提升燃燒效率,優(yōu)化工藝性能
1.燃燒速度快,縮短反應時間
氫氣的燃燒速度是天然氣的 7 倍以上,能使火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?,燃燒更充分,減少不完全燃燒導致的熱損失。例如:
玻璃熔爐摻氫 10% 后,熱效率提升 5%-8%,燃料消耗量降低 12%,同時熔融玻璃的均勻性改善,廢品率下降 3%。
2.燃燒溫度高,適應高溫工藝需求
氫氣燃燒熱值高(約 120MJ/kg,為天然氣的 3 倍),摻氫后可提高火焰溫度。例如:
陶瓷窯爐摻氫 20% 時,高燃燒溫度從 1450℃提升至 1500℃,縮短燒成時間 10%-15%,產(chǎn)能提升約 5%。
3.減少污染物排放
氮氧化物(NOx)降低:氫氣燃燒產(chǎn)物為水,且能稀釋天然氣中的氮含量,摻氫 20% 可使 NOx 排放減少 20%-30%,滿足環(huán)保標準(如從 50mg/m3 降至 40mg/m3)。
硫化物協(xié)同控制:若氫氣為綠氫,可避免傳統(tǒng)天然氣中硫化物燃燒產(chǎn)生的 SOx,進一步提升清潔性。
氫氣的易燃易爆特性
氫氣在空氣中具有小點火能量低、自燃概率高、燃燒速度快、爆炸下限低等特點。一旦泄漏,極易形成爆炸性混合物,且氫氣火焰亮度低,肉眼難以發(fā)現(xiàn),增加了火災和爆炸的風險。
氫脆腐蝕與材料兼容性
氫氣對金屬材料具有氫脆腐蝕性,可能導致管道破裂或設備損壞。此外,氫氣與天然氣的混合均勻性也是一個問題,不均勻的混合可能導致局部氫氣濃度過高,引發(fā)安全事故。
安全措施與標準制定
為應對上述風險,研究建議在摻氫比例較高的情況下,應建立相關評估方法和用戶數(shù)據(jù)庫,并完善相關標準。例如,摻氫比例在10%以內(nèi)時,管道安全管理和燃氣具適用性基本與天然氣一致;而摻氫比例達到40%以上時,需關注安全問題。
醇水制氫是一種以甲醇和水為原料制取氫氣的技術(shù),其優(yōu)勢在于原料易得、工藝成熟、成本較低。與天然氣摻氫相比,醇水制氫具有以下特點:
原料成本低
醇水制氫以甲醇和水為原料,甲醇的生產(chǎn)成本較低,且水是免費的,因此整體原料成本大幅降低。例如,使用甲醇和水制備的醇水混合燃料氣體,其發(fā)熱量可達100MJ/kg,燃料消耗量和煙氣排放指標均顯著優(yōu)于直接燃燒甲醇、天然氣或燃料油。
無需脫硫脫硝設備
醇水燃燒裝置無需脫硫脫硝除塵設備即可達到極低的排放標準,這使得其在環(huán)保方面具有顯著優(yōu)勢。
與天然氣摻氫技術(shù)結(jié)合
醇水制氫與天然氣摻氫技術(shù)可以結(jié)合使用,形成更的氫能利用模式。例如,通過醇水制氫設備制備的氫氣,可直接摻入天然氣中,形成HCNG,再通過現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)輸送至終端用戶。這種模式不僅降低了制氫成本,還提高了氫氣的利用效率。