本发明专利技术公开了一种喷水加氢的超低氮氨及煤气固相两相燃烧器，该燃烧器的中心设有圆柱形煤粉气流通道，围绕煤粉气流通道设有多级喷氨系统及多级雾化喷水系统；多级喷氨系统包括多级互不连通的喷氨装置，多级雾化喷水系统包括多级喷水装置，各级喷氨装置及各级喷水装置均环绕煤粉气流通道沿径向从内至外依次设置；每级喷氨装置设有多个沿煤粉气流通道周向分布的氨气输出口，氨气输出口与注氨管连通；每级喷水装置设有多个沿煤粉气流通道周向分布的雾状水输出口，雾状水输出口与供水管连通。本发明专利技术将氨/煤多级掺烧，可保证氨/煤持续稳定燃烧。同时设置多级雾化喷水系统，在氨/煤混合燃烧时提供H和OH自由基，减少燃烧产生的氮氧化物排放浓度。化物排放浓度。化物排放浓度。
【技术实现步骤摘要】
一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器
[0001]本专利技术涉及一种两相燃烧器，特别涉及一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器。
技术介绍
[0002]目前，燃煤电厂是中国最主要的电力来源，也是主要的二氧化碳排放源之一，减少燃煤电厂的碳排放是我国实现“双碳”目标的关键。掺烧低碳或零碳燃料是很有前景的燃煤电站碳减排技术，其不仅可以大幅度减少碳排放，还能充分利用存量电站现有设施，实现社会经济效益与生态环境效益的最大化。氢因其零碳特性受到关注，但氢储存运输难度大、成本高。与氢相比，氨体积能量密度高，方便储存运输，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可实现燃煤发电的碳减排。但是氨燃料具有特殊的“高氮、难烧”特性，氨的可燃极限窄所以难烧，燃烧不充分可能会导致氨逃逸，并且氨中含有大量的氮原子，烧氨会引入大量燃料氮而带来高氮氧化物排放风险。因此现有研究亟需关注并这项技术中的氨燃烧的稳定性和氮氧化物的形成控制问题。现有燃烧器技术中多采用空气分级与燃料分级等方法减少煤燃烧时的氮氧化物排放，这种方法对于氨燃烧也适用。理论研究发现，氨存在两条反应路径，两条路径的选择取决于燃烧环境中的氧气浓度分布与烟气成分。富氧环境下，氨倾向与氧气反应生成氮氧化物，而乏氧时氨则倾向于将氮氧化物还原生成氮气。因此采用空气分级和燃料分级的技术都有利于掺氨燃烧初期生成乏氧区，抑制掺氨燃烧初期的氮氧化物生成。但是氨中的燃料氮含量巨大，经过分级燃烧后的氮氧化物排放量仍然很高，无法满足燃煤电厂实际使用需求。同时碳氢燃料和氨的燃料特性有很大差异，如层流火焰速度、着火极限、绝热火焰温度、不同相态着火特性等，原有的燃烧器设计不再适用于氨/煤掺烧，因此为了更好的在燃煤电厂实现氨/煤掺烧，针对氨/煤掺烧超低氮氧化物排放的气固两相燃烧器设计是非常有必要的。
技术实现思路
[0003]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器。
[0004]本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，该燃烧器的中心设有圆柱形煤粉气流通道，围绕煤粉气流通道设有多级喷氨系统及多级雾化喷水系统；多级喷氨系统包括多级互不连通的喷氨装置，多级雾化喷水系统包括多级喷水装置，各级喷氨装置及各级喷水装置均环绕煤粉气流通道沿径向从内至外依次设置；每级喷氨装置设有多个沿煤粉气流通道周向分布的氨气输出口，氨气输出口与注氨管连通；每级喷水装置设有多个沿煤粉气流通道周向分布的雾状水输出口，雾状水输出口与供水管连通。
[0005]进一步地，雾状水输出口设有可拆卸喷嘴。
[0006]进一步地，氨气输出口设有可拆卸导流喷嘴，导流喷嘴的出口方向可调。
[0007]进一步地，氨气输出口与雾状水输出口沿煤粉气流通道径向交替设置。
[0008]进一步地，氨气输出口与雾状水输出口沿煤粉气流通道周向交替设置。
[0009]进一步地，氨气输出口与雾状水输出口沿煤粉气流通道，一部分径向交替，一部分周向交替设置。
[0010]进一步地，该燃烧器包括沿煤粉气流通道径向依次套接的多个圆筒；或者在圆筒的筒壁上开有若干个轴线与煤粉气流通道轴线平行的贯通孔，贯通孔的面向燃烧器输出侧的一端作为氨气输出口或雾状水输出口，另一端对应与注氨管或供水管相连通；或者将两相邻的圆筒端面封闭，形成双层圆筒，在双层圆筒的面向燃烧器输出侧的一端端面开通孔A，作为氨气输出口或雾状水输出口，在双层圆筒的另一端面开通孔B，使注氨管或供水管通过该通孔B，与氨气输出口或雾状水输出口连通。
[0011]进一步地，存在间隙的圆筒壁之间沿径向设有一级旋流叶片。
[0012]进一步地，存在间隙的相邻筒壁之间沿径向设有矩形板；矩形板，其径向两端分别与相应的圆筒壁相连，其上开有若干个轴线与煤粉气流通道轴线平行的贯通孔，贯通孔的面向燃烧器输出侧的一端为氨气输出口或雾状水输出口，另一端对应与注氨管或供水管相连通。
[0013]进一步地，该燃烧器还包括助燃装置，助燃装置包括助燃气管；燃烧器输出端设有双层喇叭管；双层喇叭管，其面向燃烧器输出侧的一端开口，另一端封闭，双层喇叭管的开口端直径均大于对应的封闭端直径；内侧喇叭管轴向长度小于外侧喇叭口管轴向长度，双层喇叭管的喇叭口角度相同，均为40
°
至60
°
；双层喇叭管的封闭端面开有通孔，双层喇叭管的通孔作为助燃气输出口、氨气输出口、雾状水输出口的一种或几种组合，对应与助燃气管或注氨管或供水管相连通。
[0014]进一步地，还设有环形保护盖，保护盖上设有孔，保护盖扣合在圆筒端面上，并覆盖雾状水输出口。
[0015]进一步地，多级喷水系统，包括一至三级喷水装置；每级喷水装置设有单独供水管与外部水源相连。
[0016]进一步地，多级喷氨系统，包括一至三级喷氨装置；每级喷氨装置设有单独注氨管与外部氨气源相连。
[0017]本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术将氨/煤多级掺烧，可保证氨/煤持续稳定燃烧。同时，燃烧器上设置多级高压喷水雾装置，在氨/煤混合燃烧时添加水蒸气和氢气，提供H和OH自由基，改变氮氧化物的生成路径，影响中间体的生成，减少燃烧产生的氮氧化物排放浓度。实现高浓度掺氨稳定燃烧，减少氮氧化物排放。使用该喷水加氢的超低氮氨/煤气固相两相燃烧器于现有燃煤锅炉上，不仅可减少煤粉燃烧产生的二氧化碳还可以有效控制氮氧化物的生成，同时无需对锅炉受热面进行大幅改造。具体优点包括：
[0018]1.可以有效控制氨燃烧时产生的燃料型氮氧化物。以氨气和煤粉共同作为主要燃料，高比例掺氨燃烧可大幅降低二氧化碳排放，但是氮氧化物的排放却直线上升。本专利技术使用分级掺氨和空气分级手段可以使氨/煤燃烧初期处于乏氧环境，有效还原氮气，降低氮氧化物；
[0019]2.可以从机理层面控制氮氧化物生成，影响氮氧化物生成的化学反应。本专利技术在燃料分级和空气分级基础上增加可拆卸的微量喷水装置可以有效增加燃烧时环境中的自
由基浓度，如OH、H和O自由基，进一步控制燃料型氮氧化物的生成，得到超低氮氧化物排放的效果；
[0020]3.可以实现高比例掺氨燃烧。高比例煤掺氨燃烧会改变燃料的层流火焰速度、绝热燃烧温度等燃烧特性，传统的燃烧组织方式会导致氨逃逸和超高的氮氧化物生成。本专利技术在多级投氨的基础上，增设了助燃气、双层渐扩出口和微量喷水装置，可以实现高比例掺氨燃烧，灵活调控燃料气体投入炉膛的位置，使氨气处于乏氧的还原区，减少燃料型氮氧化物的生成。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器的分解图示意图。
[0022]图2为本专利技术的一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器的主视图。
[0023]图3为本专利技术的一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器的右剖视图。
[0024]图4为本专利技术的一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器的后本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，其特征在于，该燃烧器的中心设有圆柱形煤粉气流通道，围绕煤粉气流通道设有多级喷氨系统及多级雾化喷水系统；多级喷氨系统包括多级互不连通的喷氨装置，多级雾化喷水系统包括多级喷水装置，各级喷氨装置及各级喷水装置均环绕煤粉气流通道沿径向从内至外依次设置；每级喷氨装置设有多个沿煤粉气流通道周向分布的氨气输出口，氨气输出口与注氨管连通；每级喷水装置设有多个沿煤粉气流通道周向分布的雾状水输出口，雾状水输出口与供水管连通。2.根据权利要求1所述的喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，其特征在于，雾状水输出口设有可拆卸喷嘴。3.根据权利要求1所述的喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，其特征在于，氨气输出口设有可拆卸导流喷嘴，导流喷嘴的出口方向可调。4.根据权利要求1所述的喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，其特征在于，氨气输出口与雾状水输出口沿煤粉气流通道径向交替设置。5.根据权利要求1所述的喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，其特征在于，氨气输出口与雾状水输出口沿煤粉气流通道周向交替设置。6.根据权利要求1所述的喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，其特征在于，氨气输出口与雾状水输出口沿煤粉气流通道，一部分径向交替，一部分周向交替设置。7.根据权利要求1所述的喷水加氢的超低氮氨煤混烧气固相两相燃烧器，其特征在于，该燃烧器包括沿煤粉气流通道径向依次套接的多个圆筒；或者在圆筒的筒壁上开有若干个轴线与煤粉气流通道轴线平行的贯通孔，贯通孔的面向燃烧器输出侧的一端作为氨气输出口或雾状水输出口，另一端对应与注氨管或供水管相连通；或者将两相邻的圆筒端面封闭，形成双层圆筒，在双层圆筒的面向燃烧器输出侧的一端端面开通孔A，作为氨气输出口或雾状水输出口，在双层圆筒的另一端面开通...
【专利技术属性】
技术研发人员：王赫阳，韩静洋，金东昊，尹珩宇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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