本發(fā)明涉及一種燃燒器，具體涉及一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，屬于燃煤低碳低氮清潔燃燒領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、燃煤電站鍋爐是中國(guó)主要的co2排放源，在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)下，燃煤電站鍋爐碳減排備受重視。氨作為優(yōu)良的無(wú)碳燃料，與煤摻混燃燒受到廣泛關(guān)注。然而，燃煤摻氨燃燒的應(yīng)用也存在技術(shù)性問(wèn)題。首先，nh3的層流燃燒速度比其他氣體燃料(如h2、ch4、合成氣)慢得多，表明nh3的燃燒特性較差。nh3的點(diǎn)燃需要更高的活化能，而nh3燃燒過(guò)程釋放的熱量又相對(duì)較低。其次，nox排放是nh3燃燒的另一個(gè)主要挑戰(zhàn)。nh3分子中n的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于82％，這可能導(dǎo)致燃料型氮氧化物大量生成。因此要實(shí)現(xiàn)氨煤混燃在電站鍋爐上的工程應(yīng)用，必須要充分了解nh3的燃燒及nox排放特性，并針對(duì)性地研究燃燒強(qiáng)化及nox控制措施。

2、隨著中國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源裝機(jī)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，新能源出力波動(dòng)性日益增強(qiáng)，對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力提出更高要求。目前電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力尚難以完全適應(yīng)新能源發(fā)展需要，導(dǎo)致電力運(yùn)行高峰時(shí)段頂峰能力不足與低谷時(shí)段消納問(wèn)題并存，成為影響電力供需平衡、制約新能源高效利用的突出問(wèn)題。煤電做為基礎(chǔ)調(diào)節(jié)能源，承擔(dān)著負(fù)荷靈活性調(diào)節(jié)的關(guān)鍵職責(zé)。因此為使燃煤鍋爐在不進(jìn)行重大改造的情況下實(shí)現(xiàn)氨煤混燃，需開發(fā)出基于氨煤混燃的、適用于靈活調(diào)峰過(guò)程的低碳、低nox旋流燃燒技術(shù)。

3、目前全球范圍內(nèi)將氨作為低碳燃料的研究仍處于起步階段，在煤氨混燃過(guò)程中，由于氨氣在燃燒過(guò)程中未能完全燃燼，使得氨氣從鍋爐出口流出，造成氨氣逃逸的現(xiàn)象，導(dǎo)致氨氣從鍋爐中釋放到外部環(huán)境中。另外，因氨中富含82％的氮元素，使得nox的排放可達(dá)數(shù)千ppm級(jí)，且燃燒過(guò)程生成的nox對(duì)氣氛高度敏感，造成了nox排放量高。尚未有解決使用氨煤混燃技術(shù)所產(chǎn)生的氨逃逸和高nox排放的問(wèn)題。

4、綜上所述，現(xiàn)有氨煤混燃技術(shù)存在氨逃逸和nox排放量高的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有氨煤混燃技術(shù)存在氨逃逸和nox排放量高的問(wèn)題。進(jìn)而提供一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其是一種氨煤混燃的、適用于靈活調(diào)峰過(guò)程的低碳、低nox旋流燃燒技術(shù)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器包括中心nh3管道，所述中心nh3管道內(nèi)通入nh3，它還包括一次風(fēng)煤粉管道、外層nh3管道、內(nèi)二次風(fēng)管道、外二次風(fēng)管道、切向葉片和第二軸向葉片，一次風(fēng)煤粉管道套裝在中心nh3管道上，一次風(fēng)煤粉管道和中心nh3管道之間形成一次風(fēng)通道，外層nh3管道套裝在一次風(fēng)煤粉管道上，外層nh3管道和一次風(fēng)煤粉管道之間形成nh3通道，內(nèi)二次風(fēng)管道套裝在外層nh3管道上，內(nèi)二次風(fēng)管道和外層nh3管道之間形成內(nèi)二次風(fēng)通道，外二次風(fēng)管道套裝在內(nèi)二次風(fēng)管道上，外二次風(fēng)管道和內(nèi)二次風(fēng)管道之間形成外二次風(fēng)通道，切向葉片和第二軸向葉片分別安裝在內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道上；一次風(fēng)煤粉管道和外層nh3管道的內(nèi)側(cè)設(shè)有收口結(jié)構(gòu)，通過(guò)外層氨、中層煤和中心氨的方式實(shí)現(xiàn)依次點(diǎn)燃并分級(jí)燃燒。

3、進(jìn)一步地，一次風(fēng)煤粉管道的收口角度與外層nh3管道的收口角度相同。

4、更進(jìn)一步地，外層nh3管道包括管體、第三管體、第一可調(diào)擋板和第二可調(diào)擋板，管體的外圓周上均布有多個(gè)開孔，第一可調(diào)擋板安裝在管體的內(nèi)端面上并與一次風(fēng)煤粉管道的收口處平行，第二可調(diào)擋板安裝在開孔的外端面上，第三管體套裝在管體上，且第三管體與管體之間形成回流環(huán)腔。

5、優(yōu)選地，第一可調(diào)擋板和第二可調(diào)擋板均為環(huán)形擋板。

6、優(yōu)選地，第一可調(diào)擋板的橫截面形狀為直角三角形，第二可調(diào)擋板的橫截面形狀為矩形。

7、進(jìn)一步地，還包括回流發(fā)生器，回流發(fā)生器安裝在管體的右側(cè)端面上。

8、進(jìn)一步地，內(nèi)二次風(fēng)管道和外二次風(fēng)管道的開口側(cè)直徑漸增。

9、進(jìn)一步地，管體與第三管體之間留有間隙。

10、優(yōu)選地，切向葉片和第二軸向葉片安裝在同一個(gè)徑向平面上。

11、更進(jìn)一步地，第一可調(diào)擋板的外側(cè)與管體的內(nèi)側(cè)壁之間形成的區(qū)域?yàn)榈蛪簠^(qū)。

12、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果：

13、1.本發(fā)明使用nh3燃料與煤摻混燃燒，能夠有效減少co2的排放。氨燃料的利用對(duì)促進(jìn)低碳能源發(fā)展具有重要價(jià)值，為實(shí)現(xiàn)熱力、電力行業(yè)碳達(dá)峰、碳中和提供了具有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)路徑。作為化學(xué)儲(chǔ)能的一種形式，可消納富余的風(fēng)電、光電等間歇性可再生能源，促進(jìn)可再生能源的開發(fā)和利用.作為較高能量密度的化學(xué)燃料，易于存儲(chǔ)和運(yùn)輸，可促進(jìn)實(shí)現(xiàn)可再生能源的大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)和遠(yuǎn)距離、跨地域輸運(yùn).儲(chǔ)運(yùn)及處置知識(shí)、技術(shù)和設(shè)施成熟，可適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景。

14、2.本發(fā)明提供的低nox氨煤混燃技術(shù)，通過(guò)外層氨→中層煤→中心氨依次點(diǎn)燃的分級(jí)燃燒方式，將火焰拉長(zhǎng)，避免出現(xiàn)局部高溫區(qū)，降低nox的生成速率。

15、3.本發(fā)明提供的強(qiáng)化穩(wěn)燃低nox氨煤混燃技術(shù)組織方式，通過(guò)建立具有可控高溫?zé)煔饣亓鳌⑼鈱影?中層煤-中心氨分級(jí)燃燒以及多場(chǎng)協(xié)同的燃燒組織機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)大比例摻氨高效低nox穩(wěn)定運(yùn)行。

16、4.本發(fā)明提供的裝置系統(tǒng)通過(guò)設(shè)置收縮口結(jié)構(gòu)，使一次風(fēng)及外層nh3通道在燃燒器內(nèi)部形成高速射流，在射流根部形成低壓區(qū)。在壓差作用下，燃燒器出口的高溫?zé)煔馔ㄟ^(guò)回流環(huán)腔，流動(dòng)至外層nh3通道根部。高溫回流在外層nh3高速射流的引射作用下，與其摻混，開始加熱外層nh3氣流。外層nh3氣流加熱至著火點(diǎn)(650℃)以上后，由內(nèi)側(cè)一次風(fēng)供氧，開始穩(wěn)定燃燒。高溫?zé)煔獾幕亓鲃?dòng)力由收縮口結(jié)構(gòu)作用下的高速射流提供，因此其自升溫穩(wěn)燃能力突出。

17、5.本發(fā)明提供的中心與外層nh3通道，能夠靈活控制每個(gè)通道的nh3流量。能在不同負(fù)荷條件下通過(guò)調(diào)節(jié)中心和外層nh3通道的nh3流量，保持穩(wěn)燃。實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)峰運(yùn)行下低nox氨煤穩(wěn)定混燃。

18、6.本發(fā)明提供的移動(dòng)滑塊，能夠通過(guò)滑塊移動(dòng)靈活控制外層nh3流量及回流腔內(nèi)的流量大小，以確保實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)峰運(yùn)行下低nox氨煤穩(wěn)定混燃。

19、7.本發(fā)明提供的氨煤混燃技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)氨煤混燃的低nox排放，可以避免重新設(shè)計(jì)與安裝新燃燒系統(tǒng)的高成本。

20、8.本發(fā)明提供的裝置系統(tǒng)將解決目前工業(yè)應(yīng)用方面未實(shí)現(xiàn)的大比例摻氨穩(wěn)燃與高效燃盡問(wèn)題。內(nèi)二次通道與外二次通道內(nèi)的切向和軸向葉片采用的記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性、良好的耐腐蝕性及力學(xué)性能功能等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，它包括中心nh3管道(1)，所述中心nh3管道(1)內(nèi)通入nh3，其特征在于：它還包括一次風(fēng)煤粉管道(2)、外層nh3管道(3)、內(nèi)二次風(fēng)管道(4)、外二次風(fēng)管道(5)、第一軸向葉片(6)和第二軸向葉片(7)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：一次風(fēng)煤粉管道(2)的收口角度與外層nh3管道(3)的收口角度相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：外層nh3管道(3)包括管體(3-3)、第三管體(3-5)、第一可調(diào)擋板(3-1)和第二可調(diào)擋板(3-2)，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：第一可調(diào)擋板(3-1)和第二可調(diào)擋板(3-2)均為環(huán)形擋板。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：第一可調(diào)擋板(3-1)的橫截面形狀為直角三角形，第二可調(diào)擋板(3-2)的橫截面形狀為矩形。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：它還包括回流發(fā)生器(10)，回流發(fā)生器(10)安裝在管體(3-3)的右側(cè)端面上。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：內(nèi)二次風(fēng)管道(4)和外二次風(fēng)管道(5)的開口側(cè)直徑漸增。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：管體(3-3)與第三管體(3-5)之間留有間隙。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：切向葉片(6)和第二軸向葉片(7)安裝在同一個(gè)徑向平面上。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，其特征在于：第一可調(diào)擋板(3-1)的外側(cè)與管體(3-3)的內(nèi)側(cè)壁之間形成的區(qū)域?yàn)榈蛪簠^(qū)。

技術(shù)總結(jié)
一種低氮氨煤穩(wěn)燃旋流燃燒器，它涉及燃煤低碳低氮清潔燃燒領(lǐng)域。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有氨煤混燃技術(shù)存在氨逃逸和NOx排放量高的問(wèn)題。本發(fā)明的一次風(fēng)煤粉管道套裝在中心NH<subgt;3</subgt;管道上，一次風(fēng)煤粉管道和中心NH<subgt;3</subgt;管道之間形成一次風(fēng)通道，外層NH<subgt;3</subgt;管道套裝在一次風(fēng)煤粉管道上，外層NH<subgt;3</subgt;管道和一次風(fēng)煤粉管道之間形成NH<subgt;3</subgt;通道，內(nèi)二次風(fēng)管道套裝在外層NH<subgt;3</subgt;管道上，內(nèi)二次風(fēng)管道和外層NH<subgt;3</subgt;管道之間形成內(nèi)二次風(fēng)通道，外二次風(fēng)管道套裝在內(nèi)二次風(fēng)管道上，外二次風(fēng)管道和內(nèi)二次風(fēng)管道之間形成外二次風(fēng)通道，切向葉片和軸向葉片分別安裝在內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道上。本發(fā)明用于煤粉旋流燃燒。

技術(shù)研發(fā)人員：王浩鵬,鄧姍姍,曹西金,閆濤,彭建華,張坤,遆曙光,楊智
受保護(hù)的技術(shù)使用者：鄭州輕工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21