Что выделяется при сгорании газа
Горение газа
Горением называют быстро протекающую во времени химическую реакцию соединения горючих компонентов топлива с кислородом воздуха, сопровождающуюся интенсивным выделением теплоты, света и продуктов сгорания.
Для метана реакция горения с воздухом:
CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O + Q н
C 3 H 8 + 5O 2 = 3CO 2 + 3H 2 O + Q н
Для СУГ:
C 4 H 10 + 6,5O 2 = 4CO 2 + 5H 2 O + Q н
Продуктами полного сгорания газов являются водяные пары (H 2 O), диоксид углерода (CO 2 ) или углекислый газ.
При полном сгорании газов цвет пламени, как правило, голубовато-фиолетовый.
Объемный состав сухого воздуха принимается: O 2 ≈ 21%, N 2 ≈ 79%, из этого след., что
1м 3 кислорода содержится в 4,76м 3 (≈5 м 3 ) воздуха.
Вывод: для сжигания
— 1м 3 метана необходимо 2м 3 кислорода или около 10м 3 воздуха,
— 1м 3 пропана – 5м 3 кислорода или около 25м 3 воздуха,
— 1м 3 бутана – 6,5м 3 кислорода или около 32,5м 3 воздуха,
— 1м 3 СУГ
6м 3 кислорода или около 30м 3 воздуха.
Практически при сжигании газа водяные пары, как правило, не конденсируются, а удаляются вместе с другими продуктами сгорания. Поэтому технические расчеты ведут по низшей теплоте сгорания Q н.
Условия, необходимые для горения:
1. наличие топлива (газа);
2. наличие окислителя (кислорода воздуха);
3. наличие источника температуры воспламенения.
Неполное сгорание газов.
Причиной неполного сгорания газа является недостаточное количество воздуха.
Продуктами неполного сгорания газов являются оксид углерода или угарный газ (CO), несгоревшие горючие углеводороды (C n H m ) и атомарный углерод или сажа.
Для природного газа CH 4 + O 2 → CO 2 + H 2 O + CO + CH 4 + C
Для СУГ C n H m + O 2 → CO 2 + H 2 O + CO + C n H m + C
Наиболее опасным является появление угарного газа, который действует на организм человека отравляюще. Образование сажи придает пламени желтую окраску.
Неполное сгорание газа опасно для здоровья человека (при содержании 1% СО в воздухе 2-3 вздоха для человека достаточно, чтобы отравиться со смертельным исходом).
Неполное сгорание неэкономично (сажа препятствует процессу передачи тепла, при неполном сгорании газа мы недополучаем тепло, ради которого сжигаем газ).
Для контроля полноты сгорания обращают внимание на цвет пламени, которое при полном сгорании должно быть голубым, а при неполном сгорании – желтовато-соломенным. Наиболее совершенный способ контроля полноты сгорания – анализ продуктов сгорания с помощью газоанализаторов.
Способы сжигания газа.
Понятие о первичном и вторичном воздухе.
Существуют 3 способа сжигания газа:
1) диффузионный,
2) кинетический,
3) смешанный.
Диффузионный способ или способ без предварительного смешения газа с воздухом.
Из горелки в зону горения поступает только газ. Воздух, необходимый для горения, смешивается с газом в зоне горения. Этот воздух называется вторичным.
Пламя вытянутое, желтого цвета.
a= 1,3÷1,5 t ≈ (900÷1000) о С
Кинетический способ – способ с полным предварительным смешением газа с воздухом.
В горелку подается газ и подается воздух дутьевым устройством. Воздух, необходимый для горения и который подается в горелку для предварительного смешения с газом, называется первичным.
Пламя короткое, зеленовато-синеватого цвета.
a= 1,01÷1,05 t≈ 1400 о С
Смешанный способ – способ с частичным предварительным смешиванием газа с воздухом.
Газ инжектирует первичный воздух в горелку. В зону горения из горелки поступает газовоздушная смесь с недостаточным для полного сгорания количеством воздуха. Остальной воздух – вторичный.
Пламя средних размеров, зеленовато-голубоко цвета.
a=1,1¸1,2 t ≈1200 о С
Всегда должен быть a>1, в противном случае будет недожог.
Lпр.=a∙Lтеор., т.е. коэффициент избытка воздуха показывает во сколько раз количество воздуха, необходимого для горения на практике больше количества воздуха, необходимого для горения и посчитанного теоретически.
mlynok
Библиотека статей на профессиональную тему
Природный газ. Процесс горения.
Природный газ — это самое распространенное топливо на сегодняшний день. Природный газ так и называется природным, потому что он добывается из самых недр Земли.
Процесс горения газа является химической реакцией, при которой происходит взаимодействия природного газа с кислородом, который содержится в воздухе.
В газообразном топливе присутствует горючая часть и негорючая.
Для обнаружения утечки газа, газ подвергают одоризации, иначе говоря добавляют сильнопахнущее вещество (этилмеркаптан). При этом газ можно обнаружить уже при концентрации 1 %.
Кроме метана в природном газе могут присутствовать горючие газы — пропан, бутан и этан.
Для обеспечения качественного горения газа необходимо в достаточном количестве подвести воздух в зону горения и добиться хорошего перемешивания газа с воздухом. Оптимальным считается соотношение 1 : 10. То есть на одну часть газа приходится десять частей воздуха. Кроме этого необходимо создание нужного температурного режима. Чтобы газ воспламенился необходимо его нагреть до температуры его воспламенения и в дальнейшем температура не должна опускаться ниже температуры воспламенения.
Необходимо организовать отвод продуктов сгорания в атмосферу.
Полное горение достигается в том случае, если в продуктах сгорания выходящих в атмосферу отсутствуют горючие вещества. При этом углерод и водород соединяются вместе и образуют углекислый газ и пары воды.
Визуально при полном сгорании пламя светло-голубое или голубовато-фиолетовое.
Полное сгорание газа.
метан + кислород = углекислый газ + вода
Кроме этих газов в атмесферу с горючими газами выходит азот и оставшийся кислород. N2 + O2
Если сгорание газа происходит не полностью, то в атмосферу выбрасываются горючие вещества – угарный газ, водород, сажа.
Неполное сгорание газа происходит вследствие недостаточного количества воздуха. При этом визуально в пламени появляются языки копоти.
Опасность неполного сгорания газа состоит в том, что угарный газ может стать причиной отравления персонала котельной. Содержание СО в воздухе 0,01-0,02% может вызвать легкое отравление. Более высокая концентрация может привести к тяжелому отравлению и смерти.
Образующаяся сажа оседает на стенках котлов ухудшая тем самым передачу тепла теплоносителю снижает эффективность работы котельной. Сажа проводит тепло хуже метана в 200 раз.
Теоретически для сжигания 1м3 газа необходимо 9м3 воздуха. В реальных условиях воздуха требуется больше.
То есть необходимо избыточное количество воздуха. Эта величина обозначаемая альфа показывает во сколько раз воздуха расходуется больше, чем необходимо теоретически.
Коэффициент альфа зависит от типа конкретной горелки и обычно прописывается в паспорте горелки или в соответствие с рекомендациями организации производимой пусконаладочные работы.
С увеличением количества избыточного воздуха выше рекомендуемого, растут потери тепла. При значительном увеличение количества воздуха может произойти отрыв пламени, создав аварийную ситуацию. Если количество воздуха меньше рекомендуемого то горение будет неполным, создавая тем самым угрозу отравления персонала котельной.
Для более точного контроля качества сгорания топлива существуют приборы — газоанализаторы, которые измеряют содержание определенных веществ в составе уходящих газов.
Газоанализаторы могут поступать в комплекте с котлами. В случае если их нет, соответствующие измерения проводит пусконаладочная организация при помощи переносных газоанализаторов. Составляется режимная карта в которой прописываются необходимые контрольные параметры. Придерживаясь их можно обеспечить нормальное полное сгорание топлива.
Основными параметрами регулирования горения топлива являются:
При этом под коэфициентом полезного действия котла подразумевают соотношение полезного тепла к величине всего затраченного тепла.
Газовик
Ознакомление с бытовым и производственным газовым оборудованием. Системами отопления и водоснабжения
Природный газ
Природный газ
Этому разделу прошу уделить особое внимание
1. Природный газ, прежде всего состоит из метана (формула-СH4), метана 99%, (1%-примеси, балласт). 2. Газ не ядовит – отравится им не возможно! 3. С другой стороны, Газ удушающего действия- вытесняя воздух им невозможно дышать, поэтому потеря сознания происходит от 15%-20% от объема помещения. Хим. состав воздуха : Азот-79%, Кислород-21%. 4. Газ легче воздуха (при t-20°С его плотность=0,72кг/m³, при этом плотность воздуха =1,29кг/m³). 5. Газ горючий но в смеси с воздухом образует гремучую смесь: в пределах загазованности от 5%-15% от объема помещения при стандартных условиях (20°С), являются пределами воспламенения и взрываемости. 6. Более того: природный газ легко воспламеняется ( t воспламенения 645°С). Ссылка на газоанализаторы
При неполном сгорании газа, в воздухе выделяется угарный газ. СО (окись углерода)-яд отравляющего действия. С(сажа). Понятия о тяге
– Низшая теплота сгорания 1m³ газа= 8000 ккал/m³.
-t°-горения газа в воздухе=1980°С. t° кипения жидкости=- 161°С.
-Кол-во воздуха необходимого для полного сжигания 1m³ газа=9,52m³.
Понятия о горении и взрыве.
Горение- это процесс соединения горючих компонентов с кислородом, безусловно при котором резко повышается температура и выделяется тепло.
Одоризация горючего газа.
Добываемый газ (СН4)- без цвета, запаха и вкуса, по причине того, на “Газораспределительной станции” (ГРС), в него добавляют одорант (С2Н5SH),так же его называют “Этилмеркаптан”. 16г на 1000 m³. Одорант-горючий, тяжелее воздуха, плотность 2,7кг/m³
Горелки и отравление угарным газом в палатках
По материалам зарубежных источников
Илья Кижватов, Олег Один
poga at westra.ru
Версия 0.2, 2012-11-11
Версия для печати (PDF, 704 KB)
Вместо введения
Перевод заключения из одной англоязычной статьи 2004 года [1]:
Описания произошедших случаев подтверждают, что отравление угарным газом в палатках и снежных пещерах — реальная проблема, которая обойдена вниманием. Эта проблема особо серьёзна на высоте из-за множества факторов, увеличивающих риск отравления CO. Несмотря на множество ходящих в альпинистских кругах баек о восходителях, почивших от отравления CO на гималайских пиках, не похоже, что эта опасность широко известна.
Ну а чистапаруски — некоторая практика показывает, что если пользоваться горелкой в палатке без определённой предосторожности, особенно в горных условиях, то можно отравиться угарным газом, что очень негативно сказывается на головном мозге, вызывая ряд весьма неприятных острых и хронических неврологических проявлений типа внезапной смерти. Пережившие острое отравление обычно страдают от различных пагубных последствий, которые могут преследовать несчастных в течение месяцев, лет, или даже пожизненно.
Цель этого обзора — заполнить пробел, наблюдаемый по теме в русскоязычном Интернете. Тема несколько раз всплывала в горных и туристических форумах при обсуждении ЧП (например 4), но какого-либо систематического материала нет1. При этом на английском языке информации об опасности отравления CO от горелок обнаружилось достаточно.
Обзор написан в практической последовательности: сначала краткие факты, без которых совсем никак, потом — список действий, снижающих риск отравления, и затем — чуть подробнее про сравнение горелок на предмет выделения угарного газа. Детали для «ботанов» (the devil is in the detail!) — в приложениях и в источниках.
Факты
Или краткий курс молодого бойца, чтобы знать врага. Сначала общие:
1. Угарный газ, он же мон(о)оксид углерода, он же CO, выделяется вместе c углекислым газом (CO2) при сгорании газа (пропана, бутана, …), бензина, дров и прочих органических топлив.
В зависимости от условий горения количество выделяемого CO может быть разным.
2. Туристические горелки, как газовые, так и бензиновые — не исключение. Они выделяют как CO2, так и некоторое количество CO.
Подробнее — см. ниже.
3. Как и CO2, угарный газ бесцветен и не имеет запаха и вкуса.
Без специального датчика вы его не заметите. Внимание: далеко не все портативные датчики хорошо работают в типичных для высоты условиях низкого давления, низкой температуры и высокой влажности; смотрите на характеристики! (Тема в разработке.)
4. В отличие от CO2, угарный газ немного легче воздуха (сухого).
Но поднимется к потолку палатки он не из-за этого; см. ниже.
5. В отличие от CO2, угарный газ очень прочно связывается с гемоглобином в крови, не позволяя гемоглобину переносить кислород, и долго выходит из крови.
Подробно про патофизиологию — см. в приложении.
7. Высокая концентрация CO в крови может наступить не только при высокой концентрации CO в воздухе, но и при длительном нахождении в простанстве с невыской концентрацией CO в воздухе.
Таком, как закрытая от непогоды палатка с работающей горелкой или другим прибором, сжигающим органическое топливо.
8. Симптомы начала отравления угарным газом — мягкая головная боль, тошнота, ощущение разбитости.
Чем-то очень похоже на горняшку. Подробности в приложении.
9. Избыток углекислого газа, напротив, стимулирует дыхательную активность.
Именно поэтому часто описываемые случаи «проснулся от того, что задыхаюсь, чиркнул зажигалкой — не горит, полез откапывать палатку» связаны с избытком углекислого газа, а не с отравлением угарным газом. В случае угарного газа рассказчик скорее всего не проснулся бы.
И специфические для горного туризма и альпинизма:
10. На высоте из-за пониженного давления отравление CO наступает при более низких его концентрациях в крови, чем на уровне моря.
Подробности — в приложении.
11. На высоте симптомы отравления CO легко перепутать с горной болезнью.
И потому проигнорировать.
12. При отсидке в палатке в непогоду симптомы отравления CO легко не заметить.
В основном из-за отсутствия двигательной активности.
13. При отсидке в снегопад вентиляция палатки ухудшается.
От этого, конечно, тепло и хорошо…
Как уменьшить риск отравления угарным газом в палатке?
Вот список с рекомендациями, как надо обращаться с горелкой, чтобы не отравиться CO. Список взят из [2] и немного изменён с учётом более свежей информации из [3]. Курсивом даны примечания авторов этого обзора. Объяснение причин — частично в следующих секциях и в первоисточнике.
Сравнение горелок по выделению CO.
Австралийский турист (и обладатель Ph.D. по физике) Роджер Каффин написал целый цикл статей [3] про выделение угарного газа горелками. Как и обзор [2], это «мастрид» по теме для тех, кто читает по-английски. Здесь — практические выжимки.
Во-первых, Каффин провёл много экспериментов с горелками на предмет того, в каких случаях выделяется больше CO. Кратко в таблице выше уже было об этом сказано: а) не ставить посуду прямо в пламя и б) не допускать жёлтого пламени. Потому что:
· Посуда в огне охлаждает пламя (англ. термин flame quenching) и препятствует полному окислению углерода, оставляя много угарного газа.
· Жёлтое пламя, а также длинное пламя — свидетельство такого неполного окисления.
Во-вторых, Каффин сравнил множество горелок на предмет выделения CO. В результате он выявил несколько патологических случаев, и попробовал разобраться, в чём там дело. Чтобы на такой патологических случай не нарваться при покупке горелки (либо при пользовании таковой, если уже есть) — вот выдержка из итоговой таблицы с результатами тестов для газовых горелок на разных режимах работы.
Горелка Достигаемая концентрация CO в воздухе, в ppm
низкая мощность средняя мощность высокая мощность
Brunton Flex 160 158 142
Jetboil GCS, с ёмкостью 5 6 90
MSR PocketRocket 240 220 140
Primus Eta Power EF, с ёмкостью 3 8 13
Primus Micron Ti 2.5 40 88 90
В таблицу включены не все горелки из первоисточника. Включенные по-прежнему показывают, что а) горелки ведут себя очень по-разному и б) даже у одного производителя разные горелки показывают разные результаты. Условия эксперимента опускаем, оставляя здесь только сравнение. Кому нужны подробности — см. первоисточник.
Здесь приведём только данные из таблицы концентраций из статьи Каффина, без которых не очень понятно, что значат цифры в таблице выше. Таблица составлена на основе норм США и Великобритании (ВБ)2, которые рассчитаны для уровня моря. Ppm — это parts per million, частей на миллион, то есть 1 ppm — это 0.0001%.
Концентрация СO в воздухе, ppm Эффект, описание
0-1 Нормальный уровень
9 Макс. допустимое значение для кратковременной экспозиции в гостиной (США)
25 Часто встречается на главных дорогах
30 8-часовой предел, по нормам здоровья и безопасности (ВБ)
35 Предлагаемая макс. допустимая концентрация для непрерывной экспозиции в течение 8 часов (США)
100 Может наблюдаться на главных дорогах во время метеорологических инверсий (ВБ)
200 15-минутный предел по нормам здоровья и безопасности (ВБ)
200 Слабая головная боль, слабость, тошнота, сонливость после 2-3 часов; предел для кратковременной экспозиции (США)
300 Может привести к коллапсу (ВБ)
400 Фронтальная головная боль, более 3 часов — опасно для жизни
Подробно про то, как и при каком времени воздействия эти концентрации влияют на организм, и сколько примерно держатся в палатке, см. в приложении и в статьях [1] и [2].
Возвращаясь к результатам по горелкам: получается, что некоторые горелки в определённых режимах приводят к потенциально опасным концентрациям угарного газа в замкнутом объёме. Чтобы быть конкретным: представим, что вы отсиживаетесь в непогоду в палатке, плотно её закрыв, иногда работает некая горелка, которая создаёт концентрации CO в воздухе внутри палатки на уровне 50-100 ppm (таких моделей хватает, как видно из таблицы). При воздействии в несколько часов такая концентрация опасна.
Почему некоторые горелки выделяют больше CO на повышенной мощности? Каффин по результатам экспериментов делает вывод, что у них недостаточно велики воздухозаборные отверстия: на повышенной мощности необходимо больше воздуха, чтобы пламя было достаточно коротким и не охлаждалось посудой. Ещё нужно учитывать, что тесты проводились на уровне моря, а на высоте с понижением давления для горения без выделения большого количества CO необходим ещё больший приток кислорода.
Отдельно про MSR Reactor, который на низкой мощности приводит к запредельной концентрации CO. Каффин объясняет это (проведя отдельное исследование) тем, что на низкой мощности воздух из-за особенностей конструкции этой горелки практически перестаёт подсасываться во входое отверстие, и потому топливо сжигается в режиме исключительного кислородного голодания. Недостаток кислорода приводит к тому, что вторая стадия процесса горения (окисление CO в CO2) просто не может произойти, и потому в результате остаётся большое количество CO.
Итак, ещё раз основные результаты из [3]:
· основная причина повышенного выделения CO — раннее охлаждение пламени, в результате которого не происходит полного окисления углерода;
· основной источник раннего охлаждения пламени — слишком низко расположенная ёмкость для готовки (в одном из тестов увеличение клиренса всего на 5 мм сократило выделение CO в два раза);
· недостаток притока воздуха на некоторых режимах работы горелок, связанный с размером воздухозаборников; усугубляется с высотой.
Оставляя прочие детали: любая горелка в палатке требует адекватной вентиляции!
Вместо заключения
Из той же статьи 2004 года [1]:
Мы надеемся не видеть более сообщений о случаях, когда молодые, тренированные люди умирают от причины, которую можно полностью предотвратить.
Источники:
Характеристика продуктов сгорания выбрасываемых котельными в атмосферу
При сжигании органических топлив в топках котлов образуются различные продукты сгорания, такие как оксиды углерода СОх = СО + СО2, водяные пары Н2О, оксиды серы SOx = SO2 + SО3, оксиды азота NOx = NO + NО2, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), фтористые соединения, соединения ванадия V2O5, твердые частицы и др. [1, 2] (см. табл. 7.1.1). При неполном сгорании топлива в топках уходящие газы могут также содержать углеводороды СН4, С2Н4 и др. Все продукты неполного сгорания являются вредными, однако при современной технике сжигания топлива их образование можно свести к минимуму [ 1 ].
Таблица 7.1.1. Удельные выбросы при факельном сжигании органических топлив в энергетических котлах [ 3 ]
Выбросы | Природный газ г/(м 3 пр. газа) | = Мазут = 21S р | (17÷19)S р |
Оксиды азота NOx (в пересчете на NO2) | 5÷11 | 5÷14 | 4÷14 |
Монооксид углерода СО | 0,002÷0,005 | 0,005÷0,05 | 0,1÷0,45 |
Углеводороды | 0,016 | 0,1 | 0,45÷1,0 |
Водяные пары Н2О | 1000 | 700 | 230÷360 |
Диоксид углерода СО2 | 2000 | 2200÷3000 | |
Летучая зола и шлак | — | 10А р | 10 А р |
Критерием санитарной оценки среды является предельно допустимая концентрация (ПДК) вредного вещества в атмосферном воздухе на уровне земли. Под ПДК следует понимать такую концентрацию различных веществ и химических соединений, которая при ежедневном воздействии в течение длительного времени на организм человека не вызывает каких-либо патологических изменений или заболеваний.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест приведены в табл. 7.1.2 [ 4 ]. Максимально-разовая концентрация вредных веществ определяется по пробам, отобранным в течение 20 мин, среднесуточная — за сутки.
Таблица 7.1.2. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест
Загрязняющее вещество | Предельно допустимая концентрация, мг/ м 3 | |
Максимально-разовая | Среднесуточная | |
Пыль нетоксичная | 0,5 | 0,15 |
Диоксид серы | 0,5 | 0,05 |
Оксид углерода | 3,0 | 1,0 |
Монооксид углерода | 3,0 | 1,0 |
Диоксид азота | 0,085 | 0,04 |
Оксид азота | 0,6 | 0,06 |
Сажа (копоть) | 0,15 | 0,05 |
Сероводород | 0,008 | 0,008 |
Бенз(а)пирен | — | 0,1 мкг/100 м 3 |
Пентаксид ванадия | — | 0,002 |
Фтористые соединения (по фтору) | 0,02 | 0,005 |
Хлор | 0,1 | 0,03 |
Расчеты ведутся по каждому вредному веществу в отдельности, с тем чтобы концентрация каждого из них не превышала значений, приведенных в табл. 7.1.2. Для котельных эти условия ужесточены введением дополнительных требований о необходимости суммирования воздействия оксидов серы и азота, которое определяется выражением
Основными продуктами полного сгорания органических углеводородных топлив CmHn являются диоксид углерода СО2 и водяные пары Н2О:
\(<С>_ | (7.1.1) |
В то же время, вследствие локальных недостатков воздуха или неблагоприятных тепловых и аэродинамических условий, в топках и камерах сгорания образуются продукты неполного сгорания, состоящие в основном из монооксида углерода СО (угарного газа), водорода Н2 и различных углеводородов, которые характеризуют потери тепла в котлоагрегате от химической неполноты сгорания (химический недожог).
Содержание СО в продуктах сгорания паровых и водогрейных котлов обычно не превышает сотых долей процента (0,0005÷0,025%). Концентрация СО2 в уходящих газах существенно выше и составляет 10÷14% в зависимости от вида сжигаемого топлива.
Кроме этого, в процессе сжигания получается целый ряд химических соединений, образующихся вследствие окисления различных составляющих топлива и азота воздуха N2. Наиболее существенную их часть составляют оксиды азота NOx и серы SOx.
Оксиды азота образуются за счет окисления как молекулярного азота воздуха, так и азота, содержащегося в топливе. Экспериментальные исследования показали, что основная доля образовавшихся в топках котлов NOх, а именно 96÷100%, приходится на монооксид (оксид) азота NO. Диоксид NO2 и гемиоксид N2O азота образуются в значительно меньших количествах, и их доля приблизительно составляет: для NO2 – до 4%, а для N2O – сотые доли процента от общего выброса NOx. При типичных условиях факельного сжигания топлив в котлах концентрации диоксида азота NO2, как правило, пренебрежительно малы по сравнению с содержанием NO и обычно составляют от 0÷7 ррm до 20÷30 ррm. В то же время быстрое перемешивание горячих и холодных областей в турбулентном пламени может привести к появлению относительно больших концентраций диоксида азота в холодных зонах потока. Кроме этого, частичная эмиссия NO2 происходит в верхней части топки и в горизонтальном газоходе (при T > 900÷1000 К) и при определенных условиях также может достигать заметных размеров.
Гемиоксид азота N2O, образующийся при сжигании топлив, является, по всей видимости, кратковременным промежуточным веществом. N2O практически отсутствует в продуктах сгорания за котлами.
Среди вредных компонентов дымовых газов особое место занимает большая группа полициклических ароматических углеводородов (ПАУ). Многие ПАУ обладают высокой канцерогенной и (или) мутагенной активностью, активизируют фотохимические смоги в городах, что требует строгого контроля и ограничения их эмиссии. В то же время некоторые ПАУ, например, фенантрен, флуорантен, пирен и ряд других, физиологически почти инертны и не являются канцерогенно-опасными.
ПАУ образуются в результате неполного сгорания любых углеводородных топлив. Последнее имеет место из-за торможения реакций окисления углеводородов топлива холодными стенками топочных устройств, а также может быть вызвано неудовлетворительным смешением топлива и воздуха. Это приводит к образованию в топках (камерах сгорания) локальных окислительных зон с пониженной температурой или зон с избытком топлива.
Вследствие большого количества разных ПАУ в дымовых газах и трудности измерения их концентраций принято уровень канцерогенной загрязненности продуктов сгорания и атмосферного воздуха оценивать по концентрации наиболее сильного и стабильного канцерогена – бенз(а)пирена (Б(а)П) C20H12.
Ввиду высокой токсичности, следует особо отметить такие продукты сжигания мазута, как оксиды ванадия. Ванадий содержится в минеральной части мазута и при его сжигании образует оксиды ванадия VO, VO2. Однако при образовании отложений на конвективных поверхностях оксиды ванадия представлены в основном в виде V2O5. Пентаоксид ванадия V2O5 является наиболее токсичной формой оксидов ванадия, поэтому учет их выбросов производится в пересчете на V2O5.
Таблица 7.1.3. Примерная концентрация вредных веществ в продуктах сгорания при факельном сжигании органических топлив в энергетических котлах