CN114893767B - 一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器 - Google Patents

Abstract

本发明属于燃烧器技术领域，公开了一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，包括进料结构、燃烧结构和折流结构；所述燃烧结构包括稳燃室和稳燃室壳体；折流结构包括导流筒、氨气折流板、第一调节机构和折流环，折流环采用耐高温的陶瓷材料，氨气折流板由内层调节片、中层调节片和外层调节片组成。本发明根据反射原理和折流环自身曲率，通过对氨气气流导向作用，改变气流方向，将燃料注入稳燃室的特定区域，而无需向稳燃室中伸入燃料管，简化了掺氨燃烧器结构；将氨气折流板设计成可调节的结构，既可以根据锅炉负荷、掺氨量和稳燃室内燃烧状况灵活调节氨气流道的大小，控制氨气气流的入射点和入射角度，又可以保证气密性。

Description

一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器

技术领域

本发明属于燃烧器技术领域，尤其涉及一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器。

背景技术

目前，世界范围内，人们越来越关注CO₂对全球气候变化的巨大影响。同时，“双碳”目标更是为碳减排提出了更高要求。而电力部门是我国主要的人为CO₂排放源，占总排放量的40％。因此，减少以燃煤电厂为主的电力系统碳排放对降低碳峰值具有重要意义。掺烧无碳燃料是一种从源头上降低碳减排的方式，其中，氨和氢是受关注度较高的两种无碳燃料。氨与氢相比，具有易液化、易储存运输、生产和储运的基础设施成熟的优势，因此氨更具有短期内实现清洁燃烧利用的潜力。

将氨作为电厂掺烧的无碳燃料，可以解决多个能源与环境问题。首先氨作为无碳燃料可以由完全无碳的过程得到。用可再生能源的弃光弃风电解水制氢，以此为原料合成的氨成本更低、更环保，同时，氨有成熟、方便的储运方式，更适合作为电厂掺烧的无碳燃料。这样既能解决可再生能源浪费的问题，又能降低电厂碳排放。因此电厂掺氨燃烧将成为一种很有前景的碳减排方式。但是，氨的利用仍存在一些挑战，与常规碳氢燃料相比，氨的热值较低，可燃性极限范围窄，层流火焰速度低，因此会存在着火困难和燃烧不稳定的问题；氨作为含氮燃料，存在高NOx排放的风险；同时，掺氨燃烧后的燃烧特性、燃尽程度和结渣情况等也尚不知晓。此外，氨具有腐蚀性，掺氨对燃烧器的腐蚀是个不可忽视的问题。

为了将氨作为燃料在电厂掺烧，并获得较好的着火、稳燃、燃尽和排放特性，燃烧器的结构设计至关重要。因此为了使掺氨燃烧更加清洁、安全、高效，非常有必要设计一种适用于燃烧电厂常用燃料(煤粉、生物质、固废颗粒等燃料)的掺氨燃烧器。

中国专利文献(CN107477573B)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存在NOx排放量，但是该专利文件中的仅将氨气作为NOx的还原剂，并不直接作为燃料燃烧。

中国专利文献(CN113623653A)中公开了一种气氛可调的轴切多级旋流掺氨燃烧器，采用燃烧器中心喷氨的方式，可以通过分级风调节提高氨气的着火稳定性并降低NOx排放，但是并没有用于掺烧煤粉、生物质、固废颗粒等固体燃料的结构；此外该专利文献并未考虑氨气对燃烧器的腐蚀问题。

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NOx生成多效耦合，但是需要在燃烧区内安装较多管道用于输送燃料和空气，燃烧室内部结构复杂。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有的电站燃烧器掺氨燃烧时的着火、稳燃、燃尽和NOx排放的效果较差，以及现有掺氨燃烧器结构复杂、易沾污结渣、易烧蚀损坏、未考虑氨腐蚀。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器。

本发明是这样实现的，一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器包括进料结构、燃烧结构和折流结构；

所述进料结构与燃烧结构连接，所述燃烧结构包括稳燃室和稳燃室壳体，稳燃室壳体导流段的一端与进料结构壳体相连；

所述折流结构包括导流筒、氨气折流板、第一调节机构和折流环，所述导流筒末端与氨气折流板连接，所述第一调节机构用于调节氨气折流板的倾角；

所述折流环采用耐高温的陶瓷材料，安装于稳燃室壳体的折流段，用于改变氨气气流的流向，使氨气气流冲向氨气混燃区的中心；

所述氨气折流板由内层调节片、中层调节片和外层调节片组成，所述氨气折流板闭合时内层调节片和中层调节片为封闭的正多边形结构，外层调节片为封闭的圆形结构。

进一步，所述进料结构包括进料结构壳体和位于进料结构壳体内部的从燃烧器中心轴沿径向向外依次设置的一次风通道、二次风通道、三次风通道和氨气通道，各通道之间通过隔板分隔；所述一次风通道用于输送燃料和一次风的混合气流，所述二次风通道用于输送直流二次风，所述三次风通道用于输送旋流三次风。

进一步，所述三次风通道中靠近稳燃室的一端安装有三次风叶片，通过调节三次风叶片的角度调节三次风旋流度。

进一步，所述导流筒另一端与氨气通道和三次风通道之间的隔板相连接。

进一步，所述稳燃室壳体分为导流段、折流段、渐扩段和收缩段，导流段和折流段连接处设置有一个折流环凹槽，用于安装折流环。

进一步，所述导流筒为一渐扩结构，其倾角范围是5～15°。

进一步，所述氨气折流板的倾角调节范围为30～50°，同时要大于稳燃室壳体的折流段倾角5～10°。

进一步，所述导流筒的长度为20～50cm，氨气折流板的长度为20～50cm，所述导流筒和氨气折流板的长度与稳燃室壳体的导流段和折流段长度对应。

进一步，所述第一调节结构存在一个可以水平移动的拉杆，当拉杆向靠近稳燃室方向拉动时，调节片打开，氨气折流板的倾角变大，氨气流道变窄；当拉杆向远离稳燃室方向拉动时，调节片闭合，氨气折流板的倾角变小，氨气流道变宽。

进一步，所述折流环为内表面沿径向向外凸的结构，折流环内表面沿轴向的两端与稳燃室壳体的折流环凹槽表面平滑过渡。

进一步，所述稳燃室的燃烧区域分为燃料燃烧区、氨气混燃区和燃尽区，在燃料燃烧区，中心的浓燃料气流先发生燃烧并将热量递给外围的淡燃料气流，中心的浓燃料气流经过预热和挥发分释放过程后，到达氨气混燃区；在氨气混燃区，氨气与燃料燃烧区过来的烟气充分混合并燃烧；此时，旋流三次风在燃料燃烧区和氨气混燃区之间形成一个回流区，所述回流区可卷吸氨气混燃区的高温烟气用于加热刚进入稳燃室的中心浓燃料气流，并充分混合氨气、燃料挥发分与焦炭，同时也为氨的热解和燃烧提供热量。

结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：

第一、针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：

本发明根据反射原理和折流环自身曲率，通过对氨气气流的导向作用，改变气流方向，将燃料注入稳燃室的特定区域，而无需向稳燃室中伸入燃料管，或从稳燃室壳体位置注入燃料，简化了掺氨燃烧器结构；

本发明将氨气折流板设计成可调节的结构，既可以根据锅炉负荷、掺氨量和稳燃室内燃烧状况灵活调节氨气流道的大小，控制氨气气流的入射点和入射角度，又可以保证气密性；

本发明中的折流环采用耐热陶瓷材料，可以防止氨气的腐蚀，同时氨气的冲刷可以防止折流环的结渣；通过折流结构，延迟了氨进入稳燃室的时间，避免了燃烧前期氨与燃料燃烧争夺氧气的问题；

本发明中的导流筒和氨气折流板安装在旋流三次风外侧，可以保持较低温度并隔绝大部分燃料颗粒，防止结渣问题出现；稳燃室壳体通过导流段和折流段的结构，防止氨提前扩散，并增强了氨气气流的动量，同时在结构上消除了圆柱形稳燃室入口的多余负压区；将稳燃室的燃烧区域分成燃料燃烧区、氨气混燃区和燃尽区三个区域，既能保证燃料充分燃烧，有较好的燃烧特性，又能解决氨气着火困难的问题，得到稳定的火焰，同时形成的富氨燃料区可以极大程度降低NOx的生成，得到较好的排放效果。

第二，把技术方案看作一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：

本发明技术方案创新性地提供了一种折流结构，包括导流筒、氨气折流板、第一调节机构和折流环，可以实现在旋流燃烧器内同时掺烧氨气的技术效果。导流筒和氨气折流板可将刚入炉的氨气与稳燃室中的气体分隔开，防止氨气被三次风气流吹散；可以通过热传导预热流过的氨气，防止氨气温度过低，降低氨气混燃区的燃烧温度从而导致燃烧火焰不稳定和熄火。导流筒和氨气折流板与稳燃室壳体的导流段和折流段导共同形成一个带有弯折并渐缩的流道，有利于进一步提高氨气的流速，增强气流刚性，使气流能够到达氨气混燃区并与二次风和三次风充分混合。

本发明技术方案所提供的氨气折流板是一种可调节的结构，由内层调节片、中层调节片和外层调节片组成，闭合时内层和中层调节片为正多边形结构，外层调节片为圆形结构。内层调节片和中层调节片主要起密封作用，防止稳燃室内的气体提前泄露尽进氨气流道；外层调节片的花瓣形结构可以在氨气折流板倾斜时进行无缝滑动，增强了气密性，防止氨气提前逃逸到稳燃室中。通过第一调节机构可以调节调节片的张开角度，从而改变扩口大小，改变氨气折流板的倾斜角度。当内层、中层和外层调节片完全闭合时，氨气折流板处于倾角最小的状态；当内层、中层和外层调节片逐渐打开时，氨气折流板所形成的扩口向外逐渐变大，氨气折流板的倾角逐渐变大，氨气流道出口逐渐变窄。这种结构的氨气折流板可以根据锅炉负荷、掺氨量和稳燃室内燃烧状况灵活调节氨气流道的大小，控制氨气气流的入射点和入射角度。

本发明技术方案所提供的折流环可以改变氨气气流的流向，使氨气气流冲向氨气混燃区的中心，而无需向稳燃室中伸入燃料管，或从稳燃室壳体位置注入燃料，简化了掺氨燃烧器结构。折流环采用耐高温的陶瓷材料，可以防止氨气气流的冲刷腐蚀和化学腐蚀。此外，在陶瓷折流环表面可以负载氨催化剂，氨催化剂的作用是加快氨气热解成氢气和氮气的速率，改善氨气在稳燃室的着火特性和燃烧特性，降低氨气着火点，提高氨气的燃尽率。

本发明技术方案在旋流燃烧器出口设置了稳燃室，可以实现掺氨后氨气的着火和稳燃；提供了一种带有导流段、折流段、渐扩段和收缩段的稳燃室壳体，减少了稳燃室内多余的负压区，同时可以很好的耦合为掺氨燃烧而设计的折流结构。

第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：

(1)本发明的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：

将本发明应用于传统热电厂，可以将传统热电厂现有的旋流燃烧器替换成掺氨旋流燃烧器，在不对电厂原有的锅炉结构进行大规模调整下，快速实现电厂掺氨燃烧的改造，从源头上降低电厂的CO₂排放量。可以延长现役锅炉发电机组的运行寿命，解决了某些锅炉发电机组由于CO₂排放限制而被迫提前退役的问题。

(2)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：

本发明技术方案可以将掺氨旋流燃烧器直接应用于现役锅炉机组，填补了高负荷锅炉尺度下的掺氨旋流燃烧器的技术空白。

(3)本发明的技术方案是否解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：

本发明可以延长现役锅炉发电机组的运行寿命，解决了锅炉发电机组由于CO₂排放限制而被迫提前退役的问题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器的结构原理图。

图2是本发明实施例提供的稳燃室燃烧分区域和稳燃室壳体分段结构原理图。

图3是本发明实施例提供的氨气折流板调节片完全闭合状态的结构示意图。

图4是本发明实施例提供的氨气折流板调节片展开状态的结构示意图。

图5是本发明实施例提供的第一调节机构的结构示意图。

图中：100、进料结构；200、燃烧结构；101、一次风通道；102、二次风通道；103、三次风通道；104、氨气通道；105、三次风叶片；106、隔板；107、进料结构壳体；201、稳燃室；202、稳燃室壳体；301、导流筒；302、氨气折流板；303、第一调节机构；304、折流环；3021、内层调节片；3022、中层调节片；3023、外层调节片。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。

在本发明实施例中，选取煤粉作为氨掺烧的燃料。除此之外，本发明还可以选用生物质、固废颗粒等固体燃料和天然气、煤气、合成气等气体燃料作为掺氨燃烧时的燃料。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器由进料结构100和燃烧结构200和折流结构组成。

进料结构包括：一次风通道101、二次风通道102、三次风通道103、氨气通道104、三次风叶片105、隔板106和进料结构壳体107；

一次风通道101用于输送煤粉和一次风的混合气流。一次风通道101出口段存在一个先收缩再扩张的结构，该结构的作用是浓缩一次风中的煤粉，形成沿径向向外逐渐变淡(中心浓外围淡)的煤粉气流。这样做的目的是：沿径向向外的气流中的淡煤粉处于贫燃料燃烧状态，中心的浓煤粉处于富燃料燃烧状态；处于富燃料状态的浓煤粉气流中的煤粉颗粒升温速率更快，更容易燃烧，之后为淡煤粉的燃烧提供热量；同时中心浓煤粉在富燃料燃烧状态下释放挥发分和燃烧，可以形成低氧的还原性气氛，抑制NOx的生成。此外，浓煤粉气流被淡煤粉气流和直流二次风包围，使得稳燃室内壁附近的煤粉浓度低，减少了结渣的可能。

二次风通道102用于输送直流二次风，直流二次风为煤粉的燃烧提供一部分氧气。

三次风通道103用于输送旋流三次风，并通过可调节的三次风叶片105角度来调节三次风旋流度。旋流三次风可以卷吸高温烟气并形成回流区，为中心浓煤粉的燃烧提供充足的热量，使燃料和氧化剂充分混合，同时能够提高火焰的稳定性。

三次风叶片105为可动叶片，可根据燃烧器的负荷和稳燃室内的燃烧状况调节叶片角度，调节的范围是20～55°。

氨气通道104用于输送氨气气流。在氨气通道104出口处，进料结构壳体107与稳燃室外壳导流段相连接。

燃烧结构包括：稳燃室201和稳燃室壳体202；在燃烧结构中，稳燃室壳体202所围成的空间称为稳燃室；稳燃室壳体202分为导流段、折流段、渐扩段和收缩段，导流段和折流段连接处存在一个折流环凹槽，用于安装折流环；稳燃室壳体202导流段的一端与燃烧器进料结构壳体107相连。

折流结构包括：导流筒301、氨气折流板302、第一调节机构303、折流环304、内层调节片3021、中层调节片3022和外层调节片3023。导流筒为一渐扩结构，其倾角α的范围是5～15°。若无特殊说明，“倾角”均表示该结构与燃烧器中中心轴的夹角。

导流筒301末端与氨气折流板302连接，氨气折流板302的倾角β可以通过第一调节机构303进行调节，调节范围为30～50°，同时要大于预燃室壳体的折流段倾角γ5～10°。

导流筒301和氨气折流板302可将刚入炉的氨气与稳燃室201中的气体分隔开，防止氨气被三次风气流吹散；可以通过热传导预热流过的氨气，防止氨气温度过低，降低氨气混燃区的燃烧温度从而导致燃烧火焰不稳定和熄火。导流筒301和氨气折流板302与稳燃室壳体202的导流段和折流段导共同形成一个带有弯折并渐缩的流道，有利于进一步提高氨气的流速，增强气流刚性，使气流能够到达氨气混燃区并与二次风和三次风充分混合。

导流筒301的长度可取20～50cm，氨气折流板302的长度可取20～50cm，需要注意的是，导流筒301和氨气折流板302的长度应该与稳燃室壳体202的导流段和折流段长度对应，保证能形成渐缩的氨气流道。

如图3所示，氨气折流板302由内层调节片3021、中层调节片3022和外层调节片3023组成。

闭合时内层调节片3021和中层调节片3022为封闭的正多边形结构，外层调节片3023为封闭的圆形结构。内层调节片3021、中层调节片3022和外层调节片3023完全闭合时的状态如图3所示，此时氨气折流板处于倾角最小的状态；当内层调节片3021、中层调节片3022和外层调节片3023逐渐打开时，氨气折流板所形成的扩口向外逐渐变大，如图4所示，此时氨气折流板302的倾角逐渐变大，氨气流道出口逐渐变窄。通过第一调节机构303可以调节调节片的张开角度，从而改变扩口大小，改变氨气折流板302的倾斜角度。内层调节片3021和中层调节片3022主要起密封作用，防止稳燃室201内的气体提前泄露尽进氨气流道；外层调节片3023的花瓣形结构可以在氨气折流板302倾斜时进行无缝滑动，增强了气密性，防止氨气提前逃逸到稳燃室中。这样设计的氨气折流板可以根据锅炉负荷、掺氨量和稳燃室内燃烧状况灵活调节氨气流道的大小，控制氨气气流的入射点和入射角度。

第一调节结构303用于调节氨气折流板的倾角。如图5所示，存在一个可以水平移动的拉杆，当拉杆向靠近稳燃室方向拉动时，调节片打开，氨气折流板的倾角变大，氨气流道变窄；当拉杆向远离稳燃室方向拉动时，调节片闭合，氨气折流板的倾角变小，氨气流道变宽，图5中所有的拉杆都可以在导筒内自由滑动，同时本实施例仅提供一种可实现的第一调节机构原理图，任何其他具有相同功能的调节机构，均视为是在本发明的精神和原则之内所作的修改。

折流环304为一个内表面沿径向向外凸的结构，安装在稳燃室壳体202的折流环凹槽中，折流环内表面沿轴向的两端与稳燃室壳体202的折流环凹槽表面平滑过渡。折流环的作用是改变氨气气流的流向，使氨气气流冲向氨气混燃区的中心，形成一个富氨燃料的氨注入区。折流环采用耐高温的陶瓷材料，可以防止氨气气流的冲刷腐蚀和化学腐蚀。此外，在陶瓷折流环表面可以负载氨催化剂，氨催化剂的作用是加快氨气热解成氢气和氮气的速率，改善氨气在稳燃室的着火特性和燃烧特性，降低氨气着火点，提高氨气的燃尽率。

折流环304改变气流方向的原理为：根据曲面反射的原理，作曲面上经过入射点的切面的法线，入射气流和反射气流位于同一平面内，且入射气流与法线的夹角和反射气流与法线的夹角相同，因此通过调节曲面的曲率或氨气气流的入射角度或入射点，就可以调节氨气气流到达稳燃室的位置。同时折流环自身带有一个曲率，可以对刚性不足的氨气气流起到导向作用，防止氨气提前扩散。

稳燃室201为燃料预热和燃烧提供充足空间，并让每种燃料与空气充分混合。如图2所示，根据燃料的燃烧情况，将稳燃室201的燃烧区域分成燃料燃烧区即煤粉燃烧区、氨气混燃区和燃尽区。在煤粉燃烧区，中心的浓煤粉气流先发生燃烧并将热量递给外围的淡煤粉气流，中心的浓煤粉气流经过预热和挥发分释放过程后，到达氨气混燃区。在氨气混燃区，氨气与煤粉燃烧区过来的烟气充分混合并燃烧；此时，旋流三次风会在煤粉燃烧区和氨气混燃区之间形成一个回流区，该回流区可以卷吸氨气混燃区的高温烟气用于加热刚进入稳燃室的煤粉气流，并充分混合氨气、煤粉挥发分与焦炭，同时也为氨的热解和燃烧提供热量，提高燃料的燃尽率；此外，在氨气混燃区存在一个还原性的富氨区域，可以利用氨还原燃烧过程中生成的NOx，以达到控制NOx排放的目的。未燃尽的氨、挥发分和焦炭进入燃尽区进一步燃烧，随后与烟气一起进入炉膛，进行锅炉炉膛的燃烧阶段。在这期间由于仍然存在未反应的氨气，因此依旧会抑制NOx的生成，控制NOx的排放。

稳燃室壳体202的渐扩段的作用是为烟气混合提供足够大的空间，提高燃料的燃尽率；稳燃室壳体202的收缩段缩小了预燃室出口，让火焰更集中，并提高燃料气流的流速，有利于燃料的稳定燃烧，提高燃烧器火焰的稳定性。此外，稳燃室壳体202的收缩段和渐扩段之间会形成小的负压回流区，可以将扩散的氨气重新送到燃尽区，提高燃尽区氨的浓度，有利于NOx的还原。渐扩段的倾角可取5～10°，收缩段的倾角可取15～50°

二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。

将本发明应用于燃煤电厂，可以将燃煤电厂现有的煤粉旋流燃烧器替换成掺氨旋流燃烧器，在不对电厂原有的锅炉结构进行大规模调整下，快速实现燃煤电站掺氨燃烧的改造，从源头上降低电厂的CO₂排放量。本发明填补了高负荷锅炉尺度下的掺氨旋流燃烧器的技术空白，可以延长现役燃煤发电机组的运行寿命，解决了燃煤机组由于CO₂排放限制而被迫提前退役的问题。

三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程的数据、图表等进行描述。

与现有的旋流燃烧器和掺氨燃烧器相比，本发明技术方案创新性地提供了一种折流结构，可以实现在旋流燃烧器内同时掺烧氨气的技术效果。导流筒和氨气折流板可将刚入炉的氨气与稳燃室中的气体分隔开，防止氨气被三次风气流吹散；导流筒和氨气折流板与稳燃室壳体的导流段和折流段导共同形成一个带有弯折并渐缩的流道，有利于进一步提高氨气的流速，增强气流刚性，使气流能够到达氨气混燃区并与二次风和三次风充分混合。

本发明技术方案所提供的氨气折流板是一种可调节的结构，由内层调节片、中层调节片和外层调节片组成。内层调节片和中层调节片主要起密封作用，防止稳燃室内的气体提前泄露尽进氨气流道；外层调节片的花瓣形结构可以在氨气折流板倾斜时进行无缝滑动，增强了气密性，防止氨气提前逃逸到稳燃室中。这种结构的氨气折流板可以根据锅炉负荷、掺氨量和稳燃室内燃烧状况灵活调节氨气流道的大小，控制氨气气流的入射点和入射角度，。

本发明技术方案所提供的折流环可以改变氨气气流的流向，使氨气气流冲向氨气混燃区的中心，而无需向稳燃室中伸入燃料管，或从稳燃室壳体位置注入燃料，简化了掺氨燃烧器结构。折流环采用耐高温的陶瓷材料，防止氨气气流的冲刷腐蚀和化学腐蚀。此外，在陶瓷折流环表面可以负载氨催化剂，氨催化剂的作用是加快氨气热解成氢气和氮气的速率，改善氨气在稳燃室的着火特性和燃烧特性，降低氨气着火点，提高氨气的燃尽率。

本发明技术方案在旋流燃烧器出口设置了稳燃室，可以实现掺氨后氨气的着火和稳燃；提供了一种带有导流段、折流段、渐扩段和收缩段的稳燃室壳体，减少了稳燃室内多余的负压区，同时可以很好的耦合为掺氨燃烧而设计的折流结构。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述带有折流结构的掺氨旋流燃烧器包括：

进料结构、燃烧结构和折流结构；

所述进料结构与燃烧结构连接，所述燃烧结构包括稳燃室和稳燃室壳体，稳燃室壳体导流段的一端与进料结构壳体相连；

所述折流结构包括导流筒、氨气折流板、第一调节机构和折流环，所述导流筒末端与氨气折流板连接，所述第一调节机构用于调节氨气折流板的倾角；

所述折流环采用耐高温的陶瓷材料，安装于稳燃室壳体的折流段，用于改变氨气气流的流向，使氨气气流冲向氨气混燃区的中心；

所述氨气折流板由内层调节片、中层调节片和外层调节片组成，所述氨气折流板闭合时内层调节片和中层调节片为封闭的正多边形结构，外层调节片为封闭的圆形结构；

所述进料结构包括进料结构壳体和位于进料结构壳体内部从燃烧器中心轴沿径向向外依次设置一次风通道、二次风通道、三次风通道和氨气通道，各通道之间通过隔板分隔；所述一次风通道用于输送燃料和一次风的混合气流，所述二次风通道用于输送直流二次风，所述三次风通道用于输送旋流三次风；

所述稳燃室壳体分为导流段、折流段、渐扩段和收缩段，折流段处设置有一个折流环凹槽，用于安装折流环。

2.如权利要求1所述的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述三次风通道中靠近稳燃室的一端安装有三次风叶片，通过调节三次风叶片的角度调节三次风旋流度。

3.如权利要求1所述的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述导流筒另一端与氨气通道和三次风通道之间的隔板相连接。

4.如权利要求1所述的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述导流筒为一渐扩结构，其倾角范围是5~15°。

5.如权利要求1所述的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述氨气折流板的倾角调节范围为30~50°，同时要大于稳燃室壳体的折流段倾角5~10°。

6.如权利要求1所述的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述导流筒的长度为20~50 cm，氨气折流板的长度为20~50 cm，所述导流筒和氨气折流板的长度与稳燃室壳体的导流段和折流段长度对应。

7.如权利要求1所述的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述折流环为内表面沿径向向外凸的结构，折流环内表面沿轴向的两端与稳燃室壳体的折流环凹槽表面平滑过渡。

8.如权利要求1所述的带有折流结构的掺氨旋流燃烧器，其特征在于，所述稳燃室的燃烧区域分为燃料燃烧区、氨气混燃区和燃尽区，在燃料燃烧区，中心的浓燃料气流先发生燃烧并将热量递给外围的淡燃料气流，中心的浓燃料气流经过预热和挥发分释放过程后，到达氨气混燃区；在氨气混燃区，氨气与燃料燃烧区过来的烟气充分混合并燃烧；此时，旋流三次风在燃料燃烧区和氨气混燃区之间形成一个回流区，所述回流区可卷吸氨气混燃区的高温烟气用于加热刚进入稳燃室的中心浓燃料气流，并充分混合氨气、燃料挥发分与焦炭，同时也为氨的热解和燃烧提供热量。

Images