气体燃料特点及常用燃气成分和特性

气体燃料特点及常用燃气成分和特气体燃料特点及常用燃气成分和特 性性 一 气体燃料的特点一 气体燃料的特点 1 具有基本无公害燃烧的综合特性 气体燃料是一种比较清洁的燃料 它的灰分 含硫量和含 氮量较煤和油燃料要低得多 燃气中粉尘含量极少 近年来 由于气体燃料脱硫技术的进步 在燃烧时几乎可以忽略 sox 的 发生 气体燃料中所含的氮 与其他燃料相比 燃烧时转化成 nox 少 并且对于高温生成的 nox 量的抑制 也比其他燃料容 易实现 因此 对于保护环境提供了有利条件 同时 气体燃 料由于采用管道输送 没有灰渣 基本消除了在运输 贮存过 程中发生的有害气体 粉尘和噪声干扰 燃烧烟气还可以直接 加热热水或对物料进行干燥 在有些情况下 利用降低烟气温 度 使烟气中大量蒸汽析出 回收凝结水 甚至比其他方法制 取软水更为合算 2 容易进行燃烧调节 燃烧气体燃料时 只要喷嘴选择合适 便可以在较宽范围 内进行燃烧调节 而且还可以实现燃烧的微调 使其处于最佳 状态 燃料气体燃料不仅可以适应低过氧燃烧 而且具有能够 迅速适应负荷变动的特性 从而为降低燃料消耗 增大燃烧效 率提供了有利条件 3 作业性好 与油燃料相比 气体燃料输送免去了一系列的降粘 保温 加热预处理等装置 在用户处也不需要贮存措施 因此 燃气 系统简单 操作管理方便 容易实现自动化 另外 燃气几乎 没有灰分 允许大幅度提高烟气流速 受热面的积灰和污染远 比燃煤 燃油时轻微 不需要吹灰设备 在其他条件相似的情 况下 燃气锅炉的炉膛热强度高于燃煤 燃油锅炉 因此 燃 气锅炉的体积小 金属 耐火 保温等材料以及建设投资大大 降低 4 容易调整发热量 特别是在燃烧液化石油气燃料时 在避开爆炸范围的部分 加入空气 可以按需要任意调整发热量 因此 在液化石油气 贮配站中常设有鼓风机或用压缩空气来稀释燃气 气体燃料的主要缺点是它与空气在一定比例下混合形成爆 炸性气体 而且气体燃料大多数成分对人和动物是窒息性的或 有毒的 对使用安全技术提出了较高的要求 二 常用燃气成分和特性二 常用燃气成分和特性 为了便于了解我国燃气的特性 表 1 2 列出了几种常用燃 气的成分与特性数据 这些燃气具有一定的代表性 可供参考 但由于我国燃气分布辽阔 各气源的天然气或油田伴生气的成 分和特性并不完全相同 各地的人工燃气也往往由于制气时所 使用的原料 煤 石油 不同 采用的生产工艺不同 或使用的配 气比不同 同一类别的人工气其成分和特性也不完全相同 因 此在实际应用时 应根据实际情况加以核对和分析 在正式设 计和选用燃烧设备 燃气锅炉和进行有关计算时 应尽可能收 集有关气源的详细资料作为依据 表 1 2 所列举的燃气相对分子质量 气体常数 密度 比 定压热容 等熵指数 运动粘度 动力粘度 爆炸极限等特性 数据 是根据国际煤气协会公布的有关单一气体的特性 按相 应燃气的成分计算所得 表中的火焰传播速度 理论空气量 理论烟气量 理论燃烧温度等数据是根据有关燃气的成分和特 性 按所推荐的方法求得的 实用华白数是无因次值 其物理 意义是 燃烧器的热负荷在一定供气压力下取决于燃气喷口流 出的燃气量和它的低发热量 这里采用德国人华白提出的概念 在固定的喷口上 燃气的低发热量与其密度平方根之比称之为 华白数 它是一个热负荷指标 当燃气互换时 确定一个华白 数的波动范围来稳定燃烧器的热负荷 表中实用华白数的数据 是按公式 计算所得 表表 1 21 2 各种燃气成分及特性表各种燃气成分及特性表 常用燃气成分的性质见表 1 3 表表 1 31 3 常用燃气成分的性质表常用燃气成分的性质表 0 0 0 101325mpa 0 101325mpa 序 号 燃气 成分 分子式 相对分 子质量 m 摩尔体积 m3 kmol 气体常数 r j kg k 标态下密度 o kg m3 相对密度 d 空 气 1 标态下体积定压 热容 cp kj m3 k 等熵 指数 k 1氢h22 0160 22 427041250 08990 06951 298 1 40 7 2 一氧 化碳 co 28 010 4 22 39842971 25060 96711 302 1 40 3 3甲烷ch4 16 043 0 22 36215180 71740 55481 545 1 30 9 4乙炔c2h2 26 038 0 3191 17090 90571 909 1 26 9 5乙烯c2h4 28 054 0 22 25672961 26050 97481 888 1 25 8 6乙烷c2h6 30 070 0 22 18722761 35531 0482 244 1 19 8 7丙烯c3h6 42 081 0 21 99001971 91361 4792 675 1 17 0 8丙烷c3h8 44 097 0 21 93621882 01021 5542 960 1 16 1 9丁烯c4h8 56 108 0 21 60691482 59682 008 1 14 6 1 0 正丁 烷 n c4h10 58 124 0 21 50361432 70302 0903 710 1 14 4 1 1 异丁 烷 i c4h10 58 124 0 21 59771432 69122 081 1 14 4 1 2 戊烯 c5h10 70 135 0 21 21771183 30552 556 1 3 正戊 烷 c5h12 72 151 0 20 89101153 45372 671 1 12 1 1 4 苯 c6h6 78 114 0 20 36091063 83652 9673 266 1 12 0 1 5 硫化 氢 h2s34 076 22 18022441 53631 1881 557 1 32 0 1 6 二氧 化碳 co2 44 009 8 22 26011881 97711 52891 620 1 30 4 1 7 二氧 化硫 so264 059 21 88211292 92752 2641 779 1 27 2 1 8 氧 o2 31 998 8 22 39232591 42911 10521 315 1 40 0 1 9 氮 n2 28 013 4 22 40352961 25040 96701 302 1 40 2 2 0 空气 28 966 22 40032871 29311 00001 306 1 40 1 2 1 水蒸 气 h2o 18 015 4 21 6294610 8330 6441 491 1 33 5 序 号 临界 压力 pc mp a 临界温 度 tc k 临界压 缩因子 z 热导率 w n k 向空气的扩散 系数 d 104 m2 s 运动粘度 v 106 m2 s 动力粘度 106 pa s 常数 c 最低 着火 温度 1 1 297 33 30 3040 21630 61193 008 3690400 2 3 496 1330 2940 023000 17513 3016 63104605 3 4 641 190 70 2900 030240 19614 5010 40190540 4 0 01872 8 059 43198335 5 5 117 283 10 2700 0164 7 469 40257425 6 4 884 305 40 2850 018610 1086 418 69287515 7 4 600 365 10 2743 997 64322460 8 4 256 369 90 2770 015120 0883 817 66324450 9 2 817 30 385 1 0 3 800 425 20 2740 013490 0752 536 84349365 1 1 3 648 408 10 283 460 1 2 1 996 58 290 1 3 3 374 469 50 269 1 856 39 260 1 4 0 007792 1 826 98380560 1 5 0 01314 7 6311 72331270 1 6 7 387 304 20 2740 013720 1387 0914 02266 1 7 4 1412 12416 1 8 5 076 154 80 2920 0250 17813 6019 44131 1 9 3 394 126 20 2970 02489 13 3016 63112 2 0 3 766 132 50 0248913 4017 33116 2 1 22 12 6470 2300 016170 22010 128 43673 热效应 kj kmol 标态下发热量 kj m3 标态下干燃气的理论 空气需要量 耗氧量 m3 m3 序 号燃烧反应式 高低高低空气氧 1 h2 0 5o2 h2o28601324206412753107942 380 5 2 co 0 5o2 co228320828320812644126442 380 5 3 ch4 2o2 co2 2h2o89094380293239842359069 522 0 4 c2h2 2 5o2 2co2 h2o 585025648811 902 5 5 c2h4 3o2 2co2 2h2o141193113213545634385948214 283 0 6 c2h6 3 5o2 2co2 3h2 o 15608981428792703516439716 663 5 7 c3h6 4 5o2 3co2 3h2 o 20598301927808936718766721 424 5 8 c3h8 5o2 3co2 4h2o222148720454241012709324423 805 0 9 c4h8 6o2 4co2 4h22719134254300412584711769528 566 0 1 0 c4h10 6 5o2 4co2 5h 2o 2879057265889413388512364930 946 5 1 1 c4h10 6 5o2 4co2 5h 2o 2873535265343911304812285730 946 5 1 2 c5h10 7 5o2 5co2 5h 2o 3378099315796915921114883735 707 5 1 3 c5h12 8o2 5co2 6h2o 3538453327430816937715673338 088 0 1 4 c6h6 7 5o2 6co2 3h2 o 3303750317161416225915577035 707 5 1 5 h2s 1 5o2 so2 h2o56257251864425364233837 141 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 标态下干燃气的理论烟气量 m3 m3 爆炸极限 常压 20 序 号 co2h2on2vof 下上 燃烧热量温度 水中的溶解度 11 01 882 884 075 922100 0215 2 1 0 1 882 8812 574 223700 0354 3 1 02 07 5210 525 015 020430 0556 4 2 01 09 4012 402 518 026201 73 5 2 02 011 2815 282 734 023430 226 6 2 03 013 1618 162 913 021150 0987 7 3 03 016 9222 922 011 722240 446 8 3 04 018 8025 802 19 52155 9 4 04 0