燃气燃烧第十章.ppt

燃气燃烧与应用主讲教师: 吴晓南 　　　　　第十章 燃气互换性 有多种气源的城市常常会遇到以下两种情况：一是随着燃气供气规模的发展或者制气原料的改变，原来使用的燃气要长期地由另外一种燃气代替。二是由于基本气源不足，需要向输配管网中掺入与原来性质不同的燃气。无论出现上述那种情况，都会使用户得到的燃气性质改变，这对燃具的正常工作会产生影响。如燃烧器的热负荷、火焰结构、一次空气系数、燃烧稳定性、烟气中一氧化碳含量等都会受到影响，而燃具(主要指民用的)不可能更换和调整，这样就引出了燃气互换性的问题。 　　　　第一节 燃气的互换性和燃具的适应性 任何燃具都是按特定燃气成分设计的。当燃气成分发生变化而导致其热值、密度和燃烧特性发生变化时，燃具燃烧器的热负荷、燃烧稳定性、火焰结构、烟气中有害成分的含量等燃烧工况就会改变。 设某一燃具以a燃气为基准进行设计，由于某种原因要以s燃气置换a燃气，如果燃烧器此时不加任何调整而能保证燃具正常工作，则表示s燃气可以置换a燃气，或称s燃气对于a燃气而言具有“互换性”。a燃气称为“基准气”，s燃气称为“置换气”。但是，互换性并不一定是可逆的，即s燃气能置换a燃气，并不代表a燃气一定能置换s燃气。 根据燃气互换性的要求，当气源供给用户的燃气性质发生改变时，置换气必须对基准气具有互换性，否则就不能保证用户安全、经济地用气。燃气互换性是对燃气生产单位 提出的要求，它限制了燃气性质的任意改变。为了达到互换性的要求，制气方法不能随意选用，这从保证整个燃气供应系统的安全、可靠和经济性来讲，是完全合理和必要的。 两种燃气是否能够互换，并非只决定于燃气性质本身，它还与燃烧器及其他部件的性能有密切关系。一般来说，燃烧器即使在不做任何调整的情况下，也能适应燃气成分的某些改变。 所谓燃具适应性，是指燃具对于燃气性质变化的适应能力。决定燃具适应性大小的主要因素是 燃烧器的性能，但是燃具的其他性能（ 如二次空气的供给情况，敞开燃烧还是封闭燃烧等）也影响其适应性。因此，通常所讲的适应性应理解为燃具的适应性，而不单单是燃烧器的适应性。 燃气互换性与燃具适应性实际上是一个事物的两个方面。互换性是指燃气的性质变化范围，能够满足两种燃气的互换。适应性是指燃具要能适应燃气在一定范围的变化。互换性是对燃气品质提出的要求，适应性是对燃具本身性能提出的要求，两者具有辨证的关系：如果某一城市的几种气源都具有较好的互换性，那么燃具的适应性要求就可以降低。反之，如果燃具具有较强的适应性，那么对燃气互换性的要求就可降低。 研究燃气互换性与燃具适应性间题具有很大的技术经济意义。它最大限度地从扩大使用多种气源的角度对燃气生产部门和燃具制造部门同时提出了要求。对于燃具制造厂来说，首先应当致力于提高各种燃具的工艺效率、热效率和卫生指标，与此同时必须注意扩大燃具的适应性。 　　为了实现这点，有时甚至可以“牺牲”一些其他方面的效益。但是合理的“牺牲”是值得的，它可以从提高制气经济性方面得到补偿。在设计和调整燃具时，除了以基准气为主要对象外，还应预先估计到可能使用的置换气，以便有针对性地采取措施扩大燃具的适应性。 一般来说，工业燃具对燃气的互换性要求较低，考虑燃气互换性，主要应考虑在民用燃具上能够互换。而民用燃具又广泛采用引射式大气燃烧器，因此，研究燃气互换性，主要是研究燃气在配有引射式大气燃烧器的民用燃具中的互换性。 　　　　　　第二节 燃气互换性的判定 燃气互换问题的提出是与燃气事业的发展相联系的。随着气源种类的进一步增多，燃气组分更为复杂，各国相继系统地开展了对燃气互换性的研究，根据燃气燃烧特性来确定互换性判定指数。两种燃气是否可以互换，最基本的方法是通过实验手段来确定。燃气互换性试验一般都在特制的控制燃烧器上进行。 　　　一、华白指数法 当以一种燃气置换另一种燃气时，首先要保证热负荷在互换前后不发生大的改变。当燃烧器喷嘴前压力不变时，燃具热负荷Q与燃气热值H成正比，与燃气相对密度的平方根存成反比，而 称为华白数： 式中 W—华白数，或称热负荷指数； H—燃气热值（kJ/Nm3）; s—燃气相对密度。 这样，燃具热负荷Q就与华白数W成正比 式中 k—比例常数。 　　华白数是代表燃气特性的一个参数。设有两种燃气的热值和密度均不相同，但只要它们的华白数相等，就能在同一燃气压力下和同一燃具上获得相同热负荷，如果其中一种燃气的华白数比另一种大，则其所能达到的热负荷也大。因此，华白数又称热负荷指数。 当燃气性质改