天然氣燃燒控制

1、天然氣燃燒控制發(fā)表1期：2008年10月18日？ ？ ？已經(jīng)有105位讀者讀過此文?一：天然氣的特性? ?天然氣是一種無色、無味、易燃、易爆、高熱值、比重輕的氣體，經(jīng)過濾提純普 遍用于家庭燃?xì)?，富余部分用于工業(yè)。天然氣的主要成分為甲烷，甲烷燃點為700C, 在氣體燃料中燃點是較高的一種氣體。1、天然氣的特點：? ? 1、熱值高：熱值可達(dá)8500Kj/m3,儲運輸送比較方便，利于熔化的集中送熱。? ? 2、不含有有害的苯、蔡等芳香炷物質(zhì)，因是氣體性燃料，無可燃性顆粒燃料， 燃燒完全，環(huán)境污染小。? ? 3、安全性高：因主要成分為甲烷，起天然氣中的甲烷含量在94%以上（低于90% 的天然氣我們稱為

2、濕氣），可燃?xì)怏w的燃燒也取決于甲烷的著火溫度、濃度范圍，著 火溫度7009、著火濃度范圍5-15%,所以，要想是天然氣燃燒，必須達(dá)到校高的溫 度和要求的濃度。? ? 4、天然氣熱值高，燃燒空氣比例為10： 1,密度比例為1：,燃燒的濃度范圍又 比較窄，燃燒速度取決于二者的混合速度，這就要求在燃燒控制和選擇燃燒設(shè)備時， 要充分考慮火焰的可調(diào)性。? ? 5、玻璃熔窯的熔化火焰?zhèn)鳠嶂饕枯椛?，火焰輻射傳熱能力取決于火焰的亮度, 而火焰亮度取決于燃料燃燒過程中碳微粒的數(shù)量多少，在各種燃料中，天然氣的碳/ 氫質(zhì)量比為，液體燃料的碳/氫質(zhì)量比為，固體燃料的碳/氫質(zhì)量比為1030,所以 說，在使用天然氣作為

3、熔化熱量來源時要考慮因火焰亮度低帶來的熱量損失，如何增 加火焰亮度。? ? 6、由于火焰?zhèn)鳠崽匦缘母淖?，既火焰亮度降低致使火焰?zhèn)鬟f熱量的減少，在物 料得到同樣的熱量時，消耗的燃料總熱量會增多，廢氣排放溫度會明顯增高，考慮燃 燒天然氣的熱回收。? ?以天然氣作為熔化玻璃液的燃料，要充分考慮其燃燒特性，如窯爐的結(jié)構(gòu)特點、 保溫狀態(tài)、燃燒器性能等等，以確保玻璃的熔化質(zhì)量和能耗。&S226;?二、輸送和供給? ?從氣井流出的天然氣一般含有大量的礦物質(zhì)、水蒸氣、硫化氫等有害雜質(zhì)，它和 鐵反應(yīng)生成硫化鐵，呈片狀剝落，腐蝕管道、機(jī)械設(shè)備，必須經(jīng)過分離器凈化處理后 在分發(fā)給用戶。分離后的天然氣甲烷含量

4、一般在9098%,其他碳?xì)浠衔锖吭?13%,雜質(zhì)含量很低，含有極少量的硫。? ?其輸送方式是管路輸送和液化后汽車輸送：? ?汽車運輸：將天然氣加壓至20MPa充裝到特制高壓鋼瓶罐內(nèi)汽車運輸，這就是所 說的壓縮天然氣，是天然氣輸送的一種方法。用于天然氣管道輻射不到的地方。為用 戶供應(yīng)天然氣。目前國際上使用這種運送天然氣的高壓鋼瓶約100萬只。也有用這種 高壓鋼瓶為汽車加氣的，使用較多的國家是意大利，約50萬輛。壓縮天然氣的運輸，是用汽車將裝有壓縮天然氣的瓶組運至供氣站，每種瓶組大小不一。小瓶組為152只高壓鋼瓶組成，每個鋼瓶為75升,2300m3天然氣（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）。可裝大瓶組為8只13m長的

5、高壓鋼瓶，可裝5000m3天然氣。汽車運送到高壓氣站，經(jīng)減壓處理，輸送到用戶主管線。長距離管道輸送，一般采用高壓輸送，管徑一般在1000mm以上，壓力在lOMpa以上。玻璃工廠熔化使用的天然氣所需壓力一般在20Kpa左右即可，需減壓處理到使用壓力 要求后才可供玻璃工廠使用，在降壓的同時，對天然氣進(jìn)行過濾，并安裝逆制閥、減 壓閥、穩(wěn)壓器、流量劑等設(shè)備，在減壓的過程中，由于減壓吸熱的原因，管路需要加 熱保溫，防止冷凝凍結(jié)，造成堵塞和設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。熔化供氣系統(tǒng)與供油類似，流量計、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、氣動安全閥等等，控制系統(tǒng)以 采用氣動設(shè)備為主，盡可能的減少電器設(shè)備，確保運行安全。&S226;三

6、、天然氣的燃燒? ?天然氣的燃燒是按連鎖反應(yīng)進(jìn)行，燃燒過程是靠氧作為激發(fā)物，產(chǎn)生分子間的碰 撞，在一定溫度下裂解、燃燒。?天然氣的燃燒是由于碳?xì)浠衔锓纸庑纬晌⑿〉奶剂Ｗ?，一般?13011809溫 度下發(fā)生裂解，這些碳粒子不斷的燃燒和不斷的裂解形成高強(qiáng)度的火焰輻射熱能，供 玻璃熔窯使用，而天氣中的甲烷確不易裂化，造成火焰亮度底，降低了燃?xì)獠Ａ鄹G 的熱效率。這就是我們?？吹降娜?xì)獠Ａ鄹G看不見火焰，化料速度底的原因。天然氣的增碳燃燒：天然氣增碳燃燒分為自增碳和外增碳兩種方法，一、自增碳燃燒：? ?自增碳是通過天然氣本身裂解產(chǎn)生的碳微粒的增碳方法，燃燒發(fā)生的一系列化學(xué) 反應(yīng)，在這些反應(yīng)中，燃料

7、在一些自由基例如0、OH、H碰撞下發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生更多 的H或者是分解成更小的碎片。甲烷的燃燒是CH4被連續(xù)地轉(zhuǎn)化成CH3, CH2, CH。最 初形成的各種氧化的中間產(chǎn)物與燃料中的碳結(jié)合而首先變?yōu)镃0,并且燃料中的氫基變 為H2,所有的中間產(chǎn)物將接著進(jìn)一步氧化，再一次通過自由基的作用，而變?yōu)镃02和 H20o總熱量的大部分釋放都是發(fā)生在第二階段。當(dāng)點燃預(yù)混燃料時，局部溫度將提 高到一個非常高的值，提高了反應(yīng)速率，從而也引起燃料的燃燒，并且釋放出熱量。 通過熱傳導(dǎo)把熱量引導(dǎo)到了未燃的相鄰區(qū)域，相鄰區(qū)域的溫度提高，反應(yīng)加快，燃燒 得以延續(xù)。我們知道，熱量的擴(kuò)散是火焰燃燒得以延續(xù)的原因，燃燒傳播的速

8、度取決 于燃燒后的溫度以及未燃混合物的熱傳導(dǎo)性。為了把高溫區(qū)域的自由基傳遞到與之接 觸的低溫的未燃混合物中，質(zhì)量擴(kuò)散也是很重要的；通常質(zhì)量和熱擴(kuò)散率是相同的。?自增碳是使天然氣在U30-1180-C溫度、缺氧的環(huán)境下，盡可能多的裂化，形成 碳微粒，這就在燃燒控制上，出現(xiàn)了問題：由于天然氣燃燒速度低，需要在高溫缺氧 環(huán)境裂解析出碳微粒，以在火焰劇烈燃燒段增加火焰的亮度，既增加火焰的輻射強(qiáng)度。 要想出現(xiàn)此環(huán)境，就要降低天然氣與空氣的混合速度，勢必會造成火焰軟而無力、渾 長、剛性下降，不適應(yīng)玻璃熔窯熔化。&S226;? ? ? ?如果增加天然氣與空氣的混合速度，火焰剛性增加，燃燒速度加快，

9、無充足的析碳時間，火焰亮度下降，出現(xiàn)無明火現(xiàn)象。天然氣燃燒應(yīng)具備的火焰特性：1、？?火焰應(yīng)具有較高剛性，利于火焰調(diào)整，減少耐火材料的侵蝕。2、？?火焰溫度要高，火焰中心出現(xiàn)缺氧狀態(tài)，以利于天然氣中甲烷的裂解，產(chǎn)生更 多的碳微粒，提高火焰亮度。3、？?具有較大的火焰覆蓋面積，利于火焰對玻璃原料和玻璃液的熱傳導(dǎo)。4、？?較底的廢氣排放溫度。5、？?有較好的火焰可調(diào)性，符合工藝要求。要想符合上述火焰的要求，應(yīng)從下兩方面去做工作：? ? 一是噴槍，天然氣簡單的可以用一個管道通入窯內(nèi)就可以燃燒，但他絕對達(dá)不到 熔化的要求，一般采用引入壓縮空氣的方法，使天然氣與壓縮空氣之間具有較大的速 度差，形成噴入窯內(nèi)

10、的火焰中部出現(xiàn)缺氧狀態(tài)，利于甲烷的裂解，析碳，同時可以通 過調(diào)整壓縮空氣的流量和噴出速度，達(dá)到調(diào)整火焰長度的目的。當(dāng)然噴槍的結(jié)構(gòu)多種 多樣，有內(nèi)混式、外混式等等，多種多樣，只要選擇適應(yīng)自己窯爐特性的噴槍即可。?&S22二、是窯爐結(jié)構(gòu)的適當(dāng)改變，最好不要直接用燃油窯爐（有些燃油窯爐結(jié)構(gòu)適 用于燒天然氣，應(yīng)直接可以使用），可能造成的不利因素有：1、殖頂溫度過高，燒 損大瞪，減少窯爐壽命。2、火焰軟、飄，燒損瞪角和蓄熱室。3、火焰覆蓋面小，不 利于熱傳導(dǎo)。二、外增碳燃燒? ?天然氣燃燒外增碳方法是從外部引入碳微粒，達(dá)到提高火焰亮度的目的，一般采 用，摻入煤粉（石油焦）或重油混燒的方式。這種方式最使用于玻璃窯爐，可方便的 控制火焰長度、剛性、覆蓋面，熱輻射與燃燒重油基本相同，極大的降低了能源