천연가스가 연소되면 어떤 물질이 생성되나요? 보일러실에서 대기로 배출되는 연소 생성물의 특성. 버너 부하 변경

가스 연소의 주요 조건은 산소(따라서 공기)의 존재입니다. 공기가 없으면 가스 연소가 불가능합니다. 가스가 연소되는 동안 공기 중의 산소가 연료의 탄소 및 수소와 결합할 때 화학 반응이 발생합니다. 반응은 열, 빛, 이산화탄소 및 수증기가 방출되면서 발생합니다.

가스 연소 과정에 참여하는 공기의 양에 따라 완전 연소 또는 불완전 연소가 발생합니다.

공기가 충분히 공급되면 가스가 완전히 연소되어 연소 생성물에 불연성 가스가 포함됩니다. 이산화탄소 CO2, 질소 N2, 수증기 H20. 무엇보다도 질소 연소 생성물의 부피 기준은 69.3-74%입니다.

가스를 완전 연소하려면 가스를 특정 양(각 가스당)으로 공기와 혼합하는 것도 필요합니다. 가스의 칼로리 함량이 높을수록 필요한 더공기. 따라서 1m3을 태우려면 천연가스약 10m3의 공기가 필요하며 인공-약 5m3, 혼합-약 8.5m3이 필요합니다.

공기공급이 부족한 경우 불완전 연소가연성 물질의 가스 또는 화학 약품 연소 구성 요소; 연소 생성물에는 가연성 가스가 나타납니다: 일산화탄소 CO, 메탄 CH4 및 수소 H2

그렇지 않은 경우 완전 연소가스는 길고, 연기가 나고, 빛나고, 불투명한 것으로 관찰됩니다. 노란색토치.

따라서 공기가 부족하면 가스가 불완전 연소되고, 공기가 부족하면 화염 온도가 과도하게 냉각됩니다. 천연가스의 발화 온도는 530°C, 코크스 가스 - 640°C, 혼합 가스 - 600°C입니다. 또한 공기가 상당히 과잉되면 가스의 불완전 연소도 발생합니다. 이 경우, 토치의 끝 부분은 완전히 투명하지 않고 황색을 띠며 희미한 청록색 코어를 가지고 있습니다. 불꽃이 불안정하여 버너에서 나옵니다.

쌀. 1. 가스 화염 - 가스와 공기를 미리 혼합하지 않음. b -c 부분 이전. 가스와 공기의 검증 가능한 혼합; c - 가스와 공기의 예비 완전 혼합; 1 - 내부 어두운 영역; 2 - 연기가 자욱한 빛나는 원뿔; 3 - 연소층; 4 - 연소 생성물

첫 번째 경우(그림 1a)에서는 토치가 더 길고 세 개의 구역으로 구성됩니다. 안에 대기순수한 가스가 연소됩니다. 첫 번째 내부 어두운 구역에서는 가스가 연소되지 않습니다. 즉, 공기 중의 산소와 혼합되지 않고 점화 온도까지 가열되지 않습니다. 공기는 불충분한 양으로 두 번째 영역으로 들어갑니다. 공기는 연소층에 유지되므로 가스와 잘 섞일 수 없습니다. 이는 밝게 빛나고 연한 노란색의 연기가 자욱한 불꽃 색상으로 입증됩니다. 공기는 충분한 양으로 세 번째 영역으로 들어가고 산소가 가스와 잘 혼합되어 가스가 푸르스름하게 연소됩니다.

이 방법을 사용하면 가스와 공기가 별도로 퍼니스에 공급됩니다. 화실에서는 가스-공기 혼합물의 연소뿐만 아니라 혼합물을 준비하는 과정도 발생합니다. 이 가스 연소 방법은 산업 설비에서 널리 사용됩니다.

두 번째 경우(그림 1.6)에서는 가스 연소가 훨씬 더 잘 발생합니다. 가스와 공기의 부분적인 사전 혼합의 결과로 준비된 가스-공기 혼합물은 연소 영역으로 들어갑니다. 화염은 더 짧아지고 빛이 나지 않으며 내부와 외부의 두 영역이 있습니다.

내부 구역의 가스-공기 혼합물은 점화 온도까지 가열되지 않았기 때문에 연소되지 않습니다. 외부 구역에서는 가스-공기 혼합물이 연소되는 반면 구역의 상부에서는 온도가 급격하게 상승합니다.

가스와 공기가 부분적으로 혼합되는 경우, 이 경우 토치에 공기를 추가로 공급해야만 가스의 완전 연소가 발생합니다. 가스 연소 중에 공기는 두 번 공급됩니다. 첫 번째는 퍼니스에 들어가기 전(1차 공기), 두 번째는 퍼니스에 직접 공급됩니다(2차 공기). 이 가스 연소 방식이 장치의 기본입니다. 가스 버너을 위한 가전제품난방 보일러 하우스.

세 번째 경우에는 가스-공기 혼합물이 미리 준비되어 있으므로 토치가 상당히 짧아지고 가스가 더 완전하게 연소됩니다. 짧고 투명한 불꽃은 가스 연소가 완료되었음을 나타냅니다. 파란색(무화염 연소), 가스 가열용 적외선 복사 장치에 사용됩니다.

일반 정보. 인간에게 매우 민감하게 반응하는 내부 오염의 또 다른 중요한 원인은 천연 가스와 그 연소 생성물입니다. 가스는 수십 개의 가스로 구성된 다중 구성 요소 시스템입니다. 다양한 연결, 특별히 추가된 것을 포함합니다(표.

천연가스를 연소하는 기기(가스레인지 및 보일러)의 사용이 인체 건강에 부정적인 영향을 미친다는 직접적인 증거가 있습니다. 또한, 다음을 가진 개인은 과민증환경 요인에 따라 천연 가스 및 연소 생성물의 구성 요소에 부적절하게 반응합니다.

가정의 천연가스는 다양한 오염물질의 원인입니다. 여기에는 가스에 직접적으로 존재하는 화합물(취기제, 가스 탄화수소, 독성 유기금속 복합체 및 방사성 가스 라돈), 불완전 연소 생성물(일산화탄소, 이산화질소, 에어로졸화된 유기 입자, 다환 방향족 탄화수소 및 소량의 휘발성 유기 화합물)이 포함됩니다. ). 이러한 모든 구성 요소는 단독으로 또는 서로 결합하여(시너지 효과) 인체에 영향을 미칠 수 있습니다.

표 12.3

기체 연료의 구성

방향제. 취기제는 황 함유 유기 방향족 화합물(메르캅탄, 티오에테르 및 티오방향족 화합물)입니다. 누출을 감지하기 위해 천연가스에 첨가됩니다. 이러한 화합물은 대부분의 개인에게 독성이 없는 것으로 간주되는 매우 작은 역치 미만 농도로 존재하지만, 그 냄새는 건강한 사람에게 메스꺼움과 두통을 유발할 수 있습니다.

임상 경험과 역학 데이터에 따르면 화학적으로 민감한 사람들임계값 이하의 농도에서도 존재하는 화합물에 부적절하게 반응합니다. 천식 환자는 종종 냄새를 천식 발작의 촉진제(촉발제)로 식별합니다.

취기제에는 예를 들어 메탄티올이 포함됩니다. 메틸 메르캅탄(메르캅토메탄, 티오메틸 알코올)으로도 알려진 메탄티올은 천연 가스의 방향족 첨가제로 일반적으로 사용되는 기체 화합물입니다. 불쾌한 냄새대부분의 사람들은 1/140ppm의 농도에서 경험하지만, 이 화합물은 매우 민감한 개인에게는 훨씬 낮은 농도에서도 검출될 수 있습니다.

동물을 대상으로 한 독성 연구에 따르면 0.16% 메탄티올, 3.3% 에탄티올 또는 9.6% 디메틸 황화물이 이들 화합물에 15분 동안 노출된 쥐의 50%에게 혼수상태를 유발할 수 있는 것으로 나타났습니다.

천연 가스의 방향족 첨가제로도 사용되는 또 다른 메르캅탄은 2-티오에탄올, 에틸 메르캅탄으로도 알려진 메르캅토에탄올(C2H6OS)입니다. 눈과 피부에 강한 자극을 주며, 피부를 통해 독성 영향을 미칠 수 있습니다. 이는 가연성이며 가열되면 분해되어 매우 독성이 강한 SOx 증기를 형성합니다.

실내 공기 오염 물질인 메르캅탄은 황을 함유하고 있으며 원소 수은을 포집할 수 있습니다. 고농도의 메르캅탄은 말초 순환 장애와 심박수 증가를 유발할 수 있으며 의식 상실, 청색증 발병 또는 심지어 사망까지 자극할 수 있습니다.

에어로졸. 천연가스를 연소하면 발암성 방향족 탄화수소와 일부 휘발성 유기 화합물을 포함한 작은 유기 입자(에어로졸)가 생성됩니다. DOS는 다른 구성 요소와 함께 다중 화학 민감성(MCS)뿐만 아니라 "새 건물" 증후군을 유발할 수 있는 민감성 물질로 의심됩니다.

DOS에는 가스 연소 중에 소량으로 생성되는 포름알데히드도 포함되어 있습니다. 용법 가스 기기민감한 개인이 살고 있는 가정에서는 이러한 자극 물질에 대한 노출이 증가하여 결과적으로 질병 증상이 증가하고 또한 더 많은 민감성을 촉진합니다.

천연가스 연소 중에 형성된 에어로졸은 다양한 흡착 센터가 될 수 있습니다. 화학물질, 공중에 존재합니다. 따라서 대기 오염 물질은 미세량으로 농축되어 서로 반응할 수 있으며, 특히 금속이 반응 촉매로 작용할 때 더욱 그렇습니다. 입자가 작을수록 이 공정의 농도 활동이 높아집니다.

더욱이, 천연가스 연소 중에 생성된 수증기는 폐포로 전달되는 동안 에어로졸 입자 및 오염물질의 전달 링크입니다.

천연가스의 연소는 또한 다환 방향족 탄화수소를 함유한 에어로졸을 생성합니다. 그들은 다음에 부정적인 영향을 미칩니다. 호흡기 시스템발암물질로 알려져 있습니다. 또한, 탄화수소는 취약한 사람들에게 만성 중독을 유발할 수 있습니다.

천연가스 연소 중 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌이 생성되는 것도 인체 건강에 좋지 않습니다. 벤젠은 기준치보다 훨씬 낮은 용량에서도 발암성을 갖는 것으로 알려져 있습니다. 벤젠에 대한 노출은 암, 특히 백혈병의 위험 증가와 관련이 있습니다. 벤젠의 감작 효과는 알려져 있지 않습니다.

유기금속 화합물. 천연가스의 일부 성분에는 납, 구리, 수은, 은, 비소 등 독성 중금속이 고농도로 함유되어 있을 수 있습니다. 아마도 이들 금속은 트리메틸아르세나이트(CH3)3As와 같은 유기금속 착물의 형태로 천연가스에 존재합니다. 이러한 독성 금속의 유기 매트릭스와의 결합으로 인해 지용성이 됩니다. 이는 인간의 지방 조직에 높은 수준의 흡수와 생체 축적 경향을 초래합니다. 테트라메틸플럼바이트(CH3)4Pb 및 디메틸수은(CH3)2Hg의 높은 독성은 인체 건강에 영향을 미칠 수 있음을 시사합니다. 왜냐하면 이들 금속의 메틸화된 화합물이 금속 자체보다 독성이 더 강하기 때문입니다. 이 화합물은 여성의 수유 중에 특히 위험합니다. 이 경우 지질이 신체의 지방 저장소에서 이동하기 때문입니다.

디메틸수은(CH3)2Hg는 높은 친유성으로 인해 특히 위험한 유기금속 화합물입니다. 메틸수은은 흡입과 피부를 통해 신체에 흡수될 수 있습니다. 위장관에서 이 화합물의 흡수는 거의 100%입니다. 수은은 뚜렷한 신경 독성 효과와 인간의 생식 기능에 영향을 미치는 능력을 가지고 있습니다. 독성학에는 다음과 같은 데이터가 없습니다. 안전한 수준살아있는 유기체를 위한 수은.

유기 비소 화합물은 또한 매우 독성이 강하며, 특히 대사적으로 파괴되어(대사 활성화) 독성이 매우 높은 무기 형태를 형성할 때 더욱 그렇습니다.

천연가스 연소 생성물. 이산화질소는 폐 시스템에 작용하여 발달을 촉진할 수 있습니다. 알레르기 반응다른 물질에 대한 노출, 폐 기능 감소, 다음에 대한 민감성 전염병폐, 강화하다 기관지 천식및 기타 호흡기 질환. 이것은 특히 어린이에게서 두드러집니다.

천연가스 연소로 인해 생성된 NO2가 다음을 유발할 수 있다는 증거가 있습니다.

• 폐 시스템의 염증 및 폐의 필수 기능 저하;
• 천명음, 숨가쁨, 발작 등 천식과 유사한 증상의 위험이 증가합니다. 이는 가스렌지에서 요리하는 여성과 어린이에게 특히 흔합니다.
• 에 대한 저항력 감소 세균성 질병폐 방어의 면역학적 메커니즘 감소로 인한 폐;
• 인간과 동물의 면역체계에 전반적으로 악영향을 미치며,
• 다른 성분에 대한 알레르기 반응의 발달에 대한 보조제로서의 영향;
• 불리한 알레르기 항원에 대한 민감도가 증가하고 알레르기 반응이 증가합니다.

천연가스 연소 생성물에는 상당히 높은 농도의 황화수소(H2S)가 포함되어 있습니다. 환경. 50.ppm 이하의 농도에서는 독성이 있으며, 0.1~0.2%의 농도에서는 짧은 노출에도 치명적이다. 신체에는 이 화합물을 해독하는 메커니즘이 있기 때문에 황화수소의 독성은 노출 기간보다는 노출 농도와 더 관련이 있습니다.

황화수소가 있음에도 불구하고 강한 냄새, 지속적으로 저농도에 노출되면 후각 상실로 이어집니다. 이로 인해 자신도 모르게 위험한 수준의 이 가스에 노출될 수 있는 사람들에게 독성 효과가 발생할 수 있습니다. 주거 지역의 공기 중에 약간의 농도가 있으면 눈과 비인두에 자극을 줄 수 있습니다. 보통 수준의 원인 두통, 현기증, 기침 및 호흡 곤란. 높은 수준쇼크, 경련, 혼수상태를 일으키고 결국 사망하게 됩니다. 급성 황화수소 독성의 생존자는 기억상실, 떨림, 불균형, 때로는 더 심각한 뇌 손상과 같은 신경 기능 장애를 경험합니다.

상대적으로 높은 농도의 황화수소에 대한 급성 독성은 잘 알려져 있지만, 안타깝게도 이 성분에 대한 만성 저용량 노출에 대한 정보는 거의 없습니다.

라돈. 라돈(222Rn)은 천연가스에도 존재하며 파이프라인을 통해 가스 스토브로 운반될 수 있으며 이는 오염원이 됩니다. 라돈은 붕괴하여 납으로 변하면서(210Pb의 반감기는 3.8일) 파이프와 장비의 내부 표면을 코팅하는 얇은 방사성 납층(평균 두께 0.01cm)을 생성합니다. 방사성 납 층이 형성되면 방사능의 배경 값이 분당 수천 번(100cm2의 면적 이상) 증가합니다. 이를 제거하는 것은 매우 어렵고 파이프를 교체해야 합니다.

단순히 가스 장비를 끄는 것만으로는 독성 효과를 제거하고 화학적으로 민감한 환자를 안심시키기에 충분하지 않다는 점을 명심해야 합니다. 가스 장비일하지 않는 사람이라도 구내에서 완전히 제거해야 합니다. 가스레인지수년간 사용하면서 흡수한 방향족 화합물을 계속해서 방출합니다.

천연가스의 누적 효과, 방향족 화합물의 영향, 연소 생성물이 인체 건강에 미치는 영향은 정확하게 알려져 있지 않습니다. 여러 화합물로 인한 영향이 배가될 수 있으며, 여러 오염물질에 대한 노출로 인한 반응이 개별 효과의 합보다 클 수 있다는 가설이 있습니다.

요약하면, 인간과 동물의 건강에 영향을 미치는 천연가스의 특성은 다음과 같습니다.

• 가연성 및 폭발성;
• 질식성;
• 연소 생성물에 의한 오염 공기 환경가옥;
• 방사성 원소(라돈)의 존재;
• 연소 생성물 중 독성이 강한 화합물의 함량;
• 미량의 독성 금속 존재;
• 천연가스에 첨가된 독성 방향족 화합물(특히 다양한 화학적 민감성을 가진 사람들의 경우)
• 가스 성분이 민감하게 반응하는 능력.

천연가스는 오늘날 가장 일반적인 연료입니다. 천연가스는 지구의 깊은 곳에서 추출되기 때문에 천연가스라고 불립니다.

가스 연소 과정은 화학 반응, 천연가스가 공기에 포함된 산소와 상호작용하는 현상입니다.

기체연료에는 가연성 부분과 불연성 부분이 있습니다.

천연가스의 주요 가연성 성분은 메탄(CH4)입니다. 천연가스의 함량은 98%에 달합니다. 메탄은 무취, 무미, 무독성입니다. 가연성 한계는 5~15%입니다. 천연가스를 주요 연료 유형 중 하나로 사용할 수 있게 된 것은 이러한 특성 때문입니다. 10% 이상의 메탄 농도는 산소 부족으로 인해 생명을 위협할 수 있습니다.

가스 누출을 감지하기 위해 가스에 악취를 가하는 것, 즉 강한 냄새가 나는 물질(에틸메르캅탄)을 첨가하는 것입니다. 이 경우 가스는 이미 1% 농도에서 감지될 수 있습니다.

천연가스에는 메탄 외에도 프로판, 부탄, 에탄 등의 가연성 가스가 포함될 수 있습니다.

가스의 고품질 연소를 보장하려면 연소 영역에 충분한 공기를 공급하고 가스와 공기의 양호한 혼합을 보장해야 합니다. 최적의 비율은 1:10입니다. 즉, 가스의 한 부분에 공기가 10부분 있습니다. 그 밖에도 필요한 것을 생성해야 한다. 온도 체제. 가스가 발화하려면 발화 온도까지 가열되어야 하며 앞으로는 온도가 발화 온도 아래로 떨어지지 않아야 합니다.

연소 생성물을 대기 중으로 제거하는 작업을 구성하는 것이 필요합니다.

완전 연소대기로 방출되는 연소 생성물에 인화성 물질이 없으면 달성됩니다. 이 경우 탄소와 수소가 결합하여 이산화탄소와 수증기가 생성됩니다.

시각적으로 완전 연소 시 불꽃은 연한 파란색 또는 청자색을 띕니다.

이러한 가스 외에도 질소와 잔류 산소가 가연성 가스와 함께 대기로 방출됩니다. N2+O2

가스 연소가 완전히 일어나지 않으면 가연성 물질이 대기 중으로 방출됩니다. 일산화탄소, 수소, 그을음.

공기가 부족하여 가스의 불완전 연소가 발생합니다. 동시에 그을음의 혀가 불꽃에 시각적으로 나타납니다.

가스 불완전 연소의 위험은 일산화탄소가 보일러실 직원에게 중독을 일으킬 수 있다는 것입니다. 공기 중 CO 함량이 0.01~0.02%이면 경미한 중독을 일으킬 수 있습니다. 농도가 높을수록 심각한 중독 및 사망을 초래할 수 있습니다.

생성된 그을음은 보일러 벽에 침전되어 냉각수로의 열 전달을 방해하고 보일러실의 효율성을 저하시킵니다. 그을음은 메탄보다 열을 200배 더 나쁘게 전도합니다.

이론적으로 1m3의 가스를 연소하려면 9m3의 공기가 필요합니다. 실제 상황에서는 더 많은 공기가 필요합니다.

즉, 과도한 양의 공기가 필요합니다. 알파로 지정된 이 값은 이론적으로 필요한 것보다 몇 배 더 많은 공기가 소비되는지를 나타냅니다.

알파 계수는 특정 버너의 유형에 따라 다르며 일반적으로 버너 여권에 지정되거나 수행되는 시운전 작업 구성에 대한 권장 사항에 따라 지정됩니다.

과잉 공기의 양이 권장량 이상으로 증가하면 열 손실이 증가합니다. 공기량이 크게 증가하면 불꽃이 터져 비상 상황이 발생할 수 있습니다. 공기량이 권장량보다 적으면 연소가 불완전해 보일러실 직원이 중독될 위험이 있습니다.

연료 연소 품질을보다 정확하게 제어하기 위해 배기 가스 구성의 특정 물질 함량을 측정하는 가스 분석기 장치가 있습니다.

가스 분석기는 보일러와 함께 제공될 수 있습니다. 사용할 수 없는 경우 해당 측정이 수행됩니다. 위탁 조직휴대용 가스 분석기를 사용합니다. 컴파일됨 정권 카드필요한 제어 매개변수를 지정합니다. 이를 준수하면 연료의 정상적인 완전 연소를 보장할 수 있습니다.

연료 연소 조절을 위한 주요 매개변수는 다음과 같습니다.

• 버너에 공급되는 가스와 공기의 비율.

• 과잉 공기 계수.

• 용광로에서 진공 청소기로 청소하십시오.

• 계수 유용한 행동보일러

이때 보일러의 효율은 비율을 의미한다. 유용한 열소비된 총 열량에 비례합니다.

공기 조성

냄새

가연성 가스에는 냄새가 없습니다. 공기 중 가스의 존재를 적시에 확인하고 누출 지점을 빠르고 정확하게 감지하기 위해 가스에 냄새가 나게 됩니다. 냄새 제거에는 에틸메르캅탄(C 2 H 5 SH)이 사용됩니다. 악취율은 가스 1000m3당 에틸 메르캅탄 16g, 1000m3당 에틸 메르캅탄 황 8g입니다. 악취 처리는 가스 분배 스테이션(GDS)에서 수행됩니다. 공기 중에 천연가스 1%가 있다면 냄새를 맡아보세요.

실내 가스 20%가 질식 유발

5-15% 폭발

0.15% 일산화탄소 콜로라도- 중독; 0.5% CO = 30분 호흡은 치명적이다. 1%의 일산화탄소도 치명적이다.

메탄 등 탄화수소 가스는 독성이 없지만, 흡입하면 현기증이 발생하고, 공기 중 농도가 높으면 산소 부족으로 질식할 수 있다.

연료의 완전 연소 및 불완전 연소:

1m3의 가스를 태우려면 10m3의 공기가 필요합니다.

천연가스의 연소는 연료의 화학적 에너지를 열로 변환하는 반응입니다.

연소는 완전할 수도 있고 불완전할 수도 있습니다. 산소가 충분할 때 완전 연소가 발생합니다.

가스가 완전 연소되면 CO 2 (이산화탄소), H 2 O가 형성됩니다

(물). 가스가 불완전 연소되면 열 손실이 발생합니다. 산소 O 2 산화제가 부족합니다.

CO의 불완전 연소 생성물은 일산화탄소, 유독성, C 탄소, 그을음입니다.

불완전 연소는 가스와 공기의 불만족스러운 혼합, 연소 반응이 완료되기 전에 화염이 과도하게 냉각되는 것입니다.

천연가스의 주요 성분의 연소 반응:

1:10 메탄 CH 4 + 20 2 = CO 2 + 2H 2 O = 이산화탄소 + 물

가스의 불완전 연소 CH 4 + 1.5O 2 = 2H 2 O + CO - 일산화탄소

다른 유형의 연료에 비해 천연가스의 장점과 단점.

장점:

가스 생산 비용은 석탄 및 석유보다 훨씬 저렴합니다.

높은 발열량;

완전 연소 및 보다 쉬운 조건이 보장됩니다. 서비스 인력;

천연 가스에는 일산화탄소와 황화수소가 없기 때문에 가스 누출로 인한 중독을 예방할 수 있습니다.

가스를 연소할 때 용광로에 최소한의 공기 잔류물이 필요하며 기계적 재연소로 인해 비용이 들지 않습니다.

태울 때 가스 연료보다 정확한 온도 제어를 제공합니다.

가스를 연소할 때 버너를 퍼니스의 접근 가능한 장소에 배치할 수 있으므로 더 나은 열 전달과 필요한 온도 조건이 가능합니다.

불꽃의 모양을 바꾸어 특정 장소에 열을 가하는 능력.

결점:

폭발 및 화재 위험;

가스 연소 과정은 산소가 대체될 때만 가능합니다.

자연 연소 중 폭발 효과;

가스와 공기의 혼합물이 폭발할 가능성이 있습니다.