Природный газ технология сжигания

Природный газ. Процесс горения.

Природный газ — это самое распространенное топливо на сегодняшний день. Природный газ так и называется природным, потому что он добывается из самых недр Земли.

Процесс горения газа является химической реакцией, при которой происходит взаимодействия природного газа с кислородом, который содержится в воздухе.

В газообразном топливе присутствует горючая часть и негорючая.

Основным горючим компонентом природного газа является метан — CH4. Его содержание в природном газе достигает 98 %. Метан не имеет запаха, не имеет вкуса и является нетоксичным. Предел его воспламеняемости находится от 5 до 15 %. Именно эти качества позволили использовать природный газ, как один из основных видов топлива. Опасно для жизни концентрация метана более 10 %, так может наступить удушье, вследствие нехватки кислорода.

Для обнаружения утечки газа, газ подвергают одоризации, иначе говоря добавляют сильнопахнущее вещество (этилмеркаптан). При этом газ можно обнаружить уже при концентрации 1 %.

Кроме метана в природном газе могут присутствовать горючие газы — пропан, бутан и этан.

Для обеспечения качественного горения газа необходимо в достаточном количестве подвести воздух в зону горения и добиться хорошего перемешивания газа с воздухом. Оптимальным считается соотношение 1 : 10. То есть на одну часть газа приходится десять частей воздуха. Кроме этого необходимо создание нужного температурного режима. Чтобы газ воспламенился необходимо его нагреть до температуры его воспламенения и в дальнейшем температура не должна опускаться ниже температуры воспламенения.

Необходимо организовать отвод продуктов сгорания в атмосферу.

Полное горение достигается в том случае, если в продуктах сгорания выходящих в атмосферу отсутствуют горючие вещества. При этом углерод и водород соединяются вместе и образуют углекислый газ и пары воды.

Визуально при полном сгорании пламя светло-голубое или голубовато-фиолетовое.

метан + кислород = углекислый газ + вода

Кроме этих газов в атмесферу с горючими газами выходит азот и оставшийся кислород. N₂ + O₂

Если сгорание газа происходит не полностью, то в атмосферу выбрасываются горючие вещества – угарный газ, водород, сажа.

Неполное сгорание газа происходит вследствие недостаточного количества воздуха. При этом визуально в пламени появляются языки копоти.

Опасность неполного сгорания газа состоит в том, что угарный газ может стать причиной отравления персонала котельной. Содержание СО в воздухе 0,01-0,02% может вызвать легкое отравление. Более высокая концентрация может привести к тяжелому отравлению и смерти.

Образующаяся сажа оседает на стенках котлов ухудшая тем самым передачу тепла теплоносителю снижает эффективность работы котельной. Сажа проводит тепло хуже метана в 200 раз.

Теоретически для сжигания 1м3 газа необходимо 9м3 воздуха. В реальных условиях воздуха требуется больше.

То есть необходимо избыточное количество воздуха. Эта величина обозначаемая альфа показывает во сколько раз воздуха расходуется больше, чем необходимо теоретически.

Коэффициент альфа зависит от типа конкретной горелки и обычно прописывается в паспорте горелки или в соответствие с рекомендациями организации производимой пусконаладочные работы.

С увеличением количества избыточного воздуха выше рекомендуемого, растут потери тепла. При значительном увеличение количества воздуха может произойти отрыв пламени, создав аварийную ситуацию. Если количество воздуха меньше рекомендуемого то горение будет неполным, создавая тем самым угрозу отравления персонала котельной.

Для более точного контроля качества сгорания топлива существуют приборы — газоанализаторы, которые измеряют содержание определенных веществ в составе уходящих газов.

Газоанализаторы могут поступать в комплекте с котлами. В случае если их нет, соответствующие измерения проводит пусконаладочная организация при помощи переносных газоанализаторов. Составляется режимная карта в которой прописываются необходимые контрольные параметры. Придерживаясь их можно обеспечить нормальное полное сгорание топлива.

Основными параметрами регулирования горения топлива являются:

• соотношение газа и воздуха подаваемых на горелки.

• коэфициент избытка воздуха.

• разряжение в топке.

• Кэфициент полезного действия котла.

При этом под коэфициентом полезного действия котла подразумевают соотношение полезного тепла к величине всего затраченного тепла.

Состав воздуха

Название газа	Химический элемент	Содержание в воздухе
Азот	N2	78 %
Кислород	O2	21 %
Аргон	Ar	1 %
Углекислый газ	CO2	0.03 %
Гелий	He	менее 0,001 %
Водород	H2	менее 0,001 %
Неон	Ne	менее 0,001 %
Метан	CH4	менее 0,001 %
Криптон	Kr	менее 0,001 %
Ксенон	Xe	менее 0,001 %

Источник

Принципы сжигания газа

В зависимости от способа подачи в топочную камеру газа и воздуха и условий их смешения различают варианты организации процесса горения, основанные на следующих принципах горения:

• диффузионный — с внешним (после горелки) смешением газа и воздуха;
• кинетический — с полным предварительным (в горелке) смешением до образования однородной смеси;
• диффузионно-кинетический — с неполным предварительным смешением без образования однородной смеси;
• то же, с частичным предварительным смешением с образованием однородной смеси, но с недостатком окислителя в начальной смеси.

Для сжигания, например, природного газа в отопительном котле требуется определенное время Т г , которое складывается из времени смешения Т_см газа с воздухом, времени нагрева Т_н газовоздушной смеси до температуры воспламенения и времени Т_хр, необходимого для протекания собственно химических реакций горения:

Первые два временных периода составляют физическую стадию процесса горения Т_физ = Т _см + Т _н, а Т _хр — продолжительность химической стадии процесса горения.

Схемы, иллюстрирующие осуществление принципов сжигания газа:
а — диффузионный; б — кинетический; в — диффузионно-кинетический в горелках с неполным предварительным смешением; г- то же, в горелках с частичным предварительным смешением; ФДГ — фронт диффузионного горения; ФКГ – фронт кинетического горения; α — коэффициент избытка воздуха.

На рисунке (а) показана принципиальная схема организации диффузионного принципа сжигания в газовой горелке. Видно, что газ и воздух в пределах горелки не контактируют. Смешение компонентов, участвующих в горении, в данном случае осуществляется в топочной камере. Для диффузионного принципа сжигания Т_физ » Т_хр, процесс горения при этом затягивается, и при достаточном для сжигания количестве воздуха получается относительно длинный светящийся факел ярко-соломенного цвета.

Сгорание топлива в газовой горелке происходит в тонком поверхностном слое факела, называемом фронтом горения, к которому из внутренней части факела поступает газ, а из топки — воздух.

При кинетическом принципе сжигания (б) наиболее продолжительная часть процесса в газовой горелке — стадия смешения топлива с окислителем Т_см — переносится в горелку. При этом Т _хр » Т _физ, т. е. Т_г ≈ Т _хр. При достаточных температурах в топке процесс горения топлива происходит очень быстро и образуется короткий факел в виде голубого прозрачного конуса. Сгорание топлива в данном случае осуществляется на поверхности этого конуса, называемой фронтом кинетического горения.

При реализации диффузионно-кинетического способа сжигания (в газовых горелках с неполным и частичным предварительным смешением), при котором продолжительности физической и химической стадий процесса соизмеримы, т.е. Т _физ = Т _хр, факел имеет два фронта горения (в, г): кинетический в виде голубого прозрачного конуса и диффузионный, в котором происходит догорание топлива в прозрачном факеле бледно-голубого цвета.

Производственная компания «Спецгазпром» готова провести комплексную модернизацию Ваших котлов с установкой высокоэффективных экономичных газовых горелок SF, а также новейшей автоматики регулирования и безопасности котла.

Предварительный подбор газовых горелок SF на типоряд котлов

Каталог газовых горелок SF (технические характеристики)

Свяжитесь с нами и мы предложим Вам конкретные варианты модернизации со стоимостью, сроками и экономическим эффектом:

• Горелочные устройства SF
  • Технические характеристики ГУ SF
  • График зависимости горелок SF
  • Таблица подбора по котлам
  • Различные режимы работы горелок SF
  • Горелка SF в блочном исполнении
  • Модернизация котла ДКВР-6,5
  • Модернизация котла ДКВР-10
  • Модернизация котла ДКВР-20
  • Модернизация котла ДЕ-6,5
  • Модернизация котла ДЕ-10
  • Модернизация котла ДЕ-16
  • Модернизация котла ДЕ-25
  • Модернизация котла КВГМ-10
  • Модернизация котла КВГМ-20
  • Модернизация котла КВГМ-30
  • Модернизация котла КВГМ-50
  • Модернизация котла КВГМ-100
  • Модернизация котла ПТВМ-30
  • Модернизация котла ПТВМ-50
  • Модернизация котла ПТВМ-100

  Производственная компания «Спецгазпром» приглашает к сотрудничеству проектные, монтажные, наладочные организации

  для проведения совместных работ по модернизации газоиспользующего оборудования

  Производственная Компания «Спецгазпром» 620014, Екатеринбург, ул.Чернышевского, д.16, оф.719 +7(343) 380 23 40

  ПК «Спецгазпром» проводит модернизацию огнетехнического оборудования путём внедрения новой технологии сжигания топлива с управляемой структурой течения горючего и окислителя, реализованной в горелочных устройствах SF

  © 2006 «Спецгазпром» — Новейшие Технологии сжигания топлива. Все права защищены. Полное или частичное копирование материалов запрещено. Новейшие Технологии сжигания топлива

  Источник