[发明专利]掺氨多相燃料分级旋流燃烧器

说明书

本发明涉及一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，包括：燃烧筒体，所述燃烧筒体具有相对设置的第一端与第二端，所述燃烧筒体还具有中空的燃烧室，所述燃烧室通过所述第二端连通至所述燃烧筒体的外侧，所述燃烧室沿轴向方向从燃烧室的中部区域具有中心燃烧区、氨‑燃料混合燃烧区和燃尽区；中心燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，所述中心燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的中心燃烧区；以及氨‑燃料混合燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，并套设于所述中心燃烧结构的外侧，所述氨‑燃料混合燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的氨‑燃料混合燃烧区。实现多级稳燃及多级贫富燃抑制NO_x生成多效耦合。

技术领域

本发明涉及燃烧设备技术领域，特别是涉及一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器。

背景技术

发展可再生能源是我国实现双碳目标的重要举措，当前我国风电、太阳能等可再生能源正处于规模化发展阶段。随着可再生能源装机比例不断提高，可再生能源生产和消耗之间的矛盾日显突出，亟需发展便捷、可大规模利用的可再生能源储能技术。

研究表明，将可再生能源转化为“绿氨”被诸多国家认定为未来可再生能源储运的最佳选择。氨作为一种无碳燃料，具有氢密度高、容易液化、单位储能成本低等突出优点；同时，氨利用现有的基础设施更易于生产、处理、储存和分配。综合而言，氨是一种非常有前景的绿色能源载体和氢能储运媒介，有望成为未来电力生产系统的基础燃料。然而，氨燃烧强度较低、可燃范围窄、燃烧稳定性差；此外，氨气中含有氮元素，燃烧时由燃料氮产生的NO_x量可达数千ppmv，如何实现氨气的高效、低NO_x的燃烧是目前面临的技术难题。

为解决氨燃烧不稳定的问题，通常采用氨和易燃燃料的混烧提高氨的火焰速度，改善氨混合物的燃烧特性。另外，目前采用燃料分段掺混燃烧成为降低燃料型NO_x的有效方法，其特点是将燃烧分成多个区域，同时控制各个区域的空气量来调控不同区域氧化、还原气氛，从而还原燃烧产生的NO_x，降低氮氧化物排放。然而，由于空气、燃气的扩散混合方式的限制，这种燃烧方式对于高热值易燃气体的分级燃烧有较好的效果，但是针对燃烧稳定性差、热值低的氨气来说分级燃烧效果差，从而导致燃料燃烧不充分。此外，由于掺氨燃烧过程燃料燃烧不稳定，较难准确调整分级风量来调控NO_x。

综上所述，目前利用氨燃料燃烧燃烧过程中存在高NO_x排放量和燃烧不稳定的问题，不利于氨燃料的燃烧利用。

发明内容

基于此，有必要针对氨燃料燃烧燃烧过程中存在高NO_x排放量和燃烧不稳定的问题，提供一种降低NO_x排放量、保证燃烧稳定的掺氨多相燃料分级旋流燃烧器。

一种掺氨多相燃料分级旋流燃烧器，包括：

燃烧筒体，所述燃烧筒体具有相对设置的第一端与第二端，所述燃烧筒体还具有中空的燃烧室，所述燃烧室通过所述第二端连通至所述燃烧筒体的外侧，所述燃烧室沿轴向方向从燃烧室的中部区域具有中心燃烧区、氨-燃料混合燃烧区和燃尽区；

中心燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，所述中心燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的中心燃烧区；以及

氨-燃料混合燃烧结构，设置于所述燃烧筒体的第一端，并套设于所述中心燃烧结构的外侧，所述氨-燃料混合燃烧结构的一端穿过所述第一端伸入所述燃烧室的氨-燃料混合燃烧区。

在其中一个实施例中，所述中心燃烧结构包括中心燃料管、内空气管以及燃料浓缩管，所述中心燃料管的一端穿过所述燃烧筒体的第一端伸入所述中心燃烧区，所述燃料浓缩管设置于所述中心燃料管内，并靠近所述中心燃料管位于所述燃烧室的端部设置，所述内空气管套设于所述中心燃料管的外侧，其一端穿过所述燃烧筒体并凸出所述中心燃料管设置，以围设成内空气通道。