[發明專利]發電系統的尾氣處理燃燒器

在審

• 申請號: 202010934409.6
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN114151804A
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 王翰林;阿古達木;于雙恩;張繼華;王琦;李初福;劉智恩;楊占奇
• 申請（專利權）人: 國家能源投資集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院;國家能源集團寧夏煤業有限責任公司
• 主分類號: F23G7/06
• 分類號: F23G7/06;F23L7/00;F23D14/02;F23D14/62
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 鄺圓暉;李健

本發明公開了一種發電系統的尾氣處理燃燒器，包括火焰筒(100)；陽極進氣管(200)，作為熱交換器伸入所述火焰筒(100)內；以及燃燒組件(300)，包括位于所述火焰筒(100)的筒腔底部的燃燒座(301)以及與所述燃燒座(301)相連的氧氣進氣管(302)和陽極尾氣進氣管(303)。本發明采用火焰筒、陽極進氣管和燃燒組件裝配形式，其中，氧氣進氣管為助燃劑純氧氣通入管路，陽極尾氣進氣管為燃料管路，通過燃燒座旋流混合燃燒，純氧助燃，避免引入雜質，提升CO2尾氣富集。產生的煙氣與陽極進氣管進行單純熱交換式換熱，避免系統壓力波動，提高熱利用率。

技術領域

本發明屬于尾氣處理燃燒器領域。

背景技術

對于燃氣發電SOFC系統，陽極尾氣中存在未反應的可燃氣體和污染物氣體，如CH₄，CO等。在系統循環PID中，運行狀態下，采用一個尾氣燃燒器，利用過量空氣將尾氣中的可燃氣體進行燃燒，確保污染物排放達標，尾氣燃燒之后主要成分為H₂O和CO₂。燃燒器產生的熱量，利用輻射換熱器、板式換熱器等設備用以加熱陰極進氣(例如空氣)，或者提供給重整器，余熱利用，以提升系統熱效率。

但現有系統的尾氣排放中，含有較大量的CO₂，加劇大氣溫室效應，且采用空氣作為助燃劑，會引入N₂雜質，影響CO₂富集效率，尾氣處理過程中NO_x排放量較大，可能造成系統尾部管線酸蝕，影響安全性。

此外，對于合成氣IGFC系統，合成氣熱值較低，陰極和陽極流量差別較大，余熱加熱陰極效果不夠明顯，且煙氣直接注入陰極排氣尾部，易造成系統背壓波動。

發明內容

針對現有技術的上述缺陷或不足，本發明提供了一種發電系統的尾氣處理燃燒器，能夠實現CO₂富集，提高熱利用率。

為實現上述目的，本發明提供了一種發電系統的尾氣處理燃燒器，所述尾氣處理燃燒器包括：

火焰筒；陽極進氣管，作為熱交換器伸入所述火焰筒內；以及

燃燒組件，包括位于所述火焰筒的筒腔底部的燃燒座以及與所述燃燒座相連的氧氣進氣管和陽極尾氣進氣管。

在一些實施方式中，所述氧氣進氣管連接有純氧供氣管或制氧機。

在一些實施方式中，所述陽極進氣管包括：

軸向伸入段，向下伸入所述火焰筒中；

軸向伸出段，向上伸出所述火焰筒外；和

蛇形盤管段，連接于所述軸向伸入段與軸向伸出段之間并在所述火焰筒的筒腔內沿周面盤旋。

在一些實施方式中，所述蛇形盤管段的盤旋周面與所述火焰筒的內壁面徑向間隔平行。

在一些實施方式中，所述蛇形盤管段包括：

多個直盤管，沿軸向延伸且沿周向彼此間隔平行；和

弧形盤管，連接在相鄰的所述直管段的管端之間。

在一些實施方式中，所述燃燒組件設置為使得燃燒煙氣在所述火焰筒的筒腔內呈螺旋狀盤升。

在一些實施方式中，所述燃燒組件包括：

氧氣布風板，設有中心安裝孔和多個布風孔，多個所述布風孔沿周向依次間隔排布并形成環繞所述中心安裝孔的圈形；

燃燒座，嵌裝于所述中心安裝孔中并包括多個燃氣孔，多個所述燃氣孔沿周向依次間隔排布成孔圈狀；和

穩焰擴張器，呈向上擴口的錐筒狀并環繞所述布風孔安裝在所述氧氣布風板上；