一种侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉制造技术

本发明专利技术公开了一种侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉，包括煤粉燃烧器和设置在炉膛侧壁的多个氨喷口，煤粉燃烧器设置在侧水冷壁上；氨喷口呈层列结构均匀分布，最上层的氨喷口与炉膛底部的垂直距离和煤粉燃烧器一次风管道上临界高度一致，最下层的氨喷口与炉膛底部的垂直距离和煤粉燃烧器一次风管道下临界高度一致。本发明专利技术的侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉改善了煤粉工业锅炉运行过程中造成的碳排放及其氮氧化物排放，同时改善了氨层流火焰传播速度低、氮氧化物排放高的缺点。氮氧化物排放高的缺点。氮氧化物排放高的缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉


[0001]本专利技术涉及热能与动力工程
，尤其涉及一种侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉。

技术介绍

[0002]工业锅炉是我国重要的热能动力设备，在我国的保有量大，分布广泛，其中在用的煤粉工业锅炉占其总量的80％，煤炭消耗量占全年煤炭消费的21％。近年来，我国由于燃煤所导致的区域性复合型大气污染问题日益严重，因此国家全面实施燃煤电厂严格的超低排放标准，火电行业的污染物排放显著降低。相较于煤电，我国的煤粉工业锅炉呈现出量大面广、分布广散、平均容量小等特点，且存在除尘、脱硫和脱硝设备落后，环保设备运行管理水平低，污染物排放浓度高等问题。所以，开发工业煤粉锅炉的低污染物排放技术对中国的大气环境保护具有重要的意义。
[0003]随着全球经济的快速发展和工业化水平不断提高，CO2排放迅速增加，加速了全球气候的变暖。2001年～2020年，全球平均地表温度较工业化前升高了0.99℃，2011年～2020年较工业化前升高了1.09℃，全球变暖加剧了极端天气和自然灾害发生的频率和强度，若碳排放不能得到有效控制，将会造成严重后果。
[0004]氨气和氢气是目前最具潜力的无碳替代燃料。氨气可以由各种化石燃料(煤炭、天然气等)生产，可以使用水、生物质或有机废物和空气为主要材料制造，还可以由可再生能源(太阳能、风能、水利和地热等)的物探工艺合成。此外，293K，8.6bar条件下液氨的氢密度为108kg H2/m3，高于任何先进的金属氢化物的储氢方法；同时，氨的氢含量占17.7％，高于甲醇、乙醇和汽油；相较于氢气，液氨的体积能量密度高于液氢。与液氢相比，液氨的存储空间较低，仅占液氢的70％；同时，氨的液化温度为293.8K，远高于氢气的20K，同时，可燃极限窄、自燃温度高，不易燃易爆，方便存储和运输。所以，相较于氢气，氨气更有可能取代化石燃料，成为支撑国家能源的主要力量。但是，相较于氢气，氨的最大层流火焰传播速度较低，燃烧时NO
x
排放量高，所以不宜单独燃用。
[0005]将氨与煤粉掺混燃烧，煤粉高温热解出的H2、CH4和CO等小分子可燃气体与氨气混合后，可以提高氨的层流火焰传播速度，弥补氨着火和燃烧稳定的缺陷；另一方面，采用空气分级燃烧，在还原性气氛中，氨可以降低煤粉燃烧过程中氮氧化物的排放。所以，开发一种用于工业锅炉的侧混式氨/煤粉混燃装置对我国低碳能源发展具有重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0007]为此，本专利技术的实施例提出一种侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉。
[0008]本专利技术提出了侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉，包括：
[0009]煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器设置在侧水冷壁上；
[0010]设置在炉膛侧壁的多个氨喷口，所述氨喷口呈层列结构均匀分布，最上层的氨喷
口与炉膛底部的垂直距离和所述煤粉燃烧器一次风管道上临界高度一致，最下层的氨喷口与炉膛底部的垂直距离和所述煤粉燃烧器一次风管道下临界高度一致。
[0011]在一些实施例中，只有一层所述氨喷口时，所述氨喷口与炉膛底部的垂直距离和所述煤粉燃烧器一次风管道中心高度一致。
[0012]在一些实施例中，最靠近所述煤粉燃烧器的一列所述氨喷口与所述煤粉燃烧器的喷口之间的距离为2.5
±
0.3m，最远离所述煤粉燃烧器的一列所述氨喷口与所述煤粉燃烧器的喷口之间的距离为3.5
±
0.3m。
[0013]在一些实施例中，所述氨喷口内设置稳燃钝体和多个旋流叶片，所述稳燃钝体设置在所述氨喷口的中心位置，所述旋流叶片沿轴向均匀设置在氨通道内。
[0014]在一些实施例中，所述旋流叶片的数量为4～8个，所述旋流叶片的角度为45
°
～60
°
。
[0015]在一些实施例中，所述氨喷口的外径为10
‑
15mm，所述氨喷口伸入所述炉膛内部5
‑
10mm。
[0016]在一些实施例中，所述氨喷口通过氨管道连接氨存储罐，所述氨喷口的入口端设置氨管道阀门。
[0017]在一些实施例中，所述氨管道上设置多个压力表，所述压力表用于测试流出所述氨存储罐的气体总压力以及流入各个所述氨喷口的气体压力。
[0018]在一些实施例中，当布置6个所述氨喷口时，所述氨喷口均位于所述煤粉燃烧器右侧，分为2层3列，第一层氨喷口从左至右依次为N1、N3和N5，第二次氨喷口从左至右边依次为N2、N4和N6，当氨的掺烧比例低于20％时，氨喷口N5和N6开启；当氨的掺烧比例介于20％～40％时，氨喷口N3、N4、N5和N6开启；最后，当氨的掺烧比例介于40％～60％时，氨喷口全部开启。
[0019]在一些实施例中，当布置3个所述氨喷口时，所述氨喷口均位于所述煤粉燃烧器右侧，分为1层3列，从左至右依次为N10、N20和N30，当氨的掺烧比例低于20％时，氨喷口N10开启；当氨的掺烧比例介于20％～40％时，氨喷口N10和N20开启；当氨的掺烧比例介于40％～60％，氨喷口N10、N20和N30开启。
[0020]相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0021]本专利技术的侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉改善了煤粉工业锅炉运行过程中造成的碳排放及其氮氧化物排放，同时改善了氨层流火焰传播速度低、氮氧化物排放高的缺点。
[0022]本专利技术中氨喷口的设置方式保证了侧墙喷入的氨在煤粉火焰区内，防止喷入炉内的氨未能加热至着火点，造成大量的氨逃逸；各氨喷口之间的间距可以保证掺烧的氨燃料均匀的分布在煤粉火焰区内，避免局部浓度过高，氨未燃尽，造成大量的氨逃逸。
[0023]本专利技术的氨喷口内设置稳燃钝体和多个旋流叶片，氨喷入炉内后，由于自身旋流特性，产生外回流区，卷吸炉内高温烟气，加热氨燃料，促进了氨的着火和燃烧；稳燃钝体的设置使得氨在流经稳燃钝体时，形成内回流区，炉内经过高温烟气加热后的氨再次回到氨喷口内，对氨燃料预热，同样可起到促进氨着火和燃烧的作用。
附图说明
[0024]本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0025]图1为一实施例的侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉示意图；
[0026]图2为另一实施例的侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉示意图；
[0027]图3为氨喷口结构示意图；
[0028]图4为图1所示的实施例的氨燃料供应管道图；
[0029]图5为图2所示的实施例的氨燃料供应管道图；
[0030]附图标记说明：
[0031]煤粉燃烧器1、侧水冷壁2、氨喷口3、炉膛4、旋流叶片5、稳燃钝体6、氨存储罐7、氨管道8、压力表9、氨管道阀门10。
具体实施方式
[0032]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种侧混式氨/煤粉双燃料燃烧的工业锅炉，其特征在于，包括：煤粉燃烧器，所述煤粉燃烧器设置在侧水冷壁上；设置在炉膛侧壁的多个氨喷口，所述氨喷口呈层列结构均匀分布，最上层的氨喷口与炉膛底部的垂直距离和所述煤粉燃烧器一次风管道上临界高度一致，最下层的氨喷口与炉膛底部的垂直距离和所述煤粉燃烧器一次风管道下临界高度一致。2.如权利要求1所述的工业锅炉，其特征在于，只有一层所述氨喷口时，所述氨喷口与炉膛底部的垂直距离和所述煤粉燃烧器一次风管道中心高度一致。3.如权利要求1所述的工业锅炉，其特征在于，最靠近所述煤粉燃烧器的一列所述氨喷口与所述煤粉燃烧器的喷口之间的距离为2.5
±
0.3m，最远离所述煤粉燃烧器的一列所述氨喷口与所述煤粉燃烧器的喷口之间的距离为3.5
±
0.3m。4.如权利要求1所述的工业锅炉，其特征在于，所述氨喷口内设置稳燃钝体和多个旋流叶片，所述稳燃钝体设置在所述氨喷口的中心位置，所述旋流叶片沿轴向均匀设置在氨通道内。5.如权利要求4所述的工业锅炉，其特征在于，所述旋流叶片的数量为4～8个，所述旋流叶片的角度为45
°
～60
°
。6.如权利要求1所述的工业锅炉，其特征在于，所述氨喷口的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志超，谭厚章，李宇航，周上坤，张波，崔保崇，萧云志，向小凤，贾子秀，赵晨，晋中华，姚伟，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司西安交通大学，
类型：发明
国别省市：