CN113898941A - 一种同时燃用nh3和煤粉的直流燃烧器 - Google Patents

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方顺利
李宇航
郭洋洲
张向宇
刘家利
姚伟
李炎
杜智华
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Abstract

本发明公开了一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，包括包括环形的一次风通道(1)，设置在一次风通道(1)中心的NH3燃烧通道(3)，以及设置在一次风通道(1)外的周界风通道(2)。直流燃烧器工作时，NH3与空气在多孔介质燃烧通道中燃烧，释放热量并加热内二次风和外二次风。过量的NH3可在燃烧区与烟气中的NO反应，从而脱除部分NOx。本发明可减少煤炭的使用量，并可降低煤炭燃烧过程中的NOx的生成。

Description

一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器
技术领域
本发明属于燃烧技术领域，具体涉及一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器。
背景技术
近年来，世界能源消耗量不断增加，化石燃料的消耗带来社会经济收益的同时会伴随着一系列的环境问题。“碳达峰”和“碳中和”的提出，要求寻找其它替代燃料，以减少CO2的排放。NH3被视为有发展前景的清洁能源载体和存储介质。NH3可以从生物质或其它可再生资源中获取，单位存储能量成本较低，体积能量密度较高，安全可靠性好，因此，利用NH3代替部分煤炭的燃烧，可减少CO2的排放。同时，NH3可由电能合成，利用NH3燃烧，可存储新能源电量，可实现将NH3作为一种价格低廉、易获取的储能材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，可同时燃用NH3和煤粉，NH3燃用的过程中放热，加热煤粉燃烧所需的空气，过量的NH3进入锅炉炉膛燃烧区后，可还原烟气中的NOx，从而降低锅炉燃烧过程中的NOx生成。通过NH3的燃烧，降低锅炉带负荷所需的燃煤消耗量。
本发明具有可同时燃烧NH3和煤粉的优点，可利用NH3的燃烧代替部分煤粉，从而降低燃煤的消耗，并可降低燃烧过程中的NOx生成。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，包括环形的一次风通道，设置在一次风通道中心的NH3燃烧通道，以及设置在一次风通道外的周界风通道。
本发明进一步的改进在于，一次风携带煤粉通过一次风入口进入一次风通道，并通过一次风阀门控制一次风及煤粉的流量。
本发明进一步的改进在于，周界风通过周界风入口进入周界风通道，并通过周界风阀门控制内二次风的流量。
本发明进一步的改进在于，气态NH3通过NH3入口进入NH3燃烧通道，并通过NH3阀门控制NH3的流量。
本发明进一步的改进在于，助燃空气通过空气入口进入NH3燃烧通道，并通过助燃空气阀门控制助燃空气的流量。
本发明进一步的改进在于，NH3燃烧通道包括位于前端的预混室和后端的多孔介质燃烧区。
本发明进一步的改进在于，多孔介质燃烧区采用传热特性好的金属多孔介质。
本发明进一步的改进在于，NH3和助燃空气通过NH3阀门和助燃空气控制阀门控制流量，进入预混室进行充分预混后，在多孔介质燃烧区中进行预混燃烧，燃烧过程放热，并利用热量加一次风通道中的一次风，携带煤粉的一次风在一次风通道中流动时，位于通道中心的NH3燃烧通道用于充当钝体。
本发明进一步的改进在于，NH3阀门和助燃空气控制阀门控制NH3和助燃空气的比例为1:2.975～1:3.571。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益的技术效果：
(1)本发明的燃烧器可以燃用部分NH3，并放出热量，以代替煤炭，由于NH3燃烧后不会生成CO2，因此本发明的燃烧器的使用，可有助于减少CO2的排放。
(2)气态NH3在分布于一次风通道中间的圆形NH3燃烧通道中燃烧过程中放出热量，并通过热传导将热量传递给一次风通道中的一次风，提高内一次风的温度，可提高煤粉着火的稳定性，促进煤粉的着火、燃尽，因此，本发明的燃烧器，特别适用于挥发分较低、着火点高的难燃煤种。
(3)本发明的燃烧器，NH3与空气燃烧过程中，NH3处于微过量状态，未燃尽的NH3进入煤粉燃烧区域后，会与烟气中的NO反应，生成N2和H2O，从而脱除烟气中的部分NOx，达到降低NOx排放的目的。
附图说明
图1为本发明直流燃烧器的正视图。
图2为本发明直流燃烧器的俯视图。
附图标记说明：
1——一次风通道；2——周界风通道；3——NH3燃烧通道；4——NH3预混室；5——NH3阀门；6——助燃空气阀门；7——一次风阀门；8——一次风入口；9——周界风入口；10——周界风阀门；11——NH3入口；12——助燃空气入口；13——多孔介质。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，包括环形的一次风通道1，设置在一次风通道1中心的NH3燃烧通道3，以及设置在一次风通道1外的周界风通道2。
优选的，一次风携带煤粉通过一次风入口8进入一次风通道1，并通过一次风阀门7控制一次风及煤粉的流量。
优选的，周界风通过周界风入口9进入周界风通道2，并通过周界风阀门10控制内二次风的流量。
优选的，气态NH3通过NH3入口11进入NH3燃烧通道3，并通过NH3阀门5控制NH3的流量。
优选的，助燃空气通过空气入口12进入NH3燃烧通道3，并通过助燃空气阀门6控制助燃空气的流量。
优选的，NH3燃烧通道3包括位于前端的预混室4和后端的多孔介质燃烧区13。
优选的，多孔介质燃烧区13采用传热特性好的金属多孔介质。
优选的，NH3和助燃空气通过NH3阀门5和助燃空气控制阀门6控制流量，进入预混室4进行充分预混后，在多孔介质燃烧区13中进行预混燃烧，燃烧过程放热，并利用热量加一次风通道1中的一次风，携带煤粉的一次风在一次风通道1中流动时，位于通道中心的NH3燃烧通道3用于充当钝体。
优选的，NH3阀门5和助燃空气控制阀门6控制NH3和助燃空气的比例为1:2.975～1:3.571。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，包括环形的一次风通道(1)，设置在一次风通道(1)中心的NH3燃烧通道(3)，以及设置在一次风通道(1)外的周界风通道(2)。
2.根据权利要求1所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，一次风携带煤粉通过一次风入口(8)进入一次风通道(1)，并通过一次风阀门(7)控制一次风及煤粉的流量。
3.根据权利要求1所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，周界风通过周界风入口(9)进入周界风通道(2)，并通过周界风阀门(10)控制内二次风的流量。
4.根据权利要求1所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，气态NH3通过NH3入口(11)进入NH3燃烧通道(3)，并通过NH3阀门(5)控制NH3的流量。
5.根据权利要求1所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，助燃空气通过空气入口(12)进入NH3燃烧通道(3)，并通过助燃空气阀门(6)控制助燃空气的流量。
6.根据权利要求1所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，NH3燃烧通道(3)包括位于前端的预混室(4)和后端的多孔介质燃烧区(13)。
7.根据权利要求6所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，多孔介质燃烧区(13)采用传热特性好的金属多孔介质。
8.根据权利要求6所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，NH3和助燃空气通过NH3阀门(5)和助燃空气控制阀门(6)控制流量，进入预混室(4)进行充分预混后，在多孔介质燃烧区(13)中进行预混燃烧，燃烧过程放热，并利用热量加一次风通道(1)中的一次风，携带煤粉的一次风在一次风通道(1)中流动时，位于通道中心的NH3燃烧通道(3)用于充当钝体。
9.根据权利要求6所述的一种同时燃用NH3和煤粉的直流燃烧器，其特征在于，NH3阀门(5)和助燃空气控制阀门(6)控制NH3和助燃空气的比例为1:2.975～1:3.571。
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