一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室的制作方法

本发明属于燃烧室领域，涉及一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室。

背景技术：

1、氨的零碳特性使得其成为未来能源系统中的关键燃料，但极低的火焰稳定性、颇高的氮氧化物排放阻碍了其直接的应用之路；当前的解决措施一般是将其与同样为零碳燃料且反应活性较强的氢掺混使用，这样能显著提高氨燃料燃烧的火焰稳定性并依旧保持着较低的碳排放。通过对氨氢混合燃料的火焰根部直接注入少许的氢气，能够显著提升混合燃料火焰的扩展稳定性。通过“富燃+贫燃”的分级燃烧模式，可显著降低以氨为燃料的高压燃烧室的氮氧化物排放，便于后续选择/非选择性催化还原工作的展开。

技术实现思路

1、结合上述背景技术，本发明提供一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，使得氨火焰稳定性提高且保持着相对较低的氮氧化物排放量。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现。

3、一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，包括氧气输送管路、氨气输送管路、氢气输送管路、氧气配风器、氢气配风器、第一旋流器、第二旋流器、点火器、氨气输送管路阻火器、氢气一支路输送管路阻火器、氧气一支路输送管路阻火器和燃烧室主体；

4、所述燃烧室主体由靠近管路一端向远离管路一端分布设置初级燃烧区、次级燃烧区和稀释区；

5、所述氧气输送管路与氢气输送管路呈现f字型，包括起始管路、一支路输送管路和二支路输送管路，存在一个起始段入口及两个末端出口，氧气输送管路及氢气输送管路分别位于燃烧室主体的两侧；所述氢气输送管路的一末端p点与所述氨气输送管路起始段相连通，另一末端q点与燃烧室主体的初级燃烧区相连通；所述氧气输送管路的一末端m点与所述氨气输送管路的末端相连通，另一末端n点与燃烧室主体的次级燃烧区相连通；

6、所述氧气配风器设置于氧气输送管路的起始段，所述氢气配风器设置于氢气输送管路的起始段，所述第一旋流器设置于氨气输送管路与氢气输送管路的交汇p点后方，所述第二旋流器设置于氨气输送管路与氧气输送管路的交汇m点后方，所述点火器置于燃烧室主体的初级燃烧区前部；

7、所述氨气输送管路阻火器设置于所述氨气输送管路末端，所述氢气一支路输送管路阻火器设置于燃烧室主体初级燃烧区的氢气一支路输送管路的末端q点，所述氧气一支路输送管路阻火器设置于燃烧室主体次级燃烧区的氧气一支路输送管路的末端n点。

8、在上述技术方案中，氧气、氨气、氢气预先加热到600k后通入到所述氧气输送管路、氨气输送管路和氢气输送管路中。

9、在上述技术方案中，所述氧气、氨气、氢气的体积比为27：14：6。

10、在上述技术方案中，所述氧气配风器将3/8的氧气经氧气一支路输送管路送入到氨气输送管路，剩余的5/8氧气经另一支路送到燃烧室主体的次级燃烧区。

11、在上述技术方案中，所述氢气配风器将2/3氢气经氢气一支路输送管路送到氨气输送管路，剩余的1/3氢气经另一支路送到燃烧室主体的初级燃烧区混合燃料火焰根部位置。

12、在上述技术方案中，所述第一旋流器和第二旋流器的旋流数为0.75。

13、在上述技术方案中，所述燃烧室主体位于初级燃烧区和次级燃烧区的内壁形成有环形注气通道，环形注气通道向内一侧形成有孔道。

14、有益效果：

15、本发明提出了一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，包括氧气输送管路、氨气输送管路、氢气输送管路、配风器、旋流器、点火器、阻火器、燃烧室主体；本发明工作时，所有输入的氧气、氨气、氢气都经过预先加热，其中少部分氧气被配风器分送到氨气输送管路，剩余氧气被分送到燃烧室主体的次级燃烧区，大部分氢气被配风器送入到氨气输送管路，剩余氢气被送入到燃烧室主体初级燃烧区的混合气火焰根部位置。本发明可用于解决氨燃烧存在的火焰稳定性较差以及氮氧化物生成较高等问题。

技术特征：

1.一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，其特征在于：包括氧气输送管路、氨气输送管路、氢气输送管路、氧气配风器、氢气配风器、第一旋流器、第二旋流器、点火器、氨气输送管路阻火器、氢气一支路输送管路阻火器、氧气一支路输送管路阻火器和燃烧室主体；

2.根据权利要求1所述的一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，其特征在于：氧气、氨气、氢气预先加热到600k后通入到所述氧气输送管路、氨气输送管路和氢气输送管路中。

3.根据权利要求2所述的一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，其特征在于：所述氧气、氨气、氢气的体积比为27：14：6。

4.根据权利要求1所述的一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，其特征在于：所述氧气配风器将3/8的氧气经氧气一支路输送管路送入到氨气输送管路，剩余的5/8氧气经另一支路送到燃烧室主体的次级燃烧区。

5.根据权利要求1所述的一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，其特征在于：所述氢气配风器将2/3氢气经氢气一支路输送管路送到氨气输送管路，剩余的1/3氢气经另一支路送到燃烧室主体的初级燃烧区混合燃料火焰根部位置。

6.根据权利要求1所述的一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，其特征在于：所述第一旋流器和第二旋流器的旋流数为0.75。

7.根据权利要求1所述的一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，其特征在于：所述燃烧室主体位于初级燃烧区和次级燃烧区的内壁形成有环形注气通道，环形注气通道向内一侧形成有孔道。

技术总结本发明公开了一种于氨火焰根部再注氢的分级高压燃烧室，属于燃烧室领域，包括氧气输送管路、氨气输送管路、氢气输送管路、配风器、旋流器、点火器、阻火器、燃烧室主体，分别在氧气管路、氢气管路起始段安装分风器，分别在氢氨、氧氨交汇处后部安装旋流器，分别在氨气、氧气、氢气管路末端安装阻火器，在燃烧室主体前部安装点火器；大多氢气被配风器送去与氨气混合，其余直接被导入到初级燃烧区的火焰根部，显著地增强氨火焰的稳定性；少许氧气被配风器送去与氢气及氨气混合，其余被导入到次级燃烧区，实现氧燃料分级燃烧，保持着较低的氮氧化物排放。技术研发人员：李坤,徐大泽,朱晓慧,王先义,陈龙威,吴殿武,冯汉升受保护的技术使用者：合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）技术研发日：技术公布日：2025/1/13