Процес горіння газу
До атегорія: Газопостачання
Процес горіння газу
Основною умовою для горіння газу є наявність кисню (а отже, повітря). Без присутності повітря горіння газу неможливо. У процесі горіння газу відбувається хімічна реакція сполуки кисню повітря з вуглецем і воднем палива. Реакція відбувається з виділенням тепла, світла, а також вуглекислого газу і водяної пари.
Залежно від кількості повітря, що бере участь в процесі горіння газу, відбувається повне або неповне його згоряння.
При достатньому надходженні повітря відбувається повне згоряння газу, в результаті якого продукти його горіння містять негорючі гази: вуглекислий газ С02, азот N2, водяні пари Н20. Найбільше (за обсягом) в продуктах горіння азоту - 69,3-74%.
Для повного згоряння газу також необхідно, щоб він змішувався з повітрям в певних (для кожного газу) кількостях. Чим вище калорійність газу, тим потрібна більша кількість повітря. Так, для спалювання 1 м3 природного газу потрібно близько 10 м3 повітря, штучного - близько 5 м3, змішаного - близько 8,5 м3.
При недостатньому надходженні повітря відбувається неповне згоряння газу або хімічний недожог горючих складових частин; в продуктах згоряння з'являються горючі гази-окис вуглецю СО, метан СН4 і водень Н2
При неповному згорянні газу спостерігається довгий, димивший, що світиться, непрозорий, жовтого кольору факел.
Таким чином, дефіцит кисню приводить до неповного згоряння газу, а надлишок - до надмірного охолодження температури полум'я. Температура займання природного газу 530 ° С, коксового - 640 ° С, змішаного - 600 ° С. Крім того, при значному надлишку повітря також відбувається неповне згоряння газу. При цьому спостерігається кінець факела жовтуватого кольору, не цілком прозорий, з розпливчастим блакитно-зеленим ядром; полум'я хитке і відривається від пальника.
Мал. 1. Полум'я газу я - без попереднього змішування газу з повітрям; б -з частковим попер. Вірчі змішанням газу з повітрям; в - з попередніми повним змішуванням газу з повітрям; 1 - внутрішня темна зона; 2 - димивший світиться конус; 3 - палаючий шар; 4 - продукти згоряння
У першому випадку (рис. 1, а) факел має велику довжину і складається з трьох зон. В атмосферному повітрі горить чистий газ. У першій внутрішньої темної зоні газ не горить: він не змішаний з киснем повітря і не нагрітий до температури займання. У другу зону повітря надходить в недостатній кількості: його затримує палаючий шар, і тому він не може добре змішатися з газом. Про це свідчить яскраво світиться, світло-жовтий димивший колір полум'я. До третьої зони повітря надходить в достатній кількості, кисень якого добре змішується з газом, газ горить блакитним кольором.
При цьому способі газ і повітря подаються в топку роздільно. У топці відбувається не тільки спалювання газоповітряної суміші, а й процес приготування суміші. Такий метод спалювання газу широко застосовують в промислових установках.
У другому випадку (рис. 1,6) спалювання газу відбувається значно краще. В результаті часткового попереднього змішування газу з повітрям в зону горіння надходить приготовлена газоповітряна суміш. Полум'я стає коротшим, що не світяться, має дві зони - внутрішню і зовнішню.
Газоповітряна суміш у внутрішній зоні не горить, так як вона не нагрівалася до температури займання. У зовнішній зоні згорає газоповітряна суміш, при цьому у верхній частині зони різко підвищується температура.
При частковому змішуванні газу з повітрям в цьому випадку повне згоряння газу відбувається тільки при додатковому підведенні повітря до факела. У процесі горіння газу повітря підводять двічі: перший раз - до надходження в топку (первинне повітря), другий раз - безпосередньо в топку (вторинне повітря). Цей метод спалювання газу покладено в основу пристрою газових пальників для побутових приладів і опалювальних котелень.
У третьому випадку факел значно коротшає і газ згорає повніше, так як газоповітряна суміш була попередньо приготовлена. Про повноту згоряння газу свідчить короткий прозорий факел блакитного кольору (безполуменеве горіння), яке застосовують в приладах інфрачервоного випромінювання при газовому опаленні.