[發(fā)明專利]帶有周向環(huán)形預(yù)熱段的氨燃料旋流燃燒器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111154843.3
• 申請(qǐng)日: 2021-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN113932217B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李水清;宋民航;李祎鵬;黃騫;楊遠(yuǎn)平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): F23D14/00
• 分類號(hào): F23D14/00;F23D14/66;F23D14/46
• 代理公司: 北京華進(jìn)京聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11606
• 代理人: 袁榕

本發(fā)明涉及一種帶有周向環(huán)形預(yù)熱段的氨燃料旋流燃燒器，包括：燃燒殼體，所述燃燒殼體具有中空的燃燒室，所述燃燒殼體具有第一端與第二端；氨氣流輸送結(jié)構(gòu)，包括氣流入管、氣流分配室、氣流預(yù)熱組件以及氣流匯集室，所述氣流預(yù)熱組件設(shè)置于所述燃燒殼體的外壁，所述氣流分配室設(shè)置于所述燃燒殼體的第一端，所述氣流匯集室設(shè)置于所述氣流分配室與所述第一端之間，所述氣流分配室連通所述氣流入管及所述氣流預(yù)熱組件，所述氣流預(yù)熱組件連通所述氣流匯集室；中心輸送結(jié)構(gòu)，用于向所述燃燒室輸送預(yù)混氣體以及氧化劑；以及氨氣流輸出結(jié)構(gòu)，用于將所述氨氣流輸送至所述中心輸送結(jié)構(gòu)中，保證氨氣流后續(xù)的著火及穩(wěn)定燃燒性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃燒設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶有周向環(huán)形預(yù)熱段的氨 燃料旋流燃燒器。

背景技術(shù)

在燃料燃燒利用領(lǐng)域，亟需開發(fā)針對(duì)低碳及零碳燃料的高效穩(wěn)定燃燒技術(shù)。 氨作為氫的一種高效零碳載體，質(zhì)量含氫率高達(dá)17.6％，常溫下8atm即可液化， 制備和儲(chǔ)運(yùn)產(chǎn)業(yè)鏈成熟，并且，液氨能量密度為18.8MJ/kg，是最具潛力替代傳 統(tǒng)化石能源應(yīng)用于動(dòng)力鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等發(fā)電設(shè)備的零碳燃料。

然而，氨氣燃燒利用中存在難于著火、摻燒比例低的問題，同時(shí)需要降低 氨燃燒技術(shù)成本，對(duì)于目前用于燃燒氨氣的方法和裝備，通常燃燒需在高溫高 壓(1400～2100K，10～30bar)條件下，才能確保氨氣的快速著火及穩(wěn)定燃燒，且 裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，不利于氨燃燒技術(shù)的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對(duì)氨燃料著火難、燃燒穩(wěn)定性差等問題，提供一種利于 氨燃料燃燒的帶有周向環(huán)形預(yù)熱段的氨燃料旋流燃燒器。

一種帶有周向環(huán)形預(yù)熱段的氨燃料旋流燃燒器，包括：

燃燒殼體，所述燃燒殼體具有中空的燃燒室，所述燃燒殼體具有相對(duì)設(shè)置 的第一端與第二端，所述燃燒室通過所述第二端與所述燃燒殼體外聯(lián)通；

氨氣流輸送結(jié)構(gòu)，用于輸送并對(duì)氨氣流預(yù)熱，所述氨氣流輸送結(jié)構(gòu)包括氣 流入管、氣流分配室、氣流預(yù)熱組件以及氣流匯集室，所述氣流預(yù)熱組件設(shè)置 于所述燃燒殼體的外壁，所述氣流分配室設(shè)置于所述燃燒殼體的第一端，所述 氣流匯集室設(shè)置于所述氣流分配室與所述第一端之間，所述氣流分配室連通所 述氣流入管及所述氣流預(yù)熱組件，所述氣流預(yù)熱組件連通所述氣流匯集室；

中心輸送結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述燃燒殼體，且所述中心輸送結(jié)構(gòu)的一端穿過所 述燃燒殼體伸入所述燃燒室中，用于向所述燃燒室輸送預(yù)混氣體以及氧化劑； 以及

氨氣流輸出結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述中心輸送結(jié)構(gòu)中，并連通所述氣流匯集室， 用于將所述氨氣流輸送至所述中心輸送結(jié)構(gòu)中。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述中心輸送結(jié)構(gòu)包括中心管以及氧化劑管，所述 氧化劑管套設(shè)于所述中心管的外側(cè)，所述氧化劑管用于輸送氧化劑，所述中心 管用于輸送預(yù)混氣體。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氨氣流輸出結(jié)構(gòu)包括氨氣流管以及多個(gè)切向管， 所述氨氣流管位于所述中心管與所述氧化劑管之間，所述氨氣流管的一端連通 所述燃燒室，多個(gè)所述切向管在所述氨氣流管的周側(cè)連通所述氣流分配室，所 述氣流分配室將預(yù)熱后的氨氣流經(jīng)所述氨氣流管輸送至所述燃燒室。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述燃燒室中，所述中心管的端部、所述氨氣流 管的端部、所述氧化劑管的端部從內(nèi)向外呈臺(tái)階形布置。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述中心輸送結(jié)構(gòu)還包括傾斜板，所述傾斜板設(shè)置 于所述氧化劑管位于所述燃燒室的端部，所述傾斜板與所述氧化劑管連接一端 的截面積小于所述傾斜板遠(yuǎn)離所述氧化劑管一端的截面積；

所述中心輸送結(jié)構(gòu)還包括多個(gè)軸向葉片，多個(gè)所述軸向葉片設(shè)置于所述氧 化劑管與所述氨氣流管之間。