带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器制造技术

本发明专利技术涉及一种带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，包括：燃烧壳体，所述燃烧壳体具有中空的燃烧室，所述燃烧壳体具有第一端与第二端；氨气流输送结构，包括气流入管、气流分配室、气流预热组件以及气流汇集室，所述气流预热组件设置于所述燃烧壳体的外壁，所述气流分配室设置于所述燃烧壳体的第一端，所述气流汇集室设置于所述气流分配室与所述第一端之间，所述气流分配室连通所述气流入管及所述气流预热组件，所述气流预热组件连通所述气流汇集室；中心输送结构，用于向所述燃烧室输送预混气体以及氧化剂；以及氨气流输出结构，用于将所述氨气流输送至所述中心输送结构中，保证氨气流后续的着火及稳定燃烧性能。氨气流后续的着火及稳定燃烧性能。氨气流后续的着火及稳定燃烧性能。

【技术实现步骤摘要】
带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器


[0001]本专利技术涉及燃烧设备
，特别是涉及一种带有周向环形预热段的氨 燃料旋流燃烧器。

技术介绍

[0002]在燃料燃烧利用领域，亟需开发针对低碳及零碳燃料的高效稳定燃烧技术。 氨作为氢的一种高效零碳载体，质量含氢率高达17.6％，常温下8atm即可液化， 制备和储运产业链成熟，并且，液氨能量密度为18.8MJ/kg，是最具潜力替代传 统化石能源应用于动力锅炉、燃气轮机等发电设备的零碳燃料。
[0003]然而，氨气燃烧利用中存在难于着火、掺烧比例低的问题，同时需要降低 氨燃烧技术成本，对于目前用于燃烧氨气的方法和装备，通常燃烧需在高温高 压(1400～2100K，10～30bar)条件下，才能确保氨气的快速着火及稳定燃烧，且 装置结构复杂，成本高昂，不利于氨燃烧技术的推广应用。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对氨燃料着火难、燃烧稳定性差等问题，提供一种利于 氨燃料燃烧的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器。
[0005]一种带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，包括：
[0006]燃烧壳体，所述燃烧壳体具有中空的燃烧室，所述燃烧壳体具有相对设置 的第一端与第二端，所述燃烧室通过所述第二端与所述燃烧壳体外联通；
[0007]氨气流输送结构，用于输送并对氨气流预热，所述氨气流输送结构包括气 流入管、气流分配室、气流预热组件以及气流汇集室，所述气流预热组件设置 于所述燃烧壳体的外壁，所述气流分配室设置于所述燃烧壳体的第一端，所述 气流汇集室设置于所述气流分配室与所述第一端之间，所述气流分配室连通所 述气流入管及所述气流预热组件，所述气流预热组件连通所述气流汇集室；
[0008]中心输送结构，设置于所述燃烧壳体，且所述中心输送结构的一端穿过所 述燃烧壳体伸入所述燃烧室中，用于向所述燃烧室输送预混气体以及氧化剂； 以及
[0009]氨气流输出结构，设置于所述中心输送结构中，并连通所述气流汇集室， 用于将所述氨气流输送至所述中心输送结构中。
[0010]在其中一个实施例中，所述中心输送结构包括中心管以及氧化剂管，所述 氧化剂管套设于所述中心管的外侧，所述氧化剂管用于输送氧化剂，所述中心 管用于输送预混气体。
[0011]在其中一个实施例中，所述氨气流输出结构包括氨气流管以及多个切向管， 所述氨气流管位于所述中心管与所述氧化剂管之间，所述氨气流管的一端连通 所述燃烧室，多个所述切向管在所述氨气流管的周侧连通所述气流分配室，所 述气流分配室将预热后的氨气流经所述氨气流管输送至所述燃烧室。
[0012]在其中一个实施例中，在所述燃烧室中，所述中心管的端部、所述氨气流 管的端部、所述氧化剂管的端部从内向外呈台阶形布置。
[0013]在其中一个实施例中，所述中心输送结构还包括倾斜板，所述倾斜板设置 于所述氧化剂管位于所述燃烧室的端部，所述倾斜板与所述氧化剂管连接一端 的截面积小于所述倾斜板远离所述氧化剂管一端的截面积；
[0014]所述中心输送结构还包括多个轴向叶片，多个所述轴向叶片设置于所述氧 化剂管与所述氨气流管之间。
[0015]在其中一个实施例中，所述气流预热组件包括预热壳体以及封闭挡板，所 述预热壳体套设于所述燃烧壳体的外侧，所述封闭挡板连接所述预热壳体与所 述燃烧壳体的第二端，所述封闭挡板、所述预热壳体与所述燃烧壳体围设成环 形的预热腔；
[0016]所述气流分配室具有多个支路通道，所述气流汇集室具有多个预热气出口， 所述气流分配室通过所述支路通道连通所述预热腔，所述预热腔通过所述预热 气出口连通所述气流汇集室。
[0017]在其中一个实施例中，所述气流预热组件还包括多个预热部，多个所述预 热部沿所述燃烧壳体的周向间隔设置于所述预热腔，相邻的所述预热部围设成 预热通道，每一所述预热通道连通一个所述支路通道以及所述预热气出口。
[0018]在其中一个实施例中，每一所述预热部包括第一分隔板与第二分隔板，多 个所述预热部的所述第一分隔板与多个所述第二分隔板交错且间隔设置，所述 第一分隔板连接所述气流分配室与所述封闭挡板，所述第二分隔板的一端连接 所述气流分配室，所述第二分隔板的另一端与所述封闭挡板之间存在预设间距；
[0019]所述第二分隔板的一表面与相邻的第一分隔板围设成一次预热通道，并连 通所述支路通道，第二分隔板的端部与所述封闭挡板围设成转向通道，所述第 二分隔板的另一表面与相邻的所述第一分隔板围设成二次预热通道，并连通所 述预热气出口，所述支路通道、所述一次预热通道、所述转向通道、所述二次 预热通道以及所述预热气出口依次连通。
[0020]在其中一个实施例中，所述燃烧壳体的截面积从所述第一端至所述第二端 逐渐增加，形成扩口形的筒体。
[0021]在其中一个实施例中，所述预热壳体呈扩口形的环形筒体。
[0022]采用上述技术方案后，本专利技术至少具有如下技术效果：
[0023]本专利技术的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，燃烧壳体的第一端安 装气流分配室、气流汇集室以及中心输送结构，中心输送结构穿过气流分配室、 气流汇集室及燃烧壳体伸入燃烧室中，气流预热组件设置于燃烧壳体的外侧， 气流入管、气流分配室、气流预热组件、气流汇集室以及氨气流输出结构连通， 气流输出结构设置于中心输送结构中。工作时，中心输送结构向燃烧室中输送 预混气体以在燃烧室中着火燃烧，对燃烧室及气流预热组件进行预热。氨气流 经气流入管进入气流分配室中进而分配到各气流预热组件中预热，预热后的氨 气流回到气流汇集室中，通过气流汇集室输送到氨气流输出结构中，进而经过 中心输送结构输送到燃烧室中，同时，中心输送结构输送氧化剂，有助于氨气 流的燃烧，保证氨气流后续的着火及稳定燃烧性能。而且，该带有周向环形预 热段的氨燃料旋流燃烧器的结构简单，运行可靠性强，利于氨燃料技术的推广 应用。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器的俯视图；
[0025]图2为图1所示的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器在A
‑
A处的剖 视图；
[0026]图3为图2所示的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器中轴向叶片的 立体图；
[0027]图4为图2所示的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器的侧视图；
[0028]图5为图2所示的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器的立体图；
[0029]图6为图5所示的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器的预热腔的剖 视图；
[0030]图7为图6所示的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器的预热腔内部 风道的展开图；
[0031]图8为图5所示的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器的气流流动及 原理图。
[0032]其中：100、带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器；110、燃烧壳体； 111、燃烧室；112、第一端；113、第二端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，其特征在于，包括：燃烧壳体，所述燃烧壳体具有中空的燃烧室，所述燃烧壳体具有相对设置的第一端与第二端，所述燃烧室通过所述第二端与所述燃烧壳体外联通；氨气流输送结构，用于输送并对氨气流预热，所述氨气流输送结构包括气流入管、气流分配室、气流预热组件以及气流汇集室，所述气流预热组件设置于所述燃烧壳体的外壁，所述气流分配室设置于所述燃烧壳体的第一端，所述气流汇集室设置于所述气流分配室与所述第一端之间，所述气流分配室连通所述气流入管及所述气流预热组件，所述气流预热组件连通所述气流汇集室；中心输送结构，设置于所述燃烧壳体，且所述中心输送结构的一端穿过所述燃烧壳体伸入所述燃烧室中，用于向所述燃烧室输送预混气体以及氧化剂；以及氨气流输出结构，设置于所述中心输送结构中，并连通所述气流汇集室，用于将所述氨气流输送至所述中心输送结构中。2.根据权利要求1所述的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，其特征在于，所述中心输送结构包括中心管以及氧化剂管，所述氧化剂管套设于所述中心管的外侧，所述氧化剂管用于输送氧化剂，所述中心管用于输送预混气体。3.根据权利要求2所述的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，其特征在于，所述氨气流输出结构包括氨气流管以及多个切向管，所述氨气流管位于所述中心管与所述氧化剂管之间，所述氨气流管的一端连通所述燃烧室，多个所述切向管在所述氨气流管的周侧连通所述气流分配室，所述气流分配室将预热后的氨气流经所述氨气流管输送至所述燃烧室。4.根据权利要求3所述的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，其特征在于，在所述燃烧室中，所述中心管的端部、所述氨气流管的端部、所述氧化剂管的端部从内向外呈台阶形布置。5.根据权利要求3所述的带有周向环形预热段的氨燃料旋流燃烧器，其特征在于，所述中心输送结构还包括倾斜板，所述倾斜板设置于所述氧化剂管位于所述燃烧室的端部，所述倾斜板与所述氧化剂管连接一端的截面积小于所述倾斜板远离所述氧化剂管一端的截面...

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