掺氨多相燃料分级旋流燃烧器制造技术

本发明专利技术涉及一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，包括：燃烧筒体，所述燃烧筒体具有相对设置的第一端与第二端，所述燃烧筒体还具有中空的燃烧室，所述燃烧室通过所述第二端连通至所述燃烧筒体的外侧，所述燃烧室沿轴向方向从燃烧室的中部区域具有中心燃烧区、氨

【技术实现步骤摘要】
掺氨多相燃料分级旋流燃烧器


[0001]本专利技术涉及燃烧设备
，特别是涉及一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器。

技术介绍

[0002]发展可再生能源是我国实现双碳目标的重要举措，当前我国风电、太阳能等可再生能源正处于规模化发展阶段。随着可再生能源装机比例不断提高，可再生能源生产和消耗之间的矛盾日显突出，亟需发展便捷、可大规模利用的可再生能源储能技术。
[0003]研究表明，将可再生能源转化为“绿氨”被诸多国家认定为未来可再生能源储运的最佳选择。氨作为一种无碳燃料，具有氢密度高、容易液化、单位储能成本低等突出优点；同时，氨利用现有的基础设施更易于生产、处理、储存和分配。综合而言，氨是一种非常有前景的绿色能源载体和氢能储运媒介，有望成为未来电力生产系统的基础燃料。然而，氨燃烧强度较低、可燃范围窄、燃烧稳定性差；此外，氨气中含有氮元素，燃烧时由燃料氮产生的NO
x
量可达数千ppmv，如何实现氨气的高效、低NO
x
的燃烧是目前面临的技术难题。
[0004]为解决氨燃烧不稳定的问题，通常采用氨和易燃燃料的混烧提高氨的火焰速度，改善氨混合物的燃烧特性。另外，目前采用燃料分段掺混燃烧成为降低燃料型NO
x
的有效方法，其特点是将燃烧分成多个区域，同时控制各个区域的空气量来调控不同区域氧化、还原气氛，从而还原燃烧产生的NO
x
，降低氮氧化物排放。然而，由于空气、燃气的扩散混合方式的限制，这种燃烧方式对于高热值易燃气体的分级燃烧有较好的效果，但是针对燃烧稳定性差、热值低的氨气来说分级燃烧效果差，从而导致燃料燃烧不充分。此外，由于掺氨燃烧过程燃料燃烧不稳定，较难准确调整分级风量来调控NO
x
。
[0005]综上所述，目前利用氨燃料燃烧燃烧过程中存在高NO
x
排放量和燃烧不稳定的问题，不利于氨燃料的燃烧利用。

技术实现思路

[0006]基于此，有必要针对氨燃料燃烧燃烧过程中存在高NO
x
排放量和燃烧不稳定的问题，提供一种降低NO
x
排放量、保证燃烧稳定的掺氨多相燃料分级旋流燃烧器。
[0007]一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，包括：
[0008]燃烧筒体，所述燃烧筒体具有相对设置的第一端与第二端，所述燃烧筒体还具有中空的燃烧室，所述燃烧室通过所述第二端连通至所述燃烧筒体的外侧，所述燃烧室沿轴向方向从燃烧室的中部区域具有中心燃烧区、氨
‑
燃料混合燃烧区和燃尽区；
[0009]中心燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，所述中心燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的中心燃烧区；以及
[0010]氨
‑
燃料混合燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，并套设于所述中心燃烧结构的外侧，所述氨
‑
燃料混合燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的氨
‑
燃料混合燃烧区。
[0011]在其中一个实施例中，所述中心燃烧结构包括中心燃料管、内空气管以及燃料浓
缩管，所述中心燃料管的一端穿过所述燃烧筒体的第一端伸入所述中心燃烧区，所述燃料浓缩管设置于所述中心燃料管内，并靠近所述中心燃料管位于所述燃烧室的端部设置，所述内空气管套设于所述中心燃料管的外侧，其一端穿过所述燃烧筒体并凸出所述中心燃料管设置，以围设成内空气通道。
[0012]在其中一个实施例中，所述燃料浓缩管呈中空的圆台形设置，所述圆台形的直径沿气流流动方向之间减小；
[0013]所述中心燃烧结构还包括多个轴向叶片，多个所述轴向叶片设置于所述中心燃料管与所述内空气管之间，并位于所述中心燃料管在所述燃烧室的端部。
[0014]在其中一个实施例中，所述氨
‑
燃料混合燃烧结构包括氨气管，所述氨气管套设于所述内空气管的外侧，并围设成氨气通道，所述氨气管的一端穿过所述燃烧筒体伸入所述氨
‑
燃料混合燃烧区，并与所述内空气管密封连接，并且，所述内空气管沿周向方向开设多个连通所述氨气通道的氨气喷口，所述氨气喷口的轴线角度与所述氨气管径向方向的夹角范围为0
°
～70
°
；
[0015]所述氨气通道的长度小于所述内空气通道的长度。
[0016]在其中一个实施例中，所述燃烧筒体包括空气入口、分隔板、第一筒体与第二筒体，所述第一筒体套设于所述第二筒体的外侧，并围设成两端封闭的预热通道，所述分隔板设置于所述预热通道中并将所述预热通道分割成第一通道与第二通道，所述空气入口在所述第一端沿切向方向设置并连通所述第一通道，所述第一通道与所述第二通道在所述第二端连通。
[0017]在其中一个实施例中，所述氨
‑
燃料混合燃烧结构还包括空气分流环、燃气分流环、一级燃烧组件以及二级燃烧组件，所述空气分流环设置于所述燃烧筒体的第一端，并连通所述第二通道，所述燃气分流环设置于所述燃烧室中，所述一级燃烧组件与所述二级燃烧组件设置于所述燃烧室中，并围设于所述内空气管的周侧，所述空气分流环及所述燃气分流环分别连通所述一级燃烧组件的一端以及所述二级燃烧组件的一端，用于输送空气或燃气，所述一级燃烧组件的另一端延伸至所述氨
‑
燃料混合燃烧区的上游，所述二级燃烧组件的另一端延伸至所述氨
‑
燃料混合的下游。
[0018]在其中一个实施例中，所述一级燃烧组件包括多个一级燃气管以及多个一级空气管，多个所述一级燃气管与多个所述一级空气管间隔布置于所述内空气管的周侧，每一所述一级燃气管的一端连接所述燃气分流环，所述一级燃气管的另一端延伸至所述氨
‑
燃料混合燃烧区的上游，每一所述一级空气管的一端连接所述空气分流环，每一所述一级空气管的另一端延伸至所述氨
‑
燃料混合燃烧区的上游。
[0019]在其中一个实施例中，所述一级燃气管位于所述氨
‑
燃料混合燃烧区的端部朝向所述燃烧筒体的中心弯折；
[0020]所述一级空气管位于所述氨
‑
燃料混合燃烧区的端部朝向所述燃烧筒体的中心弯折；
[0021]所述一级燃气管的数量大于等于所述一级空气管的数量；
[0022]所述一级燃烧组件还包括多个一级流量阀，多个所述一级流量阀分别设置于多个所述一级燃气管与多个一级空气管。
[0023]在其中一个实施例中，所述二级燃烧组件包括多个二级燃气管以及多个二级空气
管，多个所述二级燃气管与多个所述二级空气管间隔布置于所述内空气管的周侧，每一所述二级燃气管的一端连接所述燃气分流环，所述二级燃气管的另一端延伸至所述氨
‑
燃料混合燃烧区的上游，每一所述二级空气管的一端连接所述空气分流环，每一所述二级空气管的另一端延伸至所述氨
‑
燃料混合燃烧区的上游。
[0024]在其中一个实施例中，所述二级燃气管位于所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，其特征在于，包括：燃烧筒体，所述燃烧筒体具有相对设置的第一端与第二端，所述燃烧筒体还具有中空的燃烧室，所述燃烧室通过所述第二端连通至所述燃烧筒体的外侧，所述燃烧室沿轴向方向从燃烧室的中部区域具有中心燃烧区、氨
‑
燃料混合燃烧区和燃尽区；中心燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，所述中心燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的中心燃烧区；以及氨
‑
燃料混合燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，并套设于所述中心燃烧结构的外侧，所述氨
‑
燃料混合燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的氨
‑
燃料混合燃烧区。2.根据权利要求1所述的掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，其特征在于，所述中心燃烧结构包括中心燃料管、内空气管以及燃料浓缩管，所述中心燃料管的一端穿过所述燃烧筒体的第一端伸入所述中心燃烧区，所述燃料浓缩管设置于所述中心燃料管内，并靠近所述中心燃料管位于所述燃烧室的端部设置，所述内空气管套设于所述中心燃料管的外侧，其一端穿过所述燃烧筒体并凸出所述中心燃料管设置，以围设成内空气通道。3.根据权利要求2所述的掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，其特征在于，所述燃料浓缩管呈中空的圆台形设置，所述圆台形的直径沿气流流动方向之间减小；所述中心燃烧结构还包括多个轴向叶片，多个所述轴向叶片设置于所述中心燃料管与所述内空气管之间，并位于所述中心燃料管在所述燃烧室的端部。4.根据权利要求2所述的掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，其特征在于，所述氨
‑
燃料混合燃烧结构包括氨气管，所述氨气管套设于所述内空气管的外侧，并围设成氨气通道，所述氨气管的一端穿过所述燃烧筒体伸入所述氨
‑
燃料混合燃烧区，并与所述内空气管密封连接，并且，所述内空气管沿周向方向开设多个连通所述氨气通道的氨气喷口，所述氨气喷口的轴线角度与所述氨气管径向方向的夹角范围为0
°
～70
°
；所述氨气通道的长度小于所述内空气通道的长度。5.根据权利要求2至4任一项所述的掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，其特征在于，所述燃烧筒体包括空气入口、分隔板、第一筒体与第二筒体，所述第一筒体套设于所述第二筒体的外侧，并围设成两端封闭的预热通道，所述分隔板设置于所述预热通道中并将所述预热通道分割成第一通道与第二通道，所述空气入口在所述第一端沿切向方向设置并连通所述第一通道，所述第一通道与所述第二通道在所述第二端连通。6.根据权利要求5所述的掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，其特征在于，所述氨
‑
燃料混合燃烧结构还包括空气分流环、燃气分流环...

【专利技术属性】
技术研发人员：李水清，杨远平，黄骞，宋民航，马鹏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：