本发明专利技术公开了一种具有空间分级注氨功能的氨燃烧器，包括双层式壳体结构的燃烧器壳体，其包括固定为一体结构的内层燃烧器壳体和外层燃烧器壳体，内层燃烧器壳体与外层燃烧器壳体之间存在间隙，该间隙为用于注入氨气、还原氨气燃烧后产物的还原氨通道，外层燃烧器壳体上设置有与还原氨通道连通的还原氨入口，内层燃烧器壳体的前端开设有与还原氨通道连通的还原氨出口；内层燃烧器壳体内设置有进气口位于燃烧器壳体的外部、出气口位于内层燃烧器壳体的内部、用于注入氨气进行燃烧的燃料氨管道，内层燃烧器壳体连接有向其内部注入空气的空气管道；还原氨出口位于燃料氨管道的出气口的前方。本发明专利技术所设计的氨燃烧器结构简单，维护成本低。护成本低。护成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种具有空间分级注氨功能的氨燃烧器
[0001]本专利技术涉及燃烧器
，具体地指一种具有空间分级注氨功能的氨燃烧器。
技术介绍
[0002]目前，面对二氧化碳减排的迫切需求，氨燃料作为一种新兴的零碳替代燃料受到了电力、工业、交通等众多领域的青睐。氨燃料可以利用可再生能源提供的能量进行无碳生产，且氢密度较高，可以直接在动力装置中燃烧利用。同时，氨燃料的冷凝压力和沸点与丙烷十分接近，运输丙烷的设备也可以被用来运输氨。因此，从传统化石燃料过渡到氨燃料比其他零碳燃料所花费的代价更小，经济优势更明显。然而，氨的低热值约为一般碳氢燃料的40％，层流燃烧速度仅为一般碳氢燃料的20％左右。同时，氨作为一种高氮燃料，具有潜在的高氮氧化物生成与排放的倾向。由此可见，氨的稳定着火与燃烧以及低氮氧化物排放是氨燃料大规模、能源化利用亟需解决的问题。因此，非常有必要设计一种能够稳定着火与燃烧的低氮氧化物氨燃烧器。
[0003]中国专利文献(CN115264496A)中公开了一种氨燃烧器及氨燃烧器的控制方法，可以实现工业窑炉中的零碳、低氮燃烧，但是该专利文件中纯氨燃烧时需要将一定的氨通过氨分解器分解为氢气和氮气，并且需要使用催化剂。其中，分解形成的氢气具有助燃功能，而氨气中的氮元素分解转化为氮气后生成氮氧化物将减少。然而，氨分解器的存在使燃烧器结构复杂、成本较高、应用范围受限。
[0004]中国专利文献(CN113294801A)中公开了一种可实现纯氨高效清洁燃烧的燃烧装置及其控制方法，可以实现纯氨的高效稳定燃烧，同时结构紧凑，在单一燃烧室中就能实现氮氧化物的低水平排放。但是该专利文件中，需要将氨气通过额外的氨热解电加热器，用于将部分氨气分解为氢气和氮气，同时在加热器内部使用了氨热解催化剂，成本较高，维护困难。
[0005]中国专利文献(CN113864775A)中公开了一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，可以调控各燃烧区燃料及空气配比，实现多级稳燃及多级贫富燃抑制氮氧化物生成多效耦合，但是该燃烧器的燃烧区内安装有较多管道用于输送燃料和空气，燃烧室内部结构复杂，且氮氧化物的低水平排放需要依赖于十分精准的分级风量控制。
[0006]中国专利文献(CN112963833A)中公开了一种氨低氮多级旋流燃烧器，采用分级燃烧器，促进燃气与空气的混合，促进燃气燃烧，使得燃烧室热负荷更加均匀，从而实现氨燃烧的低氮排放。但是该燃烧器内部结构复杂，低氮氧化物排放需要精准的燃空比控制。
[0007]中国专利文献(CN107477573A)中公开了一种用于煤粉锅炉的在燃烧器中心喷氨的燃烧装置，可以降低现有卧式工业煤粉锅炉炉内烟气中的氮氧化物含量，但是该专利文件中的仅将氨气作为氮氧化物的还原剂，并不能将氨直接作为燃料燃烧。
[0008]通过上述分析，现有的降低氨燃烧氮氧化物排放的技术，一方面通过氨催化或裂解装置，将氨转化为氢气和氮气后燃烧或助燃，这使得氮氧化物生成控制和燃烧稳定效果严重依赖催化装置或催化剂，且成本较高；另一方面通过精准的分级风量控制和燃空比控
制实现低水平氮氧化物的排放，这使得燃烧器内部管路结构较为复杂，生产成本高，维护困难。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种通过分级注氨实现高效稳定燃烧的氨燃烧器。
[0010]为实现此目的，本专利技术所设计的具有空间分级注氨功能的氨燃烧器，包括燃烧器壳体，所述燃烧器壳体为双层式壳体结构，其包括固定为一体结构的内层燃烧器壳体和外层燃烧器壳体，所述内层燃烧器壳体与所述外层燃烧器壳体之间存在间隙，该间隙为用于注入氨气、还原氨气燃烧后产物的还原氨通道，所述外层燃烧器壳体上设置有与所述还原氨通道连通的还原氨入口，所述内层燃烧器壳体的前端开设有与所述还原氨通道连通的还原氨出口；所述内层燃烧器壳体内设置有进气口位于所述燃烧器壳体的外部、出气口位于所述内层燃烧器壳体的内部、用于注入氨气进行燃烧的燃料氨管道，所述内层燃烧器壳体连接有向其内部注入空气的空气管道；所述还原氨出口位于所述燃料氨管道的出气口的前方。
[0011]进一步的，所述内层燃烧器壳体内设置有用于向所述燃料氨管道的出气口处的气体提供空气并包裹所述燃料氨管道的出气口处的气体向所述燃烧器壳体的前端外部移动的导流叶片。
[0012]进一步的，所述内层燃烧器壳体包括内层圆筒壳体段和同轴固定连接于所述内层圆筒壳体段前端、与所述内层圆筒壳体段为一体结构的内层喇叭口壳体段；所述外层燃烧器壳体包括外层圆筒壳体段和同轴固定连接于所述外层圆筒壳体段前端、与所述外层圆筒壳体段为一体结构的外层喇叭口壳体段；所述内层圆筒壳体段与所述外层圆筒壳体段之间的间隙以及所述内层喇叭口壳体段与所述外层喇叭口壳体段之间的间隙构成所述还原氨通道。
[0013]进一步的，所述外层圆筒壳体段上设置有所述还原氨入口，所述内层喇叭口壳体段上开设有所述还原氨出口。
[0014]进一步的，所述还原氨出口为沿所述内层喇叭口壳体段的周向方向、间隔开设于所述内层喇叭口壳体段上的多个还原氨出气孔。
[0015]进一步的，所述内层喇叭口壳体段沿其周向方向间隔开设有多组还原氨出气孔，每组还原氨出气孔包括沿所述内层喇叭口壳体段的扩张方向间隔布置的多个所述还原氨出气孔。
[0016]进一步的，所述导流叶片为环状结构，其中部同轴固定于所述燃料氨管道上，所述导流叶片的外侧表面固定于所述内层燃烧器壳体的内表面上，所述导流叶片位于所述燃料氨管道的出气口的后方。
[0017]进一步的，所述导流叶片的内侧沿其周向方向间隔开设有多个用于向所述燃料氨管道的出气口处的气体提供空气的直流空气孔。
[0018]进一步的，所述导流叶片的外侧沿其周向方向间隔开设有多个由所述导流叶片的外侧表面向所述导流叶片的内侧延伸、用于包裹所述燃料氨管道的出气口处的气体向所述燃烧器壳体的前端外部移动的旋流空气槽。
[0019]更进一步的，所述直流空气孔的通气面积与所述旋流空气槽的通气面积的比例为1:5～1:6。
[0020]本专利技术的有益效果是：本专利技术通过双层式壳体结构的燃烧器壳体，以分级式注氨的形式，通入燃料氨管道内的氨气燃烧时可不考虑氮氧化物的生成限制，由还原氨通道内的氨气实现对氨燃烧产物的还原，使氨燃烧后生成的氮氧化物尽可能多的被氨还原。实现了更好的着火和燃烧稳定性的同时，也实现了氮氧化物的低水平排放。同时，双层式结构的燃烧器壳体形成了特殊的聚能稳燃腔，具有更好的保温效果，增加了氨燃烧器内温度，实现了热能的聚能反馈强化燃烧和二级还原氨气的预热，促进了氨的高效稳定燃烧。本专利技术所设计的氨燃烧器结构简单，维护成本低，无需在燃烧器内部布置复杂的管路。氨燃烧器内的导流叶片设置有内、外两层空气出口，内层空气出口提供直流空气，防止氨气回流，外侧空气出口提供旋流空气，包裹氨气气流向前流动，提供氨气燃烧所需的大部分空气，促进氨气燃烧与稳燃，实现了燃
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空分区可控。燃料氨管道的出口端部带有一定倒角，避免了在出口端前方出本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有空间分级注氨功能的氨燃烧器，包括燃烧器壳体(1)，其特征在于：所述燃烧器壳体(1)为双层式壳体结构，其包括固定为一体结构的内层燃烧器壳体(1.1)和外层燃烧器壳体(1.2)，所述内层燃烧器壳体(1.1)与所述外层燃烧器壳体(1.2)之间存在间隙，该间隙为用于注入氨气、还原氨气燃烧后产物的还原氨通道(2)，所述外层燃烧器壳体(1.2)上设置有与所述还原氨通道(2)连通的还原氨入口(3)，所述内层燃烧器壳体(1.1)的前端开设有与所述还原氨通道(2)连通的还原氨出口(4)；所述内层燃烧器壳体(1.1)内设置有进气口位于所述燃烧器壳体(1)的外部、出气口位于所述内层燃烧器壳体(1.1)的内部、用于注入氨气进行燃烧的燃料氨管道(5)，所述内层燃烧器壳体(1.1)连接有向其内部注入空气的空气管道(6)；所述还原氨出口(4)位于所述燃料氨管道(5)的出气口的前方。2.如权利要求1所述的具有空间分级注氨功能的氨燃烧器，其特征在于：所述内层燃烧器壳体(1.1)内设置有用于向所述燃料氨管道(5)的出气口处的气体提供空气并包裹所述燃料氨管道(5)的出气口处的气体向所述燃烧器壳体(1)的前端外部移动的导流叶片(7)。3.如权利要求1所述的具有空间分级注氨功能的氨燃烧器，其特征在于：所述内层燃烧器壳体(1.1)包括内层圆筒壳体段(8)和同轴固定连接于所述内层圆筒壳体段(8)前端、与所述内层圆筒壳体段(8)为一体结构的内层喇叭口壳体段(9)；所述外层燃烧器壳体(1.2)包括外层圆筒壳体段(10)和同轴固定连接于所述外层圆筒壳体段(10)前端、与所述外层圆筒壳体段(10)为一体结构的外层喇叭口壳体段(11)；所述内层圆筒壳体段(8)与所述外层圆筒壳体段(10)之间的间隙以及所述内层喇叭口壳体段(9)与所述外层喇叭口壳体段(11)之...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐义书，张凯，谢智成，余荣浩，王华坤，徐静颖，刘小伟，徐明厚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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