天然气燃烧及双速喷枪研究

　　这篇石油天然气论文发表了天然气燃烧及双速喷枪研究，天然气是一种混合气体，如今在我们的生活中都非常的常见，我们利用天然气生活，论文介绍了天然气的燃烧特点，并对天然气的燃烧和改善进行了研究，分析了玻璃窑炉对燃烧火焰的要求，对玻璃的生产具有一定的指导意义。

　　关键词：石油天然气论文,火焰要求,燃烧,玻璃窑炉

　　1天然气特性

　　1.1天然气的组成特性天然气是一种混合气体，主要成分为CH。一4般含CH85%以上，还含有少量的乙烷、丙烷、4丁烷及其它气体(如二氧化碳、硫化氢，有时还含3有微量的氢)，热值一般在35580～37670kJ/Nm(高位热值)，灰分、含硫量较小，燃烧产物对玻璃液、耐火材料的影响小，属于清洁能源。密度较空气轻，相对空气密度为0.5548。

　　1.2天然气燃烧特点

　　(1)燃点低，根据其组成变化，着火温度一般在650～700℃。

　　(2)爆炸极限为4%～15%，较H、CO等可2燃气体安全。但在烤窑过程中的低温阶段，若操作不当，则可能发生“放炮”事故。

　　(3)天然气与空气混合时，因体积差异(空气11，天然气1)和密度差异(空气为1，天然气为0.6)，很难实现迅速和密切的混合，因而燃烧传播速度慢，火焰长，刚性差，易发飘。火焰长度的变化幅度小，可调性差。

　　(4)天然气中碳/氢质量比为3.0～3.2，比液体燃料(6.0～7.4)、固体燃料(10～30)低得多，因而火焰黑度低，表现为亮度不够。

　　(5)因为热值相对重油低，相对于重油燃烧，天然气燃烧产生的废气量多5%～7%，烟气温度一般高30～50℃。

　　2天然气燃烧及改善

　　(1)“黑度”的概念：在一定温度下，物体的实际辐射力与同温度下绝对黑体的辐射力之比值称为黑度。碳/氢质量比越小，黑度越低，辐射传热越慢。增碳是指向火焰中增加碳粒的含量，提高火焰黑度的方法。增碳有自身增碳和外加增碳法。

　　(2)火焰的刚度：系指火焰的刚直情况，它与喷出气流的速度有关。流速大，则刚度好;流速小，火焰发飘，刚性差。

　　(3)气体燃烧时，天然气与空气的混合气体以一定的速度流动，当气流速度与火焰燃烧速度相等时，可以得到稳定的火焰。火焰燃烧速度与空气和天然气的混合程度、着火环境温度以及天然气喷枪枪体结构尺寸(喷口尺寸)有关。适当增加喷口尺寸，可以提高天然气的燃烧速度。玻璃窑炉上使用的天然气喷枪属于长焰燃烧，空气与天然气气流喷入窑炉内，边混合，边燃烧。火焰的长度及刚性与天然气、空气喷入窑内的相对速度、混合的角度有关。

　　(4)降低空气与天然气的混合速度，使天然气中一部分甲烷在燃烧之前进行裂化，析出炭黑，可自行增碳，可以获得一定的发光火焰，提高火焰的辐射性。天然气的喷射速度对火焰的辐射能力有很大影响。降低天然气的喷射速度，扩大天然气的喷射流股，都有利于碳氢化合物的裂化，提高火焰辐射能力。这就是双速天然气喷枪的燃烧原理。双速天然气喷枪，天然气通过内外管喷入窑内，与空气混合燃烧，其中一部分天然气通过喷枪的内管高速喷出，吸入外管较低的天然气气流紧靠中心，这样延迟了外管气流与空气的混合速度，提高了火焰的辐射性，整体改善了空气与天然气的混合程度，增加火焰刚性，火焰变长，同时火焰中心温度降低，降低了燃烧产物NO的生x成量。

　　3玻璃窑炉对燃烧火焰的要求

　　(1)玻璃窑的传热主要是靠辐射传热(占90%)，因而要求火焰具有一定的亮度。(2)火焰要柔韧、明晰而且没有散乱火苗。火焰体积要大，形成柔和和全面覆盖玻璃液面的辐射性火焰。(3)要有一定的火焰长度，长度超过窑宽2/3(横焰窑)，火焰末梢不触及或微触及对面胸墙。(4)火焰的角度、高度、喷射速度要求可调，料堆处火焰不冲料，泡沫区火焰尽量靠近玻璃液面，末对小炉火焰不要触及玻璃液面。##(5)各对小炉火焰要有气氛要求：1、2、###3小炉还原或中性气氛，4、5小炉中性气氛，#6小炉强氧化气氛。火焰气氛及示意图见图1和图2。

　　4捷克天然气喷枪

　　4.1结构特性

　　(1)捷克天然气喷枪为双速喷枪，在内外管进口管路中接入DN15压缩空气管用于枪体冷却气。燃烧侧，内外管通天然气燃烧，冷却气关闭;非燃烧侧，内外管天然气关闭，冷却压缩空气开起冷却枪体，防烧坏。

　　(2)内管上装有调节机构，可使内管在枪体内伸缩，以改变内外管气流喷出速度，调节火焰长度。内管越靠后，火焰越长。

　　(3)主管上设分配器管路，通过金属软管快速接头分别接入枪体内外管，分配器管路上内外管分别装有逆止阀、节流阀，其中内管分支还装有切断球阀。通过调节内外管路上的节流阀阀位，可以调节各自的天然气分配量，但内管流量3要求不低于20Nm/h。增大内管流量或压力，火焰变长。

　　(4)属于一种低NO喷枪。x

　　(5)通过匹配的枪架，垂直方向上角度可oo以调整±7，水平方向可以调整±5，可以适用于底烧或侧烧安装方式。

　　4.2安装要求

　　(1)枪架安装检查枪架各部件完整性;垂直、水平、高度方向调整机构是否灵活;基座与底部固定槽钢连接板前后左右孔洞是否留足活动余地;枪架自带密封板与喷嘴砖孔洞一定要吻合，不能出现漏光现象，同时要保证枪头与喷嘴砖孔洞中心的一致性;密封板冷却气是否接入，冷却气流量应保持31.5~2kPa，流量50Nm/h;枪体固定件是否牢靠，易拆卸;枪架整体固定是否安全。

　　(2)枪体安装安装前，全面检查枪体的结构完整性，喷嘴枪帽是否上有垫片，是否上紧;内管进退机构是否灵活;枪体与枪架是否固定牢靠;枪头与密封板要吻合，从外侧看不能有亮光现象。

　　(3)枪前分配器管路与枪体连接确认连接金属软管长度是否够长;快速接头拆卸是否方便;是否接入冷却气管;管路控制阀是否与换向方向进行核对确认。

　　4.3常见问题

　　(1)枪头发红①检查枪管冷却气压力和流量是否正常;②检查喷嘴砖密封板冷却风是否吹到正常位置;以上正常的话，需关气拆枪，检查枪帽是否有堵塞现象。

　　(2)火焰太散，不集中，火焰过长烧到对面小炉内①检查密封板孔洞是否堵住;②检查枪帽是否被堵。

　　(3)火焰发黑①检查小炉流量是否过高，流量控制阀是否失控;②枪帽是否有异物堵住。

　　(4)火焰一突一突，不连续检查枪喷嘴是否不在枪帽中心。

　　(5)火焰太长①增加天然气流速(如喷嘴口径变小)，可以使火焰变短;②上调气枪仰角，可以使火焰变短;③调整内管与外管气比，可以使火焰变短。

　　(6)火焰太短①降低天然气流速(如喷嘴口径变大)，可以使火焰变长;②下调气枪仰角，可以使火焰变长;③调整内管与外管气比，可以使火焰变长，3但内管最低流量不低于20Nm。

　　5天然气喷枪燃烧指导参数

　　5.1天然气喷枪选型5.2天然气喷枪燃烧参数(1)底烧参数见表2。

　　6天然气喷枪的维护检查

　　(1)检查密封板与喷嘴砖的密封情况;检查枪头与密封板的密封情况。

　　(2)观察天然气燃烧状况，若异常，需在非烧侧关气检查天然气喷枪，清理喷嘴砖孔内的结焦、杂物，查看喷枪快接接头垫圈是否可用，检查喷枪连接的软管漏气、漏火情况等。

　　(3)喷枪维护周期：每班检查以上内容，并及时报告或处理相关问题。

　　参考文献

　　[1]F.V.托利,主编.刘时衡,等,译.玻璃制造手册[M].中国建筑工业出版社,1983.

　　[2]OPERATIONMANUALforFlammaTecGasBurners.

　　作者：谭祝华

　　推荐阅读：《天然气化工杂志》主要报道与天然气、合成气、一氧化碳、二氧化碳、甲醇等一碳化学品及其衍生物和低碳烷烃化工利用相关的化工技术和科研成果，同时也报道一些其它领域的新技术新成果。对新技术的研发、新技术和实用技术的应用和工厂技术改造和革新的报道并重。

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