[发明专利]一种用于旋流燃烧器掺烧氨气的燃烧系统

说明书

本发明提供了一种用于旋流燃烧器掺烧氨气的燃烧系统，涉及燃料燃烧技术领域，包括旋流燃烧器、第一燃烧室、第二燃烧室和多个氨喷口，在煤粉或碳氢燃料旋流燃烧器后的第一燃烧室内进行掺烧氨气，在保证燃料总出力不变的情况下，可大幅减少CO₂的生成，降低碳排放；通过在第一燃烧室内敷设耐火材料，减少该区域壁面的吸热量，保证第一燃烧室内处于高温的环境，有利于保证氨气混入后火焰稳定燃烧，同时旋流燃烧器和第二燃烧室的分级配风，使得第一燃烧室氨喷口附近局部区域呈现高温、贫氧的还原性气氛，可以抑制NOx的生成，控制掺氨燃烧后NOx的排放。

技术领域

本发明属于燃料燃烧技术领域，尤其涉及一种用于旋流燃烧器掺烧氨气的燃烧系统。

背景技术

燃煤发电提供的能源约占世界一次能源的29％，与其他任何发电方式相比，燃煤锅炉产生的CO₂排放量都更多。近年来，全球经济“低碳化”趋势日趋强化，世界上各主要经济体相继加入“巴黎协定”，并制定了相应的碳减排目标及规划。因此，减少火力发电厂燃煤锅炉的CO₂排放有相当大的潜力。我国作为世界第二大经济体，制定了2030年前碳排放达峰行动方案，力争2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。利用“零碳”燃料代替传统的化石燃料是行之有效的碳减排方式之一。

煤或碳氢燃料燃烧技术应用广泛，燃烧特性及NOx排放特性的研究已经经过国内外长期的工程实践检验，相关技术成熟，但面临“低碳化”趋势，就需要考虑降低煤或碳氢燃料燃烧技术的碳排放问题。氨气(NH₃)是氢能的一种良好载体，相比于氢气(H₂)，氨的主要优势是高含氢量和高体积能量密度，液氨的单位体积含氢量和体积能量密度甚至高于液氢。同时由于其生产工艺成熟，极易液化便于存储和运输，以及安全性高等优势，被认为是更具潜力的清洁燃料，可有效充当氢和能量的载体。考虑到可再生能源生产NH₃的能力有限，短期内不可能用NH₃完全替代煤炭。因此，氨气与煤或碳氢燃料在锅炉中的混燃同样需要深入研究。NH₃作为燃料直接燃烧存在两个非常明显的问题：燃烧特性差及NOx排放高。

因此，基于煤或碳氢燃料燃烧技术现状，提出一种通过掺烧氨降低碳排放的方法显得十分重要。这样不仅可以利用成熟的煤或碳氢燃料燃烧技术及配套的污染物排放控制技术，同时可以在保证出力的情况下有效地降低碳排放。

发明内容

本发明的目的在于提供种一种用于旋流燃烧器掺烧氨气的燃烧系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于旋流燃烧器掺烧氨气的燃烧系统，包括旋流燃烧器、第一燃烧室、第二燃烧室和多个氨喷口，所述旋流燃烧器为煤粉或碳氢燃料旋流燃烧器，所述第一燃烧室与所述旋流燃烧器的一次风通道和二次风通道连接，所述第二燃烧室与所述第一燃烧室连接，所述氨喷口与所述第一燃烧室连接。

旋流燃烧器的结构包括一次风通道和二次风通道，并分别向第一燃烧室提供一次风和二次风，一次风和二次风均可布置呈旋流或直流结构形式，对于煤粉炉，一次风通常指输送燃料用风。

进一步地，所述第一燃烧室和所述第二燃烧室的形状为空心圆柱体或空心直四棱柱体，所述第二燃烧室的布置方式为立式布置或卧式布置，所述第二燃烧室与燃尽风道连接。

进一步地，当所述第二燃烧室为立式布置时，所述燃尽风道中的燃尽风水平喷入所述第二燃烧室，当所述第二燃烧室为卧式布置时，所述燃尽风道中的燃尽风竖直喷入所述第二燃烧室。

由于所述第一燃烧室和所述第二燃烧室的形状为空心圆柱体或空心直四棱柱体，所以其横截面为圆形或矩形；

当所述第二燃烧室的布置方式为立式布置时，所述第二燃烧室的圆形底面或矩形底面与地面接触，所述第二燃烧室立式布置和卧式布置的主要影响是设备的占地面积，其次是对相关配套和辅助设备的影响。