本公开提供了一种分级的氨燃料燃烧装置及燃烧方法，该装置包括：壳体；一级燃烧区，包括位于壳体前端的鼓风机和位于壳体内的旋流燃烧器，旋流燃烧器入口处设置有助燃气入口、点火器接口，一级燃烧区用于使助燃气在旋流燃烧器中燃烧并产生燃烧气体；二级燃烧区，设置于壳体内的一级燃烧区下游，包括由多个多孔管道与多个氨燃料入口组成的气体混合区、位于气体混合区下游的催化反应区；和位于壳体外部的氨燃料输送区，氨燃料输送区包括氨燃料储罐和多个支路管道，氨燃料输送区与气体混合区相连，使得氨燃料通过多个支路管道输送至气体混合区，该装置还包括设置在旋流燃烧器和气体混合区之间的整流器，用于将旋流燃烧器产生的燃烧气体的火焰熄灭。烧气体的火焰熄灭。烧气体的火焰熄灭。
【技术实现步骤摘要】
一种分级的氨燃料燃烧装置及燃烧方法
[0001]本公开属于燃料燃烧
，具体涉及一种分级的氨燃料燃烧装置及燃烧方法。
技术介绍
[0002]目前，能源体系的主流是以煤炭、石油和天然气为代表的传统化石燃料。但是如果过度的使用这些化石燃料就会给环境带来污染，导致温室效应加重。对于新的低碳燃料的研究显得愈发重要。
[0003]氨是一种零碳燃料，也是氢能的载体和燃烧系统常用燃料，从而引起广泛关注。氨气作为气体燃料燃烧时，具有能量密度较高的优势，但是氨的着火温度相对较高，火焰传播速度相对较慢，从而导致氨燃烧的稳定性相对较差。同时，氨在燃烧时会产生燃料型的氮氧化物(NO
x
)，并且燃料型的NO
x
较难通过降低温度的手段来去除。
技术实现思路
[0004]针对上述技术问题，本公开提供一种分级的氨燃料燃烧装置及燃烧方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。
[0005]为了实现上述目的，作为本公开的一个方面，提供了一种分级的氨燃料燃烧装置，包括：
[0006]壳体；
[0007]一级燃烧区和二级燃烧区，
[0008]其中一级燃烧区包括设置在壳体前端的鼓风机和设置在壳体内的旋流燃烧器，旋流燃烧器入口处设置有助燃气入口、点火器接口，一级燃烧区用于使助燃气在旋流燃烧器中燃烧，产生燃烧气体；
[0009]二级燃烧区设置在壳体内、在一级燃烧区下游，包括由多个多孔管道与多个氨燃料入口组成的气体混合区，和位于气体混合区下游的催化反应区；和
[0010]氨燃料输送区，设置于壳体的外部，氨燃料输送区包括氨燃料储罐和多个支路管道，氨燃料输送区与气体混合区相连，用于通过多个支路管道将氨燃料从不同位置输运至气体混合区；
[0011]其中，氨燃料燃烧装置还包括：
[0012]设置在旋流燃烧器和气体混合区之间的整流器，用于将旋流燃烧器产生的燃烧气体的火焰熄灭。
[0013]在其中的一个实施例中，催化反应区用于使来自气体混合区的氨燃料混合气体在低于生成NO
x
温度的温度下催化燃烧。
[0014]在其中的一个实施例中，该装置还包括：设置在旋流燃烧器和鼓风机之间的另一整流器，用于将鼓风机吸入的不规则流动的空气转变成规则流动的空气。
[0015]在其中的一个实施例中，该装置还包括：尾气收集与排放区，尾气收集与排放区设
置在壳体内，在催化反应区下游，其中，尾气收集与排放区包括尾气收集区和尾气排放区，尾气收集区设置有连接口，用于连接烟气分析设备。
[0016]在其中的一个实施例中，催化反应区包括催化整流器和催化反应单元，催化反应单元为一个或多个，多个催化反应单元的面积相同或不同。
[0017]在其中的一个实施例中，该装置还包括：多个流量计；
[0018]其中，在鼓风机的一端设置有流量计，以控制吸入空气的流量；
[0019]在助燃气入口设置有流量计，以控制所燃气的流量；
[0020]氨燃料储罐和多个支路管道之间通过主管道连接，在主管道上设置有流量计，以控制氨燃料的流量；
[0021]在多个支路管道上设置有流量计，以控制不同位置的支路管道内氨燃料的流量。
[0022]在其中的一个实施例中，该装置还包括：多个热电偶；
[0023]其中，在氨燃料输送区的主管道上设置热电偶，用于检测氨燃料的温度；
[0024]在旋流燃烧器入口设置有热电偶，用于检测旋流燃烧器内燃烧的温度；
[0025]在一级燃烧区的出口端设置有热电偶，用于检测燃烧气体进入二级燃烧区的温度；
[0026]在二级燃烧区的入口端设置有热电偶，用于检测燃烧气体进入二级燃烧区后的温度，在二级燃烧区的出口端设置有热电偶，用于检测燃烧气体与氨燃料混合后形成氨燃料混合气体的温度；以及
[0027]在催化反应区的催化整流器和催化反应单元之间设置有热电偶，用于检测氨燃料混合气体经催化整流器催化后的温度，多个催化单元之间设置有多个热电偶，用于检测多个催化反应单元催化后的温度。
[0028]在其中的一个实施例中，氨燃料输送区为多个，氨燃料输送区内每个支路管道呈圆周均匀分布在壳体外部。
[0029]作为本公开的另一个方面，提供了一种分级的氨燃料燃烧方法，采用上述的氨燃料燃烧装置，该方法包括：
[0030]将空气通入至一级燃烧区内，与一级燃烧区内的助燃气在旋流燃烧器中进行燃烧，产生燃烧气体；
[0031]将氨燃料从不同位置输送至气体混合区内，与气体混合区内的燃烧气体进行分级混合，得到氨燃料混合气体；
[0032]将氨燃料混合气体通入二级燃烧区内进行催化燃烧，得到尾气；
[0033]其中，在燃烧气体进入气体混合区之前，通过整流器将燃烧气体的火焰熄灭。
[0034]在其中的一个实施例中，该方法还包括：对尾气进行收集、降温、检测后排放。
[0035]从上述技术方案可以看出，本公开提供的一种分级的氨燃料燃烧装置及燃烧方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0036](1)根据本公开的实施例，在一级燃烧区中，利用设置在壳体前端的鼓风机将空气吸入，与通过旋流燃烧器入口处设置的助燃气入口进入的助燃气进行混合，在旋流燃烧器中燃烧形成带有旋流火焰的燃烧气体，通过设置于旋流燃烧器和气体混合区之间的整流器将带有旋流火焰的燃烧气体的火焰熄灭，避免火焰进入二级燃烧区，仅使不含火焰且具有较高温度的燃烧气体进入二级燃烧区的气体混合区。设置于壳体外部的氨燃料输送区包括
氨燃料储罐和多个支路管道，通过多个支路管道将氨燃料从不同位置输送至气体混合区，其中气体混合区包括多个多孔管道和多个氨燃料入口，利用多孔管道和氨燃料入口可以使来自氨燃料输送区不同位置的氨燃料和较高温度的燃烧气体进行多次、充分的混合形成氨燃料混合气体。氨燃料混合气体进入到位于气体混合区下游的催化反应区，在催化剂的作用下进行催化燃烧，最终将氨燃料转化为氮气，减少NOx的生成。
[0037](2)根据本公开的实施例，通过利用一级燃烧区、二级燃烧区以及氨燃料输送区之间的协同作用，一方面利用燃烧气体的热量可以实现氨燃料的加热，另一方面利用多个支路管道将氨燃料从不同位置输送至气体混合区，通过控制氨燃料在气体混合区的停留时间，进而能够控制氨燃料混合气体在催化反应区的燃烧进程，实现氨燃料稳定燃烧的同时降低NOx的产生，最终实现了氨燃料高效清洁利用。另外，利用燃烧气体与不同位置的氨燃料进行混合，可以将氨燃料的温度提高到催化燃烧温度，以便氨燃料混合气体进入催化反应区后直接进行催化，有助于降低助燃气的使用，同时通过分级混合能够将催化反应区的温度进行控制，有助于降低因氨燃烧温度过高而生成氮氧化合物的可能性，有助于实现氨燃料的高效清洁的利用。此外，本装置结构较为紧凑、流程简单，适用于新建设备或者旧设备改造。
[0038](3)根据本公开的实施例，通过调整催化反应区中催化反应单元的尺本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种分级的氨燃料燃烧装置，包括：壳体；一级燃烧区，所述一级燃烧区包括设置在所述壳体前端的鼓风机和设置在所述壳体内的旋流燃烧器，所述旋流燃烧器入口处设置有助燃气入口、点火器接口，所述一级燃烧区用于使助燃气在旋流燃烧器中燃烧，产生燃烧气体；二级燃烧区，所述二级燃烧区设置在所述壳体内、在一级燃烧区下游，包括由多个多孔管道与多个氨燃料入口组成的气体混合区，和位于所述气体混合区下游的催化反应区；和氨燃料输送区，设置在所述壳体的外部，所述氨燃料输送区包括氨燃料储罐和多个支路管道，所述氨燃料输送区与所述气体混合区相连，用于通过多个所述支路管道将氨燃料从不同位置输运至所述气体混合区，其中，所述氨燃料燃烧装置还包括：设置在所述旋流燃烧器和所述气体混合区之间的整流器，用于将所述旋流燃烧器产生的燃烧气体的火焰熄灭。2.根据权利要求1所述的氨燃料燃烧装置，其中所述催化反应区用于使来自所述气体混合区的氨燃料混合气体在低于生成NO
x
温度的温度下催化燃烧。3.根据权利要求1所述的氨燃料燃烧装置，还包括：设置在所述旋流燃烧器和所述鼓风机之间的另一整流器，用于将所述鼓风机吸入的不规则流动的空气转变成规则流动的空气。4.根据权利要求1或3所述的氨燃料燃烧装置，还包括：尾气收集与排放区，所述尾气收集与排放区设置在所述壳体内，在所述催化反应区下游，其中，所述尾气收集与排放区包括尾气收集区和尾气排放区，所述尾气收集区设置有连接口，用于连接烟气分析设备。5.根据权利要求4所述的氨燃料燃烧装置，其中，所述催化反应区包括催化整流器和催化反应单元，催化反应单元为一个或多个，多个所述催化反应单元的面积相同或不同。6.根据权利要求5所述的氨燃料燃烧装置，还包括：多个流量计；其中，在所述鼓风机的一端设置有流量计，以控制吸入所述空气的流量；在所述助燃气入口设置有流量计...
【专利技术属性】
技术研发人员：田振玉，邝九杰，王杜，吴俊恺，吴令男，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。