Экологические характеристики современных систем бытового использования топлива. Часть 1

Выполнен анализ экологической составляющей процессов сжигания природного газа в атмосферных горелках бытовых газовых плит. Проведены расчетные и экспериментальные исследования образования вредных веществ при сжигании природного газа. Рассмотрено равновесие в системе NO–O₂–NO₂. Проведен термодинамический анализ трансформации системы в процессе горения природного газа (метановоздушной смеси). Несмотря на существенное (иногда на порядки) отличие термодинамически равновесных концентраций оксидов азота [NO_x]_eq от локальных, фактических замеренных значений [NO_x] = [NO] + [NO₂], величины [NO]_eq могут служить качественным индикатором реальных концентраций [NO_x]. В процессах горения природного газа и других топлив при высоких температурах [NO] >>[NO₂] как для равновесных, так и для замеренных концентраций. При умеренных и низких локальных температурах, вплоть до 600 К, равновесные концентрации [NO₂]_eq → [NO]_eq по порядку величин. При определенных составах горючей смеси может наступить соотношение [NO₂] >> [NO], что представляет опасность для здоровья. В связи с наблюдаемым в ряде случаев образованием особо токсичного NO₂ анализируется влияние температуры реакции и состава горючей смеси на возможность образования диоксида азота в продуктах сгорания. Предложена методология экспериментального изучения образования вредных выбросов и создан огневой компьютеризованный стенд для исследования сжигания углеводородных газов в горелках бытовых плит. Установлено влияние коэффициента избытка первичного воздуха на образование СО, NO, NO₂. Доказана возможность появления выбросов с высокой концентрацией диоксида азота.

1. Пупырев, Е. И. Комплексная модернизация объектов жизнеобеспечения современного мегаполиса / под ред. А. Н. Мирного. М.: Академия коммун. хоз-ва им. К. Д. Памфилова, 2013. 343 с.

2. Осипов, С. Н. О некоторых особенностях энергоснабжения жилых зданий в отопительный период / С. Н. Осипов, В. М. Пилипенко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 1. C. 77–96. https://doi.org/:10.21122/1029-7448-2017-60-1-77-96.

3. Сорока, Б. С. Сучасний стан та напрями удосконалення пальників побутових газових плит. Частина 1. Науково-технологічні засади ефективного використання палива та екологічно чистого спалювання газу в кухонних плитах / Б. С. Сорока, В. В. Горупа // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2017. № 3. С. 3–19.

4. Енергетичний баланс України. Архів [Electronic resource]. Access mode: http://www.ukrstat.gov.ua/.

5. Gas Engineers Handbook. Fuel Gas Engineering Practices. Chapter 12. Gas Burner Design / First Edition, Second Printing. Section 12, Chapter 12. N.Y.: The Industrial Press, 1966. P. 12/193–12/194.

6. Варнатц, Ю. Горение. Физические и химические аспекты, моделирование, эксперименты, образование загрязняющих веществ / Ю. Варнатц, У. Маас, Р. Диббл. Пер. с англ. Г. Л. Агафонова; под ред. П. А. Власова. М.: Физматлит, 2003. 352 с.

7. Gas Engineers Handbook. Fuel Gas Engineering Practices. Chapter 13. Industrial Combustion Systems / First Edition, Second Printing. Section 12, Chapter 13. N.Y.: The Industrial Press, 1966. P. 12/211–12/239.

8. Плити газові побутові. Загальні технічні умови: ДСТУ 2204–93. Киев: Держстандарт Украiни, 1994. 46 c.

9. Плити газові побутові. Частина 1-1. Вимоги щодо безпеки. Загальні положення: ДСТУ EN 30-1-1:2015. (EN 30-1-1:2008+A3:2013, IDT). Киев: Держстандарт Украiны, 2015.

10. Плиты газовые бытовые. Общие технические условия: ГОСТ Р 50696–94. Введен РФ 01.01.1995. М.: Госстандарт, 1994. 55 с.

11. Domestic Gas Cooking Appliances: GB 16410. Issued Date 21 June 2007. The General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine of the People's Republic of China, the Standardization Administration of the People's Republic of China, 2008. 51 p.

12. Domestic Cooking Appliances Burning Gas. Part 1-1: Safety General [Electronic resource]: EVS-EN 30-1-1:2008+А3:2013. Mode of access: https://www.evs.ee/en/evs-en-30-1-1-2008+a3-2013.

13. Wende, N. Cooking Up Indoor Air Pollution Emissions from Natural Gas Stoves. Environmental Health Perspectives, 122 (1). [Electronic resource] / N. Wende. Access mode: https://ehp. niehs.nih.gov/wp-content/uploads/122/1/ehp.122-A27.pdf.

14. Сигал, И. Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И. Я. Сигал. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Недра, 1988. 312 с.

15. Сигал, И. Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива / И. Я. Сигал. Л.: Недра, 1977. 294 с.

16. Ярмольчик, Ю. П. Механизмы образования и методика расчета выбросов загрязняющих веществ при сжигании природного газа в зависимости от эмиссионного класса горелок / Ю. П. Ярмольчик // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 6. С. 565–582. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-6-565-582.

17. Письменная, У. Е. Обеспечение устойчивого развития энергетических систем: переход от стоимости к ценности / У. Е. Письменная, Г. С. Трипольская // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 1. С. 14–29. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-1-14-29.

18. Шевченко, О. Г. Забруднення атмосферного повітря міста Києва двоокисом азоту / О. Г. Шевченко, С. І. Сніжко, Н. О. Данілова // Український гідрометеорологічний журнал. 2015. № 16. С. 6–16. Режим доступа: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Uggj_2015_16_3.

19. Продукты сгорания природного газа при высоких температурах. Состав и термодинамические свойства / И. Н. Карп [и др.]. Киев: Технiка, 1967. 382 с.

20. Пригожин, И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диссипативных структур / И. Пригожин, Д. Кондепуди; пер. с англ. Ю. А. Данилова и В. В. Белого. М.: Мир, 2002. 461 с.

21. Физический энциклопедический словарь // Гл. редактор А. М. Прохоров. М.: Советская энцикл., 1984. 944 с.

22. Soroka, B. S. The Fuel Certification by Heat Engineering Characteristics / B. S. Soroka, A. I. Bershadskyi // Энерготехнологии и ресурсосбережение. 2014. № 2. С. 3–13.

23. Таблицы термодинамических свойств / В. П. Глушко [и др.]. М.: Изд-во «Наука», 1978. 327 с.

24. Справочник по элементарной химии / Под ред. А. Т. Пилипенко. Киев: Наукова думка, 1985. 560 с.