本發(fā)明屬于鍋爐燃燒裝置，具體涉及一種部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器。
背景技術(shù)：
1、隨著溫室效應(yīng)的加強(qiáng)，各國(guó)也加強(qiáng)了對(duì)溫室氣體的關(guān)注，其中二氧化碳是主要的溫室氣體，然而，2023年，國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(iea)發(fā)布的報(bào)告顯示，2022年全球與能源相關(guān)的二氧化碳排放量超過368億噸。化石燃料燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量占很大比例，因此從化石燃料入手是減少二氧化碳排放的有效方法。由于大多數(shù)亞洲國(guó)家仍以燃煤發(fā)電為主，其燃燒產(chǎn)生的二氧化碳排放量相對(duì)較高。因此，在上述背景下，探索低碳或零碳燃料等替代燃料成為燃燒領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。
2、氨氣作為氫載體是一種典型的無碳富氫燃料，能量密度高，可以被壓縮并儲(chǔ)存在氣瓶或液罐中進(jìn)行長(zhǎng)期儲(chǔ)存，此外，氨運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)設(shè)施非常發(fā)達(dá)，因此氨在儲(chǔ)存和運(yùn)輸方面具有優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)有技術(shù)中公開如下幾種結(jié)構(gòu)的氨燃燒器，例如：
3、中國(guó)發(fā)明專利cn116734255a公開了一種內(nèi)部可形成預(yù)燃包籠火焰的氨燃燒器，殼體內(nèi)設(shè)置有用于向氨氣管道的出氣口處氣體和燃?xì)夤艿赖某鰵饪谔帤怏w提供空氣并包裹的向殼體前端外部移動(dòng)的導(dǎo)流葉片，為氨氣提供了高溫缺氧的氛圍，使氨氣盡可能熱解。
4、中國(guó)發(fā)明專利cn116379426a公開了一種逆向噴射氨燃燒器，包括外套管、內(nèi)套管、內(nèi)套管出口端設(shè)置的噴射體。噴射體外徑沿出口方向增大，以形成環(huán)形錐面狀的導(dǎo)流壁，導(dǎo)流壁上環(huán)形分布有若干朝向進(jìn)風(fēng)方向的噴氨孔逆向噴氨，延長(zhǎng)氨氣滯留時(shí)間，增加擾動(dòng)，加強(qiáng)該部分的空氣與氨氣的混合，在導(dǎo)流壁的導(dǎo)流下，該混合氣往前并向外周流動(dòng)并與流過外環(huán)區(qū)上的空氣進(jìn)行二次混合，進(jìn)一步增強(qiáng)混合。
5、中國(guó)發(fā)明專利cn116608465a公開了一種具有空間分級(jí)注氨功能的雙層式殼體結(jié)構(gòu)的燃燒器殼體的氨燃燒器，內(nèi)層燃燒器殼體與外層燃燒器殼體之間存在間隙，用于注入氨氣、還原氨氣燃燒后產(chǎn)物的還原氨通道，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低。
6、上述現(xiàn)有技術(shù)中的按燃燒器大多僅僅關(guān)注于氨氣的穩(wěn)定燃燒問題，或者只考慮了nox排放的問題，少有將兩者結(jié)合起來的氨燃燒器，如何將氨氣的穩(wěn)定燃燒和低污染物排放同時(shí)實(shí)現(xiàn)仍是一個(gè)亟需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的燃燒器利用空氣分級(jí)技術(shù)，涉及一種經(jīng)濟(jì)環(huán)保的氨燃燒器，可以通過點(diǎn)燃部分氨氣產(chǎn)生的高溫?zé)煔馄鸬绞沟貌糠职睔馓崆盁峤獾淖饔茫瑥亩档桶比紵^程中產(chǎn)生的nox，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下：
2、一種部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，所述氨氣逆噴燃燒器中由內(nèi)向外逐級(jí)布置有一級(jí)氨氣通道、中心空氣通道、二級(jí)氨氣通道和二次風(fēng)通道，所述二次風(fēng)通道中布置有三級(jí)氨氣通道；
3、所述一級(jí)氨氣通道通入的氨氣與中心空氣通道的空氣混合燃燒，在預(yù)燃室內(nèi)進(jìn)行氨氣的熱解反應(yīng)；
4、所述二級(jí)氨氣通道通入的氨氣進(jìn)入預(yù)燃室內(nèi)與燃燒煙氣混合，在貧氧富燃條件下使得未發(fā)生燃燒反應(yīng)的氨氣熱解為氫氣和氮?dú)猓?/p>
5、所述三級(jí)氨氣通道通入的氨氣和熱解后的氫氣、氮?dú)饣旌蠚怏w，與二次風(fēng)通道通入的熱二次風(fēng)混合燃燒。
6、本發(fā)明提供一種能夠使得部分氨氣在缺氧環(huán)境中預(yù)分解，從而在保證燃燒穩(wěn)定的同時(shí)，降低煤氨摻燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物含量的燃燒器，解決現(xiàn)有技術(shù)中煤粉摻氨燃燒過程中存在難穩(wěn)燃及氮氧化物排放較高的難題。
7、以下還提供了若干可選方式，但并不作為對(duì)上述總體方案的額外限定，僅僅是進(jìn)一步的增補(bǔ)或優(yōu)選，在沒有技術(shù)或邏輯矛盾的前提下，各可選方式可單獨(dú)針對(duì)上述總體方案進(jìn)行組合，還可以是多個(gè)可選方式之間進(jìn)行組合。
8、優(yōu)選的，所述一級(jí)氨氣通道位于中心空氣通道內(nèi)，一級(jí)氨氣通道伸入預(yù)燃室內(nèi)的端部設(shè)置有一級(jí)氨氣通道噴口，一級(jí)氨氣通道噴口與中心空氣通道的空氣混合后發(fā)生熱解反應(yīng)。
9、優(yōu)選的，所述預(yù)燃室的形狀為中部寬兩端逐漸收窄，預(yù)燃室內(nèi)設(shè)置有傘狀的回流帽；所述回流帽使一級(jí)氨氣燃燒后的高溫?zé)煔庠陬A(yù)燃室內(nèi)逆向流動(dòng)，并與二級(jí)氨氣通道通入的氨氣混合。
10、優(yōu)選的，所述二級(jí)氨氣通道中設(shè)置有二級(jí)氨氣通道旋流葉片，用于通入的氨氣產(chǎn)生旋流。
11、優(yōu)選的，所述中心空氣通道具有徑向延伸出燃燒器殼體內(nèi)的中心風(fēng)通道接口。
12、優(yōu)選的，所述的二次風(fēng)通道包括內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道，所述三級(jí)氨氣通道穿過內(nèi)二次風(fēng)通道且端部伸入燃燒器殼體末端的主燃燒區(qū)內(nèi)。
13、優(yōu)選的，所述外二次風(fēng)通道的出口處設(shè)置外二次風(fēng)旋流葉片，使得外二次風(fēng)產(chǎn)生旋流。
14、優(yōu)選的，所述三級(jí)氨氣通道伸入主燃燒區(qū)內(nèi)的末端設(shè)置有三級(jí)氨氣噴口，所述三級(jí)氨氣噴口朝向內(nèi)二次風(fēng)通道的進(jìn)風(fēng)方向。
15、優(yōu)選的，所述內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道均為環(huán)形風(fēng)道，風(fēng)道通向主燃燒區(qū)的末端呈向外的擴(kuò)口狀。
16、優(yōu)選的，所述主燃燒區(qū)內(nèi)設(shè)置有正對(duì)預(yù)燃室的鈍體。鈍體位于燃燒器的出口處，氣流經(jīng)過鈍體時(shí)會(huì)在其后方產(chǎn)生煙氣回流區(qū)，起到穩(wěn)定燃燒的作用。
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備的創(chuàng)新之處以及有益效果是：
18、針對(duì)純氨燃燒過程中的氮氧化物生成量較高的問題，相比于現(xiàn)有氨燃燒器能降低氮氧化物的生成量。由于氨氣中還有n元素，與空氣發(fā)生燃燒反應(yīng)的過程中易產(chǎn)生大量nox。本發(fā)明通過將部分氨氣點(diǎn)燃產(chǎn)生高溫?zé)煔鉄峤馐Ｓ喟睔獾姆绞?，使得氨氣在高溫預(yù)燃室中發(fā)生熱解反應(yīng)，即在與空氣混合燃燒前分解為氫氣和氮?dú)?，減少后續(xù)燃燒過程中產(chǎn)生的nox。
1.一種部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述氨氣逆噴燃燒器中由內(nèi)向外逐級(jí)布置有一級(jí)氨氣通道、中心空氣通道、二級(jí)氨氣通道和二次風(fēng)通道，所述二次風(fēng)通道中布置有三級(jí)氨氣通道；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述一級(jí)氨氣通道位于中心空氣通道內(nèi)，一級(jí)氨氣通道伸入預(yù)燃室內(nèi)的端部設(shè)置有一級(jí)氨氣通道噴口，一級(jí)氨氣通道噴口與中心空氣通道的空氣混合后發(fā)生熱解反應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述預(yù)燃室的形狀為中部寬兩端逐漸收窄，預(yù)燃室內(nèi)設(shè)置有傘狀的回流帽；所述回流帽使一級(jí)氨氣燃燒后的高溫?zé)煔庠陬A(yù)燃室內(nèi)逆向流動(dòng)，并與二級(jí)氨氣通道通入的氨氣混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述二級(jí)氨氣通道中設(shè)置有二級(jí)氨氣通道旋流葉片，用于通入的氨氣產(chǎn)生旋流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述中心空氣通道具有徑向延伸出燃燒器殼體內(nèi)的中心風(fēng)通道接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述的二次風(fēng)通道包括內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道，所述三級(jí)氨氣通道穿過內(nèi)二次風(fēng)通道且端部伸入燃燒器殼體末端的主燃燒區(qū)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述外二次風(fēng)通道的出口處設(shè)置外二次風(fēng)旋流葉片，使得外二次風(fēng)產(chǎn)生旋流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述三級(jí)氨氣通道伸入主燃燒區(qū)內(nèi)的末端設(shè)置有三級(jí)氨氣噴口，所述三級(jí)氨氣噴口朝向內(nèi)二次風(fēng)通道的進(jìn)風(fēng)方向。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述內(nèi)二次風(fēng)通道和外二次風(fēng)通道均為環(huán)形風(fēng)道，風(fēng)道通向主燃燒區(qū)的末端呈向外的擴(kuò)口狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的部分預(yù)分解的氨氣逆噴燃燒器，其特征在于，所述主燃燒區(qū)內(nèi)設(shè)置有正對(duì)預(yù)燃室的鈍體。