18天然气作燃料解析.pptx
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1、天然气作燃料唐建峰唐建峰天然气作燃料天然气作燃料一、天然气的燃烧与燃烧技术一、天然气的燃烧与燃烧技术二、天然气作工农业燃料二、天然气作工农业燃料三、天然气作住宅及商业用燃料三、天然气作住宅及商业用燃料 一、天然气的燃烧与燃烧技术一、天然气的燃烧与燃烧技术(1 1)概述)概述)概述)概述(2 2)天然气燃烧的基本原理)天然气燃烧的基本原理)天然气燃烧的基本原理)天然气燃烧的基本原理(3 3)天然气燃烧方法与火焰的稳定性)天然气燃烧方法与火焰的稳定性)天然气燃烧方法与火焰的稳定性)天然气燃烧方法与火焰的稳定性(4 4)常用燃烧器及几种新型的燃烧技术)常用燃烧器及几种新型的燃烧技术)常用燃烧器及几种
2、新型的燃烧技术)常用燃烧器及几种新型的燃烧技术天然气作燃料天然气作燃料(1)概述)概述 天然气是理想的优质燃料,广泛用于国民经济的各个部门。目前天然气产量的90%以上用作燃料。天然气燃料的优点主要可归纳为:清洁燃料,与煤或石油相比具有明显环保优势。燃烧效率远高于煤或石油制品。天然气使用非常方便,只要接通气源,凭借阀门启闭即可点火燃烧或切断停火。天然气资源比较丰富,为天然气工业的发展奠定了坚实的基础。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术 2000年初,我国适时提出“西气东输”计划,在工业、发电、商业等各部门和家庭中将逐渐推广使用天然气燃料,这必将为我国国民经济的发展带来巨大的经济
3、、社会和环境效益。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术(2)天然气燃烧的基本原理)天然气燃烧的基本原理 燃烧反应机理燃烧反应机理 从反应机理分析,天然气燃烧反应是含有自由基和自由原子参与的链式反应。天然气与空气的氧化反应在一定条件下由缓慢氧化转换为剧烈氧化是由于混合气体存在少量H,OH,CH3等经过活化的自由基和自由原子,在它们与CH4的反应过程中,这些经过活化的中间物会随反应不断消失,又更多的形成,从而使天然气燃烧反应持续进行下去。此即为燃烧反应的链式反应机理。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术 着火着火 天然气与空气混合物燃烧过程分两个阶段:着火和剧烈燃烧
4、,其中着火阶段是燃烧的准备工作。着火有支链着火和热力着火之分。支链着火 是指一定条件下,由于活化中心浓度迅速增加引起反应加速,是反应由稳定的氧化反应转变为不稳定氧化反应的过程。热力着火 是指一定条件下,由于系统中氧化反应产生的热量大于散失的,导致热量积聚,使温度急剧上升引起的着火。天然气-空气混合物的热力着火不仅与天然气的物理化学性质有关,而且也与燃烧系统的热力学条件有关。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术 点火点火 点火方式主要有以下几种:均匀点火 一般天然气燃烧工程不适用此类方法点火。瞬时点点火 电火花点火 是目前应用最为广泛的一种点火方法。除了电火花点火外,还有电热丝、
5、小火点火源等。火焰传播火焰传播 天然气燃烧时,其火焰传播方式为层流火焰传播,即火焰通过分子键传递,从可燃混合物的一层传播到相邻层。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术(3)燃烧方法与火焰的稳定性)燃烧方法与火焰的稳定性 燃烧方法燃烧方法 天然气的燃烧方法有扩散式燃烧和预混式燃烧两种。扩散式燃烧 是天然气未预先与空气混合,燃烧所需空气依靠扩散作用从周围大气中获得燃烧方法,有自然引风式扩散燃烧和鼓风式扩散燃烧之分。预混式燃烧 是指将天然气燃烧所需空气与天然气先行混合,由火孔喷出燃烧,有部分预混式燃烧和完全预混式燃烧之分。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术 火焰的稳
6、定性火焰的稳定性 从火孔流出的天然气-空气混合物点火进入正常燃烧后,火孔上方的火焰应驻定在某个位置上,形成稳定的火焰。若燃烧过程工况条件变化或受外界因素干扰,会导致火焰不稳定,并出现离焰、脱火、回火和黄焰等不稳定的火焰结构,甚至火焰熄灭。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术(4)常用燃烧器及几种新型燃烧技术)常用燃烧器及几种新型燃烧技术 常用燃烧器常用燃烧器 目前,常用的燃烧器有以下几种:自然引风式扩散燃烧器自然引风式扩散燃烧器 自然引风式扩散燃烧器主要有管状燃烧器,冲焰式燃烧器,薄焰式燃烧器,孔罩式燃烧器,多缝式燃烧器和炉床式燃烧器等。如图16所示。鼓风式扩散燃烧器鼓风式扩散
7、燃烧器 鼓风式扩散燃烧器是工业炉常用的燃烧器之一,主要有套管式燃烧器和旋流式燃烧器。如图78所示。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术图图1 单管燃烧器单管燃烧器图图2 冲焰式扩散燃烧器冲焰式扩散燃烧器图图3 薄焰式扩散燃烧器薄焰式扩散燃烧器图4 孔罩式扩散燃烧器图5 多缝式扩散燃烧器1-内管空气调节板;2-外套空气调节环;3-燃气封口图6 炉床式扩散燃烧器1-燃烧器;2-炉蓖;3-耐火砖;4-石棉;5-火孔;6-燃气管图7 套管式燃烧器图8 中心供燃气轴向叶片旋流式燃烧器 引射式预混燃烧器引射式预混燃烧器 常用引射式预混燃烧器又称大气式燃烧器,是使用十分广泛的一种燃烧器,它由
8、头部和引射器两部分组成,示意图见图 9所示。引射式预混燃烧器主要有环形燃烧器,棒形燃烧器,星形燃烧器,管排形燃烧器和完全预混式燃烧器,如图1013所示。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术图10 环形燃烧器图11 棒形燃烧器图12 星形燃烧器及轮形燃烧器图13 管排形燃烧器 新型燃烧技术及特种燃烧器 下面介绍几种新型燃烧技术及特种燃烧器:平焰燃烧器,高速燃烧器,浸没燃烧、低NOx燃烧技术,燃气辐射管,催化燃烧技术,脉冲燃烧技术等。平焰燃烧器 它是20世纪60年代中后期发展起来的一种新型燃烧装置,其特点是:加热均匀;炉子升温快;物料加热速度快;炉内压力均匀;烟气中NOx含量低;降
9、低燃料消耗;制造、安装技术要求高。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术 高速燃烧器 该燃烧器是我国20世纪70年代着手研制并推广的新型设备,其主要特点是:燃气在高热强度下燃烧;高温烟气以很高速度从燃烧室喷出,实现快速对流换热。浸没燃烧 浸没燃烧又称液中燃烧,是一种新型燃烧技术。它是将燃料与空气充分混合后送入燃烧室进行完全燃烧,将高温烟气喷入液体中,从而加热液体。低NOx燃烧技术 目前已有多种新型低NOx燃烧器,通过抑制NOx生成减少烟气排放。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术 燃气辐射管 其工作原理是:辐射管辐射放热,加热炉内工件。目前工业上应用最广泛的辐射管
10、是带废热回收的套管型和U型辐射管及带废热在再循环的套管型辐射管。催化燃烧技术 催化燃烧势多相催化反应中的完全氧化反应,可燃气体借助催化剂作用,在低温下完全氧化。脉冲燃烧技术 脉冲燃烧是20世纪80年代才进入实用开发阶段的一种新型技术。该技术有很高热效率,广泛用于工业和住宅采暖,粮食,木材等工业的干燥作业和各类烘房。一、天然气的燃烧及燃烧技术一、天然气的燃烧及燃烧技术天然气作燃料天然气作燃料一、天然气的燃烧与燃烧技术一、天然气的燃烧与燃烧技术二、天然气作工农业燃料二、天然气作工农业燃料三、天然气作住宅及商业用燃料三、天然气作住宅及商业用燃料 二、天然气作工农业燃料二、天然气作工农业燃料(1 1)
11、天然气做工业燃料)天然气做工业燃料)天然气做工业燃料)天然气做工业燃料(2 2)天然气用于农业生产)天然气用于农业生产)天然气用于农业生产)天然气用于农业生产天然气作燃料天然气作燃料(1)天然气作工业燃料)天然气作工业燃料 天然气作工业燃料主要用于锅炉燃料、金属冶炼、瓷砖类建材烧制等,而这些技术均是在工业炉中完成的。工业炉类型工业炉类型 工业炉根据加热工艺及热工制度,可分为以下5种:熔炼炉:将金属等物料从固态熔化为液态,再加入其他元素进行精炼。加热炉:将金属加热变软,再加工成型。干燥炉:加热目的是蒸发物体内水分(包括结晶水)。二、天然气作工农业燃料二、天然气作工农业燃料 焙烧炉:将物料加热,使
12、之发生物理或化学变化而得到新的产品,如石灰石,白云石等的煅烧炉。热处理炉:将金属材料加热,使其结晶组织结构发生变化或结晶组织结构不改变而机械性能改变。天然气工业炉的特点天然气工业炉的特点 燃烧天然气的工业炉属于火焰炉的一种,它比燃煤和燃油工业炉条件优越,调节方便,主要具有以下优点:天然气是一种清洁燃料,燃烧产生的SO2、NOX等污染物比其他燃料少;通常天然气燃烧器的调节要比其它燃烧器装置的幅度宽,过剩空气量较少,容易实现炉温和炉压的自动控制;二、天然气作工农业燃料二、天然气作工农业燃料 燃烧器不存在结渣、结焦等问题,且容易实现自动点火及火焰检测;炉内燃烧生成物的调节灵敏,快速加热、可控气氛等特
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