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燃气成分对家用燃气具燃烧性能的影响分析

发布时间:2021-07-05 08:58:10 浏览数:

摘 要:燃气是现代家庭最为重要的生活资源之一。与传统能源相比,燃气具有运输方便、燃烧稳定且对环境污染极小等特点。燃气的种类较多,不同种类的燃气成分也有所不同,这点在燃烧性能上会得到明显的体现。本文首先对家用燃气的主要种类及其成分进行了综述,然后具体的对影响燃气具燃烧性能的因素进行了分析,希望通过文章的撰写对相关产品的研发起到一定的指导作用。

关键词:燃气;燃气具;热能;华白数;燃烧势

中图分类号:TU996 文献标志码:A

从整体通性上来看,不管是什么样的燃气具都是按照所使用的燃气成分组成来进行设计的,如果所使用的燃气成分发生了改变,那么将会直接影响到其相对密度、华白数、产生热值以及燃烧势等具体数值。这些数值变化的结果又会对燃气具的热输出、生成火焰的特性、生热效率以及一氧化碳的排放量等数值造成影响。下面我们首先对家用燃气具常用的燃气种类进行介绍。

1 家用燃气的种类

我们都知道,自然界资源按照再生性可以分为再生资源和不可再生资源(生成的时间亿年计算),而不可再生资源更是用多少就会减少多少。我们日常生活中所用到的燃气,不管种类和成分如何,大多都是通过石油、天然气以及煤炭类不可再生资源改良而成的。所以说为了可持续的使用,就要做到合理利用。从燃气种类来看,家庭常用燃气大致可以分为以下几种。

1.1天然气

天然气的成因主要是古代生物的残骸在地下长时间的沉积而成,将原来的成分变质裂解成为气态的碳氢化合物,主要成分由CH4构成,比空气密度要小,而且燃烧产物中二氧化碳量占比少,NOX排量也仅是煤的一半,其热值约为8700kcal/m3,约为人工煤气的两倍,使用的过程中也不会造成管道堵塞或者腐蚀等现象,是一种非常高效且优质的能源。

因为天然气中主要成分为CH4,不含CO,所以其泄漏不会造成人体中毒。同时我们也应该看到天然气属于易燃易爆类气体,使用过程中的安全问题应该尤为重视,而且使用的过程中也要注意通风,防止不完全燃烧引起的中毒现象。

1.2 人工煤气

人工煤气可以看作是成分比较复杂的混合气体。燃烧的热值大致在3500kcal/m3以上,某些地區根据煤质的不同可以达到3800kcal/m3以上。人工煤气的燃性主要CO和H2,两者都是无色、无味的气体,但是其中CO是有剧毒的气体,会导致人类中毒甚至死亡。同时人工煤气中含H2,与空气的占比达到一定比例时会成为具有爆炸性的气体,遇明火易发生爆炸事故,在使用过程中应该尤为注意。

1.3 液化石油气

液化石油气是石油的附属产品之一。通过对石油高温裂化加氢、加压等一系列操作而成。其主要成分是甲烷、丁烷、丙烯、丁烯等成分,同时还含有微量的其他类硫化物。液化石油气是我们日常用的家用燃气,同时也可以用在工业以及内燃机上,是一种易燃化合物,当达到一定浓度时遇明火容易发生爆炸,使用时需要注意。

1.4 沼气

沼气主要由甲烷构成,通常可以占到其比例的50%~80%,另外还含有20%~40%的CO2,有时候会含有少量氮气、硫化氢(带臭味)等其他物质。因为沼气的主要成分是甲烷,是一种可再生资源,燃烧的热值大约为20800kJ/m3~23600kJ/m3,而且与其他类燃气相比,具有比较优良的抗爆性,是一种理想的清洁燃料。

2 燃气成分对燃气具热流量的直接影响

热流量是指单位时间内燃气燃烧所产生的热量,是用来反映燃气具本身加热能力的重要指标。当燃气成分发生改变时,若形成燃气热值增加或者相对密度减小的现象,在炉的前压以及喷孔直径保持不变的情况下,就会造成热流量增大。导致气体通过燃具时可能处于不能完全燃烧状态或者可能导致燃烧的温度过高,增加烟气中产生一氧化碳以及其他氮氧化合物的比重,造成资源浪费的现象,不完全燃烧还会形成高浓度的CO排放,甚至引发人体发生中毒的现象。相反的,若燃气成分改变导致热值减少或者相对密度变大的话,就会产生燃气具低于自身额定热流量,同样会产生不完全燃烧的现象,造成燃气具的使用效率偏低,不仅造成燃气的浪费,而且还可能造成加热时间增加、达到对食物的应有加热温度、燃气具回火等现象。

3 燃气成分对燃气具热流量的间接影响

燃气的成分发生改变,必然会造成华白数、燃烧势及一次空气系数等数值的改变。如果出现燃气的热值变大或者相对密度变小的情况,那么华白数也会随之增大,同时也会造成一次空气系数减少的情况,这样就会造成不完全燃烧的现象发生,燃烧的火焰呈现黄焰甚至冒黑烟等现象。相反,如果燃气的热值变小或者相对密度变大的情况,就会造成华白数减小,而一次空气系数随之增大,会造成因为离焰或回火而导致的不完全燃烧的现象发生,这种情况下若使用的燃气是人工煤气,那么就会出现回火或者噪声变大等现象,若使用的是天然气,则会造成脱火或者熄火的现象。

同时,燃气成分的变化还会导致燃烧的稳定性发生变化。家用燃气的场所是家庭厨房,对燃烧的稳定性具有极高的要求,这样才能保证人们的安全,这也是燃具的基本要求之一。影响燃具稳定性的因素有很多,主要可以从燃气的火焰传播速度来考量,H2的导热系数比较大,同时传播的速度也就比较快;而甲烷的导热系数相对较小,速度较慢。所以说燃气成分中氢含量较多的类别,火焰传播速度就会相对较快,而甲烷作为主要成分的种类,传播速度较慢,稳定性也相对较差。

4 劣质燃气具的弊端

在日常的使用过程中,除了对燃气成分进行把控外,燃气具自身的质量也极为重要。随着燃气具的推广和使用范围越来越广,为人们的生活带来了极大的便利,同时又因为市场上燃气具品类和质量参差不齐,也会给人们的安全生活带来了隐患。劣质燃气具连品牌标识都写不清楚,而且型号和规格也非常混乱,甚至假冒其他优质品类,用粗糙的材质来冒充好的产品,又以低廉的价格来吸引消费者,殊不知是为自己埋下了安全隐患,因为燃气具本身质量问题而导致的事故时有发生,极大地阻碍了燃气具市场的顺利发展。

结语

通过本文的撰写,笔者认为生产厂家和相关部门应该从燃气成分以及燃气具质量两方面进行综合把控,一方面通过对燃气成分和质量的把控来保证燃气具的使用效率,另一方面将燃气具质量作为保证燃气安全使用的重要保障,只有通过这样的方式,才能在做到保证资源合理利用的同时,兼顾人们的安全和相关市场的合理运行。

参考文献

[1]张维华.GB17905—2004《家用燃气具安全管理规则》和GB/T20000.4—2003《标准工作指南 第4部分 标准中涉及安全的内容》要求对燃气具标准和产品进行安全评估[A].中国城市燃气学会应用专业委员会2005年会论文集[C].2005.

[2]罗东晓,赖元楷.高适配性燃气具对推动天然气产业发展的重要意义[A].中国城市燃气学会应用专业委员会2005年会论文集[C].2005.

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