Итак, как понятно из заголовка, речь пойдет о процессе горения. И как этот процесс отражается на обычном обитателе нашей страны. Миллионы человек на Земле запускают этот процесс каждый день, не задумываясь ни о его физическом, ни о химическом смысле. Согласно Википедии, горе́ние — сложный физико-химический процесс превращения исходных веществ в продукты сгорания в ходе экзотермических реакций, сопровождающийся интенсивным выделением тепла. Химическая энергия, запасённая в компонентах исходной смеси, может выделяться также в виде теплового излучения и света. Светящаяся зона называется фронтом пламени или просто пламенем (огнем). С огнем, как и электричеством, человечество знакомо достаточно давно. Но если отбросить в сторону многочисленные труды, диссертации, посвященные огню, как и электричеству, то окажется, что об огне и электричестве человек не знает ровным счетом ничего. Догадываться, не означает знать. Но нам интересно ведь не теоретическое умствование в этих областях, а грубая практика, рассказанная эзоповым языком? Как она к нам прицеплена в обыденной жизни? Итак - огонь. Гореть, при определенных условиях, может любое вещество. Абсолютно. Мы же остановимся на тех веществах, с которыми сталкиваемся в повседневной жизни, и которые могут гореть в атмосфере Земли. Это так называемые, углеродсодержащие вещества. Эти вещества могут находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях. Нам наиболее интересны газообразные вещества. И именно о них и пойдет речь. Два других состояния при горении все одно переходят в газообразное (испарение, пиролиз) и лишь потом горят. Почему нам интересно газообразное состояние углеводородов? Да будь я человеком или организацией, в подчинении которого (ой) находится ПАО «Газпром», как бы я организовал процесс получения добавленной стоимости? Понятное дело, первое, что приходит на ум – начал бы развивать сеть магистральных и внутри поселковых газопроводов. То есть, множил бы число потенциальных потребителей продукта – природного газа. Строил за свой счет, газовые линии, держал цену на уровне предела рентабельности, достигая доходности за счет увеличения объема продаж. Но ведь можно же, однако, и по другому? Из чего, каких компонентов, например, состоит природный газ? Посмотрим.
Насчитаем четырнадцать компонентов. Для нас наибольший интерес представляют два. Это метан и азот. Сейчас объясню, почему. Метан потому, что именно он горит у нас в бытовых котлах, газовых печках и технологических печах. Тяжелые углеводороды также горят, но в силу своей малости в составе природного газа, нас мало интересуют. Затем – азот. Вот здесь просматривается интрига. Он, в своем процентном соотношении, идет за этаном. И если этан – тяжелый углеводород и гореть может, то азот и сам не горит и горение не поддерживает. Является инертным газом. Также – основным компонентом атмосферы Земли. В которой около 21% - это кислород и порядка 78% - азот. Присутствуют и другие газы, но мы от них абстрагируемся. Перейдем непосредственно к процессу горения. Чтобы зажечь природный газ в нашей бытовой печи нужно обеспечить:
- необходимую концентрацию газа (свыше 17%)
- подать окислитель (воздух, кислород) естественным (инжекция) или принудительным образом
- внести в среду газа раскаленный свыше 650°С предмет
Если соблюдены все три условия и обеспечен непрерывный приток как газа, так и окислителя, то происходит возникновение физико-химической реакции, сопровождающейся свечением и выделением тепла. Мы наблюдаем огонь в виде факела. Далее процесс идет уже сам по себе. Он само поддерживает процесс горения. Что для нас это значит? Интересную вещь. Некоторая часть энергии факела уходит на сам процесс поддержания горения. Сколько? А около 50%. Почему? Да потому, что и метан и кислород, и азот поступают в зону горения при температуре окружающей среды. И должны быть нагреты факелом до температуры вспышки метана. Ибо горит именно он. А как у нас организован процесс доставки природного газа к точке потребления? Правильно. По газопроводам. Проходящим по улице, где, в настоящее время, зима. И наружная температура может быть далеко от расчетной в плюс двадцать градусов по Цельсию. Ибо все расчеты по калорийности природного газа приведены к некоторому стандарту температуры и давлению окружающей среды. Есть еще влажность, она тоже участвует в процессе горения. Так вот, азот. Если и метан и кислород участвуют в процессе горения, хотя кислород весьма опосредованно, но участвует, то азот просто является балластом в этом процессе. Но его также надо нагреть до температуры вспышки метана. А он проходит через наш бытовой счетчик. И что он нам дает? А теперь вернемся к паспорту на газ и подумаем, как можно заработать на компонентном составе природного газа? Да просто. Нужно увеличить содержание азота в природном газе. Вы же видите, что ГОСТ 5542-2014 не нормирует содержание ни метана, ни азота. Что нам там природа предложила, тому мы и рады. Не так ли? Но вот вам еще кое-что для раздумий. Транспортировка природного газа по магистральным трубопроводам осуществляется в азотной среде. Он газ инертный. И это делается для обеспечения безопасности транспортировки. И если промышленные предприятия получают такой паспорт каждую неделю, то частный потребитель может получить его как? Вы его часто видите в своем почтовом ящике? И с чем вы его можете сравнить, чтобы понять, почему в счете за потребленный за месяц природный газ количество кубов увеличилось, а тепла, ощутимо, в жилом помещении стало меньше? И почему? Нет, что вы, я совершенно далек от мысли, что где-то, на компрессорной или иной станции, в трубопровод к природному газу подкачивают дополнительно азот. Возможно, просто, в составе атмосферы произошло перераспределение пропорций между кислородом и азотом. Но что-то мне говорит о том, что при добыче из атмосферы кислорода, азот тоже ведь надо куда-то девать? Что, просто сбрасывать в атмосферу? Или закачивать в баллоны для хозяйственных нужд? Так это же мелочь. Не тот заработок. А вот если добавлять, понемногу, к природному газу, то очень даже неплохо получится. Ибо, в этом случае, поймать за руку такое творящего, нет никакой возможности. Все лаборатории, имеющие возможность провести соответствующий анализ природного газа – ведомственные. Принадлежащие одному ведомству…
Если не зайдет, дальше продолжать не буду… Зайдет, отпишусь, как стоило бы организовать процесс горения природного газа в бытовых, и не только, котлах.
