多燃料掺氨的燃烧器的制作方法

本发明涉及燃烧器，具体地涉及一种多燃料掺氨的燃烧器。

背景技术：

1、碳减排的途径主要有三种，末端治理、过程控制和源头减排。末端治理主要指利用ccus等技术在烟气排放端捕集co2，过程控制是指通过提高技术水平来提高机组运行效率进而降低碳排放，源头减排则是在燃烧过程中部分燃用或者完全燃用无碳燃料。相比较而言，源头治理技术是燃煤机组目前大规模减排的重要实现形式之一。近年来，氨由于单位储存能量的成本低、体积能量密度较高、安全可靠等优势，被视为较有发展前景的清洁能源载体和存储介质，氨的燃烧也被视为降低火电领域co2排放的方式之一。

2、与常规的碳氢燃料相比，氨燃料虽然可降低co2排放，但在高温环境下nox生成量高，抑制了其作为新型无碳燃料在锅炉上的应用。此外，纯氨的层流燃烧速度和热值均比较低，点火所需要的能量较高，可燃烧极限范围较窄，难以稳定着火和完全燃烧，使得纯氨的燃烧难以实现。因此，煤、天然气等碳氢燃料与氨的掺烧是在确保燃烧性能的基础上降低碳排放的有效措施。

3、在现有技术中，目前已有能够实现煤与氨或天然气与氨两用的燃烧器装置，但考虑到火力发电机组的燃料灵活性需求，需要进一步开发掺氨多燃料燃烧器装置，实现在多种燃料掺混下氨的高效清洁稳定燃烧，从而大幅度降低火电领域的碳排放强度。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在掺氮燃烧容易生成氮氧化物的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种多燃料掺氨的燃烧器，其中，包括一次风套管、设置在所述一次风套管的中心轴线处的氨气管、设置在所述一次风套管中且围绕所述氨气管周向间隔布置的多个天然气管，所述氨气管和所述天然气管与所述一次风套管之间形成一次风通道。

3、在一些实施方式中，所述天然气管沿周向等间隔布置，所述天然气管的内径小于所述氨气管的内径。

4、在一些实施方式中，所述天然气管上套设有至少一个渐扩的浓缩环，所述浓缩环的外径沿气流方向逐渐增加。

5、在一些实施方式中，包括同轴地套设于所述一次风套管的旋流二次风套管和连接于所述旋流二次风套管侧部的切向旋流风进口管。

6、在一些实施方式中，所述旋流二次风套管包括依次连接的入口段、渐缩段和直管段。

7、在一些实施方式中，包括同轴地套设于所述旋流二次风套管的直流二次风套管。

8、在一些实施方式中，包括同轴在套设于所述直流二次风套管的再循环烟气套管。

9、在一些实施方式中，所述一次风套管的出口端连接有一次风扩口管，所述旋流二次风套管的出口端连接有旋流二次风扩口管，所述直流二次风套管的出口端连接有直流二次风扩口管，所述再循环烟气套管的出口端连接有再循环烟气扩口管。

10、在一些实施方式中，包括从外向内穿过所述再循环烟气套管、所述直流二次风套管、所述旋流二次风套管和所述一次风扩口管的点火器。

11、在一些实施方式中，所述再循环烟气套管、所述直流二次风套管、所述旋流二次风套管和所述一次风套管的出口端平齐，所述一次风扩口管、所述旋流二次风扩口管、所述直流二次风扩口管、所述再循环烟气扩口管的轴向长度依次增加。

12、通过上述技术方案，氨燃料单股送出，天然气多股等量送出，由于天然气易点燃及热值高，会先与氧气发生燃烧反应产生极高的温度，形成局部的欠氧区域，有利于将氨燃料包裹在高温欠氧气氛内，促进氨的高效热分解，改善氨的燃烧效果，减少氨燃烧过程中燃料型nox生成。氨燃料设于燃烧器中心，在扩口的作用下，在燃烧器的喷口处，形成负压区，这样有利于高温煤粉火焰烟气的内循环并引燃天然气与氨燃料的小火炬，实现高效清洁燃烧。

技术特征：

1.一种多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，包括一次风套管(3)、设置在所述一次风套管(3)的中心轴线处的氨气管(1)、设置在所述一次风套管(3)中且围绕所述氨气管(1)周向间隔布置的多个天然气管(2)，所述氨气管(1)和所述天然气管(2)与所述一次风套管(3)之间形成一次风通道。

2.根据权利要求1所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，所述天然气管(2)沿周向等间隔布置，所述天然气管(2)的内径小于所述氨气管(1)的内径。

3.根据权利要求1所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，所述天然气管(2)上套设有至少一个渐扩的浓缩环(8)，所述浓缩环(8)的外径沿气流方向逐渐增加。

4.根据权利要求1所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，包括同轴地套设于所述一次风套管(3)的旋流二次风套管(5)和连接于所述旋流二次风套管(5)侧部的切向旋流风进口管(4)。

5.根据权利要求4所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，所述旋流二次风套管(5)包括依次连接的入口段、渐缩段和直管段。

6.根据权利要求4所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，包括同轴地套设于所述旋流二次风套管(5)的直流二次风套管(6)。

7.根据权利要求6所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，包括同轴在套设于所述直流二次风套管(6)的再循环烟气套管(7)。

8.根据权利要求7所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，所述一次风套管(3)的出口端连接有一次风扩口管(9)，所述旋流二次风套管(5)的出口端连接有旋流二次风扩口管(10)，所述直流二次风套管(6)的出口端连接有直流二次风扩口管(11)，所述再循环烟气套管(7)的出口端连接有再循环烟气扩口管(12)。

9.根据权利要求8所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，包括从外向内穿过所述再循环烟气套管(7)、所述直流二次风套管(6)、所述旋流二次风套管(5)和所述一次风扩口管(9)的点火器(13)。

10.根据权利要求8所述的多燃料掺氨的燃烧器，其特征在于，所述再循环烟气套管(7)、所述直流二次风套管(6)、所述旋流二次风套管(5)和所述一次风套管(3)的出口端平齐，所述一次风扩口管(9)、所述旋流二次风扩口管(10)、所述直流二次风扩口管(11)、所述再循环烟气扩口管(12)的轴向长度依次增加。

技术总结本发明涉及燃烧器领域，公开了一种多燃料掺氨的燃烧器，其中，包括一次风套管、设置在一次风套管的中心轴线处的氨气管、围绕氨气管周向间隔布置的多个天然气管，氨气管和天然气管与一次风套管之间形成一次风通道。通过上述技术方案，氨燃料单股送出，天然气多股等量送出，由于天然气易点燃及热值高，会先与氧气发生燃烧反应产生极高的温度，形成局部的欠氧区域，有利于将氨燃料包裹在高温欠氧气氛内，促进氨的高效热分解，改善氨的燃烧效果，减少氨燃烧过程中燃料型NO<subgt;x</subgt;生成。氨燃料设于燃烧器中心，在扩口的作用下，在燃烧器的喷口处，形成负压区，这样有利于高温煤粉火焰烟气的内循环并引燃天然气与氨燃料的小火炬，实现高效清洁燃烧。技术研发人员：殷戈,张海,赵竞怡,刘文扬,赵传进,延寒受保护的技术使用者：国家能源集团科学技术研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/9