为什么是氢气？

氢气的燃烧特性与天然气等传统化石燃料的燃烧特性明显不同。首先，氢气具有更快的火焰速度和更宽的可燃性极限。它还不会产生烟尘、一氧化碳 （CO） 或挥发性有机化合物 （VOC）。这些特性使氢气成为减少排放和提高燃烧效率的有吸引力的选择。

然而，这些相同的特性也带来了重大的设计挑战。切向燃烧的锅炉，传统上与化石燃料一起使用，需要仔细改造才能有效处理氢气。

氢气转化的主要挑战

从天然气过渡到氢气时，需要考虑几个设计因素：

  1. 火焰速度：氢气的火焰速度明显高于天然气。事实上，在典型的工作温度下，氢气的火焰速度可以比甲烷快七倍。这意味着火焰前沿可能会更快地传播，从而导致锅炉不稳定和局部过热。
  2. 可燃性限值：与天然气相比，氢气的可燃性范围更广。这会在燃料混合物可燃的地方形成一个更广泛的区域，从而增加锅炉内意外着火点的可能性。
  3. 传热：氢气比天然气燃烧得更热，这会影响锅炉内的传热动力学。温度分布的这种变化可能需要调整燃烧器倾斜度、修改燃烧器材料，甚至改变锅炉的过热机制以防止损坏。
  4. NOx 排放：虽然氢气燃烧消除了 CO 和 VOC 排放，但由于燃烧温度较高，它会增加氮氧化物 （NOx）。解决 NOx 排放问题需要仔细设计燃烧器以减轻这种影响。

为了

应对这些挑战，

我们在我们的位于俄克拉荷马州塔尔萨的研发测试中心进行了严格的测试。我们开发了一种能够处理氢气独特特性的专用燃烧器。我们的测试揭示了几个关键的见解：

  • 燃烧器设计：由于火焰速度增加和可燃性限制更宽，燃料喷嘴的修改降低了过热的风险，同时保持了天然气燃料的性能。这种新设计降低了过热的风险，并提高了燃烧器的整体稳定性。
  • 材料升级：向氢气的过渡需要将燃烧器材料升级为更高等级的不锈钢。这种变化有助于承受更高的工作温度，而不会影响燃烧器的结构完整性。
  • NOx 减排策略：我们测试了各种配置，以最大限度地减少 NOx 排放。与传统装置相比，优化后的设计将 NOx 排放量减少了约 23%，使氢气燃烧更加环保。
  • 过渡友好：我们的 T-Fire 技术已被证明是从 100% 天然气到 100% 氢气，这意味着我们市场领先的 Tangential Fire 燃气燃烧器技术将能够支持最终用户完成能源转型。

未来之路

氢气是未来清洁能源的关键参与者，切向燃烧的锅炉可以适应利用这种燃料的优势。然而，这种转变并非没有障碍。在 John Zink，我们始终致力于开发实用的解决方案，帮助我们的客户顺利完成这一转变。我们持续的研究和测试确保我们不仅对行业趋势做出反应，而且积极塑造它们。

如果您有兴趣了解有关氢气转换的更多信息或需要燃烧系统方面的帮助，John Zink 随时为您提供帮助。