天然气的燃烧及燃烧调整研究

2020-11-27孟元甲吕高锋

商品与质量 2020年51期

孟元甲吕高锋

西安航天源动力工程有限公司陕西西安 710000

随着国民经济不断发展进步，我国大部分地区结合当地实际情况，对天然气田加大开发和利用，促使燃气能源得到普遍运用。但因我国在天然气燃烧以及燃烧调整方面的经验相对比较匮乏，为保证天然气燃烧效率得到有效提升，能源使用效率提高，对此，相关机构和部门正在多方向探索和研究天然气燃烧工况。

1 天然气燃烧过程分析

1.1 天然气燃烧器的两种方式

天然气燃烧器在实际运转时，为了确保天然气得到充分燃烧，需在天然气与空气混合的情况下，合理选择燃烧方式。目前，天然气燃烧方式主要包括扩散式燃烧和预混式燃烧两种。扩散式燃烧主要是指天然气和空气二者边混合边燃烧的一种燃烧方式，而预混式燃烧是指天然气和空气在被送入过路线中进行混合，当二者均匀扩散之后，在将其送入锅炉内部进行燃烧。而天然气与空气的混合程度对天然气的燃烧速度和燃烧程度产生直接影响[1]。

1.2 扩散燃烧方式

扩散燃烧方式主要是指天然气和空气在炉内边燃烧边混合的一种燃烧方式，而空气多少、空气密度以及天然气与空气的混合程度直接影响天然气的燃烧速度。通常情况下，扩散燃烧方式主要分为层流和湍流两种方式。

通常情况下，扩散燃烧主要由天然气分配集箱、旋流器、风管以及稳焰器等多种装备组合而成。在天然气燃烧过程中，燃烧器外侧会均匀布置多根气枪，同时，气枪顶端可以根据实际情况，合理分段进行燃烧喷孔。天然气枪往炉内注入天然气的同时，还需利用调风器风管以及风管调节装置等设备，将空气传输至锅炉内部。根据实际情况，在一次风管、二次风管、分级风管上合理设置旋流器，确保风在流动过程中形成一个高压漩涡区。同时，空气在进入炉膛的高速旋转过程中，自身的温度会发生一定变化，一旦温度达到燃点，与空气、天然气相遇机会发生燃烧。但是燃烧器在进行分段燃烧时，其位置不同的风管也会从不同位置传输空气进入炉内，只有这样，才能保证天然气和空气充分混合，从而真正实现天然气和燃气边混合边燃烧的目的。

1.3 预混燃烧方式

预混燃烧方式其实是动力燃烧的一种，并且天然气的燃烧程度与风管的进风量以及天然气形成的射流有着密切关联。一般情况下，预混燃烧方式主要由点火器、主天然气燃烧器、风管、天然气环形集箱等相关设备组合而成。天然气燃烧时，通过多根气枪喷出天然气，然后在环形集箱高速运转作用下，形成一个切向圆，最后，利用调风器，将风管进入炉内的风转变成一个高强度的旋流。但是因天然气压力和气流速度影响，促使天然气和空气进行充分混合，保证天然气燃烧火焰的稳定性。

2 天然气燃烧调整的有效措施

2.1 对天然气压力进行合理调整

天然气在调整压力的过程中，需要结合实际情况，合理调整天然气压力范围，确保天然气压力的合理性。当天然气压力调整超出允许范围时，炉内的燃烧会不稳定，锅炉的内部的温度也会出现异常，严重时导致炉内燃烧恶化或出现其他危害。因此，天然气工作压力在调整过程中，要对燃烧器进行综合考虑，确保二者协调。天然气在扩散燃烧方式作用下，其工作压力会逐渐增加，促使天然气和空气二者的混合速率得到提升。天然气压力在不断变化的情况下，其燃烧器作用也会随之发生相应变化。燃烧器在设置过程中，需按照相关要求标准，合理设置高度，对此，天然气压力在增减过程中，炉内的火焰高度也会随之发生变化，确保炉内燃气温度与相关要求相符合[2]。

2.2 对天然气燃烧器进行调整

通常情况下，炉膛内部会从上向下或沿圆周方向布置多个燃烧器，利用对冲或切圆方式进行燃烧。天然气炉在满负荷的情况下，全部燃烧器都处于运行状态，炉内温度处于最高点，容易造成局部超温，或高温部件发生故障。为了有效解决这种问题现象，需要在高负荷状态下，调整燃烧器运行状态，一方面调整多个烧嘴的工作压力，另一方面根据燃烧器位置不同，调整天然气投入量。同时，天然气在提升工作压力时，可以适当降低燃气投运量。另外，部分多层设置燃烧器的锅炉，由于燃烧器的高度设置大不相同，因此，为了有效降低炉内火焰高度，需要降低水温，减少水循环系统损坏，确保天然气正常燃烧。

2.3 对总风量进行调整

为了保证天然气燃烧的安全性和稳定性，必须严格按照等比例要求对天然气和空气二者进行混合，而总风量的多少和调整对天然气是影响天然气和空气等比例混合的主要因素，需要对其加强重视。但因天然气自身具有的特定性质，一旦总风量控制不当，则会使燃烧器以及锅炉膛内的天然气和空气比例失衡，造成天然气燃烧恶化。另外，如果天然气燃烧不充分且被排放到空气中，则会导致空气中的一氧化碳值超标，而一氧化碳为毒性气体，对大气环境和操作环境都有一定的危害性。为了有效缓解上述问题，需要对天然气燃烧过程中的各个环节进行实时监控，收集整理相关监控数值，通过数值分析，找出天然气和空气的合理比例，使燃烧有效进行。