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燃天然气玻璃窑炉设计应用的体会

作者：作者单位： 2012年9月7日

    燃天然气玻璃窑炉设计应用的体会
    陈兴孝重庆莱弗窑炉工程有限公司(重庆北碚莱弗玻璃工程有限公司)重庆400700
    张萃富四川天马玻璃有限公司629209
    摘要：通过对天然气、发生炉煤气、重油三种燃料内部分子结构及燃烧特性的分析、比较，借鉴比较成熟的燃发生炉煤气及燃重油玻璃窑炉的结构，提出根据天然气的内部结构特征及燃烧特性设计燃天然气玻璃窑炉。
    关键词：天然气内部分子结构窑炉结构

    四川地区将天然气作为燃料应用于玻璃窑炉用方式进行试用。已经有20多年的时间了，笔者设计建造了数十座天然气玻璃窑炉，在这过程中有一些经验、教训和体会，这里把它写出来，起一个抛砖引玉的作用，以使我们在天然气窑炉设计应用方面上一个新台阶，使天然气在玻璃窑炉中应用得更好，使玻璃窑炉的寿命更长，能耗更低。

    1978年重庆地区开始使用天然气作为玻璃窑炉的燃料，在初期使用天然气作为燃料来熔制玻璃时，由于对天然气缺乏认识，也没有什么资料可以借鉴，我们就摹仿燃煤气和燃重油的玻璃窑炉的使在用煤气熔化玻璃的窑炉上试用，是直接将天然气用管道接到小炉里进行燃烧，我们感觉到这种火焰软而长，无力没有动量，而且天然气在小炉内大量析碳，只需l一2天时间就在小炉底板上(特别是纵焰窑)聚集了大量的碳黑，大量碳黑在小炉底板上聚集而形成障碍物，天燃气从喷枪喷出后受阻，火焰的流向发生改变，因而直接影响熔化效果。因此每隔l一2天就要将碳黑清除掉。清除碳黑是一件很费力的事，要用铁钎剔打才能将附着在炉底上的碳黑清除掉，清除碳黑时要将天然气关掉，时间一长又影响炉温，大量的碳黑没在炉内燃烧释放出热量，因此浪费了大量的燃料。在这种情况下我们又按照燃重油的窑炉，将喷枪架设到喷火口附近燃烧，在使用中我们感觉到火焰的亮度不够，火焰长、火焰的覆盖面较窄。

    天然气和煤气同是气体燃料、天然气和重油同是烃类燃料为什么在窑炉结构相同的情况下，燃烧状况会有如此大的差异呢?为了用好天然气我们不得不从它们的内部结构上去找差异，因为任何物质的物理特性的不同都是由于它们的化学结构不同而造成的。

    1．天然气的化学结构及物理特性

    任何物质的外部属性都是由内部的分子结构决定的，要用好天然气必须对天然气的内部结构有一个清楚的认识。
    天然气是指通过生物化学作用及地质变质作用，在不同的地质条件下生存迁移，并于一定压力下储集在地质构造中的可燃气体，通常根据形成条件不同，分为油田伴生气、气田气及凝析气田气。
    天然气是一种混合气体，其组成随气田和产气层不同而异。气田气(又叫气井气)的主要成分为
    CH4(甲烷)，含量可达95％一98％。C,H6(乙烷)以上的烃类较少，同时还含有少量H2S、CO,、N：、H,O、以及He、Ar等非烃类组分，其密度为0．5—0．7kg／Nm ，四川的天然气属于这一类(包括陕北长庆干气田天然气)；油田伴生气主要产于油田附近，是石油的伴生物，它的特征是除含有大量CI-h(甲烷的含量为75—8796)．外、Czo．以上的烃类含量较高，约为10％，C02约为596一l0％，其密度为0．6—0．8kg／Nm’。大庆、大港地区的天然气属于这一类；凝析气田气除含有大量CH．外CsH-：以上烃类含量较高并含有汽油和煤油成分(有的学者将油田伴生气与凝析气田气归成一类)⋯。

    虽然天然气是一种混合物，但是它的主要成分是CH (甲烷)，因此它的外部属性如燃点、火焰传播速度等燃烧特性主要由甲烷的内部结构决定。英国科学家韦弗(Weaver)提出的燃气混合法则也证实这一点，他提出从各组成燃气的燃烧速度系数F，求出燃烧速度因素S，用来表示混合燃气的燃烧速度与氢在空气中最大燃烧速度的百分比关系(后者定为
    100)，韦弗给出的S与F的关系式如下：

    从上表可以看到，虽然甲烷CH·的燃烧速度系数F不算大，为148，但甲烷占天然气的容积成分都很大，是其它组份的几十倍，因此CH．的燃烧特性在天然气中占主导地位。
    甲烷的分子结构是最典型的四面体结构，由于碳原子处在四个氢原子的正中，并且每个键的键
    长、键角相同，因而它是非极性分子l I。在甲烷的分子构成中碳氢原子之间是6键的形式结合。C—H键键长为1．093置，平均键焓(298K)为412△H／kJ．tool～I4I o
    甲烷是无色气体，微有葱蒜味，密度为0．715kg／Nm ，难溶于水，临界温度为一82．5~C，低位热值为3580okJ／Nm ；着火温度为530—750~C，火焰呈微弱亮光，与空气混合后在爆炸极限范围内遇火易发生爆炸，当空气中的甲烷浓度达到25％一30％时便可对人体构成毒害。

    2．天然气与煤气、重油内部结构比较

    燃煤气、燃重油的玻璃窑炉在我国应用时间很长，应用面也很广，燃烧技术也十分成熟，而燃天然气的窑炉则相反，为了更好借鉴燃煤气、燃重油玻璃窑炉的结构，有必要对上述三种燃料进行比较。

    煤气有焦炉煤气、高炉煤气、水煤气、发生炉煤气之分，作为玻璃工厂用得最多的还是以空气和水蒸气混合物作为气化剂而得到的混<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

以下是关于《燃天然气玻璃窑炉设计应用的体会》评论，目前共1条评论共1页第1页

评论人：工控网网控工

评论时间：2022-10-24

对于蓄热室结构我们认为可以按照燃重油窑炉来考虑，只是在小炉与蓄热室的接口处改为喇叭口<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html"><IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">

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