Почему водород?

Горючие свойства водорода заметно отличаются от свойств традиционных ископаемых видов топлива, таких как природный газ. Во-первых, водород имеет гораздо более высокую скорость пламени и более широкие пределы воспламеняемости. Он также не производит сажу, окись углерода (CO) или летучие органические соединения (ЛОС). Эти характеристики делают водород привлекательным вариантом для сокращения выбросов и повышения эффективности сгорания.

Тем не менее, эти же свойства также создают значительные проблемы при проектировании. Тангенциально работающие котлы, традиционно используемые на ископаемом топливе, требуют тщательных модификаций для эффективной работы с водородом.

Ключевые проблемы при преобразовании водорода

При переходе от природного газа к водороду необходимо учесть несколько конструктивных соображений:

  1. Скорость пламени: Скорость пламени водорода значительно выше, чем у природного газа. На самом деле, при типичной рабочей температуре скорость пламени водорода может быть в семь раз выше, чем у метана. Это означает, что фронты пламени могут распространяться быстрее, что потенциально может привести к нестабильности и локальному перегреву котла.
  2. Пределы воспламеняемости: Водород имеет более широкий диапазон воспламеняемости по сравнению с природным газом. Это может создать более обширную зону, в которой топливная смесь является горючей, увеличивая вероятность возникновения непреднамеренных точек возгорания внутри котла.
  3. Теплопередача: Водород горит горячее, чем природный газ, что может повлиять на динамику теплопередачи внутри котла. Это изменение в распределении температуры может потребовать корректировки наклона горелки, модификации материалов горелки или даже изменения механизмов перегрева котла для предотвращения повреждений.
  4. Выбросы NOx: В то время как сжигание водорода устраняет выбросы CO и VOC, оно может увеличить количество оксидов азота (NOx) из-за более высоких температур сгорания. Решение проблемы выбросов NOx требует тщательной конструкции горелок для смягчения этого эффекта.

Практические решения и тестирование

Чтобы решить эти проблемы, мы провели тщательное тестирование в нашем Испытательный центр исследований и разработок в Талсе, штат Оклахома. Мы разработали специализированную горелку, способную работать с уникальными свойствами водорода. Наши испытания выявили несколько важных выводов:

  • Конструкция горелки: Модификации топливных форсунок снизили риск перегрева из-за увеличенной скорости пламени и более широких пределов воспламеняемости, сохраняя при этом производительность на природном газе. Эта новая конструкция снизила риск перегрева и улучшила общую стабильность горелки.
  • Модернизация материалов: Переход на водород потребовал модернизации материалов горелок до более высококачественной нержавеющей стали. Это изменение помогло выдержать более высокие рабочие температуры без ущерба для структурной целостности горелки.
  • Стратегии сокращения выбросов NOx: Мы протестировали различные конфигурации для минимизации выбросов NOx. Оптимизированная конструкция снизила выброс NOx примерно на 23% по сравнению с традиционными установками, что сделало сжигание водорода более экологичным.
  • Удобство перехода: Наш Технология T-Fire была проверена от 100% природного газа до 100% водорода, что означает, что наша ведущая на рынке технология газовых горелок Tangential Fire сможет поддержать конечных пользователей во время энергетического перехода.

Водород

является ключевым игроком в будущем чистой энергии, и котлы с тангенциальным сжиганием могут быть адаптированы для использования преимуществ этого топлива. Тем не менее, переход не лишен препятствий. В John Zink мы по-прежнему стремимся разрабатывать практические решения, которые помогут нашим клиентам плавно осуществить этот переход. Наши постоянные исследования и испытания гарантируют, что мы не только реагируем на отраслевые тенденции, но и активно формируем их.

Если вы хотите узнать больше о конверсии водорода или вам нужна помощь с системами сгорания, Джон Цинк всегда готов помочь.