CN115164199B - 氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法 - Google Patents
氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115164199B CN115164199B CN202210798023.6A CN202210798023A CN115164199B CN 115164199 B CN115164199 B CN 115164199B CN 202210798023 A CN202210798023 A CN 202210798023A CN 115164199 B CN115164199 B CN 115164199B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ammonia
- ammonia gas
- coal
- inner cylinder
- pulverized coal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 165
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 111
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 50
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 46
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 262
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 58
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 13
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 17
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 claims description 11
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims description 11
- 230000007954 hypoxia Effects 0.000 claims description 11
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 11
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 9
- 239000010763 heavy fuel oil Substances 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002817 coal dust Substances 0.000 description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000012806 monitoring device Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 231100000086 high toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
- F23D17/005—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel gaseous or pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C1/00—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air
- F23C1/12—Combustion apparatus specially adapted for combustion of two or more kinds of fuel simultaneously or alternately, at least one kind of fuel being either a fluid fuel or a solid fuel suspended in a carrier gas or air gaseous and pulverulent fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C7/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply
- F23C7/008—Flow control devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K3/00—Feeding or distributing of lump or pulverulent fuel to combustion apparatus
- F23K3/02—Pneumatic feeding arrangements, i.e. by air blast
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
- F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
- F23K5/002—Gaseous fuel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N5/00—Systems for controlling combustion
- F23N5/18—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to rate of flow of air or fuel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
本发明公开了一种氨煤混燃低氮燃烧器，包括内筒和外筒，内筒和外筒同轴套接且均一端封闭一端开口；内筒的封闭端面凸出于外筒封闭端面；内筒和外筒的开口端均与喇叭口状圆环可拆卸连接，圆环的喇叭口角度为120°～150°；内筒的封闭端面开有进风口、煤粉进料口和一次氨气进气口；内筒内设有对应与煤粉进料口和氨气进气口连接且互不连通的煤粉进料管道和一次氨气进气管道。本发明可用于一维炉实验台，采用燃料分级技术和空气分级技术结合，通过燃烧器多通氨气输入口的设计，可以选择一次氨气投入与不同二次氨气投入口组合组成不同工况研究降低NOx的方式，并与一维炉的燃尽风通风方式结合，实现多种实验条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃烧器，特别涉及一种氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法。
背景技术
目前，我国能源结构以煤炭为主，燃煤发电产生的CO2排放占总排放量约34％，因此减少燃煤发电CO2排放是我国实现“双碳”目标的关键。在燃煤锅炉中增加低碳燃料的使用，能有效减少CO2的排放。现如今，氨被认为是一种更具发展潜力的载氢低碳燃料，如以氨替代部分燃煤即可实现燃煤发电全过程的碳减排。为此，国内外正开展氨煤混合燃烧技术的相关研究，但是氨气作为燃料部分替代煤炭处于初步发展阶段，以小尺度的一维炉中研究结果为指导，目前还缺少专用于一维炉体中的氨煤混合专用燃烧器。
氨煤混合专用燃烧器还需要解决以下关键问题：1.由于氨中含大量氮，氨煤混燃可能导致NOx排放大幅升高，所以氨煤混合专用燃烧器核心问题是需控制NOx的排放；2.氨气会腐蚀金属，而且容易泄露，毒性大，因此氨煤混合专用燃烧器需对氨气通入管特别设计；3.一维炉研究中氨煤混燃技术关键参数复杂，亟需一种操作简单、投资较小、可以实现复杂关键参数灵活控制的一体化多功能氨煤混合专用的燃烧器。4.传统工业燃烧器尺寸过大、精准度不够、分级原理不符合氨煤燃烧原理，无法满足实验室需求，需要一种满足氨煤混合燃烧降低NOx排放原理的小尺度燃烧器。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种氨煤混燃低氮燃烧器，包括内筒和外筒，内筒和外筒同轴套接且均一端封闭一端开口；内筒的封闭端面凸出于外筒封闭端面；内筒和外筒的开口端均与喇叭口状圆环可拆卸连接，圆环的喇叭口角度为120°～150°；内筒的封闭端面开有进风口、煤粉进料口和一次氨气进气口；内筒内设有对应与煤粉进料口和氨气进气口连接且互不连通的煤粉进料管道和一次氨气进气管道。
进一步地，外筒侧面开有多个二次氨气进气口。
进一步地，二次氨气进气口为2n个，其沿外筒周向均布，n等于1～3。
本发明还提供了一种氨煤混燃低氮燃烧炉，包括：一维炉体、煤粉给料装置、氨气给气装置、送风装置以及上述的氨煤混燃低氮燃烧器；内筒和外筒的开口端位于一维炉体内；内筒和外筒的封闭端凸出于一维炉体的顶部；煤粉给料装置用于向燃烧炉内输入煤粉并控制煤粉进粉量；氨气给气装置用于向燃烧炉内输入氨气并控制氨气进气量；送风装置用于向燃烧炉内输送空气；煤粉给料装置、氨气给气装置对应与煤粉进料口、一次氨气进气口连接；送风装置包括一次进风管和二次进风管；一次进风管与煤粉进料口连通；二次进风管与燃烧器内筒连通。
进一步地，一维炉体内的炉膛分为上中下3个区域，分别为预燃区、主燃区、还原区，内筒和外筒的开口端位于一维炉体的预燃区；一维炉体的炉壁上对应预燃区、主燃区、还原区分别设有侧孔；每个侧孔对应与一个三通管的出口连接，三通管的两个进口分别与氨气给气装置及送风装置连接。
进一步地，内筒和外筒的开口端与一维炉体的顶部内表面距离为50mm～100mm。
进一步地，煤粉给料装置和氨气给气装置均设有热电偶预热装置。
进一步地，还包括监控系统，监控系统包括煤粉进粉量检测装置、氨气给气量检测装置、进风量检测装置及氨气泄漏检测装置。
本发明还提供了一种上述的氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法，该方法为：
将通过一次进风管进入燃烧器的空气称为一次风；将通过二次进风管进入燃烧器的空气称为二次风；将通过侧孔进入燃烧炉的空气称为燃尽风；
由送风装置、煤粉给料装置及氨气给气装置，对应将一次风、煤粉及氨气同时送入燃烧器的内筒，随后进入一维炉体的炉膛中，通入炉膛时一次风、煤粉及氨气与二次风混合，在燃烧器出口形成乏氧的还原区；随后在一维炉的侧孔通入燃尽风，未燃烧完的氨气和煤粉和燃尽风接触时，再生成一小部分氮氧化物。
进一步地，将一部分氨气与煤粉同时送入燃烧器；将一部分氨气作为还原剂通过侧孔进入一维炉体的炉膛中，还原烟气中已经生成的氮氧化物。
进一步地，将煤粉送入燃烧器；将氨气作为剩余燃料与还原剂通过侧孔进入一维炉体的炉膛中，提供热量并还原烟气中已经生成的氮氧化物。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明的一种氨煤混燃低氮燃烧器及一种氨煤混燃低氮燃烧炉，可用于一维炉实验台，采用燃料分级技术和空气分级技术结合，使得氨气分多次投入，使氨气和煤粉气流在燃烧器出口的位置实现氨与煤粉的预先混合、半混合、不混合，经过调节后可以使燃烧器出口形成富氧环境和乏氧环境，偏离化学反应当量比反应，降低NOx。
本发明的一种氨煤混燃低氮燃烧器及一种氨煤混燃低氮燃烧炉，可以很好地适用于一维炉体的燃烧实验，通过与之相连接的一维炉体多个侧孔，可实现不同分级风的风率的实验，不同氨气和煤粉的混合方式，不同预热温度的氨气和煤粉混合。通过燃烧器多通氨气输入口的设计，可以选择一次氨气投入与不同二次氨气投入口组合组成不同工况研究降低NOx的方式，并与一维炉的燃尽风通风方式结合，实现多种实验条件。
本发明的一种氨煤混燃低氮燃烧器及一种氨煤混燃低氮燃烧炉通风进口处均配备专用止回阀、热电偶加热、固体流量监测、氨气泄露监测等装置，可以一次性实现如安全、精度、适应性等实验和实际要求，减少后续设备选型，安装调试的一系列工作，达到一站式装备，还可随实际需求进行定制，节省了实验工序、提高了实验精度。
附图说明
图1是本发明的一种氨煤混燃低氮燃烧器结构示意图。
图2是本发明的一种氨煤混燃低氮燃烧器主剖视图。
图3是本发明的一种氨煤混燃低氮燃烧器侧剖视图。
图4是本发明的一种氨煤混燃低氮燃烧炉结构示意图。
图5是本发明的一种监控系统结构示意图。图中箭头方向表示信号传递方向。
图中：1-1、煤粉进料口；1-2、一次风热电偶预热装置；1-3、固体流量测量仪；1-4流量积算控制柜；1-5计算机；2-1、一次进风管；3-1、一次氨气热电偶预热装置；3-2、一次氨气进气口；3-3、二次氨气进气口；3-4、二次氨气热电偶预热装置；4-1、二次进风管；5-1、燃烧器外筒出口；5-2、燃烧器内筒出口；5-3、内喇叭口圆环；5-4、外喇叭口圆环；6-1、三通管。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1至图5，一种氨煤混燃低氮燃烧器，包括内筒和外筒，内筒和外筒同轴套接且均一端封闭一端开口；内筒的封闭端面凸出于外筒封闭端面；内筒和外筒的开口端均与喇叭口状圆环可拆卸连接，圆环的喇叭口角度为120°～150°；内筒的封闭端面开有进风口、煤粉进料口1-1和一次氨气进气口3-2；内筒内设有对应与煤粉进料口1-1和氨气进气口连接且互不连通的煤粉进料管道和一次氨气进气管道。
内筒和外筒的开口端为燃烧器出口，燃烧器出口包括
与内筒可拆卸连接的喇叭口状圆环称为内喇叭口圆环5-3；与外筒可拆卸连接的喇叭口状圆环称为外喇叭口圆环5-4；内喇叭口圆环5-3可采用不同喇叭口角度，制成系列内喇叭口圆环5-3；外喇叭口圆环5-4可采用不同喇叭口角度，制成系列外喇叭口圆环5-4；当内筒与不同喇叭口角度的内喇叭口圆环5-3连接，则可以调节燃烧器内筒出口5-2角度；当外筒与不同喇叭口角度的外喇叭口圆环5-4连接，则可以调节燃烧器外筒出口5-1角度。
优选地，外筒侧面可开有多个二次氨气进气口3-3。
优选地，二次氨气进气口3-3可为2n个，其可沿外筒周向均布，n可等于1～3。
本发明还提供了一种氨煤混燃低氮燃烧炉，包括：一维炉体、煤粉给料装置、氨气给气装置、送风装置以及上述的氨煤混燃低氮燃烧器；内筒和外筒的开口端位于一维炉体内；内筒和外筒的封闭端凸出于一维炉体的顶部；煤粉给料装置用于向燃烧炉内输入煤粉并控制煤粉进粉量；氨气给气装置用于向燃烧炉内输入氨气并控制氨气进气量；送风装置用于向燃烧炉内输送空气；煤粉给料装置、氨气给气装置对应与煤粉进料口1-1、一次氨气进气口3-2连接；送风装置包括一次进风管2-1和二次进风管4-1；一次进风管2-1与煤粉进料口1-1连通；二次进风管4-1与燃烧器内筒连通。
优选地，一维炉体内的炉膛分可为上中下3个区域，可分别为预燃区、主燃区、还原区，内筒和外筒的开口端可位于一维炉体的预燃区；一维炉体的炉壁上对应预燃区、主燃区、还原区可分别设有侧孔；每个侧孔可对应与一个三通管6-1的出口连接，三通管6-1的两个进口可分别与氨气给气装置及送风装置连接。
三通管6-1的一个进口与氨气给气装置连接；三通管6-1的另一个进口与送风装置连接。使氨气和空气在三通管6-1汇合，通过三通管6-1的出口进入一维炉体内的炉膛内。
优选地，内筒和外筒的开口端可与一维炉体的顶部内表面距离为50mm～100mm。
优选地，煤粉给料装置和氨气给气装置可均设有热电偶预热装置。
优选地，还可包括监控系统，监控系统包括煤粉进粉量检测装置、氨气给气量检测装置、进风量检测装置及氨气泄漏检测装置。
本发明还提供了一种上述的氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法，该方法为：
将通过一次进风管2-1进入燃烧器的空气称为一次风；将通过二次进风管4-1进入燃烧器的空气称为二次风；将通过侧孔进入燃烧炉的空气称为燃尽风；
由送风装置、煤粉给料装置及氨气给气装置，对应将一次风、煤粉及氨气同时送入燃烧器的内筒，随后进入一维炉体的炉膛中，通入炉膛时一次风、煤粉及氨气与二次风混合，在燃烧器出口形成乏氧的还原区；随后在一维炉的侧孔通入燃尽风，未燃烧完的氨气和煤粉和燃尽风接触时，再生成一小部分氮氧化物。
优选地，可将一部分氨气与煤粉同时送入燃烧器；可将一部分氨气作为还原剂通过侧孔进入一维炉体的炉膛中，还原烟气中已经生成的氮氧化物。
优选地，将煤粉送入燃烧器；可将氨气作为剩余燃料与还原剂通过侧孔进入一维炉体的炉膛中，提供热量并还原烟气中已经生成的氮氧化物。
下面以本发明的一个优选实施例来进一步说明本发明的结构及工作原理：
一种氨煤混燃低氮燃烧器，包括内筒和外筒，内筒和外筒同轴套接且均一端封闭一端开口；内筒的封闭端面凸出于外筒封闭端面；内筒和外筒的开口端均与喇叭口状圆环可拆卸连接，圆环的喇叭口角度为120°～150°；内筒的封闭端面开有进风口、煤粉进料口1-1和一次氨气进气口3-2；内筒内设有对应与煤粉进料口1-1和氨气进气口连接且互不连通的煤粉进料管道和一次氨气进气管道。外筒侧面开有多个二次氨气进气口3-3。
一种氨煤混燃低氮燃烧炉，包括：一维炉体、煤粉给料装置、氨气给气装置、送风装置以及上述的氨煤混燃低氮燃烧器；内筒和外筒的开口端位于一维炉体内；内筒和外筒的封闭端凸出于一维炉体的顶部；煤粉给料装置用于向燃烧炉内输入煤粉并控制煤粉进粉量；氨气给气装置用于向燃烧炉内输入氨气并控制氨气进气量；送风装置用于向燃烧炉内输送空气；煤粉给料装置、氨气给气装置对应与煤粉进料口1-1、一次氨气进气口3-2连接；送风装置包括一次进风管2-1和二次进风管4-1；一次进风管2-1与煤粉进料口1-1连通；二次进风管4-1与燃烧器内筒连通。
煤粉给料装置设有固体流量测量仪1-3及煤粉进粉管，煤粉进粉管与煤粉进料口1-1连通，用于输入煤粉，固体流量测量仪1-3实时监控煤粉进粉的精确性和准确度。固体流量测量仪1-3在煤粉进粉管之上，可以实时监测煤粉的流量，固体流量测量仪1-3可焊接于煤粉进粉管，两者同心布置，需要内壁光滑。
送风装置的一次进风管2-1，设置于燃烧器内筒上方，煤粉进粉管的旁侧，用于携带煤粉进入炉膛中。一次进风管2-1装有一次风热电偶预热装置1-2，通过调节控制一次风热电偶预热装置1-2可决定进入炉膛前的一次风温度。
送风装置的二次进风管4-1，设置于燃烧器内筒侧面，位于煤粉进料口1-1下方，用于输送二次风，而后在燃烧器内筒出口5-2处与一次风携煤粉气流混合通入炉膛内。二次进风管4-1与燃烧器内筒焊接。二次风进入内筒，随后通入一维炉的炉膛，全程密闭设置。
一次氨气进气口3-2位于燃烧器内筒上方，与煤粉进粉管同轴侧方，用于燃料氨气喷入炉膛，被包裹于二次风通风管道内部。氨气和煤粉分别进入相互独立的煤粉进料管道和一次氨气进气管道，分别控制。
二次氨气进气口3-3位于燃烧器外筒侧面，可分别设置两个或四个二次氨气进气口3-3，位于燃烧器外筒左右两侧，与煤粉进粉结构和二次进风管4-1的中心轴位于同一平面，通入燃烧器外筒中。一次氨气进气管和二次氨气进气管上均有氨气止回阀、氨气泄露监测设备和热电偶预热装置。氨气分为多级进气，在燃烧器出口呈现富氧或是乏氧的区域，减少NOx的生成。
一次氨气进气管上设有一次氨气热电偶预热装置3-1；二次氨气进气管上设有二次氨气热电偶预热装置3-4。通过调节控制一次氨气热电偶预热装置3-1、二次氨气热电偶预热装置3-4可决定进入炉膛前的氨气温度。
燃烧器外筒，设置于燃烧器内筒外侧，包裹着燃烧器内筒，结构密闭。燃烧器外内为中空腔体包裹着燃烧器内筒，前后左右分别焊接二次氨气进气管。燃烧器外筒，燃烧器外筒顶面低于燃烧器内筒顶面，两者高度相差20mm，两者为同心套筒结构。二次氨气进气口3-3均布置于燃烧器外筒顶面下方20mm处，与燃烧器内筒顶面和燃烧器外筒顶面的高度差保持一致。四个二次氨气进气口3-3圆心在布置在同一高度。且每个二次氨气进气口3-3均设置氨气调节装置。
一维炉体内的炉膛分为上中下3个区域，分别为预燃区、主燃区、还原区，内筒和外筒的开口端位于一维炉体的预燃区；一维炉体的炉壁上对应预燃区、主燃区、还原区分别设有侧孔；每个侧孔对应与一个三通管6-1的出口连接，三通管6-1的两个进口分别与氨气给气装置及送风装置连接。
一维炉体，包括九个侧孔，上中下三截炉膛，设置于燃烧器下方与燃烧器相连接，测控用于实现分级燃烧的分级风投入和烟气分析。
燃尽风可从一维炉体的多个侧孔中的任一孔通入，通过对燃尽风流量压力等进行调控，可实现一维炉氨煤混燃不同工况条件的实验。
九个侧孔皆为三通管6-1，可通入氨气，实现燃料分为三级投入炉体。通过不同侧孔通入氨气，控制乏氧还原区的长度，减少NOx的生成。
燃烧器设置于一维炉体顶部，并通过螺栓连接，保证燃烧器出口位于一维炉体的预燃区，并且出口位置位于炉顶出口的50mm处。燃烧器的轴中心与一维炉体的轴中心重合。
一种氨煤混燃低氮燃烧炉，还包括监控系统，监控系统包括流量积算控制柜、计算机、煤粉进粉量检测装置、氨气给气量检测装置、进风量检测装置、氨气泄漏检测装置及控制报警器等。固体流量测量仪1-3可以测量瞬时和累积的煤粉流量和重量，该监测数值可以通过流量积算控制柜1-4实时监测，设置流量偏差上限，达到该值时报警。并记录每时刻通过管道的煤粉流量与累积流量，历史数据可通过移动存储设备等输入计算机1-5中进行计算分析，煤粉流量与累积流量数据作为反馈值用以修正煤粉进粉量，由计算机1-5输出煤粉进粉量指令值，可精准控制系统落粉误差。
煤粉进粉量检测装置采用固体流量检测仪；固体流量检测仪设置于煤粉落粉管上方，并与控制报警器相连接，用于监测实验运行过程中的煤粉流量。
氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法之一：
氨煤预混，一次风、煤粉、氨气一同从燃烧器内炉的顶部通入，随后沿着内炉膛腔体进入一维炉体中，此时的氨气和煤粉混合均匀，通入炉膛时与二次风混合，在燃烧器出口形成乏氧的还原区，能减少NOx的生成。随后燃尽风会在一维炉的侧孔通入，未燃烧完的氨气和煤粉和燃尽风接触时，再生成一小部分NOx。在燃烧器出口位置，形成乏氧的还原区，氨气和煤粉在乏氧的还原区反应，有助于降低氮氧化物的生成。剩余的空气作为燃尽风从一维炉体侧面的侧孔中通入，促进还原区残留的未燃尽物与空气混合，实现完全燃烧。炉膛上游的烟气、未燃尽煤粉和氨气与燃尽风反应，整体反应后的氮氧化物有一定降低。可以通过改变燃尽风所占比率、燃尽风不同侧孔通入位置、氨气和煤粉所占比例等条件，实现氨煤不混合降低NOx排放的研究。
氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法之二：
氨煤部分预混，采用燃料分级的方法投入氨气，一部分氨气作为一次氨气，一部分氨气作为二次氨气；一次氨气从一次氨气进气口3-2喷入部分氨气，二次氨气作为燃料从二次氨气进气口3-3喷入。一次氨气、煤粉、一次风先一同从燃烧器内炉膛，随后二次氨气从二次氨气进气口3-3喷入，从燃烧器的出口喷出；燃烧器的出口为喇叭口，可控制二次氨气与一次氨气、煤粉、一次风混合。预留出乏氧的还原区，使得二次氨气作为还原剂，还原烟气中已经生成的NOx。二次氨气从燃烧器外筒出口5-1喷出，燃烧器的出口喇叭口有一定角度，二次氨气可以按照这一角度喷入一维炉膛中，随着角度不同可从不同位置将二次氨气送入着火后的煤粉气流中，实际上是推迟氨气与火焰的混合，以利于还原性气氛和宽广的还原区。部分氨气预先和煤粉一次风气流混合作为一次燃料燃烧，会实现燃料分级燃烧，随后剩余氨气随后与火焰混合，氨气此时可以作为还原剂还原已经生成的NOx，有利于燃烧全过程中的NOx降低。剩余空气作为燃尽风从一维炉体侧面的侧孔中通入炉膛中，促进还原区残留的未燃尽物与空气混合，实现完全燃烧。可以通过改变燃尽风所占比率、燃尽风不同侧孔通入位置、氨气和煤粉所占比例等条件，实现氨煤半混合降低NOx排放的研究。
氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法之三：
氨煤不进行预混，煤粉、一次风一同从燃烧器内炉膛的顶部通入，随后沿着燃烧器外炉膛，由二次氨气进气口3-3投入，根据喇叭口结构，可以控制氨气随后与已经部分燃烧的烟气，混合后氨气作为还原剂可以控制NOx的生成。
煤粉、一次风和二次风会在燃烧器内筒出口5-2处混合一起通入一维炉膛，二次氨气从燃烧器外筒出口5-1喷出，燃烧器的出口喇叭口有一定角度，二次氨气可以按照这一角度喷入一维炉膛中，随着角度不同可从不同位置将二次氨气送入着火后的煤粉气流中，实际上是推迟氨气与火焰的混合，以利于还原性气氛和宽广的还原区。煤粉燃烧后剩余的小部分氧气和烟气在炉膛入口形成强烈的乏氧还原区，氨气的喷入角度实际上推迟了氨气与煤粉着火火焰的混合，有利于形成氧气更低的还原区，氨气在还原条件下倾向于和NO反应形成N2，既能减少前期煤粉燃烧形成的NOx又能减少氨气燃烧形成的NOx，此种混合方式燃烧形成的还原氛围，生成NOx更低。剩余空气作为燃尽风从一维炉体侧面的侧孔中通入炉膛中，促进还原区残留的未燃尽物与空气混合，实现完全燃烧。可以通过改变燃尽风所占比率、燃尽风不同侧孔通入位置、氨气和煤粉所占比例等条件，实现氨煤预先混合降低NOx排放的研究。
二次氨气进气口3-3可做成喇叭口，可以调控喷射开度，根据喷射开度可以调控氨气喷射位置，同时决定了炉膛入口处乏氧还原区的长度。乏氧还原区越长，NOx的生成就越小，直到达到峰值，会有一最佳还原区长度。该喇叭口的调节可以适应一维炉氨煤混燃实验中不同工况的调节。并且氨气预热后与煤粉混合燃烧对NOx生成路径有一定影响。所有气体入口均设置温度预热器，可同时研究不同氨气预热温度对NOx生成的影响。
煤粉进粉量检测装置、氨气给气量检测装置、进风量检测装置及氨气泄漏检测装置，热电偶预热装置、送风装置、煤粉给料装置、氨气给气装置、温度预热器、固体流量检测仪、控制报警器可为现有技术中的对应适用装置；或采用现有技术的元件并采用常规技术手段构造。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (9)
1.一种氨煤混燃低氮燃烧炉，其特征在于，包括：一维炉体、煤粉给料装置、氨气给气装置、送风装置以及氨煤混燃低氮燃烧器；
氨煤混燃低氮燃烧器包括内筒和外筒，内筒和外筒同轴套接且均一端封闭一端开口；内筒的封闭端面凸出于外筒封闭端面；内筒和外筒的开口端均与喇叭口状圆环可拆卸连接，圆环的喇叭口角度为120°～150°；内筒的封闭端面开有进风口、煤粉进料口和一次氨气进气口；内筒内设有对应与煤粉进料口和氨气进气口连接且互不连通的煤粉进料管道和一次氨气进气管道；
外筒侧面开有多个二次氨气进气口；
内筒和外筒的开口端位于一维炉体内；内筒和外筒的封闭端凸出于一维炉体的顶部；煤粉给料装置用于向燃烧炉内输入煤粉并控制煤粉进粉量；氨气给气装置用于向燃烧炉内输入氨气并控制氨气进气量；送风装置用于向燃烧炉内输送空气；煤粉给料装置与煤粉进料口连接；氨气给气装置分别与一次氨气进气口、二次氨气进气口连接；送风装置包括一次进风管和二次进风管；一次进风管与煤粉进料口连通；二次进风管与燃烧器内筒的进风口连通；
采用燃料分级的方法投入氨气，一部分氨气作为一次氨气，一部分氨气作为二次氨气；一次氨气从一次氨气进气口喷入部分氨气，二次氨气作为燃料从二次氨气进气口喷入。
2.根据权利要求1所述的氨煤混燃低氮燃烧炉，其特征在于，二次氨气进气口为2n个，其沿外筒周向均布，n等于1～3。
3.根据权利要求1所述的氨煤混燃低氮燃烧炉，其特征在于，一维炉体内的炉膛分为上中下3个区域，分别为预燃区、主燃区、还原区，内筒和外筒的开口端位于一维炉体的预燃区；一维炉体的炉壁上对应预燃区、主燃区、还原区分别设有侧孔；每个侧孔对应与一个三通管的出口连接，三通管的两个进口分别与氨气给气装置及送风装置连接。
4.根据权利要求3所述的氨煤混燃低氮燃烧炉，其特征在于，内筒和外筒的开口端与一维炉体的顶部内表面距离为50mm～100 mm。
5.根据权利要求3所述的氨煤混燃低氮燃烧炉，其特征在于，煤粉给料装置和氨气给气装置均设有热电偶预热装置。
6.根据权利要求3所述的氨煤混燃低氮燃烧炉，其特征在于，还包括监控系统，监控系统包括煤粉进粉量检测装置、氨气给气量检测装置、进风量检测装置及氨气泄漏检测装置。
7.一种权利要求1至6任一所述的氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法，该方法为：
将通过一次进风管进入燃烧器的空气称为一次风；将通过二次进风管进入燃烧器的空气称为二次风；将通过侧孔进入燃烧炉的空气称为燃尽风；
由送风装置、煤粉给料装置及氨气给气装置，对应将一次风、煤粉及氨气同时送入燃烧器的内筒，随后进入一维炉体的炉膛中，通入炉膛时一次风、煤粉及氨气与二次风混合，在燃烧器出口形成乏氧的还原区；随后在一维炉的侧孔通入燃尽风，未燃烧完的氨气和煤粉和燃尽风接触时，再生成一小部分氮氧化物。
8.根据权利要求7所述的氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法，其特征在于，将一部分氨气与煤粉同时送入燃烧器；将一部分氨气作为还原剂通过侧孔进入一维炉体的炉膛中，还原烟气中已经生成的氮氧化物。
9.根据权利要求7所述的氨煤混燃低氮燃烧炉的使用方法，其特征在于，将煤粉送入燃烧器；将氨气作为剩余燃料与还原剂通过侧孔进入一维炉体的炉膛中，提供热量并还原烟气中已经生成的氮氧化物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210798023.6A CN115164199B (zh) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | 氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210798023.6A CN115164199B (zh) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | 氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115164199A CN115164199A (zh) | 2022-10-11 |
| CN115164199B true CN115164199B (zh) | 2024-06-18 |
Family
ID=83491039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210798023.6A Active CN115164199B (zh) | 2022-07-08 | 2022-07-08 | 氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115164199B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115949936B (zh) * | 2022-11-01 | 2023-06-27 | 天津大学 | 一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113154369A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-07-23 | 西安热工研究院有限公司 | 一种煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统和方法 |
| CN113294779A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-24 | 华中科技大学 | 一种氨气的高温空气燃烧装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2565620B2 (ja) * | 1992-06-15 | 1996-12-18 | 株式会社日立製作所 | 微粉炭の燃焼方法 |
| CN207716413U (zh) * | 2017-11-15 | 2018-08-10 | 厦门大学 | 氨燃料燃烧咀及具有该燃烧咀的燃烧器 |
| CN209511995U (zh) * | 2018-08-29 | 2019-10-18 | 赫普科技发展（北京）有限公司 | 一种氨混配煤粉锅炉燃烧系统 |
-
2022
- 2022-07-08 CN CN202210798023.6A patent/CN115164199B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113154369A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-07-23 | 西安热工研究院有限公司 | 一种煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统和方法 |
| CN113294779A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-08-24 | 华中科技大学 | 一种氨气的高温空气燃烧装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115164199A (zh) | 2022-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101725969B (zh) | 一种低NOx煤粉燃烧器 | |
| CN115164199B (zh) | 氨煤混燃低氮燃烧器、氨煤混燃低氮燃烧炉及其使用方法 | |
| CN109882841B (zh) | 一种解耦燃气燃烧器 | |
| US20100159409A1 (en) | Non-centric oxy-fuel burner for glass melting systems | |
| CN201050790Y (zh) | 硫磺回收装置尾气焚烧炉燃烧器 | |
| CN211551590U (zh) | 一种低NOx排放的无焰燃烧装置 | |
| CN115015464A (zh) | 用于混氨燃料燃烧特性及燃烧方式的测试装置和测试方法 | |
| CN207735578U (zh) | 一种自预热内燃喷射式高炉煤气铁包烘烤装置 | |
| CN112128753B (zh) | 低热值煤气燃烧器 | |
| CA2959134C (en) | Low nox turbine exhaust fuel burner assembly | |
| Ochi et al. | Latest low-NOx combustion technology for pulverized-coal-fired boilers | |
| CN110107894A (zh) | 一种大功率防回火超低氮金属表面燃烧系统 | |
| CN210004393U (zh) | 一种大功率防回火超低氮金属表面燃烧系统 | |
| CN112648613B (zh) | 用于环形套筒窑下燃烧室的燃烧器及无焰燃烧方法 | |
| JPH0262769B2 (zh) | ||
| CN211822365U (zh) | 一种可调节型低氮平焰燃烧器 | |
| CN109579004B (zh) | 一种低温低NOx天然气燃烧系统及燃烧方法 | |
| CN111336515A (zh) | 同时燃烧多种燃料的非预混燃烧器及加热炉供热系统 | |
| CN220601516U (zh) | 一种扩散式低氮燃烧器 | |
| CN216619822U (zh) | 一种基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器 | |
| CN220817747U (zh) | 多燃料大负荷低氮燃烧器 | |
| CN215982605U (zh) | 一种低氮不完全再生烟气焚烧系统 | |
| CN216079779U (zh) | 一种用于回转窑的外轴流风分区调节的多通道燃烧器 | |
| CN208952074U (zh) | 一种低氮燃烧煤气锅炉 | |
| CN220624038U (zh) | 一种燃气分级低NOx高速烧嘴 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |