天然气具有燃烧热值高、清洁、安全、易于运输与存储等特点，是一种优质的矿物资源。
随着人们环保意识的增强，天然气作为清洁能源，在能源结构中的比重越来越大，尤其国家为了减少煤炭燃烧对大气的污染，保护生态环境，提倡“以气代煤”的政策，促进了天然气在采暖和生活热水应用中的广泛使用。 本文和大家一起探讨一下天然气的燃烧特性。
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天然气燃烧方程式
天然气是一种混合气体，主要成分是CH4。有一些天然气含有乙烷、丙烷、丁烷等。另外还含有少量不可燃的氮气、二氧化碳，及微量硫化氢等。 以城镇常用燃气为12T为例，其标准气成分为100%甲烷。 化学反应方程式为： CH4+2O2=CO2+2H2O （氧气） CH4+2O2+8N2=CO2+2H2O+8N2 （空气） 燃烧1m3甲烷需要2m3的氧气，而空气中氧气含量约为21%，也就是说燃烧1m3甲烷需要10m3的空气。 甲烷燃烧后的产物主要是二氧化碳、水蒸汽和氮气。 由此可见，壁挂炉的燃烧过程必须保证良好的空气流通，否则天然气燃烧不充分，会产生一氧化碳中毒的风险。 上述方程式中燃烧所需的燃气和空气值为理论值，要想使天然气充分燃烧，仅仅供给理论空气量往往是不够的，实际供给的空气量要比理论空气量多。 实际供给的空气量与理论空气量之比就是过剩空气系数： ɑ —过剩空气系数 V —实际空气量 V0—理论空气量 燃烧的过剩空气系数可以通过分析烟气中的二氧化碳和氧气浓度来确定，通过烟气分析仪进行测定。 过剩空气系数的大小是影响天然气燃烧质量的关键因素之一。可以用作对燃烧工况进行诊断： 过剩空气系数过小，天然气燃烧不充分，产生CO，同时没有充分转化热能。 过剩空气系数过大，会使烟气量增加，烟气温度降低，同时也增大了排烟热损失。 冷凝壁挂炉主要采用全预混燃烧器，过剩空气系数一般控制在1.2~1.3左右。 普通壁挂炉一般采用比例调节式燃烧器。在部分负荷下，普通壁挂炉的过量空气系数偏高，造成烟气带走的热损失偏大，因此普通壁挂炉在部分负荷下的热效率与冷凝壁挂炉相比低很多。 为了保证锅炉的燃烧效率，需要根据厂家提供的燃烧特性参数对锅炉进行校准。 以ACV大功率冷凝壁挂炉Prestige 42 Solo（42kW） 为例 锅炉在满负荷的工况下运行，二氧化碳流量必须在燃烧性能参数规定范围内。 锅炉处于最大功率模式下，用压力表测量燃气阀动态燃气压力，并使其不低于18 mbar，使锅炉运行几分钟直到温度达到60°C。 从烟道测量口放置烟气分析管，检测燃烧器的燃烧情况。将实际二氧化碳的值与燃烧特性表格中的值进行比较。测得的二氧化碳的值与参考值之间的差异不大于0.3%。 然后将锅炉处调整至最小功率模式，并使其温度温度运行几分钟。测量二氧化碳水平，测量值必须等于锅炉全力运行的值，或者最多低于该值0.5%。 所谓“白烟”其实为水蒸气凝结后产生的”白雾”。这是冷凝壁挂炉排烟的正常现象。 通过对上述天然气燃烧过程的了解，天然气的燃烧产物都是无色的气体，而且城镇的天然气很少有杂质，不会产生大量烟尘。 燃烧过程会产生大量水蒸气。冷凝锅炉对烟气进行了余热回收，充分吸收烟气的潜热，排烟温度可达50~60摄氏度，爱赛为冷凝壁挂炉最低排烟温度可低至30摄氏度。当烟气离开烟道后遇冷，烟气中的水蒸汽迅速凝结成小水珠，看似白雾。因此所谓“白烟”其实是水蒸气冷凝形成的“白雾”。 而普通锅炉的烟气没有经过冷凝过程，排烟温度120摄氏度以上，当烟气被排出烟道时，温度仍然高于水蒸气的露点，从视觉上看不到白雾。 那么天然气燃烧产生的污染物有哪些？
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天然气燃烧产生的污染物
天然气的主要组分是甲烷等可燃气体，与空气混合后燃烧，主要污染物为不完全燃烧产生的一氧化碳和氮氧化物，及产生温室气体二氧化碳。 二氧化碳无毒性，但是大量会使人产生窒息，其主要危害就是产生温室效应，使全球变暖。采用冷凝炉的可使锅炉效率从普通炉的80%提高到109%，大大减低二氧化碳的排放。 而一氧化碳和氮氧化物为有毒物质，需要严格控制。其中氮氧化物为雾霾中主要有害成分之一。北京市《大气污染物排放标准》规定新建锅炉氮氧化物的排放标准为不高于30毫克/立方米。选择锅炉品牌时，这两种有害物质的排放量也是必须考虑的。
