世界中の産業界が持続可能なエネルギーソリューションを求める中、水素(H2)は従来の化石燃料に代わる有望な選択肢として浮上しています。John Zinkでは、お客様の進化するニーズを満たす燃焼技術の革新をリードしています。注目されている分野の1つは、接線燃焼ボイラーを天然ガスから水素に変換することです。このプロセスはエキサイティングな可能性を提供しますが、独自の課題が伴います。
なぜ水素なのか?
水素の燃焼特性は、天然ガスなどの従来の化石燃料とは大きく異なります。一つには、水素ははるかに速い火炎速度とより広い可燃性限界を持っています。また、すす、一酸化炭素(CO)、または揮発性有機化合物(VOC)も発生しません。これらの特性により、水素は排出量を削減し、燃焼効率を向上させるための魅力的な選択肢となっています。
しかし、これらの同じ特性は、設計上の大きな課題ももたらします。従来、化石燃料で使用されてきた接線燃焼式ボイラーは、水素を効果的に扱うために慎重な改造が必要です。
水素変換における主な課題
天然ガスから水素に移行する際には、いくつかの設計上の考慮事項に対処する必要があります:
- 火炎速度:水素の火炎速度は天然ガスよりも大幅に高速です。実際、一般的な動作温度では、水素の火炎速度はメタンの7倍速くなる可能性があります。これは、火炎面がより速く伝播する可能性があり、ボイラーの不安定性や局所的な過熱につながる可能性があることを意味します。
- 可燃性限界:水素は、天然ガスに比べて可燃性の範囲が広いです。これにより、燃料混合物が可燃性であるより広範なゾーンが作成される可能性があり、ボイラー内に意図しない発火点が発生する可能性が高くなります。
- 熱伝達: 水素は天然ガスよりも高温で燃焼するため、ボイラー内の熱伝達ダイナミクスに影響を与える可能性があります。この温度分布の変化により、バーナーの傾きの調整、バーナーの材料の変更、さらには損傷を防ぐためのボイラーの過熱メカニズムの変更が必要になる場合があります。
- NOxの排出:水素燃焼はCOとVOCの排出を排除しますが、燃焼温度が高いため、窒素酸化物(NOx)を増加させる可能性があります。NOxの排出に対処するには、この影響を軽減するための慎重なバーナー設計が必要です。
これらの
課題に対処するために、オクラホマ州タルサにあるResearch & Development Test Centerで厳格なテストを実施しました。水素の特異な性質を扱える専用バーナーを開発しました。私たちのテストは、いくつかの重要な洞察を明らかにしました:
- バーナーの設計:燃料ノズルの変更は、天然ガス燃料の性能を維持しながら、炎速の増加とより広い可燃性限界による過熱のリスクを低減しました。この新しい設計により、過熱のリスクが軽減され、バーナー全体の安定性が向上しました。
- 材料のアップグレード:水素への移行には、バーナー材料をより高級なステンレス鋼にアップグレードする必要がありました。この変更により、バーナーの構造的完全性を損なうことなく、より高い動作温度に耐えることができました。
- NOx削減戦略:NOx排出量を最小限に抑えるために、さまざまな構成をテストしました。最適化された設計により、NOxの発生量が従来の装置に比べて約23%削減され、水素燃焼がより環境に優しいものとなりました。
- 移行にやさしい:当社のT-Fire技術は、100%天然ガスから100%水素まで証明されており、市場をリードするタンジェンシャルファイアガスバーナー技術は、エネルギー移行を通じてエンドユーザーをサポートすることができます。
Road Ahead
Hydrogen は、クリーン エネルギーの未来における主要なプレーヤーであり、接線燃焼ボイラーは、この燃料の利点を活用するように適合させることができます。しかし、この移行にはハードルがないわけではありません。John Zinkでは、お客様がこの切り替えをスムーズに行うのに役立つ実用的なソリューションの開発に引き続き取り組んでいます。当社の継続的な調査とテストにより、業界のトレンドに対応するだけでなく、積極的に形成しています。
水素変換について詳しく知りたい場合、または燃焼システムのサポートが必要な場合は、John Zinkがお手伝いします。
