切向燃燒鍋爐中的氫氣燃燒：更清潔燃燒的未來

為什麼是氫氣？

氫氣的燃燒特性與天然氣等傳統化石燃料的燃燒特性明顯不同。首先，氫氣具有更快的火焰速度和更寬的可燃性極限。它還不會產生煙塵、一氧化碳 （CO） 或揮發性有機化合物 （VOC）。這些特性使氫氣成為減少排放和提高燃燒效率的有吸引力的選擇。

然而，這些相同的特性也帶來了重大的設計挑戰。傳統上使用化石燃料的切向燃燒鍋爐需要仔細修改才能有效處理氫氣。

氫氣轉化的主要挑戰

從天然氣過渡到氫氣時，需要考慮幾個設計因素：

1. 火焰速度：氫氣的火焰速度明顯高於天然氣。事實上，在典型的工作溫度下，氫氣的火焰速度可以比甲烷快七倍。這意味著火焰前沿可能會更快地傳播，從而導致鍋爐不穩定和局部過熱。
2. 可燃性限值：與天然氣相比，氫氣的可燃性範圍更廣。這會在燃料混合物可燃的地方形成一個更廣泛的區域，從而增加鍋爐內意外著火點的可能性。
3. 傳熱：氫氣比天然氣燃燒得更熱，這會影響鍋爐內的傳熱動力學。溫度分佈的這種變化可能需要調整燃燒器傾斜度、修改燃燒器材料，甚至改變鍋爐的過熱機制以防止損壞。
4. NOx 排放：雖然氫氣燃燒消除了 CO 和 VOC 排放，但由於燃燒溫度較高，它會增加氮氧化物 （NOx）。解決 NOx 排放問題需要仔細設計燃燒器以減輕這種影響。

為了

我們在奧克拉荷馬州塔爾薩的研發測試中心進行了嚴格的測試。我們開發了一種能夠處理氫氣獨特特性的專用燃燒器。我們的測試揭示了幾個關鍵的見解：

• 燃燒器設計：由於火焰速度增加和可燃性限制更寬，燃料噴嘴的修改降低了過熱的風險，同時保持了天然氣燃料的性能。這種新設計降低了過熱的風險，並提高了燃燒器的整體穩定性。
• 材料升級：向氫氣的過渡需要將燃燒器材料升級為更高等級的不鏽鋼。這種變化有助於承受更高的工作溫度，而不會影響燃燒器的結構完整性。
• NOx 減排策略：我們測試了各種配置，以最大限度地減少 NOx 排放。與傳統裝置相比，優化后的設計將 NOx 排放量減少了約 23%，使氫氣燃燒更加環保。
• 過渡友好：我們的 T-Fire 技術已從 100% 天然氣到 100% 氫氣得到驗證，這意味著我們市場領先的 Tangential Fire 燃氣燃燒器技術將能夠在能源轉型期間為最終使用者提供支援。

未來之路

氫氣是未來清潔能源的關鍵參與者，切向燃燒的鍋爐可以適應利用這種燃料的優勢。然而，這種轉變並非沒有障礙。在 John Zink，我們始終致力於開發實用的解決方案，幫助我們的客戶順利完成這一轉變。我們持續的研究和測試確保我們不僅對行業趨勢做出反應，而且積極塑造它們。

如果您有興趣瞭解有關氫氣轉換的更多資訊或需要燃燒系統方面的説明，John Zink 隨時為您提供説明。