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.
천연가스집에서 - 다양한 오염 물질의 원천입니다. 여기에는 가스에 직접 존재하는 화합물(취기제, 가스성 탄화수소, 독성 유기금속 복합체 및 방사성 가스 라돈), 제품이 포함됩니다. 아니다 완전 연소(일산화탄소, 이산화질소, 미립자 유기 입자, 다환 방향족 탄화수소 및 소량의 휘발성 유기 화합물). 이러한 모든 구성 요소는 단독으로 또는 서로 결합하여(시너지 효과) 인체에 영향을 미칠 수 있습니다.
표 12.3
기체 연료의 구성
냄새 물질. 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 이하 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 금속은 유기 매트릭스와 결합하여 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.
천연가스의 연소 생성물은 이산화탄소, 수증기, 일부 과잉 산소 및 질소입니다. 가스의 불완전 연소 생성물은 일산화탄소, 미연소 수소 및 메탄, 중질 탄화수소 및 그을음일 수 있습니다.
연소 생성물에 이산화탄소 CO 2가 많을수록 일산화탄소 CO가 적어지고 연소가 더욱 완전해집니다. "연소 생성물의 최대 CO 2 함량"이라는 개념이 실제로 도입되었습니다. 일부 가스의 연소 생성물에 포함된 이산화탄소의 양은 아래 표에 나와 있습니다.
가스 연소 생성물의 이산화탄소 양
테이블 데이터를 사용하고 연소 생성물의 CO 2 비율을 알면 가스 연소 품질과 과잉 공기 계수 a를 쉽게 결정할 수 있습니다. 이렇게 하려면 가스 분석기를 사용하여 가스 연소 생성물의 CO 2 양을 확인하고 표에서 가져온 CO 2max 값을 결과 값으로 나누어야 합니다. 예를 들어, 가스를 연소할 때 연소 생성물에 10.2%의 이산화탄소가 포함되어 있으면 퍼니스의 과잉 공기 계수는 다음과 같습니다.
α = CO 2max / CO 2 분석 = 11.8/10.2 = 1.15.
용광로로의 공기 흐름과 연소의 완전성을 제어하는 가장 진보된 방법은 자동 가스 분석기를 사용하여 연소 생성물을 분석하는 것입니다. 가스 분석기는 주기적으로 배기 가스 샘플을 채취하여 이산화탄소 함량과 일산화탄소 및 미연소 수소(CO + H 2)의 양을 부피 백분율로 결정합니다.
가스 분석기 바늘 판독값(CO 2 + H 2)이 0이면 연소가 완료되었으며 연소 생성물에 일산화탄소나 미연소 수소가 없음을 의미합니다. 화살표가 0에서 오른쪽으로 벗어나면 연소 생성물에 일산화탄소와 미연소 수소가 포함되어 불완전 연소가 발생합니다. 또 다른 척도에서는 가스 분석기 바늘이 연소 생성물의 최대 CO 2max 함량을 표시해야 합니다. 완전 연소는 다음과 같은 경우에 발생합니다. 최대 비율 CO + H 2 눈금 포인터가 0일 때 이산화탄소.
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 낮습니다.
높은 발열량;
완전 연소 및 보다 쉬운 조건이 보장됩니다. 서비스 인력;
천연가스에는 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 화로 내 접근 가능한 장소에 배치할 수 있으므로 열 전달이 더 잘되고 다음 작업이 필요합니다. 온도 체제;
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.
연소는 시간이 지남에 따라 빠르게 발생하는 화학 반응으로, 가연성 연료 구성 요소와 공기 중의 산소가 결합되어 열, 빛 및 연소 생성물이 강하게 방출됩니다.
메탄의 경우 공기와의 연소 반응:
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2 O + QN
C3 H8 + 5O2 = 3CO2 + 3H2 O + QN
을 위한 LPG:
C4 H10 + 6.5O2 = 4CO2 + 5H2 O + QN
가스의 완전 연소 생성물은 수증기(시간2 영형), 이산화탄소(콜로라도2 ) 또는 이산화탄소.
가스가 완전히 연소되면 불꽃의 색은 일반적으로 청자색입니다.
건조한 공기의 체적 구성은 다음과 같이 가정됩니다.영형2 ≈ 21%, N2 ≈ 79%, 이로부터 다음과 같은 결론이 나옵니다.
4.76m3(≈ 5m3) 공기.
결론: 태우기 위해
- 1m3의 메탄에는 2m3의 산소 또는 약 10m3의 공기가 필요하며,
- 프로판 1m3 - 산소 5m3 또는 공기 약 25m3,
- 부탄 1m3 - 산소 6.5m3 또는 공기 약 32.5m3,
- 1m3 LPG ~ 6m3 산소 또는 약 30m3 공기.
실제로 가스가 연소되면 수증기는 일반적으로 응축되지 않지만 다른 연소 생성물과 함께 제거됩니다. 따라서 기술적 계산은 가장 낮은 발열량을 기준으로 합니다. 큐N.
연소에 필요한 조건:
1. 연료(가스) 가용성;
2. 산화제(공기 산소)의 존재;
3. 발화 온도의 원인이 존재합니다.
가스의 불완전 연소.
가스가 불완전 연소되는 이유는 공기가 부족하기 때문입니다.
불완전한 가스 연소 생성물은 일산화탄소 또는 일산화탄소 (콜로라도), 미연소 가연성 탄화수소(Cn 흠) 및 원자 탄소 또는 그을음.
천연가스의 경우CH4 + 영형2 → 콜로라도2 + 시간2 영형 + 콜로라도+ CH4 + 기음
을 위한 LPGCn Hm + O2 → CO2 + H2 O + CO + Cn Hm + C
가장 위험한 것은 인체에 독성 영향을 미치는 일산화탄소의 출현입니다. 그을음이 형성되면 불꽃이 노란색이 됩니다.
가스의 불완전 연소는 인체 건강에 위험합니다(공기 중 1%의 CO, 사람이 2~3회 호흡하면 치명적인 중독을 일으킬 수 있음).
불완전 연소는 비경제적입니다(그을음은 열 전달 과정을 방해합니다. 가스가 불완전 연소되면 가스를 연소하는 데 필요한 열을 받지 못합니다).
연소의 완전성을 제어하려면 불꽃의 색에 주의하십시오. 완전 연소의 경우 파란색이어야 하고, 불완전 연소의 경우 노란색을 띠는 짚이어야 합니다. 연소의 완전성을 제어하는 가장 진보된 방법은 가스 분석기를 사용하여 연소 생성물을 분석하는 것입니다.
가스 연소 방법.
1차 및 2차 공기의 개념.
가스를 연소하는 방법에는 3가지가 있습니다.
1) 확산,
2) 운동,
3) 혼합.
가스와 공기를 미리 혼합하지 않는 확산 방식 또는 방식.
버너에서 연소 구역으로 가스만 흐릅니다. 연소에 필요한 공기는 연소 구역에서 가스와 혼합됩니다. 이 공기를 2차 공기라고 합니다.
불꽃은 길쭉하고 노란색이다.
에이= 1.3¼1.5티≒ (900‐1000) o C
운동법 - 가스와 공기를 완전히 예비 혼합하는 방법입니다.
버너에 가스가 공급되고, 송풍장치에 의해 공기가 공급됩니다. 연소에 필요한 공기와 가스와의 사전 혼합을 위해 버너에 공급되는 공기를 1차 공기라고 합니다.
불꽃은 짧고 녹색을 띤 푸른색을 띤다.
에이= 1.01¼1.05티≒ 1400oC
혼합 방법 - 가스와 공기를 부분적으로 예비 혼합하는 방법입니다.
가스는 버너에 1차 공기를 주입합니다. 연소 구역은 버너로부터 수신합니다. 가스-공기 혼합물완전 연소를 위한 공기가 부족한 경우. 나머지 공기는 2차적입니다.
불꽃의 크기는 중간 크기이며 녹색을 띤 파란색입니다.
에이=1,1 ¸ 1,2 티1200oC
공기과잉률에이= 엘등./엘이론 - 실제 연소에 필요한 공기량과 이론적으로 계산된 연소에 필요한 공기량의 비율입니다.
항상 있어야합니다에이>1, 그렇지 않으면 언더버닝이 발생합니다.
엘예=에이∙ 엘이론적, 즉 과잉 공기 계수는 실제로 연소에 필요한 공기량의 몇 배를 나타냅니다. 더 많은 수량연소에 필요한 공기는 이론적으로 계산됩니다.
채널 4+ 2 × O 2 +7.52 × N 2 = CO 2 +2× H2O + 7.5× N 2 +8500Kcal
공기:
, 따라서 결론은 다음과 같습니다.
1m 3 O 2 당 3.76m 3이 있습니다N 2
1m 3의 가스를 연소할 때 9.52m 3의 공기가 소비되어야 합니다(2 + 7.52부터). 가스가 완전히 연소되면 다음이 방출됩니다.
· 이산화탄소 CO2;
· 수증기;
· 질소(공기 밸러스트);
· 열이 방출됩니다.
1m3의 가스가 연소되면 2m3의 물이 방출됩니다. 배기온도가 높을 경우 배가스굴뚝의 온도가 120°C 미만이고 파이프가 높고 단열되지 않은 경우 이러한 수증기는 굴뚝 벽을 따라 하부로 응축되어 배수 탱크로 들어가거나 구멍을 통해 흘러갑니다.
굴뚝에 결로가 발생하는 것을 방지하려면 굴뚝의 통풍을 미리 계산한 후 굴뚝을 단열하거나 굴뚝 높이를 줄여야 합니다(즉, 굴뚝 높이를 낮추는 것은 위험합니다).
가스의 완전 연소 생성물.
· 이산화탄소;
· 수증기.
가스의 불완전 연소 생성물.
· 일산화탄소콜로라도;
· 수소 H2;
· 탄소 C.
실제 조건에서 가스 연소의 경우 공기 공급량은 공식으로 계산된 것보다 약간 더 큽니다. 연소를 위해 공급되는 실제 공기량과 이론적으로 계산된 부피의 비율을 과잉공기계수(에이). 1.05...1.2보다 커서는 안 됩니다.
과도한 공기 과잉은 효율성을 감소시킵니다. 보일러
도시별:
1Gcal의 열을 발생시키는 데 175kg의 표준 연료가 사용됩니다.
무역별:
1Gcal의 열을 발생시키는 데 162kg의 표준 연료가 사용됩니다.
과잉 공기는 장치를 이용한 연도 가스 분석을 통해 결정됩니다.
계수에이연소 공간의 길이는 동일하지 않습니다. 버너의 화실 시작 부분과 연도 가스가 빠져 나갈 때 굴뚝이는 보일러의 새는 라이닝(케이싱)을 통한 공기 누출로 인해 계산된 것보다 큽니다.
이 정보화실의 압력이 대기압보다 낮을 때 진공 상태에서 작동하는 보일러를 말합니다.
보일러 용광로에서 과도한 가스 압력 하에서 작동하는 보일러를 가압 보일러라고 합니다. 이러한 보일러에서는 연도 가스가 보일러실로 유입되어 사람이 중독되는 것을 방지하기 위해 라이닝이 매우 단단해야 합니다.
