一、沼气燃料及沼气燃烧机设备概述:沼气是一些有机物质,在一定的温度、湿度、酸度条件下,隔绝空气厌氧(如用沼气池),经微生物作用(发酵)而产生的可燃性气体。
沼气的主要成分是甲烷。沼气由50%~80%甲烷(CH4)、20%~40%二氧化碳(CO2)、0%~5%氮气(N2)、小于1%的氢气(H2)、小于0.4%的氧气(O2)与0.1%~3%硫化氢(H2S)等气体组成。由于沼气含有少量硫化氢,所以略带臭味。其特性与天然气相似。空气中如含有8.6~20.8%(按体积计)的沼气时,就会形成爆炸性的混合气体。
沼气的主要成分甲烷无色无味,与适量空气混合后即会燃烧。每立方米纯甲烷的发热值为34000千焦,每立方米沼气的发热量约为20800-23600千焦。即1立方米沼气完全燃烧后,能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比,其抗爆性能较好,是一种很好的清洁燃料。
沼气是可再生的清洁能源,既可替代秸秆、薪柴等传统生物质能源,也可替代煤炭等商品能源,而且能源效率明显高于秸秆、薪柴、煤炭等。沼气也可发电,大、中型沼气工程生产的沼气可用来发电、烧锅炉、加工食品、采暖或供给居民使用。它是一种可再生的、多效能的廉价能源。
沼气燃烧机概念:是利用沼气燃烧释放的热量或其它能量,将工作介质(中间热载体)加热到一定参数的专用燃烧装置。用于加热水并将其转化为蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,也称为蒸汽发生器;用于加热水并将其转化为热水的锅炉称为热水锅炉。
从能源利用的角度来看,沼气燃烧器是一种能量转换设备。在锅炉中,一次能源(燃料)的化学储存可以通过燃烧过程转化为燃烧产物(烟气和灰烬)中所含的热量,然后通过热传递过程将热量传递给中间热载体(如水和蒸汽),并依靠中间热载体将热量传递给加热设备。
二、沼气燃烧器按用途可分为四类:电站锅炉、工业锅炉、船用锅炉和机车锅炉。前两种类型也被称为固定式锅炉,因为它们是固定安装的,不能移动。后两种类型称为移动式锅炉。
沼气燃烧器有三个主要过程:(1)燃料在炉内燃烧,其化学储存能量以热能的形式释放,使火焰和燃烧产物(烟气和灰烬)高温。(2)高温火焰和烟气通过“受热面”向工质(热媒)传热。(3)工作介质(热介质)被加热,其温度上升或蒸发为饱和蒸汽,或进一步加热为过热蒸汽。上述三个过程相互关联、同时进行,实现了能量的转化和传递。随着能量的转换和转移,物质流动和变化。
通常,燃料和烟气侧的过程(包括燃烧、放热、排渣、气流等)称为“炉子过程”;水和蒸汽侧的过程(水和蒸汽流、吸热、汽化、汽水分离、热化学过程等)称为“锅内过程”。
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