氫氣燃燒器的特性與實(shí)際應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2023-06-14 17:51:56

氫氣燃燒器工作原理介紹氫氣燃燒是一種重要的能源，它可以提供高能量，并且沒有有害的排放物，這是一種非常有益的清潔能源。氫氣燃燒化

氫氣燃燒器工作原理介紹

氫氣燃燒是一種重要的能源，它可以提供高能量，并且沒有有害的排放物，這是一種非常有益的清潔能源。

氫氣燃燒化學(xué)過程：

2H2+O2=2H2O+heat(熱量775kj）

?氫氣主要流程為：進(jìn)氣口→氣室→分支噴管→噴頭→燃燒器出口燃燒。

?助燃空氣從底部進(jìn)入，環(huán)繞氣室和噴管流出，在中心位置有空氣旋流盤，讓空氣旋轉(zhuǎn)起來，與周圍的噴頭噴出的氫氣交叉混合，再進(jìn)入燃燒區(qū)燃燒。在噴頭周圍設(shè)置空氣穩(wěn)焰盤，穩(wěn)焰盤上設(shè)置層流空氣出口小孔，圍繞噴頭形成層流空氣與噴頭氫氣混合。

氫氣噴頭流速：高速400~600m/s，低速180~220m/s(建議)

氫氣燃燒機(jī)為外預(yù)混、擴(kuò)散式燃燒，在燃燒器出口位置與空氣混合后進(jìn)行燃燒

氫氣燃燒主要特性：

1）點(diǎn)火能小，極易著火；

2）燃燒速度高，燃燒區(qū)域集中，火焰短?。?/p>

3）預(yù)混燃燒火焰?zhèn)鞑ニ俣确浅８?，低?fù)荷運(yùn)行時(shí)回火問題突出；

4）火焰對(duì)爐管的能量輻射率低；導(dǎo)致燃燒器出口處熱量局部聚集，煙氣溫度非常高，造成爐內(nèi)溫度分布不均,噴嘴損壞。

針對(duì)氫氣燃燒主要特性，我公司科研技術(shù)工程人員經(jīng)過多年的研發(fā)和試驗(yàn)開發(fā)并生產(chǎn)出DQD系列氫氣燃燒器；

DQD系列氫氣燃燒器其結(jié)構(gòu)原理：

氫氣燃燒器的設(shè)計(jì)采用“弱化燃燒”設(shè)計(jì)理論，減緩、減弱燃料氣與空氣的混合，延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，以消除爐膛溫度不均。同時(shí)采用外混合燃燒方式、較大的燃料氣噴孔直徑、較小的燃料氣流與空氣流夾角、短火盆、一次配風(fēng)、高燃料氣壓力、低燃燒空氣溫度等。

氫的燃燒性好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時(shí)具有廣泛的可燃范圍，并且燃點(diǎn)高，燃燒速度快；燃燒后的產(chǎn)物是水，基本沒有污染環(huán)境的問題，而且生成物是水，可以循環(huán)利用。氫屬于潔凈的燃料，其燃燒性能很特殊。

氫氣在空氣中爆炸極限4%～75.6%，或占5%至95%的濃度時(shí)與氯氣混合時(shí)是極易爆炸的氣體，在熱、日光或火花的刺激下易引爆；氫氣的著火點(diǎn)為500℃。

氫氣燃燒器技術(shù)參數(shù)

99.9%純氫熱值：2580kcal/m3 氫氣閥組前壓力：10~30kpa

說明：1、助燃風(fēng)過量空氣系數(shù)為1.7；

2、氮氧化物排放與用戶燃料成分、工藝有關(guān)，本數(shù)值為實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)值；

3、本型號(hào)燃燒器接受非標(biāo)定制，可根據(jù)用戶需求負(fù)荷進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)。

氫氣燃燒器設(shè)計(jì)選型用戶條件

（1）氫氣成分的要求：氫氣最好是含氫氣量在95%以上的純氫氣，不能含氧氣成分，不含其它氯氣、硫化氫等成分。

（2）氫氣壓力的要求：我公司氫氣燃燒系統(tǒng)為低壓燃燒，一般要求客戶將氫氣壓力減壓至10~30kPa。

（3）助燃劑：一般為常溫新鮮空氣或預(yù)熱后空氣。

（4）公用條件：工業(yè)普氮，壓力需減壓至40~60kPa使用（必備）。

（5）儀表風(fēng)：溫度：≤40℃；露點(diǎn)：≤-40℃；壓力 0.5～0.7 Mpa。

（6）用電: 380/220V、50Hz。

（7）工藝需求: 用戶提供工藝參數(shù)。

氫氣燃燒器系統(tǒng)配置表

氫氣燃燒器系統(tǒng)工藝流程圖

氫氣燃燒器系統(tǒng)安全保障（一）

（1）輸送氫氣管材采用碳鋼無縫鋼管，管網(wǎng)輸送流速≤15m/s。

（2）法蘭和墊片的選用按工作介質(zhì)的壓力、溫度和需要密封程度確定。氫氣管道墊片采用聚四氟乙烯或金屬纏繞式墊片（不得采用橡膠等可被氫氣還原的墊片）。

（3）為防止檢修其他管道時(shí)，焊渣火花落在氫氣管道上發(fā)生危險(xiǎn)，也為了防止氫氣管道發(fā)生事故時(shí)影響其他管道；又因氫氣輕，極易向上擴(kuò)散，所以氫氣管道布置在其他管道外側(cè)和上層。因有積水、排水問題，規(guī)定管道坡度不小于3‰ ，并在最低點(diǎn)處設(shè)排水裝置排水，防止排水時(shí)氫氣泄漏。

（4）氫氣放空管設(shè)阻火器，放空管需高出屋脊1m，阻火器后管材需采用不銹鋼。

（5）氫氣管道設(shè)置靜電接地裝置，并在進(jìn)燃燒器廠房前設(shè)放空管和取樣口；

（6）氫氣輸送管道起始點(diǎn)設(shè)緊急切斷閥，并分別采用手/自動(dòng)放空閥；

氫氣燃燒器系統(tǒng)安全保障（二）

（1）現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的安全保護(hù)（氫氣的外漏）。

（2）管道置換：通氫氣點(diǎn)火運(yùn)行前。必須檢查管道內(nèi)是否用氮?dú)庵脫Q好，是否空氣存在，必須嚴(yán)格測(cè)量氧含量≤1%，符合要求的才進(jìn)行點(diǎn)火運(yùn)行。

（3）壓力檢測(cè)：氫氣壓力檢測(cè)必須是合格范圍，儀表風(fēng)壓力檢測(cè)必須是合格范圍。點(diǎn)火用燃料壓力必須是合格范圍，否則不允許進(jìn)入下一程序。

（4）閥組檢測(cè)內(nèi)部泄漏：管道置換后，每次進(jìn)入點(diǎn)火流程前，系統(tǒng)自動(dòng)用氮?dú)膺M(jìn)行閥組檢漏。

（5）風(fēng)機(jī)馬達(dá)運(yùn)行吹掃爐膛，并進(jìn)行空氣壓力檢測(cè)

（6）在各閥門根據(jù)程控器及PLC送出指令后，檢測(cè)閥門是否執(zhí)行命令，以及是否動(dòng)作到位，否則不允許進(jìn)入下一程序。

（7）其他不允許設(shè)備啟動(dòng)的情況：如引風(fēng)機(jī)連鎖、風(fēng)機(jī)連鎖、超溫連鎖等。

氫氣燃燒器系統(tǒng)安全保障（三）

（1）在燃燒器自動(dòng)狀態(tài)下，前面所有安全檢測(cè)全部通過后，燃燒器自動(dòng)進(jìn)入點(diǎn)火程序。點(diǎn)火器打火，安全時(shí)間內(nèi)打開點(diǎn)火燃料氣動(dòng)閥。

（2）點(diǎn)火燃料氣動(dòng)閥打開3秒內(nèi)火焰探測(cè)器無探測(cè)到有效火焰，則點(diǎn)火失敗，切斷氫氣主閥，系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警及爐膛吹掃程序。

（3）點(diǎn)火燃料氣動(dòng)閥打開3秒內(nèi)火焰探測(cè)器探測(cè)到有效火焰，則點(diǎn)火成功，點(diǎn)火火焰維持10秒，檢測(cè)點(diǎn)火火焰穩(wěn)定性。

（4）點(diǎn)火程序通過后燃燒器打開雙主閥，主火火焰建立。系統(tǒng)進(jìn)入正常運(yùn)行。點(diǎn)火氣動(dòng)閥在60秒之內(nèi)自動(dòng)關(guān)閉。如主火火焰未建立，則系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警并切斷雙主閥，打開雙主閥之間放散閥自動(dòng)放散，并打開風(fēng)閥吹掃爐膛。