. Temperatura paljenja prirodnog plina je 530 °C, koksnog plina - 640 °C, miješanog plina - 600 °C. Osim toga, uz značajan višak zraka, dolazi i do nepotpunog izgaranja plina. U ovom slučaju, kraj baklje je žućkaste boje, nije potpuno proziran, s nejasnom plavkasto-zelenom jezgrom; plamen je nestabilan i izlazi iz plamenika.

Riža. 1. Plinski plamen - bez prethodnog miješanja plina sa zrakom; b -c djelomični prev. provjerljivo miješanje plina sa zrakom; c - s prethodnim potpunim miješanjem plina sa zrakom; 1 - unutarnja tamna zona; 2 - dimni svjetleći konus; 3 - gorući sloj; 4 - produkti izgaranja

U prvom slučaju (sl. 1a) baklja je duža i sastoji se od tri zone. U atmosferski zrakčisti plin gori. U prvoj unutarnjoj tamnoj zoni plin ne gori: nije pomiješan s kisikom u zraku i nije zagrijan do temperature paljenja. U drugu zonu ulazi zrak u nedovoljnim količinama: zadržava ga gorući sloj, pa se stoga ne može dobro miješati s plinom. O tome svjedoči jarko užarena, svijetložuta, dimna boja plamena. U treću zonu ulazi zrak u dovoljnoj količini, čiji se kisik dobro miješa s plinom, plin gori plavkasto.

Ovom metodom plin i zrak se odvojeno dovode u peć. U ložištu se odvija ne samo izgaranje mješavine plina i zraka, već i proces pripreme smjese. Ova metoda izgaranja plina naširoko se koristi u industrijskim postrojenjima.

U drugom slučaju (slika 1.6), izgaranje plina događa se mnogo bolje. Kao rezultat djelomičnog prethodnog miješanja plina sa zrakom, pripremljena mješavina plina i zraka ulazi u zonu izgaranja. Plamen postaje kraći, nesvjetleći i ima dvije zone - unutarnju i vanjsku.

Smjesa plina i zraka u unutarnjoj zoni ne gori jer nije zagrijana do temperature paljenja. U vanjskoj zoni izgara plinsko-zračna smjesa, dok u gornjem dijelu zone temperatura naglo raste.

S djelomičnim miješanjem plina sa zrakom, u ovom slučaju, potpuno izgaranje plina događa se samo uz dodatni dovod zraka u plamenik. Tijekom izgaranja plina zrak se dovodi dva puta: prvi put prije ulaska u ložište (primarni zrak), drugi put direktno u ložište (sekundarni zrak). Ova metoda izgaranja plina je osnova uređaja plinski plamenici Za kućanskih aparata i grijanje kotlovnica.

U trećem slučaju se baklja značajno skraćuje i plin potpunije izgara, budući da je prethodno pripremljena mješavina plina i zraka. Kratki prozirni plamen označava potpunost izgaranja plina plava boja(bez plamena), koji se koristi u uređajima za infracrveno zračenje za plinsko grijanje.

Opće informacije. Još jedan važan izvor unutarnjeg onečišćenja, snažan senzibilizirajući faktor za ljude, je prirodni plin i produkti njegovog izgaranja. Plin je višekomponentni sustav koji se sastoji od desetaka različitih spojeva, uključujući one posebno dodane (tablica

Postoje izravni dokazi da korištenje uređaja na prirodni plin (plinske peći i bojleri) negativno utječe na ljudsko zdravlje. Osim toga, osobe s povećanom osjetljivošću na čimbenike okoliša neadekvatno reagiraju na komponente prirodnog plina i produkte njegovog izgaranja.

Prirodni plin u kući izvor je mnogo različitih zagađivača. To uključuje spojeve koji su izravno prisutni u plinu (mirisi, plinoviti ugljikovodici, toksični organometalni kompleksi i radioaktivni plin radon), proizvode nepotpunog izgaranja (ugljični monoksid, dušikov dioksid, aerosolizirane organske čestice, policikličke aromatske ugljikovodike i male količine hlapljivih organskih spojeva ). Sve ove komponente mogu djelovati na ljudski organizam same ili u kombinaciji jedna s drugom (sinergijski učinak).

Tablica 12.3

Sastav plinovitog goriva

Mirisi. Mirisi su organski aromatski spojevi koji sadrže sumpor (merkaptani, tioeteri i tioaromatski spojevi). Dodaje se prirodnom plinu za otkrivanje curenja. Iako su ti spojevi prisutni u vrlo malim koncentracijama ispod praga koje se ne smatraju toksičnima za većinu pojedinaca, njihov miris može izazvati mučninu i glavobolju kod zdravih ljudi.

Kliničko iskustvo i epidemiološki podaci pokazuju da kemijski osjetljivi ljudi neadekvatno reagiraju na kemijske spojeve prisutne čak iu koncentracijama ispod praga. Osobe s astmom često identificiraju miris kao pokretač (okidač) astmatičnih napadaja.

Mirisi uključuju, na primjer, metantiol. Metantiol, poznat i kao metil merkaptan (merkaptometan, tiometil alkohol), je plinoviti spoj koji se obično koristi kao aromatski dodatak prirodnom plinu. Neugodan miris većina ljudi osjeća pri koncentraciji od 1 udjela u 140 ppm, ali vrlo osjetljive osobe ovaj spoj mogu otkriti u znatno nižim koncentracijama.

Toksikološke studije na životinjama pokazale su da 0,16% metantiola, 3,3% etanetiola ili 9,6% dimetil sulfida može izazvati komu kod 50% štakora koji su bili izloženi tim spojevima tijekom 15 minuta.

Drugi merkaptan, koji se također koristi kao aromatski dodatak prirodnom plinu, je merkaptoetanol (C2H6OS) poznat i kao 2-tioetanol, etil merkaptan. Jako nadražuje oči i kožu, može izazvati toksične učinke preko kože. Zapaljiv je i zagrijavanjem se raspada i stvara vrlo otrovne SOx pare.

Merkaptani, kao zagađivači zraka u zatvorenim prostorima, sadrže sumpor i sposobni su zarobiti elementarnu živu. U visokim koncentracijama merkaptani mogu uzrokovati poremećaj periferne cirkulacije i ubrzani rad srca, te mogu potaknuti gubitak svijesti, razvoj cijanoze ili čak smrt.

Aerosoli. Izgaranjem prirodnog plina nastaju male organske čestice (aerosoli), uključujući kancerogene aromatske ugljikovodike, kao i neke hlapljive organske spojeve. DOS su sumnjivi agensi koji izazivaju preosjetljivost i mogu izazvati, zajedno s drugim komponentama, sindrom "bolesne zgrade", kao i višestruku kemijsku osjetljivost (MCS).

DOS također uključuje formaldehid, koji se stvara u malim količinama tijekom izgaranja plina. Korištenje plinskih uređaja u domu u kojem žive osjetljive osobe povećava izloženost tim nadražujućim tvarima, posljedično povećavajući simptome bolesti i također potičući daljnju senzibilizaciju.

Aerosoli nastali tijekom izgaranja prirodnog plina mogu postati adsorpcijska mjesta za razne kemijske spojeve prisutne u zraku. Stoga se zagađivači zraka mogu koncentrirati u mikrovolumenima i međusobno reagirati, posebno kada metali djeluju kao reakcijski katalizatori. Što je čestica manja, veća je koncentracijska aktivnost ovog procesa.

Štoviše, vodena para nastala tijekom izgaranja prirodnog plina je transportna veza za čestice aerosola i zagađivače dok se prenose u plućne alveole.

Izgaranjem prirodnog plina također nastaju aerosoli koji sadrže policikličke aromatske ugljikovodike. Štetno djeluju na dišni sustav i poznati su kao karcinogeni. Osim toga, ugljikovodici mogu dovesti do kronične intoksikacije kod osjetljivih ljudi.

Stvaranje benzena, toluena, etilbenzena i ksilena pri izgaranju prirodnog plina također je nepovoljno za ljudsko zdravlje. Poznato je da je benzen kancerogen u dozama daleko ispod graničnih razina. Izloženost benzenu povezana je s povećanim rizikom od raka, osobito leukemije. Senzibilizirajuće djelovanje benzena nije poznato.

Organometalni spojevi. Neke komponente prirodnog plina mogu sadržavati visoke koncentracije toksičnih teških metala, uključujući olovo, bakar, živu, srebro i arsen. Po svoj prilici, ti su metali prisutni u prirodnom plinu u obliku organometalnih kompleksa kao što je trimetilarsenit (CH3)3As. Povezivanje ovih toksičnih metala s organskim matriksom čini ih topivim u lipidima. To dovodi do visoke razine apsorpcije i sklonosti bioakumulaciji u ljudskom masnom tkivu. Visoka toksičnost tetrametilplumbita (CH3)4Pb i dimetilžive (CH3)2Hg ukazuje na utjecaj na ljudsko zdravlje, budući da su metilirani spojevi ovih metala toksičniji od samih metala. Ovi spojevi predstavljaju posebnu opasnost tijekom dojenja kod žena, jer u tom slučaju lipidi migriraju iz tjelesnih depoa masti.

Dimetilživa (CH3)2Hg posebno je opasan organometalni spoj zbog svoje visoke lipofilnosti. Metil živa se može unijeti u tijelo udisanjem, ali i kroz kožu. Apsorpcija ovog spoja u gastrointestinalnom traktu je gotovo 100%. Živa ima izražen neurotoksični učinak i sposobnost utjecaja na reproduktivnu funkciju čovjeka. Toksikologija nema podataka o sigurnim razinama žive za žive organizme.

Organski spojevi arsena također su vrlo otrovni, osobito kada se metabolički unište (metabolička aktivacija), što rezultira stvaranjem visoko toksičnih anorganskih oblika.

Produkti izgaranja prirodnog plina. Dušikov dioksid može djelovati na plućni sustav, što olakšava razvoj alergijskih reakcija na druge tvari, smanjuje funkciju pluća, sklonost zaraznim bolestima pluća, potencira bronhijalnu astmu i druge bolesti dišnog sustava. To je posebno izraženo kod djece.

Postoje dokazi da NO2 proizveden izgaranjem prirodnog plina može izazvati:

• upala plućnog sustava i smanjena vitalna funkcija pluća;
• povećan rizik od simptoma sličnih astmi, uključujući piskanje, otežano disanje i napadaje. To je osobito često kod žena koje kuhaju na plinskim štednjacima, kao i kod djece;
• smanjena otpornost na bakterijske bolesti pluća zbog smanjenja imunoloških mehanizama obrane pluća;
• izazivanje štetnih učinaka općenito na imunološki sustav ljudi i životinja;
• utjecaj kao adjuvans na razvoj alergijskih reakcija na druge komponente;
• povećana osjetljivost i povećana alergijska reakcija na nepovoljne alergene.

Produkti izgaranja prirodnog plina sadrže prilično visoku koncentraciju sumporovodika (H2S) koji zagađuje okoliš. Otrovan je u koncentracijama nižim od 50.ppm, au koncentracijama od 0,1-0,2% smrtonosan je već pri kratkom izlaganju. Budući da tijelo ima mehanizam za detoksikaciju ovog spoja, toksičnost sumporovodika više je povezana s njegovom koncentracijom izloženosti nego s trajanjem izloženosti.

Iako vodikov sulfid ima jak miris, stalna izloženost niskim koncentracijama dovodi do gubitka osjeta mirisa. To omogućuje pojavu toksičnih učinaka kod ljudi koji mogu biti nesvjesno izloženi opasnim razinama ovog plina. Manje koncentracije u zraku stambenih prostorija dovode do iritacije očiju i nazofarinksa. Umjerene razine uzrokuju glavobolju, vrtoglavicu, kao i kašalj i otežano disanje. Visoke razine dovode do šoka, konvulzija, kome, što završava smrću. Osobe koje su preživjele akutno trovanje sumporovodikom doživljavaju neurološku disfunkciju poput amnezije, drhtanja, neravnoteže, a ponekad i težeg oštećenja mozga.

Akutna toksičnost relativno visokih koncentracija sumporovodika dobro je poznata, ali nažalost malo je podataka dostupno o kroničnoj izloženosti NISKIM DOZAMA ovoj komponenti.

Radon. Radon (222Rn) je također prisutan u prirodnom plinu i može se provesti kroz cjevovode do plinskih peći, koje postaju izvori onečišćenja. Kako se radon raspada u olovo (210Pb ima poluživot od 3,8 dana), stvara tanak sloj radioaktivnog olova (u prosjeku debljine 0,01 cm) koji prekriva unutarnje površine cijevi i opreme. Stvaranje sloja radioaktivnog olova povećava pozadinsku vrijednost radioaktivnosti za nekoliko tisuća raspada u minuti (na površini od 100 cm2). Uklanjanje je vrlo teško i zahtijeva zamjenu cijevi.

Treba imati na umu da jednostavno isključivanje plinske opreme nije dovoljno za uklanjanje toksičnih učinaka i donošenje olakšanja kemijski osjetljivim pacijentima. Plinska oprema mora biti potpuno uklonjena iz prostorije, jer čak i plinska peć koja ne radi nastavlja ispuštati aromatske spojeve koje je apsorbirala tijekom godina uporabe.

Kumulativni učinci prirodnog plina, utjecaj aromatskih spojeva i produkata izgaranja na ljudsko zdravlje nisu točno poznati. Pretpostavlja se da se učinci višestrukih spojeva mogu umnožavati, a odgovor na izloženost višestrukim onečišćivačima može biti veći od zbroja pojedinačnih učinaka.

Ukratko, karakteristike prirodnog plina koje uzrokuju zabrinutost za zdravlje ljudi i životinja su:

• zapaljiva i eksplozivna priroda;
• asfiksijska svojstva;
• onečišćenje zraka u zatvorenom prostoru produktima izgaranja;
• prisutnost radioaktivnih elemenata (radon);
• sadržaj visoko toksičnih spojeva u produktima izgaranja;
• prisutnost otrovnih metala u tragovima;
• otrovni aromatski spojevi dodani prirodnom plinu (posebno za ljude s višestrukom kemijskom osjetljivošću);
• sposobnost komponenti plina da senzibiliziraju.