天然气燃烧控制

1、天然气燃烧控制发表1期：2008年10月18日？ ？ ？已经有105位读者读过此文?一：天然气的特性? ?天然气是一种无色、无味、易燃、易爆、高热值、比重轻的气体，经过滤提纯普 遍用于家庭燃气，富余部分用于工业。天然气的主要成分为甲烷，甲烷燃点为700C, 在气体燃料中燃点是较高的一种气体。1、天然气的特点：? ? 1、热值高：热值可达8500Kj/m3,储运输送比较方便，利于熔化的集中送热。? ? 2、不含有有害的苯、蔡等芳香炷物质，因是气体性燃料，无可燃性颗粒燃料， 燃烧完全，环境污染小。? ? 3、安全性高：因主要成分为甲烷，起天然气中的甲烷含量在94%以上（低于90% 的天然气我们称为

2、湿气），可燃气体的燃烧也取决于甲烷的着火温度、浓度范围，着 火温度7009、着火浓度范围5-15%,所以，要想是天然气燃烧，必须达到校高的温 度和要求的浓度。? ? 4、天然气热值高，燃烧空气比例为10： 1,密度比例为1：,燃烧的浓度范围又 比较窄，燃烧速度取决于二者的混合速度，这就要求在燃烧控制和选择燃烧设备时， 要充分考虑火焰的可调性。? ? 5、玻璃熔窑的熔化火焰传热主要靠辐射，火焰辐射传热能力取决于火焰的亮度, 而火焰亮度取决于燃料燃烧过程中碳微粒的数量多少，在各种燃料中，天然气的碳/ 氢质量比为，液体燃料的碳/氢质量比为，固体燃料的碳/氢质量比为1030,所以 说，在使用天然气作为

3、熔化热量来源时要考虑因火焰亮度低带来的热量损失，如何增 加火焰亮度。? ? 6、由于火焰传热特性的改变，既火焰亮度降低致使火焰传递热量的减少，在物 料得到同样的热量时，消耗的燃料总热量会增多，废气排放温度会明显增高，考虑燃 烧天然气的热回收。? ?以天然气作为熔化玻璃液的燃料，要充分考虑其燃烧特性，如窑炉的结构特点、 保温状态、燃烧器性能等等，以确保玻璃的熔化质量和能耗。&S226;?二、输送和供给? ?从气井流出的天然气一般含有大量的矿物质、水蒸气、硫化氢等有害杂质，它和 铁反应生成硫化铁，呈片状剥落，腐蚀管道、机械设备，必须经过分离器净化处理后 在分发给用户。分离后的天然气甲烷含量一般在9

4、098%,其他碳氢化合物含量在 13%,杂质含量很低，含有极少量的硫。? ?其输送方式是管路输送和液化后汽车输送：? ?汽车运输：将天然气加压至20MPa充装到特制高压钢瓶罐内汽车运输，这就是所 说的压缩天然气，是天然气输送的一种方法。用于天然气管道辐射不到的地方。为用 户供应天然气。目前国际上使用这种运送天然气的高压钢瓶约100万只。也有用这种 高压钢瓶为汽车加气的，使用较多的国家是意大利，约50万辆。压缩天然气的运输，是用汽车将装有压缩天然气的瓶组运至供气站，每种瓶组大小不一。小瓶组为152只高压钢瓶组成，每个钢瓶为75升,2300m3天然气（标准状态）。可装大瓶组为8只13m长的高压钢瓶

5、，可装5000m3天然气。汽车运送到高压气站，经减压处理，输送到用户主管线。长距离管道输送，一般采用高压输送，管径一般在1000mm以上，压力在lOMpa以上。玻璃工厂熔化使用的天然气所需压力一般在20Kpa左右即可，需减压处理到使用压力 要求后才可供玻璃工厂使用，在降压的同时，对天然气进行过滤，并安装逆制阀、减 压阀、稳压器、流量剂等设备，在减压的过程中，由于减压吸热的原因，管路需要加 热保温，防止冷凝冻结，造成堵塞和设备的正常运转。熔化供气系统与供油类似，流量计、气动薄膜调节阀、气动安全阀等等，控制系统以 采用气动设备为主，尽可能的减少电器设备，确保运行安全。&S226;三、天然气的燃烧?

6、 ?天然气的燃烧是按连锁反应进行，燃烧过程是靠氧作为激发物，产生分子间的碰 撞，在一定温度下裂解、燃烧。?天然气的燃烧是由于碳氢化合物分解形成微小的碳粒子，一般在113011809温 度下发生裂解，这些碳粒子不断的燃烧和不断的裂解形成高强度的火焰辐射热能，供 玻璃熔窑使用，而天气中的甲烷确不易裂化，造成火焰亮度底，降低了燃气玻璃熔窑 的热效率。这就是我们常看到的燃气玻璃熔窑看不见火焰，化料速度底的原因。天然气的增碳燃烧：天然气增碳燃烧分为自增碳和外增碳两种方法，一、自增碳燃烧：? ?自增碳是通过天然气本身裂解产生的碳微粒的增碳方法，燃烧发生的一系列化学 反应，在这些反应中，燃料在一些自由基例如

7、0、OH、H碰撞下发生反应，产生更多 的H或者是分解成更小的碎片。甲烷的燃烧是CH4被连续地转化成CH3, CH2, CH。最 初形成的各种氧化的中间产物与燃料中的碳结合而首先变为C0,并且燃料中的氢基变 为H2,所有的中间产物将接着进一步氧化，再一次通过自由基的作用，而变为C02和 H20o总热量的大部分释放都是发生在第二阶段。当点燃预混燃料时，局部温度将提 高到一个非常高的值，提高了反应速率，从而也引起燃料的燃烧，并且释放出热量。 通过热传导把热量引导到了未燃的相邻区域，相邻区域的温度提高，反应加快，燃烧 得以延续。我们知道，热量的扩散是火焰燃烧得以延续的原因，燃烧传播的速度取决 于燃烧后

8、的温度以及未燃混合物的热传导性。为了把高温区域的自由基传递到与之接 触的低温的未燃混合物中，质量扩散也是很重要的；通常质量和热扩散率是相同的。?自增碳是使天然气在U30-1180-C温度、缺氧的环境下，尽可能多的裂化，形成 碳微粒，这就在燃烧控制上，出现了问题：由于天然气燃烧速度低，需要在高温缺氧 环境裂解析出碳微粒，以在火焰剧烈燃烧段增加火焰的亮度，既增加火焰的辐射强度。 要想出现此环境，就要降低天然气与空气的混合速度，势必会造成火焰软而无力、浑 长、刚性下降，不适应玻璃熔窑熔化。&S226;? ? ? ?如果增加天然气与空气的混合速度，火焰刚性增加，燃烧速度加快， 无充足的析碳时间，火焰亮

9、度下降，出现无明火现象。天然气燃烧应具备的火焰特性：1、？?火焰应具有较高刚性，利于火焰调整，减少耐火材料的侵蚀。2、？?火焰温度要高，火焰中心出现缺氧状态，以利于天然气中甲烷的裂解，产生更 多的碳微粒，提高火焰亮度。3、？?具有较大的火焰覆盖面积，利于火焰对玻璃原料和玻璃液的热传导。4、？?较底的废气排放温度。5、？?有较好的火焰可调性，符合工艺要求。要想符合上述火焰的要求，应从下两方面去做工作：? ? 一是喷枪，天然气简单的可以用一个管道通入窑内就可以燃烧，但他绝对达不到 熔化的要求，一般采用引入压缩空气的方法，使天然气与压缩空气之间具有较大的速 度差，形成喷入窑内的火焰中部出现缺氧状态，

10、利于甲烷的裂解，析碳，同时可以通 过调整压缩空气的流量和喷出速度，达到调整火焰长度的目的。当然喷枪的结构多种 多样，有内混式、外混式等等，多种多样，只要选择适应自己窑炉特性的喷枪即可。?&S22二、是窑炉结构的适当改变，最好不要直接用燃油窑炉（有些燃油窑炉结构适 用于烧天然气，应直接可以使用），可能造成的不利因素有：1、殖顶温度过高，烧 损大瞪，减少窑炉寿命。2、火焰软、飘，烧损瞪角和蓄热室。3、火焰覆盖面小，不 利于热传导。二、外增碳燃烧? ?天然气燃烧外增碳方法是从外部引入碳微粒，达到提高火焰亮度的目的，一般采 用，掺入煤粉（石油焦）或重油混烧的方式。这种方式最使用于玻璃窑炉，可方便的 控制火焰长度、刚性、覆盖面，热辐射与燃烧重油基本相同，极大的降低了能源消