【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氨煤燃烧器，特别涉及一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统及燃烧控制方法。
技术介绍
1、目前国内外关于电站锅炉掺氨燃烧研究刚刚起步，在氨煤燃烧基础理论、燃烧技术、氨煤专属燃烧器开发及工程应用工艺方面仍十分薄弱。具体表现为：(1)对氨-碳氢燃料混合燃烧的燃烧基础理论研究大多集中于氨与小分子气体燃料的混合燃烧方面，而对于氨与煤等固体大分子碳氢燃料的混合燃烧行为认识十分缺乏；(2)在氨煤混燃试验情况下，研究仅在少数已有的几个兆瓦级别的燃烧装置上进行改装开展的，由于氨燃烧系统开发中还须关注nh3的腐蚀性、氨逃逸、氨泄漏及nox排放等问题，目前市场上还未有任何成型的氨煤燃烧器，故需进行针对性设计，专门设计用于小尺度小规模研究的实验室级别氨煤燃烧器，再将其逐步推广至工业应用；(3)针对高浓度、大比例掺氨情形的低污染物排放的掺氨煤粉燃烧器优化及炉膛燃烧策略探究甚少。
2、氨燃料掺烧存在诸多挑战，如氨燃烧点火困难、火焰稳定性差和nox排放量高：燃烧缺陷问题与nh3的反应活性低和由此导致的火焰传播速度慢、可燃范围较窄密切相关，而污染物排放主要是由燃料分子中存在的n原子(即燃料型nox)造成的。同时，在增加煤粉等大分子固体颗粒后，由于固体燃料组成复杂，给燃烧器掺烧带来安全性和稳定性的问题，如进料不畅与掺混不均、炉膛及燃烧器结焦结渣、受热面腐蚀等，极大地影响燃烧器使用寿命。另外，在实际工业燃烧中，绝大多数都是湍流火焰，与常规实验室级别的平焰炉产生的层流火焰相比，湍流火焰外观形状无规矩，漂浮不定又有刚性，还夹杂一定程度
技术实现思路
1、本专利技术目的在于提供一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统及燃烧控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
2、为解决上述技术问题所采用的技术方案：
3、本专利技术提供了一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，包括燃烧室、氨煤燃烧器、煤粉供料系统和供料配气系统，氨煤燃烧器设于所述燃烧室，所述氨煤燃烧器包括燃烧体、中心燃料管，所述中心燃料管穿过所述燃烧腔道，所述切向进料腔周壁设有切向进料口，所述切向进料口的轴线沿切向进料腔外周切向方向设置，所述燃烧腔道的出口端与中心燃料管的出口端之间设有旋流结构；煤粉供料系统用于供给煤粉；供料配气系统包括甲烷供应组件、氨气供应组件、空气供应组件，空气供应组件与煤粉供料系统的出口连接于第一混合管段，所述第一混合管段的出口同时与切向进料口、轴向进料口连通，所述空气供应组件与甲烷供应组件的出口连接于第二混合管段，所述第二混合管段与轴向进料口连通，所述甲烷供应组件、氨气供应组件的出口连接于第三混合管段，所述第三混合管段的出口与中心进料口连通。
4、本专利技术的有益效果是：
5、当需要多种试验燃烧方式时，通过改变各煤粉进料管的通断和各气体存储瓶气体的通断可以实现煤粉携带流和单颗粒悬挂气路下的预混/非预混、轴向/切向的燃烧控制方法，灵活切换和试验方法设计，可以有效利用不同燃烧组织策略实现不同掺氨/煤比下宽功率比调节(0-20kw)、宽燃烧极限、可变旋流量、燃料灵活转换和低污染物排放优化等功能，为实验室内实现多种不同燃烧模式条件下研究氨煤燃烧火焰提供了便利条件。
6、作为上述技术方案的进一步改进，还包括导流钝体，所述导流钝体包括封堵于中心燃料管出口端的喷嘴部和设于喷嘴部的第一倒锥导流块，所述喷嘴部设有喷出口；
7、又或者还包括封闭钝体，所述封闭钝体包括中心燃料管出口端的封堵部和设于封堵部的第二倒锥导流块。
8、导流钝体，可通过第一倒锥导流块的形状快速引导火焰成型，促进火焰传播，有利于火焰稳定并降低回火的产生；另一种是封闭钝体，用于预混模式下封闭中心燃料管。第一倒锥导流块和第二倒锥导流块均可根据实验条件要求的导流效果自行设计不同流型和角度的倾斜角，方便实验室的研究人员根据不同钝体形状与导流角度对氨煤燃烧火焰稳定性和排放特性的影响进行探究，优化燃烧技术。
9、作为上述技术方案的进一步改进，所述燃烧体的外周壁环向设有冷却水通道。冷却水通道用于通入循环冷却水，供实时为氨煤燃烧器降温，防止氨煤燃烧器长期处于过热状态而降低使用寿命。
10、作为上述技术方案的进一步改进，还包括远程自动点火装置，所述远程自动点火装置包括点火器，所述点火器的点火端相对所述燃烧腔道的出口端可在轴向和径向方向调节，同时所述燃烧腔道的出口端位于所述点火器的旋转路径上。
11、点火器的点火端恰好与氨煤燃烧器的轴线方向重合，并设置点火器和氨煤燃烧器顶端距离，保证打火机电弧正好对准燃料出口上方，有利于顺利实现点火。还可以远端控制点火器打火，此设计简单、操作方便，极大地提升了实验室操作人员的安全可靠性。
12、作为上述技术方案的进一步改进，所述燃烧室包括燃烧罩，所述燃烧罩的下部呈圆筒状，所述燃烧罩的上部呈直径从下往上逐渐缩小的圆台状。
13、圆筒状的燃烧罩可促进火焰稳定，实现燃烧较为充分、有效降低污染物排放浓度；圆台状可大幅度限制火焰抬举，防止脱火；同时避免在氨煤燃烧器总出口处的燃气回流产生，降低回火的产生；可一定程度上拓宽氨煤燃烧的极限，也可保护燃烧器结构，提高使用寿命。
14、作为上述技术方案的进一步改进，所述燃烧体的总出口设有煤粉颗粒悬挂网。在单颗粒悬挂模式下，将煤粉颗粒悬挂于燃烧罩内的金属丝网上，其余进气方式与携带流模式下相同，用于定向跟踪单颗粒燃烧状态及特性。
15、作为上述技术方案的进一步改进，所述煤粉供料系统包括氨煤混合器和煤粉进料器，所述氨煤混合器上端设有初级风进口，所述氨煤混合器下端设有混合出口，所述煤粉进料器用于将煤粉输送至氨煤混合器内。
16、自动控制煤粉，较为精确进料。
17、作为上述技术方案的进一步改进，所述煤粉供料系统还包括安装架，所述氨煤混合器具有呈倒锥形的混合腔，所述煤粉进料器的煤粉进料管的出料端设于所述初级风进口所在的出风路径上，所述煤粉进料管与所述氨煤混合器之间设有第一振动器，所述煤粉进料器通过若干个第二振动器设于所述安装架，所述煤粉进料管通过若干个第三个振动器设于安装架。
18、通过外加一定频率和振幅的震动，保证将煤粉震开而时刻处于分散的状态，同时将粘在壁面上的煤粉震下，促进送粉的更新和连续。
19、本专利技术提供了一种燃烧控制方法，其采用上述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，包括：
20、在煤粉携带流的供料模式下，包含四种燃烧模式：
21、预混模式一，往多个轴向进料口通入空气、煤粉、氨气和辅燃气体甲烷；
22、预混模式二，往切向进料口通入携带煤粉的初级风往轴向进料口通入分级风、氨气和甲烷；
23、非预混模式一，往轴向进料口通入空气、煤粉，往中心进料口通入氨气和甲烷；
24、非预混模式二，往本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
9.一种燃烧控制方法，其特征在于，其采用权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，包括：
10.根据权利要求9所述的一种燃烧控制方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种面向工业锅炉的实验级氨煤湍流燃烧试验系统，其特征在于：
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：姚顺春，危由兴，郭松杰，黎珈彤，杨言，黄仁龙，张泽辰，蔡坚锋，莫爵徽，
申请(专利权)人：华南理工大学，
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。