Az égés során keletkező anyagok.

Az égés során az éghető gáz és az égést tápláló levegő alkotói lépnek reakcióba egymással. Az éghető gázok legnagyobb részben szénhidrogéneket - földgáz esetében döntően metánt -, esetleg ként tartalmaznak, valamint több-kevesebb inert, égésben részt nem vevő gázt, pl. széndioxidot, esetleg nitrogént. Ezek az alkotók lépnek reakcióba a zömében nitrogént és oxigént tartalmazó levegővel. Ennek megfelelően tehát az égéstermékben az alábbi vegyületek vannak jelen:

A szén atomok tökéletes égése során keletkező széndioxid (CO2).

Amennyiben az égés során a teljes folyamatban, vagy annak egy részében oxigénhiány lép fel, akkor a szén atomok tökéletesen elégni nem tudnak, szénmonoxid- (CO) képződés következik be.

A kén atomok a szénhez hasonlóan viselkednek, tökéletes égésük kéndioxid- (SO2) képződést eredményez. A hazai gyakorlatban felhasznált gázok kéntartalma alacsony.

Az égésben részt vevő hidrogén atomok túlhevített gőz formájában jelenlévő vízzé (H2O) égnek el. A gyakorlatban felhasznált éghető gázok, így a földgáz is nagy hidrogéntartalmúak, így a gáz égéstermékben viszonylag sok vízgőz van jelen. Ez a vízgőz a gázkészülék hőhasznosítójában lehűl, majd a kéményben ez a lehűlés folytatódik. A lehűlés során a vízgőz túlhevített állapotból telített állapotba kerül, majd az un. harmatpont hőmérsékletét elérve víz formájában kicsapódik. Ez a jelenség a tűztér, illetve a kémény kondenzáció. A hagyományos gázkészülékekben és kéményekben a kondenzáció megjelenése káros, lehetőség szerint el kell kerülni.

Az égéstermékben jelenlévő széndioxid és kéndioxid, és a víz egymással is reakcióba lép. Az eredmény: különböző töménységű, káros hatású savak megjelenése az égéstermékben. Ezek a savak egyrészt környezetkárosító hatásúak (savas eső), másrészt a hőhasznosítóban vagy kéményben harmatpontjuk - amit a gáz égéstermék savharmatpontjának nevezünk - alá hűlve lecsapódnak, a hőhasznosító illetve kémény anyagát rombolják.

Az égéstermékben kisebb-nagyobb mértékben mindig maradnak olyan összetevők, amelyek a kémiai reakcióban nem vettek részt, vagy elégésük nem tökéletes, így elégetlen szénhidrogének, szén és hidrogén atomok, a légfeleslegnek megfelelő mértékben oxigén, valamint a levegő égési folyamatban részt nem vevő nitrogénje.

A nitrogén egy része a magas hőmérsékletű lángban reakcióba lép a jelenlévő oxigénnel, ami nitrogénoxidok (Nox) kialakulását eredményezi. A nitrogénoxidok képződése elsősorban magas égési hőmérsékleten következik be, így ez a gáz, az olajtüzelés és a robbanómotorok sajátossága. Mind élettani, mind környezetvédelmi szempontból rendkívül káros anyagok, csökkentésük ma a gázkészülék-, illetve a gázégő-fejlesztés egyik fő irányát jelenti.

Amíg az iparosítás kezdetén, az elmúlt században és jelen század első felében a széntüzelés volt a domináns, addig a nagyvárosok levegőjének problémáját a korom és a szénmonoxid jelentette. Ma már nem ez okozza a fő gondot, hanem a nitrogénoxidok valamint a savak.

Nem felejtkezhetünk meg viszont a széndioxid-kibocsátásról sem, amely az üvegház hatás kialakulásában, a globális felmelegedésben játszik döntő szerepet.

Az égéstermék élettani hatása.

A gáz égéstermék egyes alkotói az emberi szervezetet különböző mértékben veszélyeztetik.

Legveszélyesebb a szénmonoxid (CO), ami a tüdőben egy szabad vegyértéke révén kapcsolódik a vér oxigént szállító hemoglobinjához, azonban az így kialakult szabad vegyérték nélküli képlet a szervezetben a szénmonoxid molekulától megszabadulni nem tud: a vér oxigén szállítására alkalmatlanná válik.

A szénmonoxid veszélyességét fokozza, hogy színtelen, szagtalan gáz: jelenléte érzékszervileg nem észlelhető.

A szénmonoxid mérgezés tünetei a vérben megkötött hemoglobin-tartalom mértékében súlyosbodnak:

A széndioxidnak hasonló mérgező hatása nincs, azonban oxigén helyett belélegezve fulladással jár.

A nitrogénoxidok közül a NO2 kifejezetten erős méreg, és az NO is egészségkárosító hatású. A nitrogénmonoxid (NO) hatása a szénmonoxidhoz hasonló, a vér hemoglobinjához kötődve annak oxigénszállító képességét megszünteti.

A nitrogéndioxid (NO2) szúrós szagú, barna színű mérgező gáz. Hatása elsősorban légzőszervi elváltozást, megbetegedést okoz, de változásokat okoz az idegrendszerben; hatására csökken a növekedés mértéke és a fizikai teljesítőképesség.

A belégzett NO2 a tüdőben lévő vízzel (H2O) salétromsavat (HNO3) alkot, amely mint az egyik legmaróbb sav roncsolja a tüdő hörgőit. Ezzel nagyobb töménységben belélegezve akut tüdőödémát, kisebb töménységben tüdőgyulladást okozhat.

Hosszú idejű kisebb töménységű belégzése pedig a tüdő folytonos irritációja révén idült betegségekhez, így tüdőrákhoz is vezethet. A nitrogénoxid káros hatására különösen a kisgyerekek és az idős személyek érzékenyek.

Természetesen hasonlóan káros hatásúak lehetnek az égéstermékben előforduló egyéb savak is.

Az emberi szervezet károsodásának elkerülése érdekében igen fontos a szénmonoxid és nitrogénoxidok képződésének megfelelő konstrukcióval és üzemeltetéssel történő megelőzése. Az egyes gázkészülékekben képződő veszélyes anyagok megengedhető mértékét világszerte egyre szigorodó előírások szabályozzák. Ezen túlmenően természetesen szükséges az égéstermék emberi környezetből történő minél teljesebb eltávolítása is.

A károsanyag-kibocsátás csökkentése.

A káros hatások felismerésével a felvilágosodottabb kormányok jogi (rendeletek, határértékek rögzítése), pénzügyi (állami dotációk, vissza nem térítendő támogatások) és műszaki (fejlesztés ösztönzése) intézkedések sorát hozták a károsanyag-kibocsátás mértékének csökkentésére.

Ez viszont nem egyszerű feladat, mert egyes hatások a különféle káros anyagok keletkezésében eltérő eredményt érnek el. Például a lánghőmérséklet növekedésével csökken ugyan a szénmonoxid- és az elégetlen szénhidrogén-kibocsátás, de növekszik a nitrogénoxid-képződés.

Ettől függetlenül az 1980-as években megindult fejlesztések az 1990-es évek közepére már látványos eredményeket hoztak. Háztartási nagyságrendű berendezések gázégőinek NOx emissziója a kezdeti 200-300 ppm értékről ma már 40-50 ppm érték alá csökkent, sőt a korszerű kondenzációs készülékek esetében gyakran a 20 ppm-et sem éri el. (A ppm az angol parts per million, azaz milliomod rész általánosan használt rövidítése.)

Hangsúlyozni kell, hogy ezek külföldi eredmények, amik hazai viszonylatban sajnos még ma is főleg egyes import készülékek vonatkozásában jellemzőek.

Az előírások háztartási gázkészülékek égéstermékében megjelenő CO mértékét 0,1 tf%-ban határolják be. Kivételt képez a nyílt lángú gáztűzhely, amelynél a névleges terhelésen 0,05 tf% a megengedett határérték, és csak a minimális (takarék) terhelésen jelentkezhet 0,1 tf% szénmonoxid képződés.

Tapasztalataink szerint atmoszferikus gázégőknél a szénmonoxid-kibocsátás növekedésével járó rossz levegőellátás igen gyakori, ami a készülék-karbantartás hiányára, a kémény vagy az égési levegő bevezetés problémájára vezethető vissza.

Általánosságban fel kell hívni a figyelmet arra, hogy a szennyezőanyag-kibocsátás az égő indulásának időszakában - amíg a készülék a tervezett üzemállapotot el nem éri - megnövekszik. A készülék, illetve az égő túl gyakori kapcsolása nem csak a hatásfok, hanem a károsanyag-kibocsátás szempontjából is kedvezőtlen.

Nitrogénoxid-képződés csökkentésére a lehetséges műszaki megoldásokat a gyártók általában kombináltan alkalmazzák. (Pl.: hűtött égő, teljes előkeverés, modulációs szabályozás.)

A széndioxid-képződés az égési folyamat velejárója, tehát az egységnyi tüzelőanyag elégésénél keletkező CO2 mennyiségét csökkenteni nem lehet. A tüzelésnél keletkező - Földünk légkörét veszélyeztető - széndioxid kibocsátott mennyiségének csökkentésére csak egy út van: az energiatakarékosság.

Ennek főbb lehetőségei a lakossági és kommunális létesítmények körében:
- épületek hőigényének hőszigeteléssel és megfelelő kialakítással való csökkentése,
- jó hatásfokú tüzelőberendezések alkalmazása és üzemi körülményeik biztosítása (optimális fűtési rendszer, karbantartás),
- automatikus szabályozó berendezések használata.

Feladataink, nemzetközi egyezmények, kötelezettségek.

Sajnos a gáztüzelés során jelentkező károsanyag-képződéssel, azok hatásaival és a csökkentés módjaival, a környezeti és egészségi ártalmak súlyával hazánkban még a szakemberek egy része sincs tisztában, a közvélemény pedig szinte tájékozatlan és teljesen érdektelen.

A széndioxiddal kapcsolatos világméretű probléma nagyságrendjére egy adattal szeretnénk felhívni a figyelmet: földgáztüzelésnél 1 kWh hő előállítása kb. 0,2 kg széndioxid képződésével jár!
Tehát egy 24 kW-os cirkó vagy kazán folyamatos üzemben óránként kb. 5,0 kg széndioxidot termel.
Kérem, tessék a gondolatot befejezni: ezt a számot beszorozni a fűtési órák, napok valamint a hazánkban lévő fűtött lakások számával, majd azt a sok ezer tonnát elszállító végeláthatatlan vasúti szerelvényt elképzelni…

Nem véletlen, hogy a tudósok nagy része a Föld légkörének fokozódó szennyezését az emberiség eljövendő katasztrófájának okaként jelöli meg. A légkör szempontjából legveszélyesebbnek ítélt, égés során keletkező szennyező anyagok (széndioxid, szénmonoxid és nitrogénoxid) kibocsátásának mérséklésére a legutóbbi évtizedekben nemzetközi egyezmények születtek, melyek
- rögzítették a károsanyag-kibocsátás mérési, vizsgálati módszereit,
- a légszennyező káros anyag összegére országonként "kvótákat" határoztak meg,
- irányelvek alakultak ki az egyes tüzelőberendezések szennyezőanyag-kibocsátásának megengedhető határértékére.

A környezet tudatos kímélésére súlyt helyező országokban a forgalomba hozható tüzelőberendezések CO és NOx kibocsátásának határértékeit állami előírások rögzítik.

A CO2 kibocsátás mértékének csökkentésére pedig szigorúan ellenőrzött állami előírások rögzítik épületek hőszigetelésének minimális értékét, valamint a tüzelőberendezések megfelelő hatásfokát.

Érdemes megjegyezni, hogy az erősen tudatosult környezetvédelem alapján egyes területek, városok (pl. Hamburg) az állami előírásoknál szigorúbb normákat vezettek be, és a gyártók közötti verseny az állami előírásoknál lényegesen kedvezőbb tulajdonságú készülékek kifejlesztését eredményezte.

Ennek "társadalmi értékelése" is követhető, pl. Németországban a DIN szabványok előtt járó "Kék Angyal" követelmények megjelenésével és folyamatos szigorodásával. Itt nem - és főleg nem kizárólagosan - egy állami beavatkozásról van szó. Az állam előír bizonyos követelményeket, ezt rögzíti a DIN szabvány. Viszont a környezet-tudatos társadalom igénye és a gyártók jó értelembe vett versenye az ennél szigorúbb (Kék Angyal) követelményeket tekinti "mércének".