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气体燃料燃烧知识
(有焰燃烧)
目录
1、什么是燃料?燃料分哪几类?……………………………………3
2、气体燃料的种类和组成………………………………………………3
3、天然气的特性……………………………………………………………4
4、气体燃料燃烧过程分哪三个阶段?………………………………4
5、着火浓度极限在实践中的应用………………………………………5
6、什么是空气消耗系数……………………………………………………6
7、空气消耗系数的大小对燃烧过程有何影响?…………………7
8、气体燃料的燃烧方法……………………………………………………8
9、燃气燃烧的火焰传播……………………………………………………9
10、影响实际燃烧温度的因素有哪些?……………………………10
气体燃料燃烧知识
1、什么是燃料?燃料分哪几类?
燃料:凡是在燃烧时,能够放出大量的热,并且此热量能够经济的被利用在工业和其它方面的物质统称为燃料。
通常所说的燃料是指那些能在空气中进行燃烧,以碳为主要成分的物质,一般称之为“碳质燃料”。如煤、重油和燃气。
按其来源和物态,燃料一般可分为:固态燃料、液态燃料和气态燃料三类。
表1 燃料的分类
燃料物态
来源
天然燃料
人造燃料
固体
木柴、煤、硫化矿、页岩等
木炭、焦炭、粉煤、块煤、硫化矿精矿等
液体
石油
汽油、煤油、重油、酒精等
气体
天然气
高炉煤气、发生炉煤气、沼气、石油裂化汽等
2、气体燃料的种类和组成
我国气体燃料通常按其成因分类:分为天然气、人工燃气、液化石油气和沼气共四类。
(1)天然气:主要指气田气、油田伴生气、凝析气田气、煤层气和矿井气。其主要组成是甲烷,含量90%左右,还含有乙烷、丙烷、丁烷等烷烃。
(2)人工燃气:主要指干馏煤气、气化煤气和油制燃气等。现代煤化工具有装置规模大、技术集成度高、资源利用优于传统煤化工等特点,利用褐煤制天然气。(褐煤)制天然气项目,拟于2012年6月建成向北京供气;(褐煤)制天然气于2010年动工等数个煤制天然气项目已在建设中。
(3)液化石油气:以凝析气田气和石油伴生气或炼厂气为原料气,经加工而制得的可燃气称为液化石油气。
(4)沼气:各种有机物质在隔绝空气条件下发酵,并在微生物作用下,经生化作用,产生的可燃气体称为沼气。主要组分是甲烷,体积分数为60%左右。
3、天然气的特性
企业使用的天然气,通常是净化处理过的天然气,主要成分是甲烷,现将气体燃料的特性列于下表,以作比较:
表2 气体燃料的特性
燃料名称
着火温度℃
着火浓度极限%
发热量KJ/m3
燃烧温度℃
天然气
低750、高850
~
33440~38456
1900~1986
甲烷(纯)
低800、高850
~
乙炔
低335、高500
~
发生炉煤气
低700、高800
~
4138~6479
1600
4、气体燃料燃烧过程分哪三个阶段?
天然气燃烧过程,可以看作三个阶段,即天然气和空气的混合,混合后的可燃气体的加热和着火、完成燃烧化学反应而进行正常燃烧等三个阶段。
第一阶段:天然气和空气的混合
我们使用的燃烧方式之混合过程属于紊流扩散和机械掺混过程【紊:即杂乱】。其影响因素有:
(1)天然气和空气的流动方式。当天然气和空气平行流动时,混合速度最慢,或叫混合不良,形成的火焰最长;当天然气和空气的流动方向之间有一定夹角,特别是呈旋转运动时,能够加快混合速度,燃烧较好,火焰较短。
(2)气流速度。在紊流情况下,气流速度越大,紊流作用就越强,混合也就越快,越有利用燃烧作用。并且,天然气和空气之气流速度差越大,混合就越快,越有利于燃烧。
(3)气流直径越大,完成混合所需的时间越长。采用多喷口、细流股的喷咀,将气流分成许多细小流股,可以增加天然气和空气之接触面,从而加速其混合,提高燃烧强度。
(4)适当增大空气消耗系数,可以使混合加快,火焰缩短,反之,则混合变慢、火焰拉长。
第二阶段:天然气和空气混合物的加热和着火
要了解天然气和空气混合物的加热和着火,必先了解天然气的着火温度和着火浓度极限(请参考表2的数据)。
什么叫着火温度?
着火温度是指天然气和空气的混合物能开始燃烧的最低温度。我们使用的工业炉,一般都是先用一小的热源(电火花灼热的小物体、小火焰)将可燃混合物某一局部先加热到着火温度,然后引起其它部分着火,这样的着火过程称为强迫着火或点火。天然气的最低着火温度为750℃。
什么叫着火浓度极限?
为了使点火以后的燃烧反应连续