【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于燃煤鍋爐摻氨燃燒，尤其涉及一種超細(xì)煤粉混氨的雙燃料無焰燃燒裝置。
技術(shù)介紹
1、目前，燃煤機(jī)組摻燒綠氨發(fā)電逐漸成為推進(jìn)煤電低碳化改造建設(shè)、降低煤電碳排放水平的重要途徑。然而，氨煤混燃技術(shù)面臨的主要問題有：1)相比于煤粉固體燃料，氨氣優(yōu)先燃燒導(dǎo)致煤粉顆粒周圍氧氣被大量消耗，從而影響煤粉的著火和燃盡；2)氨氣中氮含量遠(yuǎn)超過煤粉，隨著摻氨比增加，燃料氮的含量迅速增加，氨煤混燃面臨氮氧化物(nox)排放超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。由于氨氣燃料特性迥異于煤粉固體燃料，采用常規(guī)燃燒技術(shù)和傳統(tǒng)煤粉燃燒器很難兼顧高燃燒效率和低nox排放，因此亟需開發(fā)新型的燃燒技術(shù)或設(shè)計(jì)新型低氮雙燃料燃燒器解決氨煤混燃中煤粉燃盡和高nox排放問題。
2、將燃燒穩(wěn)定性高和nox排放低的無焰燃燒(mild?combustion)技術(shù)應(yīng)用于氨煤混燃，是實(shí)現(xiàn)氨煤穩(wěn)定、低氮燃燒的新思路。無焰燃燒模式下，高速射流引起的內(nèi)部循環(huán)卷吸高溫?zé)煔忸A(yù)熱和稀釋反應(yīng)物，降低了爐內(nèi)峰值溫度，稀釋了反應(yīng)區(qū)氧濃度，抑制了nox的生成。此外，超細(xì)煤粉具有優(yōu)越的燃燒特性和較強(qiáng)的還原性能，有利于進(jìn)一步降低氨煤混燃的nox排放水平。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、專利技術(shù)目的：為了解決上述問題，本專利技術(shù)提供一種超細(xì)煤粉混氨的雙燃料無焰燃燒裝置，利用常規(guī)煤粉-氨氣-超細(xì)煤粉的內(nèi)外燃燒分布，輔以無焰燃燒獨(dú)特的燃燒模式，由此實(shí)現(xiàn)氨煤混燃的低nox排放。
2、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種超細(xì)煤粉混氨的雙燃料無焰燃燒裝置，包括燃燒室
3、本專利技術(shù)采用從外向內(nèi)依次是常規(guī)煤粉-氨氣-超細(xì)煤粉的燃燒分布，這樣設(shè)置的原因在于：1)利用外層常規(guī)煤粉燃燒形成的局部還原性環(huán)境阻礙nh3與o2接觸，從而抑制nox的生成；2)利用內(nèi)層超細(xì)煤粉的還原性，在氨氣火焰內(nèi)部充分發(fā)揮煤焦顆粒對(duì)no的異相還原，促進(jìn)nox消耗。在兩者的共同作用下，可進(jìn)一步降低氨煤無焰燃燒中nox排放。同時(shí)最外層常規(guī)煤粉燃燒形成的還原性氣氛不利于內(nèi)層燃料的燃燒，若采用普通煤粉可能會(huì)燃燒不完全，但是超細(xì)煤粉具有更好的著火和燃盡特性，有利于降低煤粉燃燒不完全的可能性，故從以上兩個(gè)原因選擇這種布置方式。
4、需要注意的是，從外向內(nèi)的燃燒分布并不代表從外到內(nèi)依次燃燒，因?yàn)槿呤峭瑫r(shí)注射進(jìn)入爐膛，一般來說，反而是內(nèi)層更容易燃燒，因?yàn)閚h3作為氣體更容易燃燒，而且超細(xì)煤粉著火比常規(guī)煤粉更容易，所以這里的燃燒分布是在燃燒達(dá)到穩(wěn)定后形成的，這種分布方式有利于在后續(xù)氨煤混燃過程中降低nox排放。
5、具體地，所述氨氣噴槍的進(jìn)氣端設(shè)有氨氣進(jìn)氣口，所述氨氣噴槍的出氣端設(shè)有氨氣噴嘴，所述氨氣噴嘴沿圓周均勻分布于氨氣噴槍的端部邊緣，其張角為30°～45°，且孔徑為6mm～8mm。需要注意的是，氨氣噴嘴的張角不宜過大過小，以確保氨氣射流位于常規(guī)煤粉射流內(nèi)部，同時(shí)大部分超細(xì)煤粉射流位于氨氣火焰內(nèi)部。
6、具體地，所述氨氣噴槍貫穿常規(guī)煤粉噴管布置，且氨氣噴槍的出氣端延伸至燃燒室內(nèi)，以確保氨氣射流位于常規(guī)煤粉射流內(nèi)部，同時(shí)大部分超細(xì)煤粉射流位于氨氣火焰內(nèi)部。
7、具體地，所述常規(guī)煤粉噴管內(nèi)設(shè)有分離擋塊，用于將常規(guī)煤粉氣流分離為濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，其中濃煤粉氣流更靠近內(nèi)側(cè)的氨氣射流，以阻礙o2和nh3分子接觸，抑制nh3氧化。
8、具體地，所述分離擋塊對(duì)稱設(shè)置于常規(guī)煤粉噴管的兩側(cè)內(nèi)壁上，即靠近二次風(fēng)噴管的一側(cè)和遠(yuǎn)離二次風(fēng)噴管的一側(cè)，同時(shí)在軸向上更靠近常規(guī)煤粉噴管的出口端，以避免影響進(jìn)氣穩(wěn)定性。
9、具體地，所述分離擋塊的截面呈三角狀，因而具有相對(duì)于常規(guī)煤粉噴管內(nèi)壁面的上斜度α和下斜度β，其中上斜度α更靠近常規(guī)煤粉噴管的進(jìn)口端，α為135°～150°，β為150°～160°。
10、具體地，所述常規(guī)煤粉噴管、氨氣噴槍和超細(xì)煤粉噴管從外到內(nèi)依次可拆卸聯(lián)結(jié)，便于實(shí)現(xiàn)氨氣噴槍的裝卸更換，由此適應(yīng)不同爐型和燃燒條件。
11、具體地，所述常規(guī)煤粉和超細(xì)煤粉的重量比例為2：1～3：1，以保證還原效果和控制燃燒成本。
12、有益效果：
13、本專利技術(shù)一方面將氨氣噴管設(shè)置在常規(guī)煤粉噴管內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)氨氣在煤粉燃燒形成的局部還原區(qū)內(nèi)燃燒，有效提高了煤粉燃燒穩(wěn)定性，同時(shí)抑制了氨的氧化過程，減少nox的生成；另一方面將超細(xì)煤粉噴管設(shè)置在氨氣噴管內(nèi)部，以利用超細(xì)煤粉優(yōu)越的還原性能促進(jìn)nox的異相還原，進(jìn)一步減少了nox的排放。此外，本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便，同時(shí)無需增設(shè)其他輔助降氮裝置，成本較低、適用性廣，有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的工業(yè)應(yīng)用。
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1.一種超細(xì)煤粉混氨的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，包括燃燒室、一次風(fēng)噴管和二次風(fēng)噴管，其中二次風(fēng)噴管用于輸送高溫高速氧化劑氣流進(jìn)入燃燒室，所述一次風(fēng)噴管圍繞二次風(fēng)噴管對(duì)稱分布，所述一次風(fēng)噴管包括常規(guī)煤粉噴管、氨氣噴槍和超細(xì)煤粉噴管，分別用于輸送常規(guī)煤粉氣流、氨氣和超細(xì)煤粉氣流進(jìn)入燃燒室，所述常規(guī)煤粉噴管、氨氣噴槍和超細(xì)煤粉噴管從外到內(nèi)同軸布置，由此在一次風(fēng)噴管出口處形成從外向內(nèi)依次是常規(guī)煤粉-氨氣-超細(xì)煤粉的高溫燃燒區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述氨氣噴槍的進(jìn)氣端設(shè)有氨氣進(jìn)氣口，所述氨氣噴槍的出氣端設(shè)有氨氣噴嘴，所述氨氣噴嘴沿圓周均勻分布于氨氣噴槍的端部邊緣，其張角為30°～45°，且孔徑為6mm～8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述氨氣噴槍貫穿常規(guī)煤粉噴管布置，且氨氣噴槍的出氣端延伸至燃燒室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述常規(guī)煤粉噴管內(nèi)設(shè)有分離擋塊，用于將常規(guī)煤粉氣流分離為濃煤粉氣流和淡煤粉氣流，其中濃煤粉氣流更靠近內(nèi)側(cè)的氨氣射流。>
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述分離擋塊對(duì)稱設(shè)置于常規(guī)煤粉噴管的兩側(cè)內(nèi)壁上，即靠近二次風(fēng)噴管的一側(cè)和遠(yuǎn)離二次風(fēng)噴管的一側(cè)，同時(shí)在軸向上更靠近常規(guī)煤粉噴管的出口端。
6.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述分離擋塊的截面呈三角狀，其具有相對(duì)于常規(guī)煤粉噴管內(nèi)壁面的上斜度α和下斜度β，其中上斜度α更靠近常規(guī)煤粉噴管的進(jìn)口端，α為135°～150°，β為150°～160°。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述常規(guī)煤粉噴管、氨氣噴槍和超細(xì)煤粉噴管從外到內(nèi)依次可拆卸聯(lián)結(jié)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述常規(guī)煤粉和超細(xì)煤粉的重量比例為2：1～3：1。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種超細(xì)煤粉混氨的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，包括燃燒室、一次風(fēng)噴管和二次風(fēng)噴管，其中二次風(fēng)噴管用于輸送高溫高速氧化劑氣流進(jìn)入燃燒室，所述一次風(fēng)噴管圍繞二次風(fēng)噴管對(duì)稱分布，所述一次風(fēng)噴管包括常規(guī)煤粉噴管、氨氣噴槍和超細(xì)煤粉噴管，分別用于輸送常規(guī)煤粉氣流、氨氣和超細(xì)煤粉氣流進(jìn)入燃燒室，所述常規(guī)煤粉噴管、氨氣噴槍和超細(xì)煤粉噴管從外到內(nèi)同軸布置，由此在一次風(fēng)噴管出口處形成從外向內(nèi)依次是常規(guī)煤粉-氨氣-超細(xì)煤粉的高溫燃燒區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述氨氣噴槍的進(jìn)氣端設(shè)有氨氣進(jìn)氣口，所述氨氣噴槍的出氣端設(shè)有氨氣噴嘴，所述氨氣噴嘴沿圓周均勻分布于氨氣噴槍的端部邊緣，其張角為30°～45°，且孔徑為6mm～8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙燃料無焰燃燒裝置，其特征在于，所述氨氣噴槍貫穿常規(guī)煤粉噴管布置，且氨氣噴槍的出氣端延伸至燃燒室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張立麒，查小健，張澤武，董家寧，樂笑宇，李小姍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華中科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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