Edition 11.23
• Практически любая арматура может работать на 100 %
водороде.
• Большинство горелок можно использовать при концентрации
водорода до 50 %.
• Может использоваться для установок с большим сроком
эксплуатации.
Оборудование для сжигания водорода H2
ТЕХНИЧЕСКАЯ ИНФОРМАЦИЯ
RU
2
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
Содержание
Содержание.................................2
1 Использование водорода....................3
2 Сертификация .............................4
3 Совместимость с водородом ................5
3.1 Арматура и принадлежности.................5
3.2 Горелки .................................6
4 Герметичность ............................. 7
5 Расчет номинального диаметра ..............9
6 Информация по проектированию ...........10
6.1 Основы горения при добавлении водорода к
природному газу ............................10
6.2 Перенастройка существующих систем горелок 10
6.3 Контроль и управление горелками с
применением водорода ....................... 11
Для дополнительной информации ............12
3
Использование водорода
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
1 Использование водорода
Значение водорода как климатически нейтрального
поставщика энергии растет.
Honeywell Thermal Solutions поставляет вам арматуру и
горелки, подходящие для использования водорода в
технологическом нагреве.
Водород – самый маленький и самый легкий элемент
в периодической таблице. Обычно он встречается в
молекулярной форме H2, в виде бесцветного газа без
запаха. В некоторых химических реакциях водород
временно проявляется в атомарном виде как H. В этой
форме он характеризуется гораздо более высокой
реакционной способностью по сравнению с обычными
молекулами H2. Так называемое водородное охрупчи-
вание, например, вследствие проникновения атомар-
ного водорода в металлы под воздействием высоких
давлений, высоких температур, вибраций и кислоты,
может быть исключено для оборудования, указанного
в данной Технической информации.
Из-за низкой плотности по сравнению с природным
газом водород может легче выходить наружу, напри-
мер, в местах соединений.
Вся арматура и горелки, подходящие для использова-
ния водорода, см. стр. 5 (Совместимость с водоро-
дом).
Дополнительная информация о герметичности, см.
стр. 7 (Герметичность).
100 % природный газ Соотношение природный
газ/водород 40/60
Соотношение природный
газ/водород 20/80
100 % водород
Сравнение пламени для ThermJet TJ мощностью 213 кВт, λ = 1,15
4
Сертификация
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
2 Сертификация
В настоящее время в соответствии с Регламентом
«Оборудование, работающее на газовом топливе»
(GAR) (EU) 2016/426 не существует базы тестирования
для водорода.
Здесь Honeywell работает в CEN TC 58 (Европейский
технический комитет по стандартизации) над адаптаци-
ей существующих норм к среде H2 (например, EN161
Предохранительные клапаны).
Действующие прикладные нормы ISO13577 и EN746
для термообрабатывающего оборудования или EN676
и ISO22967 для газовых горелок с вентиляторами не
содержат никаких заявлений о водороде. Однако в на-
стоящее время для внесения изменений обсуждается
вопрос о том, какие дополнительные правила будут
включены для горючих газов с высоким содержанием
водорода.
Этот процесс стандартизации может продолжиться и
до следующего года.
5
Совместимость с водородом
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
3 Совместимость с водородом
3.1 Арматура и принадлежности
Тип Название 100 % H2
Запорные шаровые краны и фильтры
AKT Краны запорные шаровые √
TAS Термозащитные устройства √
GFK Фильтры газовые √
Регуляторы давления
J78R Регуляторы давления √
GDJ Регуляторы давления √
VGBF Регуляторы давления √
JSAV Клапаны предохранительные запорные √
VSBV Клапан предохранительный сбросной √
VAR Регуляторы давления √
GIK, GIK..B Регуляторы соотношения давлений √
GIKH Регуляторы соотношения давлений √
Клапаны и затворы
VAS Клапаны запорные электромагнитные √
VCS Клапаны запорные сдвоенные √
VAD Устройства многофункциональные (клапа-
ны с регулятором давления) √
VAG Устройства многофункциональные (клапа-
ны с регулятором соотношения давлений) √
VAH Устройства многофункциональные (клапа-
ны с регулятором соотношения давлений) √
VRH Регуляторы расхода √
VAV Устройства многофункциональные (клапа-
ны с регулятором соотношения давлений) √
VBY Клапаны запорные √
VMV Задвижки регулирующие √
VMO Расходомеры диафрагменные √
VMF Модули фильтрующие √
VGP Клапаны запорные √
Тип Название 100 % H2
VG Клапаны запорные √
VAN Клапаны запорные нормально открытые √
VK Клапаны запорные моторные √
BVG, BVGF Затворы дисковые для газа √
VFC Клапаны регулирующие √
VR4xx Клапаны запорные √
VRB Клапаны запорные √
V4730, V8730 Клапаны запорные √
VMU Смеситель
RV Клапаны регулирующие √
Датчики-реле давления
DG Датчики-реле давления √
C6097 Датчики-реле давления √
C60VR Датчики-реле давления √
DGM Датчики-реле давления √
Компоненты розжига и контроля
UVS УФ датчики √
UVC 1 УФдатчики пламени √
Принадлежности
KFM, RFM Манометры показывающие √
GEH, GEHV Краны регулирующие √
DH Клапаны предохранительные √
DMG Реле давления электронный √
EKO Компенсаторы из нержавеющей стали √
ES Шланги из нержавеющей стали √
GRS, GRSF Клапаны обратные предохранительные √
Счетчики расхода газа (расходомеры) DM, DE пригод-
ны для применения 20 % водорода.
6
Совместимость с водородом
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
3.2 Горелки
Тип Название 50 % H2* 30 % H2
ZAI Горелки газовые за-
пальные √ √
ZMI Горелки газовые за-
пальные √ √
ZKIH Горелки газовые за-
пальные √ √
ZIO 40 Горелки газовые за-
пальные √ √
ZT 40 Горелки газовые за-
пальные √ √
ZTA Горелки газовые за-
пальные √ √
ZTI Горелки газовые за-
пальные √ √
BIO, BIC, BIOW, BICW Горелки газовые √ √
BIOA, BICA Горелки газовые √ √
ZIO, ZIC, ZIOW, ZICW Горелки газовые √ √
BIO(W), BIC(W) С горелкой запальной √ √
ZIO(W), ZIC(W) С горелкой запальной √ √
BIC..MB Горелки газовые
BICR Горелки газовые √ √
GLG, GLA, GLH Горелки газовые √ √
ECOMAX Горелки газовые √ √
ThermJet Горелки газовые √** √**
Wide Range Горелки газовые √
Uni-Rad-Vilvoorde Горелки газовые √ √
PrimeFire FH (Next Gen) Горелки газовые √ √
OxyTherm 300 Горелки газовые √ √
OxyTherm LE Горелки газовые √ √
PrimeFire 100 Горелки газовые √ √
OxyTherm FHR Горелки газовые √ √
OxyTherm Titan Горелки газовые √** √**
NP-RG Горелки газовые √** √**
LV Airflo Горелки газовые √** √**
Тип Название 50 % H2* 30 % H2
Combustifume Горелки газовые √** √**
HC Airflo Горелки газовые √ √
OvenPak 400 Горелки газовые √**
OvenPak 500 Горелки газовые √
ValuPak II Горелки газовые √**
UnoPak Горелки газовые √**
MegaFire HD Горелки газовые √**
Kinemax Горелки газовые √ √
* Более высокая концентрация водорода по запросу
** Указанное количество водорода может быть сожжено при незначи-
тельной регулировке горелки и после проверки применения.
7
Герметичность
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
4 Герметичность
Из-за небольшого размера молекул и непостоянной
динамической вязкости водорода (H2) величины утечек
изменяются по сравнению с метаном (CH4).
Внутренняя и внешняя герметичность по EN 13611
Газовые приборы должны быть герметичными и соот-
ветствовать указанным в EN13611 величинам утечек
воздуха.
Номиналь-
ный диаметр Среда
Внутренняя
герметичность
[см3/ч]
Внешняя герме-
тичность
[см3/ч]
DN < 10 Воздух ≤ 20
10 ≤ DN ≤ 25 Воздух ≤ 40
25 ≤ DN ≤ 80 Воздух ≤ 60
80 ≤ DN ≤ 150 Воздух ≤ 100 ≤ 60
150 ≤ DN ≤
250 Воздух ≤ 150 ≤ 60
Предписанные EN 13611 величины утечек соблюдают-
ся, если примесь H2 составляет менее 10% .
В следующей таблице приведены рассчитанные вели-
чины утечек для 100 % водорода (H2):
Номиналь-
ный диаметр Среда
Внутренняя
герметичность
[см3/ч]
Внешняя герме-
тичность
[см3/ч]
DN < 10 Водород (H2) ≤ 25
10 ≤ DN ≤ 25 Водород (H2) ≤ 80
25 ≤ DN ≤ 80 Водород (H2) ≤ 120
80 ≤ DN ≤ 150 Водород (H2) ≤ 200 ≤ 120
150 ≤ DN ≤
250 Водород (H2) ≤ 300 ≤ 120
При использовании 100 % H2 или примеси H2 более 10
% соблюдение норм утечки по EN13611 не гарантиру-
ется из-за малой плотности и непостоянной динами-
ческой вязкости водорода. Пригодность применения
для работы с газоводородными смесями с долей водо-
рода ≥10% должна быть определена с помощью
оценки риска.
Сапуны датчиков-реле давления и регуляторов
давления по EN 13611
Сапуны газовых приборов с мембранами, не осна-
щенными соединением для сбросной трубы, должны
быть сконструированы таким образом, чтобы в случае
повреждения мембраны выходило не более 70 дм3/ч
воздуха при самом высоком давлении на входе. Этот
объем воздуха в 70 дм3/ч соответствует утечке 100
дм3/ч природного газа (CH4) или 270 дм3/ч водорода
(H2) в случае повреждения.
Пределы взрываемости
Газовая смесь нижний предел [% об.] верхний предел [%
об.]
H24,0 77
CH44,4 16,5
При использовании водорода нижний предел взрывае-
мости достигается быстрее.
8
Герметичность
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
Расчет расхода
В случае "турбулентного потока", например, в сапу-
не, расход может быть рассчитан через соотношение
плотности:
коэффициент преобразования из соотношения плот-
ности (базовый параметр – воздух):
Среда Плотность [кг/м3]Коэффициент пре-
образования
Воздух 1,29 1
Природный газ типа H 0,81 1,3
H20,09 3,79
Перед пуском в эксплуатацию необходимо проверить
герметичность систем. Помимо приборов, проверяют-
ся также резьбовые и фланцевые соединения.
9
Расчет номинального диаметра
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
5 Расчет номинального диаметра
Веб-приложение для расчета номинального диаметра
можно найти по адресу www.adlatus.org.
Соответствующую плотность для водорода или сме-
сей водорода с природным газом необходимо ввести
вручную.
10
Информация по проектированию
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
6 Информация по проектированию
6.1 Основы горения при добавлении
водорода к природному газу
Теплота сгорания смесей природного газа и водорода
значительно снижается с увеличением примеси H2, т.е.
для получения одинаковой тепловой мощности требу-
ется больший расход газа. Из-за низкой плотности во-
дорода число Воббе снижается значительно меньше,
но, тем не менее, для достижения такой же мощности
давление газа должно быть на 65% выше. Рекоменду-
емая скорость потока 20-30 м/с для природного газа
должна соблюдаться и для примесей H2.
Скорость ламинарного пламени водорода значительно
выше, чем у природного газа. При этом видимая длина
пламени во многих горелках с примесью H2 почти не
изменяется. Однако, в зависимости от конструкции
горелки, высокая скорость пламени может привести к
резонансу и шуму.
Потребность в воздухе для горения снижается с уве-
личением примеси H2, т.е. для данной системы нет до-
полнительного риска от избытка газа с примесью H2.
Однако, если настройка горелки остается неизменной,
избыток воздуха увеличивается до 45%, поэтому не-
обходимо проверить, может ли горелка стабильно ра-
ботать при более высокой примеси H2.
Адиабатическая температура горения и температура
пламени увеличиваются с увеличением примеси H2.
Это увеличивает термическое образование NOX и,
особенно начиная примерно с 50% примеси H2, начи-
нается экспоненциальное увеличение выбросов NOX,
что делает необходимыми дополнительные меры по
снижению NOX, например, за счет увеличения избытка
воздуха или выбора подходящих горелок с низким вы-
бросом NOX.
6.2 Перенастройка существующих систем
горелок
При добавлении 10-20% водорода к природному газу
обычно требуется выполнить только настройку горе-
лок, особенно для решений с низким выбросом NOX,
где точная регулировка соотношения газ/воздух имеет
решающее значение.
При переменном количестве подмешиваемого водоро-
да необходимо использовать расширенный контроль
соотношения газ/воздух.
При более высоком содержании водорода необходимо
выбрать горелку, подходящую для данного типа газа.
11
Информация по проектированию
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
6.3 Контроль и управление горелками с
применением водорода
Контроль пламени при применении чистого водорода
или примеси водорода к природному газу более 95%
по физическим причинам может осуществляться толь-
ко с помощью УФ датчиков, но не с помощью иониза-
ции.
Ввиду значительно более высокого предела взрывае-
мости водорода по сравнению с природным газом, в
отдельных случаях необходимо проверить, требуется
ли продувка газопровода между запорным клапаном
и горелкой после выключения горелки (закрытия ав-
томатических запорных клапанов). При определенных
обстоятельствах возможно образование воспламеня-
ющейся смеси между горелкой и запорным клапаном
и проскок пламени в газопроводе при повторном пу-
ске горелки. В любом случае, запорные клапаны для
водорода должны располагаться как можно ближе к
горелке, чтобы минимизировать риск образования по-
тенциально воспламеняющейся смеси.
© 2021 Elster GmbH
Оборудование для сжигания водорода · Edition 11.23 · RU
Ассортимент продукции Honeywell Thermal Solutions включа-
ет Honeywell Combustion Safety, Eclipse, Exothermics, Hauck,
Kromschröder и Maxon. Чтобы узнать больше о нашей продукции, по-
сетите сайт ThermalSolutions.honeywell.com или свяжитесь с вашим
продавцом-консультантом компании Honeywell.
Elster GmbH
Strotheweg 1, D-49504 Lotte
T +49 541 1214-0
www.kromschroeder.com
Для дополнительной информации
Возможны изменения, служащие
техническому прогрессу.
/
