antropotoksinai;

Polimerinių medžiagų naikinimo produktai;

Medžiagos, patenkančios į patalpą su užterštu atmosferos oru;

Iš polimerinių medžiagų išsiskiriančios cheminės medžiagos net ir nedideliais kiekiais gali smarkiai sutrikdyti gyvo organizmo būklę, pavyzdžiui, esant alerginei polimerinių medžiagų sąlyčiai.

Lakiųjų medžiagų išsiskyrimo intensyvumas priklauso nuo polimerinių medžiagų eksploatavimo sąlygų – temperatūros, drėgmės, oro mainų greičio, veikimo laiko.

Nustatyta tiesioginė oro cheminės taršos lygio priklausomybė nuo bendro patalpų prisotinimo polimerinės medžiagos.

Augantis organizmas yra jautresnis lakiųjų polimerinių medžiagų komponentų poveikiui. Taip pat nustatytas didesnis pacientų jautrumas iš plastiko išsiskiriančių cheminių medžiagų poveikiui, lyginant su sveikais žmonėmis. Tyrimai parodė, kad patalpose, kuriose yra daug polimerų, gyventojų jautrumas alergijoms, peršalimui, neurastenijai, vegetacinei distonijai ir hipertenzijai buvo didesnis nei patalpose, kuriose polimerinės medžiagos buvo naudojamos mažesniais kiekiais.

Siekiant užtikrinti polimerinių medžiagų naudojimo saugumą, pripažįstama, kad iš polimerų išsiskiriančių lakiųjų medžiagų koncentracijos gyvenamosiose ir visuomeniniai pastatai neturėtų viršyti didžiausių leistinų jų koncentracijų, nustatytų atmosferos orui, o bendras kelių medžiagų nustatytų koncentracijų ir didžiausių leistinų koncentracijų santykis neturėtų viršyti vieneto. Polimerinių medžiagų ir iš jų pagamintų gaminių profilaktinės sanitarinės priežiūros tikslais siūloma riboti kenksmingų medžiagų išmetimą iš jų. aplinką arba gamybos etape, arba netrukus po to, kai juos išleido gamybos įmonės. Šiuo metu yra pagrįsti leistini maždaug 100 cheminių medžiagų, išsiskiriančių iš polimerinių medžiagų, kiekiai.

IN moderni statyba vis labiau ryškėja tendencija chemizuoti technologiniai procesai ir įvairių medžiagų, visų pirma betono ir gelžbetonio, mišinių naudojimas. Higienos požiūriu svarbu atsižvelgti į neigiamą statybinėse medžiagose esančių cheminių priedų poveikį dėl nuodingų medžiagų išsiskyrimo.

Ne mažiau galingi vidiniai patalpų aplinkos taršos šaltiniai žmonių atliekos - antropotoksinai. Nustatyta, kad gyvenimo procese žmogus išskiria apie 400 cheminių junginių.

Tyrimai parodė, kad nevėdinamų patalpų oro aplinka blogėja proporcingai žmonių skaičiui ir patalpoje praleidžiamam laikui. Patalpų oro cheminė analizė leido nustatyti daugybę jose esančių toksiškų medžiagų, kurių pasiskirstymas pagal pavojingumo klases yra toks: dimetilaminas, vandenilio sulfidas, azoto dioksidas, etileno oksidas, benzenas (antra pavojingumo klasė – labai pavojingos medžiagos) ; acto rūgštis, fenolis, metilstirenas, toluenas, metanolis, vinilo acetatas (trečioji pavojingumo klasė – mažai pavojingos medžiagos). Penktadalis nustatytų antropotoksinų yra klasifikuojami kaip labai pavojingos medžiagos. Nustatyta, kad nevėdinamoje patalpoje dimetilamino ir sieros vandenilio koncentracijos viršijo didžiausią leistiną atmosferos orui koncentraciją. Tokių medžiagų kaip anglies dioksidas, anglies monoksidas ir amoniakas koncentracijos viršijo arba buvo tokio pat lygio. Likusios medžiagos, nors ir sudarė dešimtąsias ar mažesnes didžiausios leistinos koncentracijos dalis, kartu paėmus rodė nepalankią oro aplinką, nes net 2–4 valandų buvimas tokiomis sąlygomis neigiamai paveikė tiriamųjų protinę veiklą.

Dujofikuotų patalpų oro aplinkos tyrimas parodė, kad per valandą vidaus ore degant dujoms medžiagų koncentracija buvo (mg/m 3): anglies monoksido - vidutiniškai 15, formaldehido - 0,037, azoto oksido - 0,62, azoto dioksidas - 0,44, benzenas - 0,07. Oro temperatūra patalpoje degant dujoms pakilo 3-6 °C, drėgmė padidėjo 10-15%. Be to, didelės cheminių junginių koncentracijos buvo pastebėtos ne tik virtuvėje, bet ir buto gyvenamosiose patalpose. Išjungus dujinius prietaisus, anglies monoksido ir kitų chemikalų kiekis ore sumažėjo, tačiau kartais negrįžta į pradines vertes net po 1,5-2,5 valandos.

Ištyrus buitinių dujų degimo produktų poveikį žmogaus išoriniam kvėpavimui, nustatytas kvėpavimo sistemos apkrovos padidėjimas ir centrinės nervų sistemos funkcinės būklės pasikeitimas.

Vienas iš labiausiai paplitusių patalpų oro taršos šaltinių yra rūkymas. Spektrometrinė tabako dūmais užteršto oro analizė atskleidė 186 cheminius junginius. Nepakankamai vėdinamose patalpose oro užterštumas nuo rūkymo produktų gali siekti 60-90 proc.

Tirdami tabako dūmų komponentų poveikį nerūkantiems (pasyvus rūkymas), tiriamieji pastebėjo akių gleivinės dirginimą, karboksihemoglobino kiekio kraujyje padidėjimą, širdies susitraukimų dažnio padidėjimą, lygis kraujo spaudimas. Taigi, pagrindiniai taršos šaltiniai Kambario oro aplinką galima suskirstyti į keturias grupes:

Vidinių taršos šaltinių reikšmė skirtingų tipų pastatuose skiriasi. Administraciniuose pastatuose bendrosios taršos lygis labiausiai koreliuoja su patalpų prisotinimu polimerinėmis medžiagomis (R = 0,75 uždarose sporto patalpose, cheminės taršos lygis labiausiai koreliuoja su žmonių skaičiumi juose (R = 0,75); ). Gyvenamiesiems pastatams cheminės taršos lygio koreliacijos glaudumas tiek su patalpų prisotinimu polimerinėmis medžiagomis, tiek su žmonių skaičiumi patalpose yra maždaug vienodas.

Cheminė oro tarša gyvenamuosiuose ir visuomeniniuose pastatuose tam tikromis sąlygomis (prastas vėdinimas, per didelis patalpų prisotinimas polimerinėmis medžiagomis, didelės žmonių minios ir kt.) gali pasiekti tokį lygį, kuris neigiamai veikia bendrą žmogaus organizmo būklę. .

Pastaraisiais metais, pasak PSO, pranešimų apie vadinamąjį sergančio pastato sindromą labai padaugėjo. Aprašyti tokiuose pastatuose gyvenančių ar dirbančių žmonių sveikatos pablogėjimo simptomai yra labai įvairūs, tačiau jie turi ir nemažai bendrų bruožų, būtent: galvos skausmai, protinis nuovargis, padažnėjęs oro lašeliniu būdu perduodamų infekcijų ir peršalimo ligų dažnis, kūno gleivinės dirginimas. akys, nosis, ryklė, gleivinės ir odos sausumo pojūtis, pykinimas, galvos svaigimas.

Pirma kategorija - laikinai „sergančių“ pastatų- apima naujai pastatytus ar neseniai rekonstruotus pastatus, kuriuose šių simptomų pasireiškimo intensyvumas laikui bėgant silpnėja ir daugeliu atvejų po maždaug šešių mėnesių jie visiškai išnyksta. Simptomų sunkumas gali sumažėti dėl lakiųjų komponentų, esančių statybinėse medžiagose, dažuose ir kt., emisijos modelių.

Antrosios kategorijos pastatuose - nuolat "serga" Aprašyti simptomai stebimi jau daug metų, net ir didelio masto sveikatos priežiūros priemonės gali būti neveiksmingos. Šios situacijos paaiškinimą paprastai sunku rasti, nepaisant kruopštaus oro sudėties, darbo tyrimo. vėdinimo sistema ir pastato projektavimo ypatumai.

Pažymėtina, kad ne visada įmanoma nustatyti tiesioginį ryšį tarp patalpų oro aplinkos būklės ir visuomenės sveikatos būklės.

Tačiau optimalios oro aplinkos užtikrinimas gyvenamuosiuose ir visuomeniniuose pastatuose yra svarbi higienos ir inžinerinė problema. Pagrindinė šios problemos sprendimo grandis yra patalpų oro mainai, užtikrinantys reikiamus oro parametrus. Projektuojant oro kondicionavimo sistemas gyvenamuosiuose ir visuomeniniuose pastatuose, skaičiuojamas reikiamas oro padavimo greitis, kurio tūris pakaktų pasisavinti žmogaus šilumą ir drėgmę, iškvėptą anglies dvideginį, o rūkymui skirtose patalpose taip pat atsižvelgiama į poreikį pašalinti tabako dūmus. sąskaitą.

Be reguliuojamo tiekiamo oro kiekio ir jo cheminė sudėtis Oro aplinkos elektrinės charakteristikos yra žinomos svarbios užtikrinant oro komfortą uždaroje erdvėje. Pastarąjį lemia patalpų joninis režimas, t.y., teigiamos ir neigiamos oro jonizacijos lygis. Neigiama įtaka Organizmą veikia tiek nepakankama, tiek per didelė oro jonizacija.

Gyvenimas vietovėse, kuriose neigiamų oro jonų kiekis yra 1000–2000 viename ml oro, teigiamai veikia gyventojų sveikatą.

Žmonių buvimas patalpose sumažina lengvųjų oro jonų kiekį. Tokiu atveju oro jonizacija kinta intensyviau, kuo daugiau žmonių yra patalpoje ir tuo mažesnis jos plotas.

Šviesių jonų kiekio sumažėjimas yra susijęs su oro gaiviųjų savybių praradimu, sumažėjusiu fiziologiniu ir cheminiu aktyvumu, o tai neigiamai veikia žmogaus organizmą ir sukelia skundų užgulimu bei „deguonies trūkumu“. Todėl ypač domina patalpų oro dejonizacijos ir dirbtinės jonizacijos procesai, kurie, savaime suprantama, turi turėti higieninį reguliavimą.

Būtina pabrėžti, kad dirbtinė patalpų oro jonizacija, kai nėra pakankamo oro tiekimo didelės oro drėgmės ir dulkėtumo sąlygomis, neišvengiamai didina sunkiųjų jonų skaičių. Be to, jonizuojant dulkėtam orui, labai padidėja dulkių susilaikymo kvėpavimo takuose procentas (elektros krūvius nešiojančių dulkių žmogaus kvėpavimo takuose sulaikoma daug daugiau nei neutralių dulkių).

Vadinasi, dirbtinė oro jonizacija nėra universali panacėja patalpų oro sveikatai gerinti. Negerinant visų higieninių oro aplinkos parametrų, dirbtinė jonizacija ne tik nepagerina žmogaus gyvenimo sąlygų, bet, priešingai, gali turėti neigiamą poveikį.

Optimali bendra šviesos jonų koncentracija yra 3 x 10, o minimali reikalinga 5 x 10 1 cm 3. Šios rekomendacijos sudarė pagrindą dabartinei Rusijos Federacija gamybinėse ir visuomeninėse patalpose leistinų oro jonizacijos lygių sanitarinės ir higienos normos (6.1 lentelė).

Degimas yra reakcija, kurios metu kuro cheminė energija paverčiama šiluma.

Degimas gali būti visiškas arba nepilnas. Visiškas degimas atsiranda, kai yra pakankamai deguonies. Jo trūkumas sukelia nepilną degimą, kurio metu išsiskiria mažiau šilumos nei visiško degimo metu, o anglies monoksidas (CO), kuris nuodingai veikia dirbantį personalą, susidaro suodžiai, nusėdantys ant katilo kaitinimo paviršiaus ir didėjantys šilumos nuostoliai, o tai lemia per dideles degalų sąnaudas ir efektyvumo sumažėjimą katilas, oro tarša.

Norint sudeginti 1 m 3 metano, reikia 10 m 3 oro, kuriame yra 2 m 3 deguonies. Visiškam degimui gamtinių dujų oras į krosnį tiekiamas su nedideliu pertekliumi. Faktiškai sunaudoto oro tūrio V d ir teoriškai reikalingo V t santykis vadinamas oro pertekliaus koeficientu a = V d / V t Šis rodiklis priklauso nuo konstrukcijos dujų degiklis ir pakuros: kuo jos tobulesnės, tuo mažiau a. Būtina užtikrinti, kad oro pertekliaus koeficientas būtų ne mažesnis kaip 1, nes tai lemia nevisišką dujų degimą. Padidinus oro pertekliaus santykį, sumažėja efektyvumas. katilo blokas.

Kuro degimo užbaigtumą galima nustatyti naudojant dujų analizatorių ir vizualiai – pagal liepsnos spalvą ir pobūdį: skaidri melsva – pilnas degimas;

raudona arba geltona – degimas nebaigtas.

Greitis, kuriuo degimo zona juda statmena pačiai zonai kryptimi, vadinamas liepsnos plitimo greičiu. Liepsnos plitimo greitis apibūdina dujų ir oro mišinio įkaitimo iki užsidegimo temperatūros greitį. Didžiausias sklidimo greitis yra vandenilio ir vandens dujų liepsnai (3 m/sek.), mažiausias – gamtinių dujų ir propano-butano mišinio liepsnai. Didelis liepsnos plitimo greitis teigiamai veikia visišką dujų degimą, o mažas greitis, atvirkščiai, yra viena iš nepilno dujų degimo priežasčių. Liepsnos plitimo greitis padidėja, kai vietoj oro ir dujų mišinio naudojamas deguonies-dujų mišinys.

Degimas reguliuojamas didinant oro tiekimą į katilo krosnį arba mažinant dujų tiekimą. Šiam procesui naudojamas pirminis (sumaišytas su dujomis degiklyje – prieš degimą) ir antrinis (sujungtas su dujų arba dujų-oro mišiniu katilo krosnyje degimo metu) oras.

Katiluose su difuziniais degikliais (be priverstinio oro padavimo) antrinis oras, veikiamas vakuumo, patenka į krosnį per prapūtimo dureles.

Katiluose su įpurškimo degikliais: pirminis oras patenka į degiklį dėl įpurškimo ir yra reguliuojamas reguliavimo poveržle, o antrinis oras patenka per prapūtimo dureles.

Katiluose su maišymo degikliais pirminis ir antrinis oras į degiklį tiekiamas ventiliatoriumi ir valdomas oro vožtuvais.

Santykio tarp dujų ir oro mišinio greičio degiklio išleidimo angoje ir liepsnos plitimo greičio pažeidimas lemia, kad liepsna atsiskiria arba šokinėja ant degiklių.

Jei dujų ir oro mišinio greitis degiklio išėjimo angoje yra didesnis už liepsnos plitimo greitį, atsiranda atskyrimas, o jei mažesnis – proveržis.

Jei liepsna plinta ir prasiskverbia, techninės priežiūros personalas turi užgesinti katilą, išvėdinti pakurą ir dūmtakius bei iš naujo užkurti katilą.

Kuras katilinei – gamtinės dujos, tiekiamos iš dujų skirstymo stoties. Į pirmąjį mažinimo etapą patenka 1-2 MPa slėgio gamtinės dujos, kurių temperatūrą, srautą ir slėgį fiksuoja komerciniai apskaitos prietaisai. Slėgis po pirmojo sumažinimo pakopos reguliuojamas slėgio reguliatoriaus vožtuvu.

Toliau į šildytuvo vamzdinę erdvę patenka maždaug 0,5 MPa slėgio kuro dujos, kurių aušinimo skystis yra 0,3–0,6 MPa garai. Kuro dujų temperatūra po šildytuvo keičiama valdymo vožtuvu, sumontuotu ant garo vamzdyno. Po šildytuvo kuro dujų slėgis sumažinamas antruoju redukcijos etapu iki 3-80 kPa. Prieš kiekvieno katilo SBG išmatuojamas ir registruojamas slėgis, srautas ir dujų temperatūra. Taip pat registruojamas dujų slėgis po kiekvieno katilo SBG

5.3.2. Gamtinių dujų degimo proceso ypatumai.

Dujinių degiklių tipo ir skaičiaus pasirinkimas, jų išdėstymas ir degimo proceso organizavimas priklauso nuo pramoninio įrenginio šiluminių ir aerodinaminių eksploatavimo sąlygų ypatybių. Teisingas šių problemų sprendimas lemia technologinio proceso intensyvumą ir įrengimo efektyvumą. Teorinės prielaidos ir eksploatacinė patirtis rodo, kad projektuojant naujus dujų įrenginius pagrindiniai jų veikimo rodikliai, kaip taisyklė, gali būti gerinami. Tačiau čia reikia pažymėti, kad neteisingai pasirinktas dujų deginimo būdas ir netinkamas degiklių išdėstymas mažina įrenginių našumą ir efektyvumą.

Projektuojant pramoninį dujų įrenginiai technologinio proceso intensyvinimo ir kuro naudojimo efektyvumo didinimo uždaviniai turi būti sprendžiami mažiausiomis materialinėmis sąnaudomis ir laikantis daugybės kitų sąlygų, tokių kaip eksploatacijos patikimumas, saugumas ir kt.

Deginant gamtines dujas, skirtingai nei deginant kitų rūšių kurą, degiklio charakteristikos gali būti įvairios. Todėl jis gali būti naudojamas beveik bet kokiam įrengimui. Čia reikėtų tik prisiminti, kad reikiamo maksimalaus technologinio proceso intensyvinimo, efektyvumo didinimo, taip pat kitų įrengimui keliamų reikalavimų patenkinimo negalima užtikrinti vien pasirinkus vieną ar kitą dujinį degiklį, o pasiekti teisingas sprendimas visas šilumos perdavimo ir aerodinamikos klausimų kompleksas, pradedant nuo oro ir dujų tiekimo ir baigiant atliekų degimo produktų pašalinimu į atmosferą. Ypač svarbus pradinis proceso etapas – dujų deginimo organizavimas.

Gamtinės dujos yra bespalvės dujos. Žymiai lengvesnis už orą. Dujų buvimas patalpų, šulinių, duobių ore daugiau nei 20% sukelia uždusimą, galvos svaigimą, sąmonės netekimą ir mirtį. Pagal sanitarinius standartus gamtinės dujos (metanas) priklauso 4 pavojingumo klasei (mažai pavojinga medžiaga). Mažas toksiškumas, nėra nuodingas.

Gamtinių dujų sudėtis:

Metanas 98,52 %;

Etanas 0,46%;

propanas 0,16%;

Butanas 0,02%;

Azotas 0,73%;

Anglies dioksidas 0,07%.

Jei gamtinės dujos praėjo visus gryninimo etapus, tai jų savybės mažai skiriasi nuo metano savybių. Metanas yra paprasčiausias metano angliavandenilių serijos elementas. Metano savybės:

Savitoji degimo šiluma 7980 Kcal/m3;

Suskystėja esant t°=-161°С, kietėja esant t°=-182°С;

Metano tankis 0,7169 kg/m3 (2 kartus lengvesnis už orą);

Uždegimo temperatūra t°=645°C;

Degimo temperatūra t°=1500 ÷ 2000°С

Sprogimo ribos 5 ÷ 15%.

Sąveikaujant su oru susidaro labai sprogūs mišiniai, kurie gali sprogti ir sukelti sunaikinimą.

Bet kokio kuro, įskaitant dujas, degimas yra jo cheminio derinio su deguonimi reakcija ir kartu išsiskiria šiluma. Šilumos kiekis, gautas visiškai sudeginus 1 m 3 (arba 1 kg) dujų, vadinamas jo kaloringumu. Skiriama mažiausia degimo šiluma, kai neatsižvelgiama į latentinę degimo produktuose esančių vandens garų susidarymo šilumą, ir didžiausia, kai į šią šilumą atsižvelgiama. Skirtumas tarp didesnio ir mažesnio šilumingumo priklauso nuo vandens garų, susidarančių deginant kurą, kiekio ir yra maždaug 2500 kJ 1 kg arba 2000 kJ 1 m 3 vandens garų.

Įvairių rūšių kuro šiluminė vertė gali labai skirtis. Pavyzdžiui, malkų ir durpių kaloringumas mažesnis – iki 12 500, geriausių anglių – iki 31 000, o naftos – apie 40 000 kJ/kg. Gamtinių dujų kaloringumas yra mažesnis – 40–44 MJ/kg.

Bendras degimo laikas  nustatomas pagal mišinio susidarymo laiką  d (difuziniai procesai) ir laiką  k cheminių degimo reakcijų (kinetinių procesų). Atsižvelgdami į tai, kad šie proceso etapai gali sutapti, gauname  d + k.

Nuo  iki  d (degimas, vykstantis kartu su mišinio susidarymu degimo kameroje, vadinamas difuzija, kadangi šis mišinio susidarymas apima turbulentinės (paskutinėje stadijoje – molekulinės) difuzijos procesus).

Esant  d  k  k (iš anksto paruošto mišinio degimas dažnai sutartinai vadinamas kinetinės, tai lemia cheminių reakcijų kinetika).

Kai  d ir  k yra proporcingi, degimo procesas vadinamas mišriu.

Kitas mišinio formavimo etapas yra kuro kaitinimas ir uždegimas. Degiųjų dujų srautą sumaišius su oro srove ir jų temperatūrai pamažu didėjant, esant tam tikrai temperatūrai mišinys užsidegs. Minimali temperatūra, kurioje mišinys užsiliepsnoja, vadinama pliūpsnio temperatūra.

Uždegimo temperatūra nėra fizikinė ir cheminė medžiagos konstanta, nes be degių dujų pobūdžio ji priklauso nuo dujų ir oksidatoriaus koncentracijos, taip pat nuo šilumos mainų tarp dujų mišinio ir aplinkos intensyvumo. .

Yra viršutinė ir apatinė dujų ir oksidatoriaus koncentracijos ribos, o už šių ribų esant tam tikrai temperatūrai mišiniai neužsidega. Didėjant dujų ir oro mišinio temperatūrai, pagal Arenijaus dėsnį reakcijos greitis didėja proporcingai e -E/RT, o šilumos išsiskyrimas proporcingas tai pačiai reikšmei. Jei degimo zonos šilumos nuostoliai, susiję su šilumos mainais su aplinka, viršija šilumos išsiskyrimą, užsidegimas ir degimas yra neįmanomi. Paprastai kaitinimas vyksta kartu su mišinio susidarymu.

Dujų ir oro mišinys, kuriame dujų kiekis yra tarp apatinės ir viršutinės degumo ribos, yra sprogus. Kuo platesnis degumo ribų diapazonas (taip pat vadinamas sprogumo ribomis), tuo dujos yra sprogesnės. Iš esmės dujų ir oro (dujų ir deguonies) mišinio sprogimas yra labai greitas (beveik momentinis) degimo procesas, dėl kurio susidaro degimo produktai, kurių temperatūra yra aukšta ir smarkiai padidėja jų slėgis. Skaičiuojamas perteklinis slėgis gamtinių dujų sprogimo metu yra 0,75, propano ir butano - 0,86, vandenilio - 0,74, acetileno - 1,03 MPa. Praktinėmis sąlygomis sprogimo temperatūra nepasiekia maksimalių verčių, o susidarantys slėgiai yra mažesni už nurodytus, tačiau jų visiškai pakanka, kad įvykus sprogimui sunaikinti ne tik katilų ir pastatų apmušalai, bet ir metaliniai konteineriai. juose.

Dėl užsidegimo ir degimo atsiranda liepsna, kuri yra išorinis intensyvių oksiduojančios medžiagos reakcijų pasireiškimas. Liepsnos judėjimas per dujų mišinį vadinamas liepsnos plitimu. Šiuo atveju dujų mišinys skirstomas į dvi dalis – sudegusias dujas, per kurias jau praėjo liepsna, ir nesudegusias dujas, kurios netrukus pateks į liepsnos zoną. Riba tarp šių dviejų degančio dujų mišinio dalių vadinama liepsnos priekiu.

Degiklis yra srautas, kuriame yra oro, degančių dujų, kuro dalelių ir degimo produktų mišinys, kuriame vyksta kaitinimas, uždegimas ir dujinio kuro degimas.

Esant normaliai temperatūrai krosnyse (1000-1500 °C), angliavandeniliai, įskaitant metaną, net per labai trumpą laiką dėl terminio skilimo išskiria pastebimus elementinės anglies kiekius. Dėl elementinės anglies atsiradimo degiklyje degimo procesas tam tikru mastu įgauna nevienalyčio degimo elementus, t.y., vykstančius kietųjų dalelių paviršiuje. Katalizatorių (geležies ir nikelio oksidų) buvimas žymiai pagreitina metano ir kitų angliavandenilių skilimo procesą.

Taigi, krosnyje arba krosnies darbo erdvėje tarp dujų ir oro įvedimo momento iki galutinių degimo produktų susidarymo dėl angliavandenilių terminio skilimo proceso superpozicijos ir oksidacijos grandininės reakcijos susidaro labai stebimas sudėtingas vaizdas, kuriam būdingi tiek oksidacijos produktai CO 2 ir H 2 O, tiek CO, H 2, elementinė anglis ir nepilnos oksidacijos produktai (iš pastarųjų formaldehidas yra ypač svarbus). Šių komponentų santykis priklausys nuo dujų kaitinimo prieš oksidacijos reakcijas sąlygų ir trukmės.

Degant kurui, vyksta cheminiai jo degiųjų komponentų oksidacijos procesai, lydimi intensyvaus šilumos išsiskyrimo ir greito degimo produktų temperatūros kilimo.

Skiriamas homogeninis degimas, kuris vyksta tūryje, kai kuras ir oksidatorius yra toje pačioje agregacijos būsenoje, ir nevienalytis degimas, kuris vyksta fazių sąsajoje, kai degioji medžiaga ir oksidatorius yra skirtingose ​​būsenose. sumavimo.

Dujinio kuro degimas yra vienalytis procesas. Degimo metu tiesioginio proceso greitis yra nepalyginamai didesnis nei atvirkštinio proceso greitis, todėl atvirkštinės reakcijos galima nepaisyti. Prisiminkime, kad homogeninės degimo reakcijos atveju tiesioginės reakcijos greičio išraiška bus tokia:

kur -laikas; T- absoliuti temperatūra; KAM- universali dujų konstanta; k- reakcijos greičio konstanta, priklausomai nuo reagentų pobūdžio, katalizatorių veikimo ir temperatūros; k 0 - empirinė konstanta; el. aktyvacijos energija, kuri apibūdina mažiausią energijos perteklių, kurį turi turėti susidūrusios dalelės, kad įvyktų reakcija.

Iš išraiškų (antroji iš jų vadinama Arenijaus lygtimi) išplaukia, kad reakcijos greitis didėja didėjant koncentracijai (slėgiui sistemoje) ir temperatūrai bei mažėjant aktyvacijos energijai. Eksperimentiniai matavimai suteikia aktyvacijos energijai žymiai mažesnę reikšmę nei pateikti cheminės kinetikos dėsniai. Tai paaiškinama tuo, kad dujų degimo procesai yra grandininės reakcijos ir vyksta tarpiniais etapais nuolat formuojant aktyvius centrus (atomus ar radikalus).

Pavyzdžiui, deginant vandenilį (3 pav.), laisvųjų deguonies atomų ir hidroksilo radikalų pagalba, vietoj to, kuris buvo nagrinėjamos reakcijos stadijos pradžioje, susidaro trys aktyvūs vandenilio atomai. Šis patrigubėjimas įvyksta kiekviename etape, o grandininėse reakcijose aktyvių centrų skaičius didėja kaip lavina. Be to, sąveika tarp nestabilių tarpinių junginių vyksta daug greičiau nei tarp molekulių.

Ryžiai. 3. Vandenilio degimo grandininės reakcijos schema

Bendras vandenilio degimo reakcijos greitis nustatomas pagal lėčiausios reakcijos greitį (išreikštą lygtimi H+O 2 OH+H 2) =kC n Co, kur C n, Co – atominio vandenilio koncentracijos ir molekulinis deguonis.

Angliavandenilių, kurie sudaro organinę gamtinių ir susijusių dujų dalį, oksidacijos procesai yra patys sudėtingiausi. Iki šiol nėra aiškaus supratimo apie kinetinį reakcijų mechanizmą, nors galima drąsiai teigti, kad esant indukcijos periodui degimas turi grandininį pobūdį ir vyksta susidarant daugybei tarpinių dalinės oksidacijos ir skilimo produktų.

Apytikslę laipsniško metano degimo diagramą galima pavaizduoti šių reakcijų rinkiniu:

Nors pradiniai ir galutiniai degimo reakcijos produktai yra dujos, tarpiniuose produktuose, be dujų, gali būti ir elementinės anglies mažytės suodžių suspensijos pavidalu.

Anglies monoksido degimo reakcijos greitis priklauso nuo anglies monoksido ir vandens garų koncentracijų reakcijos zonoje, o metano ir kitų angliavandenilių grandininio degimo greitis – nuo ​​atominio vandenilio, deguonies ir vandens garų koncentracijų.

Dujų kuro deginimas yra sudėtingų aerodinaminių, terminių ir cheminių procesų derinys. Dujinio kuro degimo procesas susideda iš kelių etapų: dujų maišymas su oru, gauto mišinio kaitinimas iki užsidegimo temperatūros, uždegimas ir degimas.

Aleksandras Pavlovičius Konstantinovas

Branduolinių ir radiaciniu požiūriu pavojingų objektų saugos kontrolės vyriausiasis inspektorius. Technikos mokslų kandidatas, docentas, Rusijos gamtos mokslų akademijos profesorius.

Virtuvė su dujine virykle dažnai yra pagrindinis oro taršos šaltinis visame bute. Ir, kas labai svarbu, tai taikoma daugumai Rusijos gyventojų. Iš tiesų Rusijoje 90% miesto ir daugiau nei 80% kaimo gyventojų naudoja dujines virykles Khata, Z.I.Žmonių sveikata šiuolaikinėje aplinkos situacijoje. - M.: MUGĖS SPAUDA, 2001. - 208 p..

Pastaraisiais metais pasirodė rimtų tyrinėtojų publikacijų apie didelį dujinių viryklių pavojų sveikatai. Medikai žino, kad namuose su dujinėmis viryklėmis gyventojai serga dažniau ir ilgiau nei namuose su elektrinėmis viryklėmis. Be to, mes kalbame apie daugybę skirtingų ligų, o ne tik apie kvėpavimo takų ligas. Sveikatos pablogėjimas ypač pastebimas moterims, vaikams, taip pat vyresnio amžiaus ir lėtinėmis ligomis sergantiems žmonėms, kurie daugiau laiko praleidžia namuose.

Ne veltui profesorius V. Blagovas dujinių viryklių naudojimą pavadino „plataus masto cheminiu karu prieš savuosius“.

Kodėl buitinių dujų naudojimas kenkia sveikatai

Pabandykime atsakyti į šį klausimą. Yra keletas veiksnių, dėl kurių dujinių viryklių naudojimas yra pavojingas sveikatai.

Pirmoji veiksnių grupė

Šią veiksnių grupę lemia pati gamtinių dujų degimo proceso chemija. Net jei buitinės dujos visiškai sudegė iki vandens ir anglies dioksidas, dėl to pablogėtų oro sudėtis bute, ypač virtuvėje. Juk tuo pačiu metu iš oro deginamas deguonis, o kartu didėja ir anglies dvideginio koncentracija. Tačiau tai nėra pagrindinė problema. Galų gale tas pats atsitinka ir orui, kuriuo žmogus kvėpuoja.

Daug blogiau, kad daugeliu atvejų dujos nesudega visiškai, o ne 100%. Dėl nepilno gamtinių dujų degimo susidaro daug nuodingesnių produktų. Pavyzdžiui, anglies monoksidas (anglies monoksidas), kurio koncentracija gali būti daug kartų, 20–25 kartus didesnė nei leistina norma. Bet tai veda prie galvos skausmo, alergijos, negalavimų, susilpnėjusio imuniteto Jakovleva, M. A. O mūsų bute yra dujos. - Verslo aplinkosaugos žurnalas. - 2004. - Nr.1(4). - 55 p..

Be to smalkėsĮ orą išsiskiria sieros dioksidas, azoto oksidai, formaldehidas ir benzopirenas – stiprus kancerogenas. Miestuose benzopirenas į atmosferos orą patenka iš metalurgijos gamyklų, šiluminių elektrinių (ypač anglimi kūrenamų) ir automobilių (ypač senų) išmetamų teršalų. Tačiau benzopireno koncentracija net ir užterštoje atmosferos ore negali būti lyginama su jo koncentracija bute. Paveikslėlyje parodyta, kiek daugiau benzopireno gauname būdami virtuvėje.

Benzopireno patekimas į žmogaus organizmą, mcg/d

Palyginkime pirmus du stulpelius. Virtuvėje gauname 13,5 karto daugiau kenksmingų medžiagų nei gatvėje! Aiškumo dėlei įvertinkime benzopireno patekimą į mūsų organizmą ne mikrogramais, o suprantamesniu ekvivalentu – kasdien surūkomų cigarečių skaičiumi. Taigi, jei rūkalius surūko vieną pakelį (20 cigarečių) per dieną, tai virtuvėje žmogus per dieną gauna dviejų – penkių cigarečių ekvivalentą. Tai yra, namų šeimininkė, kuri turi dujinė viryklė, tarsi šiek tiek „rūkytų“.

Antroji veiksnių grupė

Ši grupė yra susijusi su dujinių viryklių eksploatavimo sąlygomis. Bet kuris vairuotojas žino, kad jūs negalite būti garaže tuo pačiu metu kaip automobilis, kurio variklis veikia. Tačiau virtuvėje turime kaip tik tokį atvejį: angliavandenilių deginimas patalpose! Mums trūksta to įrenginio, kurį turi kiekvienas automobilis – išmetimo vamzdžio. Pagal visas higienos taisykles, kiekviena dujinė viryklė turi būti su ištraukiamuoju ventiliacijos gaubtu.

Viskas ypač blogai, jei turime mažą virtuvę mažas butas. Minimalus plotas, minimalus lubų aukštis, prasta ventiliacija ir dujinė viryklė, kuri veikia visą dieną. Bet kai žemos lubos dujų degimo produktai kaupiasi viršutiniame oro sluoksnyje iki 70–80 centimetrų storio Boiko, A. F. Sveikata 5+. - M.: Rossiyskaya Gazeta, 2002. - 365 p..

Namų šeimininkės darbas prie dujinės viryklės dažnai lyginamas su kenksmingomis darbo sąlygomis gamyboje. Tai nėra visiškai teisinga. Skaičiavimai rodo, kad jei virtuvė maža ir nėra gero vėdinimo, tai susiduriame su ypač kenksmingomis darbo sąlygomis. Metalurgo tipas, aptarnaujantis kokso krosnių baterijas.

Kaip sumažinti dujinės viryklės žalą

Ką daryti, jei viskas taip blogai? Gal tikrai verta atsikratyti dujinės viryklės ir įsirengti elektrinę ar indukcinę? Gerai, jei yra tokia galimybė. O jei ne? Šiuo atveju yra keletas paprastos taisyklės. Pakanka jų laikytis, o dujinės viryklės žalą sveikatai galite sumažinti dešimteriopai. Išvardinkime šias taisykles (dauguma jų yra profesoriaus Yu. D. Gubernsky rekomendacijos) Ilnickis, A. Kvepia dujomis. - Būk sveikas!. - 2001. - Nr.5. - P. 68–70..

1. Virš krosnelės būtina sumontuoti išmetimo gaubtą su oro valytuvu. Tai pati efektyviausia technika. Bet net jei dėl kokių nors priežasčių to negalite padaryti, likusios septynios taisyklės taip pat žymiai sumažins oro taršą.
2. Stebėkite visišką dujų degimą. Jei staiga dujų spalva nėra tokia, kokia turėtų būti pagal instrukcijas, nedelsdami kvieskite dujininkus, kad sureguliuotų sugedusį degiklį.
3. Neužkraukite viryklės nereikalingais indais. Indai turi būti dedami tik ant veikiančių degiklių. Tokiu atveju bus užtikrintas laisvas oro patekimas į degiklius ir pilnesnis dujų degimas.
4. Geriau vienu metu naudoti ne daugiau kaip du degiklius arba orkaitę ir vieną degiklį. Net jei jūsų krosnyje yra keturi degikliai, vienu metu geriau įjungti ne daugiau kaip du.
5. Maksimalus nepertraukiamo dujinės viryklės veikimo laikas yra dvi valandos. Po to turite padaryti pertrauką ir gerai išvėdinti virtuvę.
6. Kai veikia dujinė viryklė, virtuvės durys turi būti uždarytos ir langas atidarytas. Tai užtikrins, kad degimo produktai būtų pašalinti per gatvę, o ne per gyvenamąsias patalpas.
7. Baigus eksploatuoti dujinę viryklę, patartina išvėdinti ne tik virtuvę, bet ir visą butą. Per ventiliaciją pageidautina.
8. Niekada nenaudokite dujinės viryklės drabužiams šildyti ar džiovinti. Vidur virtuvės šiam tikslui ugnies nekursite, tiesa?

Metanas yra dujinis cheminis junginys, kurio cheminė formulė yra CH4. Tai paprasčiausias alkanų atstovas. Kiti šios organinių junginių grupės pavadinimai: sotieji, sotieji arba parafininiai angliavandeniliai. Jiems būdingas paprastas ryšys tarp molekulėje esančių anglies atomų, o visi kiti kiekvieno anglies atomo valentai yra prisotinti vandenilio atomais. Alkanams svarbiausia reakcija yra degimas. Jie dega, kad susidarytų anglies dioksido dujos ir vandens garai. Dėl to išsiskiria didžiulis kiekis cheminės energijos, kuri paverčiama šilumine arba elektros energija. Metanas yra degi medžiaga ir pagrindinis gamtinių dujų komponentas, todėl jis yra patrauklus kuras. Plačiai paplitęs gamtos išteklių naudojimas pagrįstas metano degimo reakcija. Kadangi įprastomis sąlygomis tai yra dujos, jas sunku transportuoti dideliais atstumais nuo šaltinio, todėl jos dažnai būna iš anksto suskystintos.

Degimo procesas susideda iš metano ir deguonies reakcijos, tai yra paprasčiausio alkano oksidacijos. Rezultatas – vanduo ir daug energijos. Metano degimą galima apibūdinti lygtimi: CH4 [dujos] + 2O2 [dujos] → CO2 [dujos] + 2H2O [garai] + 891 kJ. Tai yra, viena metano molekulė, sąveikaudama su dviem deguonies molekulėmis, sudaro molekulę ir dvi vandens molekules. Tokiu atveju išsiskiria 891 kJ kiekis. Gamtinės dujos yra švariausias deginamas iškastinis kuras, nes anglis, nafta ir kitas kuras yra sudėtingesnės sudėties. Todėl degdamos jos į orą išskiria įvairias kenksmingas medžiagas. cheminių medžiagų. Kadangi gamtines dujas daugiausia sudaro metanas (apie 95%), jas deginant susidaro mažai šalutinių produktų arba jų visai nėra, palyginti su kitu iškastiniu kuru.

Metano kaloringumas (55,7 kJ/g) yra didesnis nei jo homologų, pavyzdžiui, etano (51,9 kJ/g), propano (50,35 kJ/g), butano (49,50 kJ/g) ar kitų rūšių kuro (medienos). , anglis, žibalas). Deginant metaną gaunama daugiau energijos. Norint užtikrinti 100 W kaitrinės lemputės veikimą metus, reikia sudeginti 260 kg medienos, arba 120 kg anglies, arba 73,3 kg žibalo, arba iš viso 58 kg metano, kas atitinka 78,8 m³ gamtinių dujų.

Paprasčiausias alkanas yra svarbus elektros energijos šaltinis. Tai atsitinka deginant jį kaip kurą katile, kuris gamina garą, kuris jį paleidžia. garo turbina. Deginant metaną taip pat gaminamos karštos dūmų dujos, kurių energija suteikia darbo (degimas vyksta prieš turbiną arba pačioje turbinoje). Daugelyje miestų metanas vamzdžiais tiekiamas į namus vidinis šildymas ir maisto gaminimas. Palyginti su kitomis angliavandenilių rūšimis, gamtinių dujų deginimas pasižymi mažesniu anglies dvideginio išmetimu ir didesniu pagaminamos šilumos kiekiu.

Norint pasiekti, naudojamas metano deginimas aukšta temperatūraįvairiose krosnyse chemijos gamyba, pavyzdžiui, didelio masto etileno gamyklos. Gamtinės dujos, sumaišytos su oru, tiekiamos į pirolizės krosnių degiklius. Degimo proceso metu susidaro aukštos temperatūros (700-900 °C) dūmų dujos. Jie šildo vamzdžius (esančius krosnies viduje), į kuriuos tiekiamas žaliavų mišinys (siekiant sumažinti kokso susidarymą krosnies vamzdžiuose). Veikiant aukštai temperatūrai, vyksta daug cheminių reakcijų, dėl kurių susidaro tiksliniai komponentai (etilenas ir propilenas) ir šalutiniai produktai (sunkioji pirolizės derva, vandenilio ir metano frakcijos, etanas, propanas, angliavandeniliai C4, C5, pirokondensatas; kiekvienas iš jų turi savo pritaikymą Pavyzdžiui, pirokondensatas naudojamas benzenui arba variklių benzino komponentams gaminti).

Metano degimas yra sudėtingas fizikinis ir cheminis reiškinys, pagrįstas egzotermine redokso reakcija, kuriai būdinga didelis greitis srautas ir didžiulio šilumos kiekio išsiskyrimas, taip pat šilumos perdavimo ir masės perdavimo procesai. Štai kodėl skaičiavimo apibrėžimas mišinio degimo temperatūra yra sunki užduotis, nes be degiojo mišinio sudėties, didelę įtaką daro jo slėgis ir pradinė temperatūra. Jiems padidėjus, stebimas degimo temperatūros padidėjimas, o šilumos perdavimo ir masės perdavimo procesai prisideda prie jos mažinimo. Projektuojant chemijos gamybos procesus ir aparatus metano degimo temperatūra nustatoma skaičiavimo metodu, o esamuose įrenginiuose (pavyzdžiui, pirolizės krosnyse) matuojama termoporomis.