CN117249432A - 氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 - Google Patents
氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117249432A CN117249432A CN202311377401.4A CN202311377401A CN117249432A CN 117249432 A CN117249432 A CN 117249432A CN 202311377401 A CN202311377401 A CN 202311377401A CN 117249432 A CN117249432 A CN 117249432A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ammonia
- primary
- air
- air duct
- combustion
- 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.)
- Pending
Links
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 510
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 239
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 108
- 238000009841 combustion method Methods 0.000 title abstract description 10
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 74
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 claims 2
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 7
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 6
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 5
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 5
- 230000008676 import Effects 0.000 description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 241001330002 Bambuseae Species 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000003915 liquefied petroleum gas Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/02—Premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air upstream of the combustion zone
-
- 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
- F23C7/002—Combustion apparatus characterised by arrangements for air supply the air being submitted to a rotary or spinning motion
-
- 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
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
- F23C9/06—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber for completing combustion
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/48—Nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/60—Devices for simultaneous control of gas and combustion air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/62—Mixing devices; Mixing tubes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/46—Details, e.g. noise reduction means
- F23D14/70—Baffles or like flow-disturbing devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
- F23N1/00—Regulating fuel supply
- F23N1/02—Regulating fuel supply conjointly with air supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Abstract
本公开提供一种氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法。氨燃烧器包括：一级风筒，被配置为提供一级风；配氨装置，被配置为向一级风筒中提供氨气；点火源，被配置为点燃预混气体；和套设于一级风筒外部的一个外侧助燃风筒或逐级套设于一级风筒的外部的多个外侧助燃风筒，外侧助燃风筒被配置为向从一级风筒喷出的火焰中提供外侧助燃风。燃烧方法包括：通过一级风筒提供一级风，通过配氨装置提供氨气，且使一级风与氨气形成过量空气系数小于1的预混气体；点燃预混气体，使预混气体在贫氧氛围下燃烧；通过外侧助燃风筒逐级向被点燃的预混气体中提供外侧助燃风，使预混气体分级燃烧并燃尽。基于此，可实现氨燃料的高效低NOx燃烧，促进氨燃料的推广应用。
Description
技术领域
本公开涉及低碳燃烧技术领域，特别涉及一种氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法。
背景技术
氨(NH3)是一种零碳燃料，其在燃烧时不产生CO2，有利于减少CO2排放，使用氨作为燃料替代化石燃料，可以促进我国“碳达峰碳中和”目标的完成。
然而，纯氨作为燃料时，存在着火和燃尽困难，以及易产生氮氧化物(NOx)，污染环境等问题，在实际应用过程中存在一定的难度。因此，相关技术中，鲜有以纯氨为燃料的燃烧器，影响氨燃料的推广应用。
发明内容
本公开的目的在于提供一种氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法，以促进氨燃料的推广应用。
本公开的第一方面提供一种氨燃烧器，包括：
一级风筒，被配置为提供一级风；
配氨装置，被配置为向所述一级风筒中提供氨气，以使所述氨气和所述一级风在所述一级风筒内混合形成过量空气系数小于1的预混气体；
点火源，被配置为点燃所述预混气体；和
套设于所述一级风筒外部的一个外侧助燃风筒或逐级套设于所述一级风筒的外部的多个外侧助燃风筒，所述外侧助燃风筒被配置为向从所述一级风筒喷出的火焰中提供外侧助燃风。
根据本公开的一些实施例，所述一级风筒包括：
一级筒体；和
一级扩口，设置于所述一级筒体的出口端且横截面积沿从所述一级扩口的入口端向所述一级扩口的出口端逐渐增大。
根据本公开的一些实施例，所述一级风筒还包括回流环，所述回流环连接于所述一级筒体和所述一级扩口之间，所述回流环从所述一级筒体到所述一级扩口沿所述一级风筒的径向向外延伸。
根据本公开的一些实施例，还包括：
预混气体旋流器，设置于所述一级风筒内并被配置为使所述预混气体形成旋流；和/或
一级风量调节装置，所述一级风量调节装置设置于所述一级风筒的进口端并被配置为调节所述一级风的风量，以使所述预混气体的过量空气系数小于1。
根据本公开的一些实施例，所述氨燃烧器被配置为以下至少之一：
所述预混气体旋流器的旋流叶片与所述一级风筒的轴向的夹角可调；
所述预混气体旋流器的旋流叶片与所述一级风筒的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°。
根据本公开的一些实施例，所述配氨装置包括与所述一级风筒连通的燃料喷嘴，以向所述一级风筒内导入所述氨气。
根据本公开的一些实施例，所述氨燃烧器被配置为以下至少之一：
所述燃料喷嘴的喷射方向与所述一级风筒的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为10°～170°；
在所述氨燃烧器的通流截面上，所述燃料喷嘴的喷射方向与所述一级风筒经过所述燃料喷嘴的中心的直径的夹角为0°～85°。
根据本公开的一些实施例，所述配氨装置包括沿所述氨燃烧器的周向布置的多组所述燃料喷嘴，每组所述燃料喷嘴包括沿所述氨燃烧器的轴向布置的多个所述燃料喷嘴。
根据本公开的一些实施例，还包括集氨箱，所述集氨箱环绕于所述一级风筒的径向外侧并通过所述燃料喷嘴与所述一级风筒连通。
根据本公开的一些实施例，还包括以下至少之一：
供氨母管；
第一氨量调节装置，设置于所述供氨母管的进口端，被配置为调节所述供氨母管的氨气的流量；
多个供氨分管，沿所述氨燃烧器的周向布置，所述供氨分管的进口端与所述供氨母管连通，所述供氨分管的出口端与所述集氨箱连通；和
第二氨量调节装置，设置于所述供氨分管上，被配置为调节所述供氨分管的氨气的流量。
根据本公开的一些实施例，所述多个外侧助燃风筒包括：
二级风筒，套设于所述一级风筒的外部，被配置为向从所述一级风筒喷出的火焰中提供二级风作为所述外侧助燃风；和
三级风筒，套设于所述二级风筒的外部，被配置为向从所述一级风筒喷出的火焰中提供三级风作为所述外侧助燃风。
根据本公开的一些实施例，
所述二级风筒包括二级筒体和二级扩口，所述二级扩口设置于所述二级筒体的出口端且从所述二级扩口的入口端向所述二级扩口的出口端横截面积逐渐增大；和/或
所述三级风筒包括三级筒体和三级扩口，所述三级扩口设置于所述三级筒体的出口端且从所述三级扩口的入口端向所述三级扩口的出口端横截面积逐渐增大。
根据本公开的一些实施例，所述一级风筒包括一级筒体和一级扩口，所述一级扩口设置于所述一级筒体的出口端且横截面积从所述一级扩口的入口端向所述一级扩口的出口端逐渐增大，所述一级扩口的出口、所述二级扩口的出口和所述三级扩口的出口沿气流方向依次远离所述一级筒体的出口端。
根据本公开的一些实施例，包括助燃风箱，所述助燃风箱包括二级风道和三级风道，所述二级风道的进口与所述三级风道的进口分别与所述助燃风箱的进口连通，所述二级风道的出口与所述二级风筒的进口连通，所述三级风道的出口与所述三级风筒的进口连通，所述氨燃烧器还包括以下至少之一：
外侧助燃风量调节装置，所述外侧助燃风量调节装置设置于所述二级风道的进口与所述三级风道的进口的上游并被配置为调节所述外侧助燃风的总风量；
二级风量调节装置，所述二级风量调节装置设置于所述二级风道上并被配置为调节所述二级风的风量；
三级风量调节装置，所述三级风量调节装置设置于所述三级风道上并被配置为调节所述三级风的风量。
根据本公开的一些实施例，还包括以下至少之一：
二级风旋流器，设置于所述二级风筒内并被配置为使所述二级风形成旋流；
三级风旋流器，设置于所述三级风筒内并被配置为使所述三级风形成旋流。
根据本公开的一些实施例，所述氨燃烧器被配置为以下至少之一：
所述二级风旋流器的旋流叶片与所述二级风筒的轴向的夹角可调；
所述二级风旋流器的旋流叶片与所述二级风筒的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°；
所述三级风旋流器的旋流叶片与所述三级风筒的轴向的夹角可调；
所述三级风旋流器的旋流叶片与所述三级风筒的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°。
根据本公开的一些实施例，还包括中心风筒，所述中心风筒设置于所述一级风筒内，且套设于所述点火源外侧，所述中心风筒的出口端位于所述一级风筒的出口端的上游。
根据本公开的一些实施例，还包括中心风量调节装置，所述中心风量调节装置设置于所述中心风筒的进口端并被配置为调节所述中心风筒内的中心风的风量。
本公开的第二方面提供一种燃烧系统，包括锅炉，包括本公开第一方面所述的氨燃烧器。
本公开的第三方面提供一种本公开的第一方面所述的氨燃烧器的燃烧方法，包括：
通过所述一级风筒提供一级风，通过所述配氨装置提供氨气，且使所述一级风与所述氨气形成过量空气系数小于1的预混气体；
点燃所述预混气体，使所述预混气体在贫氧氛围下燃烧；
通过所述外侧助燃风筒逐级向被点燃的所述预混气体中提供外侧助燃风，使所述预混气体分级燃烧。
根据本公开的一些实施例，所述氨燃烧器包括套设于所述一级风筒的外部的二级风筒和套设于所述二级风筒的外部的三级风筒，通过所述外侧助燃风筒逐级向被点燃的所述预混气体中提供外侧助燃风包括：
通过所述二级风筒向从所述一级风筒喷出的火焰中提供二级风作为所述外侧助燃风；
通过所述三级风筒向从所述一级风筒喷出的火焰中提供三级风作为所述外侧助燃风，使从所述一级风筒喷出的火焰中的氨气燃尽。
本公开提供的氨燃烧器能够将氨气与一级风预混形成的预混气体点燃，并能够将外侧助燃风分为一级或多级汇入火焰，可实现纯氨的快速着火及稳定燃烧，且可有效控制NOx(氮氧化物)的生成，减少NOx的排放。因此，可促进氨燃料的推广应用。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1为本公开的一些实施例的氨燃烧器的结构示意图。
图2为本公开的一些实施例的氨燃烧器的工作原理示意图。
图1至图2中，各附图标记分别代表：
10、中心风筒；11、一级风筒；111、一级筒体；112、一级扩口；113、回流环；12、二级风筒；121、二级筒体；122、二级扩口；13、三级风筒；131、三级筒体；132、三级扩口；141、预混气体旋流器；142、二级风旋流器；143、三级风旋流器；150、中心风量调节装置；151、一级风量调节装置；152、外侧助燃风量调节装置；153、三级风量调节装置；16、助燃风箱；170、中心风道；171、一级风道；172、二级风道；173、三级风道；
20、供氨母管；21、集氨箱；22、燃料喷嘴；231、第一氨量调节装置；232、第二氨量调节装置；24、供氨分管；
3、点火源；
41、贫氧预混区；42、中心富燃主燃区；43、局部回流降氮区；44、高温烟气回流区；45、外层富氧燃尽区。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，这些技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
传统燃用煤炭等化石燃料的火力发电机组，会排放大量的CO2，影响全球气候，例如，据统计，在中国，火力发电机组CO2排放量占全国总CO2排放量的45％左右，因此，减少火力发电机组的CO2排放，实现碳达峰、碳中和，成为热门话题。
实现火力发电机组CO2减排目标的关键之一是改变传统的高碳排放的燃用化石燃料的发电方式，增加低碳或零碳燃料的利用。
氨(NH3)作为一种零碳燃料，与传统的化石燃料相比，燃烧时不产生CO2，在火电机组中烧氨，能够大幅削减火电机组的CO2排放量，是实现火电机组大规模CO2减排的潜在发展方向。
然而，在火力发电机组中，氨作为燃料燃烧主要存在两方面的问题。一方面，NH3的着火温度高，火焰传播速度慢，可燃极限范围窄，着火和燃尽相对困难，因此，NH3燃烧时存在着火困难、火焰稳定性差和燃尽率低的问题。另一方面，NH3分子中含有氮原子，燃烧中控制不当容易生成大量的污染物NOx(氮氧化物)，因此存在NOx污染问题。
由于存在上述困难，因此，目前，对于氨燃料的应用研究还比较少，尤其，纯氨在锅炉中的研究应用更是少见。
相关技术中，氨燃料燃烧的实现方式主要有两种，一是直接在氨燃料中掺混可燃性燃料，如H2、含碳燃料(如CH4)或煤粉；二是将氨燃料提前裂解为含H2的燃料，再与空气混合进行燃烧。
上述两种方式，虽然能在一定程度上，减少碳排放，但均存在一定的问题。
例如，采用上述通过在氨燃料中掺混氢气燃烧的方式时，掺混氢气的燃烧装置需配备氢气供应设备，而且，由于氢气存在成本高，储存运输难度大，以及难以解决的安全问题，因此，这种方式还需要考虑氢气的经济性与安全性，存在结构较复杂，成本较高，以及安全性较差等问题。
再例如，采用上述通过在氨燃料中掺混含碳可燃性燃料(如甲烷、丙烷、液化石油气等)进行燃烧的方式时，无法真正实现零碳排放，需新增处理燃烧过程中生成的CO2的设备，成本大幅增加，因此，存在结构较复杂，成本较高等问题。
又例如，采用上述通过在氨燃料中掺混煤粉进行燃烧的方式时，无法真正实现零碳排放，且只能将原燃煤锅炉上燃烧器按照掺烧比例更换为氨煤混燃低氮燃烧器，改造成本高且对改造的锅炉型式有限制，不能实现对化石燃料的全部替代，因此，存在成本较高，以及降碳排放效果较差等问题。
再例如，采用上述通过将氨提前裂解为含氢燃料再进行燃烧的方式时，需配备高温(大于1000℃)裂解装置或催化剂，成本增加，安全性要求较高，且无法保证裂解过程中生成物具体含量及成分，不能有效控制氨气稳定燃烧和燃尽，难以在发电和石化等领域中的工业应用和推广。
可见，相关技术中掺混或提前裂解这两种氨燃料燃烧方式，并不能很好地解决氨，尤其是纯氨燃烧过程中存在的着火难、燃尽率低和NOx排放高的问题，同时，这两种氨燃料燃烧方式还存在成本高以及安全性低等问题，这些均影响氨燃料的推广应用，制约低碳燃烧技术的进一步发展。
为改善上述问题，本公开提供一种氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法。
参考图1至图2，本公开的一些实施例提供一种氨燃烧器，包括一级风筒11、配氨装置、点火源3和套设于一级风筒11外部的一个外侧助燃风筒或逐级套设于一级风筒11的外部的多个外侧助燃风筒。
一级风筒11被配置为提供一级风。配氨装置被配置为向一级风筒11中提供氨气，以使氨气和一级风在一级风筒11内混合形成过量空气系数小于1的预混气体。点火源3被配置为点燃预混气体。外侧助燃风筒被配置为向从一级风筒11喷出的火焰中提供外侧助燃风。
图1和图2所示的实施例中，一级风筒11、一个或多个外侧助燃风筒以及点火源3可以同轴设置。点火源3可以采用高能点火枪、燃气枪、油枪、等离子体点火枪等各种形式的燃烧器点火设备。一级风筒11提供的一级风和外侧助燃风筒提供的外侧助燃风，可以是空气，也可以是纯氧等能够起到助燃作用的气体，一级风和外侧助燃风共同构成氨气燃烧所需的助燃气体。外侧助燃风筒为多个时，外侧助燃风能够从不同的外侧助燃风筒分为多级给入一级风筒11喷出的火焰中。
本公开提供的氨燃烧器的工作过程如下：
1、将一定比例的氨气通过配氨装置通入一级风筒11中，并与一级风混合形成过量空气系数小于1的预混气体，在一级风筒11的出口端形成具有富燃贫氧气氛的贫氧预混区41，并且在该种富燃贫氧气氛下，通过点火源3点燃预混气体。
点火源3点火时，点燃的是氨气和一级风的预混气体，而非纯氨气，因此，着火相对容易，可以降低氨气的着火难度，利于氨燃料的快速着火与稳定燃烧。并且，由于点火源3点燃的是氨气和一级风的预混气体,且处于贫氧富燃氛围中，利于降低该阶段NOx(氮氧化物)的生成量。
2、预混气体的火焰从位于氨燃烧器的中心位置的一级风筒11喷出，形成中心富燃主燃区42，中心富燃主燃区42为氨燃料的主要燃烧区域，同时外侧助燃风从套设于一级风筒11的外侧的一个外侧助燃风筒喷出，或从逐级套设于一级风筒11的外侧的多个外侧助燃风筒分为多级喷出，从中心富燃主燃区42的边缘逐渐向火焰中补充使氨气充分燃烧所需的外侧助燃风，在一级风筒11喷出的火焰外侧形成外层富氧燃尽区45。
在上述燃烧过程中，由于一级风以外的助燃气体从一级风筒11喷出的火焰外侧汇入火焰，中心富燃主燃区42的内部可以保持富燃贫氧的还原性气氛，可以抑制NOx的生成。从而，在氨燃料的整个燃烧过程中，氨燃烧器始终能够将NOx保持在较低的水平。并且，随着外侧助燃风逐渐补充至火焰中，未燃尽的氨燃料可以在外层富氧燃尽区45实现完全燃尽。
由此可见，本公开提供的氨燃烧器能够将氨气与一级风预混形成的预混气体点燃，并能够将外侧助燃风分为一级或多级汇入火焰，可实现纯氨的快速着火及稳定燃烧，且可有效控制NOx(氮氧化物)的生成，减少NOx的排放。
并且，本公开提供的氨燃烧器可直接用于燃烧纯氨，不需掺混氢气或煤粉燃烧，也不需对氨气提前进行裂解，因此，结构较为简单，成本较低，安全性较高，降碳排放的效果也较好。
因此，本公开提供的氨燃烧器利于氨燃料的推广应用和低碳燃烧技术的进一步发展。
在一些实施例中，一级风筒11包括一级筒体111和一级扩口112。一级扩口112设置于一级筒体111的出口端且横截面积从一级扩口112的入口端向一级扩口112的出口端方向逐渐增大。
具体地，图1和图2所示的实施例中，一级扩口112可以是圆锥形。
通过在一级筒体111的出口端设置一级扩口112，预混气体在流出一级风筒11时，轴向流速减缓、旋流强度增强，并且可以引导被点燃的预混气体向一级风筒11的径向外侧流动，延长被点燃的预混气体的流动路径。因此，设置一级扩口112能够延迟预混气体与外侧助燃风的混合，能够扩大中心富燃主燃区41的范围，利于氨燃料稳定燃烧，且燃烧过程中NOx的生成量较少。
在一些实施例中，一级风筒11还包括回流环113，回流环113连接于一级筒体111和一级扩口112之间，回流环113从一级筒体111到一级扩口112沿一级风筒11的径向向外延伸。
通过在一级筒体111和一级扩口112之间设置回流环113，气流可以在回流环113的位置形成局部回流降氮区43，不仅可以卷吸燃烧产生的高温烟气，而且局部回流降氮区43能够在一定范围内起到隔绝中心富燃主燃区41和外层富氧燃尽区45的作用，可以延迟预混气体与外侧助燃风的混合，扩大富燃贫氧的还原性燃烧氛围，进一步抑制NOx生成。
在一些实施例中，氨燃烧器还包括预混气体旋流器141和一级风量调节装置151至少之一：预混气体旋流器141设置于一级风筒11内并被配置为使预混气体形成旋流；一级风量调节装置151设置于一级风筒11的进口端并被配置为调节一级风的风量，以使预混气体的过量空气系数小于1。
具体地，预混气体旋流器141可以包括多个沿一级风筒11的周向均匀布置的旋流叶片。预混气体旋流器141可设置于氨气和一级风的混合区域。当然，为了增强旋流效果，氨燃烧器也可包括更多的预混气体旋流器；预混气体旋流器还可以设置于氨气和一级风的混合区域的上游端，先使一级风形成旋流，再使形成旋流的一级风与氨气混合。图1和图2所示的实施例中，一级风量调节装置151可以设置于与一级风筒11的进口端连接的一级风道171上。
通过在一级风筒11内设置预混气体旋流器141，预混气体可以一边扩散前进，一边绕氨燃烧器的轴向产生旋流，使一级风筒11内的流场紊流加强，从而预混气体中的一级风和氨气能够更快速、充分且均匀地混合，并且预混气体产生的旋流结合外层助燃风产生的旋流可以在氨燃烧器的火焰下游形成较大的高温烟气回流区44，卷吸燃烧产生的高温烟气，高温、低氧的烟气回流，不仅可以加热未着火的氨燃料使其易于点燃和稳定燃烧，而且可以降低燃烧区域内的氧含量，抑制NOx的生成。
通过在一级风筒11的进口端设置一级风量调节装置151，便于根据一次风筒11中氨燃料的供应情况调整一级风的风量，使预混气体的过量空气系数小于1，营造富燃贫氧的还原性气氛，抑制NOx生成。
在一些实施例中，氨燃烧器被配置为以下至少之一：预混气体旋流器141的旋流叶片与一级风筒11的轴向的夹角可调；预混气体旋流器141的旋流叶片与一级风筒11的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°。
具体地，为了便于根据一级风和氨气的具体比例以及氨燃料的燃烧情况调节预混气体旋流器141的旋流效果，以使一级风和氨气具有更好的混合效果，预混气体旋流器141的旋流叶片与一级风筒11的气流方向的夹角可被配置为在0°～80°的范围内可调。
在一些实施例中，配氨装置包括与一级风筒11连通的燃料喷嘴22，以向一级风筒11内导入氨气。
根据不同的供氨需求，例如氨的质量流量需求，燃料喷嘴22可设置为圆形、椭圆形、方形或多边形等形状，并适应性地设置尺寸。
在一些实施例中，氨燃烧器被配置为以下至少之一：燃料喷嘴22的喷射方向与一级风筒11的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为10°～170°；在氨燃烧器的通流截面上，燃料喷嘴22的喷射方向与一级风筒11经过燃料喷嘴22的中心的直径的夹角为0°～85°。
上述关于燃料喷嘴22的喷射方向和一级风筒11的轴向的夹角的设置，能够使氨气与一级风呈现顺流、垂直交叉、逆流等多种状态混合，利于根据燃烧情况和一级风的供应情况，强化氨气与一级风的混合效率，改善氨气与一级风的混合效果。
上述关于燃料喷嘴22的喷射方向与一级风筒11经过燃料喷嘴22的中心的直径的夹角的设置，能够使氨气射流具有绕氨燃烧器轴线的切向速度，形成一边旋转、一边扩散前进的状态。
因此，通过将上述两个夹角设置于上述实施例的范围，可以使氨气喷出后，加强对一级风的扰动，能够增加氨气与一级风的接触面积，促进氨气与一级风的混合。
在一些实施例中，配氨装置包括沿氨燃烧器的周向布置的多组燃料喷嘴22，每组燃料喷嘴22包括沿氨燃烧器的轴向布置的多个燃料喷嘴22。
根据形成预混气体的需求，每组多个燃料喷嘴22沿氨燃烧器的周向的位置可以相同或不同，从而使多个燃料喷嘴22并列地或交错地布置于一级风筒11上。
在一些实施例中，配氨装置还包括集氨箱21，集氨箱21环绕于一级风筒11的径向外侧并通过燃料喷嘴22与一级风筒11连通。
基于上述设置，集氨箱21的内部形成环状空间并且设置于燃料喷嘴的上游，氨气在通过燃料喷嘴22进入一级风筒11之前，氨气可以在集氨箱21内沿一级风筒11的周向扩散，起到缓存和稳压的作用，即使氨气的气源发生压力波动或流量波动，集氨箱21内也可以保持稳定的压力，使燃料喷嘴22能够稳定地喷出氨气。
在一些实施例中，配氨装置还包括以下至少之一：供氨母管20；第一氨量调节装置231，设置于供氨母管20的进口端，被配置为调节供氨母管20的氨气的流量；多个供氨分管24，沿氨燃烧器的周向布置，供氨分管24的进口端与供氨母管20连通，供氨分管24的出口端与集氨箱21连通；和第二氨量调节装置232，设置于供氨分管24上，被配置为调节供氨分管24的氨气的流量。
图1和图2所示的实施例中，配氨装置包括第一氨量调节装置231和第二氨量调节装置232，以进一步使氨气的流量和压力保持稳定；一级风筒11包括一级风调节装置151，以更好地匹配氨气和一级风的流量。为了进一步使集氨箱21内的氨气压力保持均匀，多个供氨分管24可以设置为沿氨燃烧器的周向均布。
在一些实施例中，多个外侧助燃风筒包括二级风筒12和三级风筒13。二级风筒12套设于一级风筒11的外部，被配置为向从一级风筒11喷出的火焰中提供二级风作为外侧助燃风。三级风筒13套设于二级风筒12的外部，被配置为向从一级风筒11喷出的火焰中提供三级风作为外侧助燃风。
对于外侧助燃风筒设置为二级风筒12和三级风筒13的氨燃烧器，能够提供二级风和三级风两级外侧助燃风，将氨燃料完全燃烧所需的空气分级给入，实现氨燃料的分级燃烧，从而避免出现高氧化性的燃烧气氛，在确保氨燃料完全燃尽的同时，使整个燃烧过程都能够抑制氮氧化物的生成。
在一些实施例中，二级风筒12包括二级筒体121和二级扩口122，二级扩口122设置于二级筒体121的出口端且从二级扩口122的入口端向二级扩口122的出口端横截面积逐渐增大。
在一些实施例中，三级风筒13包括三级筒体131和三级扩口132，三级扩口132设置于三级筒体131的出口端且从三级扩口132的入口端向三级扩口132的出口端横截面积逐渐增大。
图1和图2所示的实施例中，氨燃烧器的一级风筒11、二级风筒12和三级风筒13均可包括扩口，一级扩口112、二级扩口122和三级扩口132可以是圆锥形。
通过设置二级扩口122和三级扩口132，可以引导二级风和三级风向径向外侧流动，延迟二级风和三级风与氨燃料的混合，可以使中心富燃主燃区41保持富燃贫氧的状态，从而利于控制NOx的生成。
在一些实施例中，具体地，一级风筒11包括一级筒体111和一级扩口112，一级扩口112设置于一级筒体111的出口端且横截面积从一级扩口112的入口端向一级扩口112的出口端逐渐增大，一级扩口112的出口、二级扩口122的出口和三级扩口132的出口沿气流方向依次远离一级筒体111的出口端。
在一些实施例中，氨燃烧器包括助燃风箱16，助燃风箱16包括二级风道172和三级风道173，二级风道172的进口与三级风道173的进口分别与助燃风箱16的进口连通，二级风道172的出口与二级风筒12的进口连通，三级风道173的出口与三级风筒13的进口连通，氨燃烧器还包括以下至少之一：外侧助燃风量调节装置152、二级风量调节装置和三级风量调节装置153。
外侧助燃风量调节装置152设置于二级风道172的进口与三级风道173的进口的上游并被配置为调节外侧助燃风的总风量。二级风量调节装置设置于二级风道172上并被配置为调节二级风的风量。三级风量调节装置153设置于三级风道173上并被配置为调节三级风的风量。
例如，图1至图2所示的实施例中，氨燃烧器包括外侧助燃风量调节装置152和三级风量调节装置153，以通过分配外侧助燃风的总风量和三级风的风量，实现二级风的风量和三级风的风量的调节。
在一些未图示的实施例中，氨燃烧器还可包括外侧助燃风量调节装置和二级风量调节装置，通过分配外侧助燃风的总风量和二级风的风量，实现二级风的风量和三级风的风量的调节。当然，为了实现更加精准地调节各级助燃风的风量，氨燃烧器也可包括二级风量调节装置和三级风量调节装置，或同时包括外侧助燃风量调节装置、二级风量调节装置和三级风量调节装置，以直接分配二级风和三级风的风量。
在一些未图示的实施例中，一级风道171的进口端也可以连接于上述助燃风箱16，起到助燃作用的一级风、二级风和三级风均由助燃风箱16提供和分配。在上面所提到的各风量调节装置和氨量调节装置可采用风门、风阀等结构。
在一些实施例中，氨燃烧器还包括以下至少之一：二级风旋流器142和三级风旋流器143。二级风旋流器142设置于二级风筒12内并被配置为使二级风形成旋流。三级风旋流器143设置于三级风筒13内并被配置为使三级风形成旋流。
在二级风筒12和三级风筒13中设置相应的旋流器，利于使二级风和三级风形成旋转射流，能够增加气流扰动，不仅可以组织形成不同的火焰形态，能够根据氨燃料量在氨燃烧器的不同位置调节出适宜的还原或氧化氛围，有助于在氨燃烧器的火焰下游形成高温烟气回流区44，还可以强化二级风、三级风与氨燃料的后期混合，实现全部氨燃料的完全燃尽。
在一些实施例中，氨燃烧器被配置为以下至少之一：二级风旋流器142的旋流叶片与二级风筒12的轴向的夹角可调；二级风旋流器142的旋流叶片与二级风筒12的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°；三级风旋流器143的旋流叶片与三级风筒13的轴向的夹角可调；三级风旋流器143的旋流叶片与三级风筒13的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°。
具体地，为了便于根据火焰中未燃尽的氨燃料的比例以及氨燃料的燃烧情况调节二级风旋流器142和三级风旋流器143的旋流效果，二级风旋流器142的旋流叶片与二级风筒12的轴向的夹角可被配置为在0°～80°的范围内可调，三级风旋流器143的旋流叶片与三级风筒13的轴向的夹角可被配置为在0°～80°的范围内可调。
在一些实施例中，氨燃烧器还包括中心风筒10，中心风筒10设置于一级风筒11内，且套设于点火源3外侧，中心风筒10的出口端位于一级风筒11的出口端的上游。
中心风筒10内的中心风可以为点火源3提供燃烧所需的助燃风，并可以作为点火源3的冷却风，防止点火源3过热。而且，中心风可以为预混气体的燃烧提供助燃风，从而促进氨气的着火或燃尽。
在一些实施例中，氨燃烧器还包括中心风量调节装置150，中心风量调节装置150设置于中心风筒10的进口端并被配置为调节中心风筒10内的中心风的风量。
图1和图2所示的实施例中，中心风量调节装置150可以设置于与中心风筒10的进口端连接的中心风道170上。通过设置中心风调节装置150，使氨燃烧器可以根据冷却和助燃的需求提供适量的中心风，从而兼顾冷却和助燃的效果。
本公开的一些实施例还提供一种燃烧系统，包括锅炉，燃烧系统包括前述氨燃烧器。该燃烧系统具有前述氨燃烧器的相应优点。
参考图1至图2，本公开的一些实施例还提供一种前述氨燃烧器的燃烧方法，包括：通过一级风筒11提供一级风，通过配氨装置提供氨气，且使一级风与氨气形成过量空气系数小于1的预混气体；点燃预混气体，使预混气体在贫氧氛围下着火、燃烧；通过外侧助燃风筒逐级向被点燃的预混气体中提供外侧助燃风，使预混气体分级燃烧。
该燃烧方法具有前述氨燃烧器的相应优点。
在一些实施例中，氨燃烧器包括套设于一级风筒11的外部的二级风筒12和套设于二级风筒12的外部的三级风筒13。通过外侧助燃风筒逐级向被点燃的预混气体中提供外侧助燃风包括：通过二级风筒12向从一级风筒11喷出的火焰中提供二级风作为外侧助燃风；通过三级风筒13向从一级风筒11喷出的火焰中提供三级风作为外侧助燃风，使从一级风筒11喷出的火焰中的氨气燃尽。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。
Claims (21)
1.一种氨燃烧器，其特征在于，包括：
一级风筒(11)，被配置为提供一级风；
配氨装置，被配置为向所述一级风筒(11)中提供氨气，以使所述氨气和所述一级风在所述一级风筒(11)内混合形成过量空气系数小于1的预混气体；
点火源(3)，被配置为点燃所述预混气体；和
套设于所述一级风筒(11)外部的一个外侧助燃风筒或逐级套设于所述一级风筒(11)的外部的多个外侧助燃风筒，所述外侧助燃风筒被配置为向从所述一级风筒(11)喷出的火焰中提供外侧助燃风。
2.根据权利要求1所述的氨燃烧器，其特征在于，所述一级风筒(11)包括：
一级筒体(111)；和
一级扩口(112)，设置于所述一级筒体(111)的出口端且横截面积从所述一级扩口(112)的入口端向所述一级扩口(112)的出口端方向逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的氨燃烧器，其特征在于，所述一级风筒(11)还包括回流环(113)，所述回流环(113)连接于所述一级筒体(111)和所述一级扩口(112)之间，所述回流环(113)从所述一级筒体(111)到所述一级扩口(112)沿所述一级风筒(11)的径向向外延伸。
4.根据权利要求1所述的氨燃烧器，其特征在于，还包括：
预混气体旋流器(141)，设置于所述一级风筒(11)内并被配置为使所述预混气体形成旋流；和/或
一级风量调节装置(151)，所述一级风量调节装置(151)设置于所述一级风筒(11)的进口端并被配置为调节所述一级风的风量，以使所述预混气体的过量空气系数小于1。
5.根据权利要求4所述的氨燃烧器，其特征在于，所述氨燃烧器被配置为以下至少之一：
所述预混气体旋流器(141)的旋流叶片与所述一级风筒(11)的轴向的夹角可调；
所述预混气体旋流器(141)的旋流叶片与所述一级风筒(11)的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°。
6.根据权利要求1所述的氨燃烧器，其特征在于，所述配氨装置包括与所述一级风筒(11)连通的燃料喷嘴(22)，以向所述一级风筒(11)内导入所述氨气。
7.根据权利要求6所述的氨燃烧器，其特征在于，所述氨燃烧器被配置为以下至少之一：
所述燃料喷嘴(22)的喷射方向与所述一级风筒(11)的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为10°～170°；
在所述氨燃烧器的通流截面上，所述燃料喷嘴(22)的喷射方向与所述一级风筒(11)经过所述燃料喷嘴(22)的中心的直径的夹角为0°～85°。
8.根据权利要求6所述的氨燃烧器，其特征在于，所述配氨装置包括沿所述氨燃烧器的周向布置的多组所述燃料喷嘴(22)，每组所述燃料喷嘴(22)包括沿所述氨燃烧器的轴向布置的多个所述燃料喷嘴(22)。
9.根据权利要求6所述的氨燃烧器，其特征在于，还包括集氨箱(21)，所述集氨箱(21)环绕于所述一级风筒(11)的径向外侧并通过所述燃料喷嘴(22)与所述一级风筒(11)连通。
10.根据权利要求9所述的氨燃烧器，其特征在于，还包括以下至少之一：
供氨母管(20)；
第一氨量调节装置(231)，设置于所述供氨母管(20)的进口端，被配置为调节所述供氨母管(20)的氨气的流量；
多个供氨分管(24)，沿所述氨燃烧器的周向布置，所述供氨分管(24)的进口端与所述供氨母管(20)连通，所述供氨分管(24)的出口端与所述集氨箱(21)连通；和
第二氨量调节装置(232)，设置于所述供氨分管(24)上，被配置为调节所述供氨分管(24)的氨气的流量。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的氨燃烧器，其特征在于，所述多个外侧助燃风筒包括：
二级风筒(12)，套设于所述一级风筒(11)的外部，被配置为向从所述一级风筒(11)喷出的火焰中提供二级风作为所述外侧助燃风；和
三级风筒(13)，套设于所述二级风筒(12)的外部，被配置为向从所述一级风筒(11)喷出的火焰中提供三级风作为所述外侧助燃风。
12.根据权利要求11所述的氨燃烧器，其特征在于，
所述二级风筒(12)包括二级筒体(121)和二级扩口(122)，所述二级扩口(122)设置于所述二级筒体(121)的出口端且从所述二级扩口(122)的入口端向所述二级扩口(122)的出口端横截面积逐渐增大；和/或
所述三级风筒(13)包括三级筒体(131)和三级扩口(132)，所述三级扩口(132)设置于所述三级筒体(131)的出口端且从所述三级扩口(132)的入口端向所述三级扩口(132)的出口端横截面积逐渐增大。
13.根据权利要求12所述的氨燃烧器，其特征在于，所述一级风筒(11)包括一级筒体(111)和一级扩口(112)，所述一级扩口(112)设置于所述一级筒体(111)的出口端且横截面积从所述一级扩口(112)的入口端向所述一级扩口(112)的出口端逐渐增大，所述一级扩口(112)的出口、所述二级扩口(122)的出口和所述三级扩口(132)的出口依次远离所述一级筒体(111)的出口端。
14.根据权利要求11所述的氨燃烧器，其特征在于，包括助燃风箱(16)，所述助燃风箱(16)包括二级风道(172)和三级风道(173)，所述二级风道(172)的进口与所述三级风道(173)的进口分别与所述助燃风箱(16)的进口连通，所述二级风道(172)的出口与所述二级风筒(12)的进口连通，所述三级风道(173)的出口与所述三级风筒(13)的进口连通，所述氨燃烧器还包括以下至少之一：
外侧助燃风量调节装置(152)，所述外侧助燃风量调节装置(152)设置于所述二级风道(172)的进口与所述三级风道(173)的进口的上游并被配置为调节所述外侧助燃风的总风量；
二级风量调节装置，所述二级风量调节装置设置于所述二级风道(172)上并被配置为调节所述二级风的风量；
三级风量调节装置(153)，所述三级风量调节装置(153)设置于所述三级风道(173)上并被配置为调节所述三级风的风量。
15.根据权利要求11所述的氨燃烧器，其特征在于，还包括以下至少之一：
二级风旋流器(142)，设置于所述二级风筒(12)内并被配置为使所述二级风形成旋流；
三级风旋流器(143)，设置于所述三级风筒(13)内并被配置为使所述三级风形成旋流。
16.根据权利要求15所述的氨燃烧器，其特征在于，所述氨燃烧器被配置为以下至少之一：
所述二级风旋流器(142)的旋流叶片与所述二级风筒(12)的轴向的夹角可调；
所述二级风旋流器(142)的旋流叶片与所述二级风筒(12)的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°；
所述三级风旋流器(143)的旋流叶片与所述三级风筒(13)的轴向的夹角可调；
所述三级风旋流器(143)的旋流叶片与所述三级风筒(13)的从进口端向出口端的轴向方向的夹角为0°～80°。
17.根据权利要求1至10中任一项所述的氨燃烧器，其特征在于，还包括中心风筒(10)，所述中心风筒(10)设置于所述一级风筒(11)内，且套设于所述点火源(3)外侧，所述中心风筒(10)的出口端位于所述一级风筒(11)的出口端的上游。
18.根据权利要求17所述的氨燃烧器，其特征在于，还包括中心风量调节装置(150)，所述中心风量调节装置(150)设置于所述中心风筒(10)的进口端并被配置为调节所述中心风筒(10)内的中心风的风量。
19.一种燃烧系统，包括锅炉，其特征在于，包括根据权利要求1至18中任一项所述的氨燃烧器。
20.一种根据权利要求1至18中任一项所述的氨燃烧器的燃烧方法，其特征在于，包括：
通过所述一级风筒(11)提供一级风，通过所述配氨装置提供氨气，且使所述一级风与所述氨气形成过量空气系数小于1的预混气体；
点燃所述预混气体，使所述预混气体在贫氧氛围下燃烧；
通过所述外侧助燃风筒逐级向被点燃的所述预混气体中提供外侧助燃风，使所述预混气体分级燃烧。
21.根据权利要求20所述的氨燃烧器，其特征在于，所述氨燃烧器包括套设于所述一级风筒(11)的外部的二级风筒(12)和套设于所述二级风筒(12)的外部的三级风筒(13)，通过所述外侧助燃风筒逐级向被点燃的所述预混气体中提供外侧助燃风包括：
通过所述二级风筒(12)向从所述一级风筒(11)喷出的火焰中提供二级风作为所述外侧助燃风；
通过所述三级风筒(13)向从所述一级风筒(11)喷出的火焰中提供三级风作为所述外侧助燃风，使从所述一级风筒(11)喷出的火焰中的氨气燃尽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311377401.4A CN117249432A (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311377401.4A CN117249432A (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117249432A true CN117249432A (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=89133144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311377401.4A Pending CN117249432A (zh) | 2023-10-23 | 2023-10-23 | 氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117249432A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118687148A (zh) * | 2024-08-22 | 2024-09-24 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 一种基于多级分区燃烧、等离子体助燃的高功率氨燃烧器 |
| CN118687148B (zh) * | 2024-08-22 | 2024-10-22 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 一种基于多级分区燃烧、等离子体助燃的高功率氨燃烧器 |
-
2023
- 2023-10-23 CN CN202311377401.4A patent/CN117249432A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118687148A (zh) * | 2024-08-22 | 2024-09-24 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 一种基于多级分区燃烧、等离子体助燃的高功率氨燃烧器 |
| CN118687148B (zh) * | 2024-08-22 | 2024-10-22 | 合肥综合性国家科学中心能源研究院(安徽省能源实验室) | 一种基于多级分区燃烧、等离子体助燃的高功率氨燃烧器 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205592954U (zh) | 一级燃气引射式低氮燃烧器 | |
| US7438005B2 (en) | Low NOx combustion | |
| US6699031B2 (en) | NOx reduction in combustion with concentrated coal streams and oxygen injection | |
| CN102047041B (zh) | 用于低NOx炉的燃料喷射器 | |
| CN105805746A (zh) | 一种分级燃烧燃气低氮燃烧器 | |
| CN109882841B (zh) | 一种解耦燃气燃烧器 | |
| CN114811581B (zh) | 空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器、方法、锅炉 | |
| CN105627304A (zh) | 一种强旋流燃料分级超低氮气体燃烧器 | |
| CN205504982U (zh) | 一种燃气冲击式低氮燃烧器 | |
| CN113864775A (zh) | 掺氨多相燃料分级旋流燃烧器 | |
| CN217329793U (zh) | 燃烧器和燃烧系统 | |
| CN109442398A (zh) | 一种多点直喷对切快混径向喷射低氮燃烧器 | |
| CN109931605B (zh) | 一种多级配风的径向外浓内淡的旋流燃烧器 | |
| US5113771A (en) | Pulverized coal fuel injector | |
| CN216744355U (zh) | 燃烧器和燃烧系统 | |
| CN111023084A (zh) | 一种双旋风筒浓淡煤粉分离式燃烧器的w火焰锅炉 | |
| CN217004457U (zh) | 一种部分预混高低速配置的燃气低氮燃烧器 | |
| CN117249432A (zh) | 氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 | |
| CN114278940A (zh) | 燃烧器和燃烧系统 | |
| CN117606022A (zh) | 氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 | |
| CN117267716A (zh) | 氨燃烧器、燃烧系统和燃烧方法 | |
| CN216619822U (zh) | 一种基于烟气再循环的全预混无焰低氮燃烧器 | |
| CN219414749U (zh) | 多气体燃料低氮燃烧器 | |
| CN111649323B (zh) | 一种低氮型平焰燃烧器及其应用 | |
| CN213686817U (zh) | 一种适用于焦炉煤气多级可调低氮气体燃烧器 |
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 |