天然气燃烧新技术

天津城设管理职业技术学院

毕业设计论文

题目：天然气燃烧新技术

作者：李干

系别：能源机电系

专业：城市燃气工程技术

学号：080401024

指导教师：李军

2011年3月

目录

内容摘要 (3)

正文

一、天然气目前的现状 (4)

二、天然气的燃烧方式·········第5、6页

1、扩散式燃烧 (5)

2、大气式燃烧 (5)

3、预混式燃烧 (6)

三、目前天然气燃烧利用方式的特点 (6)

四、天然气燃烧新技术·············第6、7页

五、总结 (8)

参考资料 (9)

内容摘要

我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,环境污染问题反应强烈。节能减排势在必行。建设节约型和环境友好型社会的主体,应从多方面着手,积极主动开展工作,全面完成各项节能减排任务,促进能源与环保协调发展,走可持续发展的新型工业化道路。

天然气是一种公认的清洁、高效、优质能源，在化工、电力、城市燃气等工业和民用领域正得到广泛的应用。随着西气东输全面实施，我国的天然气工业将进入一个快速发展阶段。然而天然气燃烧热之高，污染排放物少，但是在正常的燃烧条件下仍排放大量的NOX、CO以及SO2.研究表明，天然气催化燃烧技术不仅可以提高燃烧率，而且可以有望从根本上改善天然气燃烧的污染物排放问题。

催化燃烧可以使燃料在较低的温度下实现完全燃烧，对改善燃烧过程、降低反应温度、促进完全燃烧、抑制有毒有害物质的形成等方面具有极为重要的作用，是一个环境有好的过程，启用用领域不断扩展，已广泛的应用在生产与日常生活的诸多方面

天然气燃烧新技术

我国经济快速增长,各项建设取得巨大成就,但也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,环境污染问题反应强烈。节能减排势在必行。建设资源节约型和环境友好型社会的主体,应从多方面着手,积极主动开展工作,全面完成各项节能减排任务,促进能源与环保协调发展,走可持续发展的新型工业化道路，因此必须采用清洁能源。

天然气作为未来的主要能源，具有许多其他能源所不具备的优势：

1 ．天然气是最清洁的燃料。天然气燃烧后生成二氧化碳和水，与煤炭和重油比较，燃烧天然气产生的有害物质大幅度减少，如以天然气代替燃煤，可减少氮氧化物排放量 80 — 90 ％，一氧化碳排放量可减少 5

2 ％，并基本杜绝二氧化硫的排放和城市酸雨的产生。

2 ．天然气更经济实惠，比液化石油气便宜约 50 ％左右。

3 ．天然气热效高，在同样压力下，天然气在燃烧时较相同体积的大部分其他矿物燃料释放出更高的热值。

4 ．天然气还具有安全的特点，燃烧时不会产生一氧化碳等有毒气体，不会危害人体健康，密度比空气轻，即使泄泄露，也是往上空飘散，不易形成爆炸源。

然而我国国民经济持续快速增长，工业化进程明显加快，石油和化学工业发展迅速，形成了巨大的能源需求，旧有能源体系已无法适应新形势的需要，由此产生的资源、环境和安全，节能减排问题越来越受到社会关注。天然气作为一种非常重要的化工生产原料，天然气安全及其减少其燃烧对环境造成的污染越来越受到关注

目前我国燃气燃烧的方式主要有三种：扩散式燃烧、大气式燃烧、预混式燃烧。

（1）、扩散式燃烧

将管口喷出的燃气进行燃烧，如果燃气中不含氧化剂，则燃烧所需的氧气将依靠扩散作用从周围大气获得。这种燃烧方式称为扩散式燃烧

在层流状态下，扩散燃烧依靠分子扩散作用是周围氧气进入燃烧区；在紊流状态下，则依靠紊流扩散作用来获得燃烧所需要的氧气。由于分子扩散进行的比较缓慢，因此层流扩散燃烧的速度取决于氧的扩散速度。燃烧的化学反应进行得很快，因此火焰焰面厚度很小

（2）、大气式燃烧

1855年本生创造出一种燃烧器，他能从周围大气中吸入一些空气与燃气预混，在燃烧时形成不发光的蓝色火焰，这就是实验室常用的本生灯。预混式燃烧的出现使燃烧技术得到很大的发展。

扩散式燃烧容易产生煤烟，燃烧温度也相当低，但当预先混入一部分燃烧所需空气后，火焰就变得清洁，燃烧得以强化，火焰温度也提高了。因此部分预混式燃烧得到了广泛的应用。在习惯上又称大气式燃烧

本生火焰是部分预混层流火焰的经典例子，它由内锥和外锥组成。在内锥表面火焰向内传播，而未燃的燃气空气混合物则不断地从锥内向外流出。在气流的

法向分速度等于法向火焰传播速度之初便出现一个稳定的焰面，其形状近似于一个圆锥面，颜面内侧有一层很薄的浅蓝色燃烧层，因此内锥又称蓝色锥体由于一次空气量小于燃烧所需要的空气量，因此在蓝色椎体上仅仅进行一部分燃烧过程。所得的中间产物穿过内锥面，其外部按扩散方式与空气混合面燃烧。一次空气系数越小，外锥就越大

（3）预混式燃烧

完全预混式燃烧是在部分预混式燃烧的基础上发展起

来的，它虽然出现的较晚。但因为在技术上比较合理，很快便得到了广泛的应用进行完全预混式燃烧的条件是：

第一、燃气和空气在着火前预先按化学当量比混合均匀

第二、设置专门的火道，使燃烧区内保持稳定的高温

在以上条件下，燃气-空气混合物到达燃烧区后在瞬间燃烧完毕。火焰很短甚至看不见，所以又称无焰燃烧

完全预混式燃烧火道的容积热强度很高，并且能在很小的过剩空气系数下达到完全燃烧，因此燃烧温度较高

完全预混式可燃物的燃烧速度极快，但火焰稳定性差。

完全预混式燃烧过程的热强度与火道有很大的关系。正确设计的货到不仅提高了燃烧稳定性，增加了燃烧强度，而且高温火道对迅速燃尽也起了很大的作用天然气燃烧利用方式主要是借助燃烧器进行燃烧。燃烧器的种类很多。按一次空气系数分类可分为1、扩散式燃烧器，燃气与空气不预混，一次空气系数等于0；2、大气式燃烧器，燃气与一部分空气预先混合，一次空气系数为0.2~0.8；

3、预混式燃烧器，燃气与空气完全预混，一一次空气系数大于1.

对燃烧器的技术要求主要有以下几个方面

一、燃烧比较完全。

二、燃烧稳定。当燃气压力、华白指数和燃烧势在正常范围内波动时，不

发生回火和脱火现象

三、燃烧效率较高。

四、再而顶压力下，燃烧器能达到所要求的热负荷

五、结构紧凑、金属消耗少、调节方便、工作无噪声

扩散式燃烧器燃烧稳定，不会回火，运行可靠；结构简

单，制造方便；操作简单，容易点火；可利用低压燃气，燃气压力为200-400帕或者更低时，仍能正常工作；不需要鼓风。然而其燃烧强度低，火焰长，需要较大的燃烧室；容易产生不完全燃烧。为使燃烧安全，必须供给较多的过剩空气；由于过剩空气系数较大，燃烧温度低。其适用于沸水器、热水器、纺织业中的加热设备及小型采暖锅炉，用作点火器和指示性燃烧器。

大气式燃烧器通常利用燃气引射一次空气，故属于引射式燃烧器。根据燃气压力的不同，它又可分为低压引射和高（中）压引射器，前者多用于民用后者多用于工业装置。

大气式燃烧器比扩散式燃烧器火焰短、火力强、燃烧温度高；可以燃烧不同性质的燃气，燃烧比较完全、燃烧效率比较高、烟气中CO含量比较少；可应用低压燃气，由于空气依靠燃气吸入，所以不需要送风设备；适应性强，可以满足较多工艺的需求。然而由于只预混了部分空气，而不是全部燃烧所需的空气，故火孔热强度、燃烧温度虽比自然引风扩散式燃烧器高，但仍受限制，仍不能满足某些工艺的要求；当热负荷较大时，多火孔燃烧器的结构比较笨重。适用范围广，在