[發明專利]一種用于旋流燃燒器摻燒氨氣的燃燒系統

在審

• 申請號: 202110867658.2
• 申請日: 2021-07-29
• 公開（公告）號: CN113464929A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 李月華;韓志江;閆凱;王迪
• 申請（專利權）人: 上海鍋爐廠有限公司
• 主分類號: F23C6/04
• 分類號: F23C6/04
• 代理公司: 上海劍秋知識產權代理有限公司 31382
• 代理人: 王培

本發明提供了一種用于旋流燃燒器摻燒氨氣的燃燒系統，涉及燃料燃燒技術領域，包括旋流燃燒器、第一燃燒室、第二燃燒室和多個氨噴口，在煤粉或碳氫燃料旋流燃燒器后的第一燃燒室內進行摻燒氨氣，在保證燃料總出力不變的情況下，可大幅減少CO₂的生成，降低碳排放；通過在第一燃燒室內敷設耐火材料，減少該區域壁面的吸熱量，保證第一燃燒室內處于高溫的環境，有利于保證氨氣混入后火焰穩定燃燒，同時旋流燃燒器和第二燃燒室的分級配風，使得第一燃燒室氨噴口附近局部區域呈現高溫、貧氧的還原性氣氛，可以抑制NOx的生成，控制摻氨燃燒后NOx的排放。

技術領域

本發明屬于燃料燃燒技術領域，尤其涉及一種用于旋流燃燒器摻燒氨氣的燃燒系統。

背景技術

燃煤發電提供的能源約占世界一次能源的29％，與其他任何發電方式相比，燃煤鍋爐產生的CO₂排放量都更多。近年來，全球經濟“低碳化”趨勢日趨強化，世界上各主要經濟體相繼加入“巴黎協定”，并制定了相應的碳減排目標及規劃。因此，減少火力發電廠燃煤鍋爐的CO₂排放有相當大的潛力。我國作為世界第二大經濟體，制定了2030年前碳排放達峰行動方案，力爭2030年前達到峰值，2060年前實現碳中和。利用“零碳”燃料代替傳統的化石燃料是行之有效的碳減排方式之一。

煤或碳氫燃料燃燒技術應用廣泛，燃燒特性及NOx排放特性的研究已經經過國內外長期的工程實踐檢驗，相關技術成熟，但面臨“低碳化”趨勢，就需要考慮降低煤或碳氫燃料燃燒技術的碳排放問題。氨氣(NH₃)是氫能的一種良好載體，相比于氫氣(H₂)，氨的主要優勢是高含氫量和高體積能量密度，液氨的單位體積含氫量和體積能量密度甚至高于液氫。同時由于其生產工藝成熟，極易液化便于存儲和運輸，以及安全性高等優勢，被認為是更具潛力的清潔燃料，可有效充當氫和能量的載體。考慮到可再生能源生產NH₃的能力有限，短期內不可能用NH₃完全替代煤炭。因此，氨氣與煤或碳氫燃料在鍋爐中的混燃同樣需要深入研究。NH₃作為燃料直接燃燒存在兩個非常明顯的問題：燃燒特性差及NOx排放高。

因此，基于煤或碳氫燃料燃燒技術現狀，提出一種通過摻燒氨降低碳排放的方法顯得十分重要。這樣不僅可以利用成熟的煤或碳氫燃料燃燒技術及配套的污染物排放控制技術，同時可以在保證出力的情況下有效地降低碳排放。

發明內容

本發明的目的在于提供種一種用于旋流燃燒器摻燒氨氣的燃燒系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種用于旋流燃燒器摻燒氨氣的燃燒系統，包括旋流燃燒器、第一燃燒室、第二燃燒室和多個氨噴口，所述旋流燃燒器為煤粉或碳氫燃料旋流燃燒器，所述第一燃燒室與所述旋流燃燒器的一次風通道和二次風通道連接，所述第二燃燒室與所述第一燃燒室連接，所述氨噴口與所述第一燃燒室連接。

旋流燃燒器的結構包括一次風通道和二次風通道，并分別向第一燃燒室提供一次風和二次風，一次風和二次風均可布置呈旋流或直流結構形式，對于煤粉爐，一次風通常指輸送燃料用風。

進一步地，所述第一燃燒室和所述第二燃燒室的形狀為空心圓柱體或空心直四棱柱體，所述第二燃燒室的布置方式為立式布置或臥式布置，所述第二燃燒室與燃盡風道連接。

進一步地，當所述第二燃燒室為立式布置時，所述燃盡風道中的燃盡風水平噴入所述第二燃燒室，當所述第二燃燒室為臥式布置時，所述燃盡風道中的燃盡風豎直噴入所述第二燃燒室。

由于所述第一燃燒室和所述第二燃燒室的形狀為空心圓柱體或空心直四棱柱體，所以其橫截面為圓形或矩形；

當所述第二燃燒室的布置方式為立式布置時，所述第二燃燒室的圓形底面或矩形底面與地面接觸，所述第二燃燒室立式布置和臥式布置的主要影響是設備的占地面積，其次是對相關配套和輔助設備的影響。