[发明专利]气氛可调的轴切多级旋流掺氨燃烧器

说明书

本发明涉及一种气氛可调的轴切多级旋流掺氨燃烧器，包括：燃烧结构，包括旋流预燃室、燃烧壳体以及分级风调节组件，所述旋流预燃室与所述燃烧壳体的燃烧室连通，所述分级风调节组件用于向所述燃烧室输送分级风；切向进气结构，设置于所述旋流预燃室的顶部，用于向所述旋流预燃室输送空气与燃料气；二次风结构，设置于所述燃烧壳体与所述切向进气结构之间；以及氨气调节结构，穿过所述切向进气结构伸入所述燃烧室；所述氨气调节结构包括支路入管以及中心调节组件，所述支路入管用于输送氨气，所述中心调节组件用于调节所述支路入管输送的氨气的喷射形状。这样能够使氨气容易着火，并保证着火的稳定性，降低NO_x的生成量，保证氨燃料燃烧效果。

技术领域

本发明涉及燃烧设备技术领域，特别是涉及一种气氛可调的轴切多级旋流掺氨燃烧器。

背景技术

为应对全球气候变化危机，面向“碳中和”的能源结构调整和转型成为未来中国乃至世界能源产业的主要趋势，而其中最根本的技术途径是采用“零碳燃料”逐步代替化石燃料。目前，国际上广泛认为氨(NH₃)可以作为未来“零碳燃料”的有力候选之一。氨相比于传统化石燃料，具有突出优势，包括较高的含氢量(能量密度高)、易于液化存储、且储运成本适宜、生产以及利用工艺技术较为成熟等。

然而，目前将氨作为燃料仍然存在以下技术瓶颈：(1)氨气/空气混合物的着火温度较高、可燃范围较窄，且氨气/空气火焰的最大层流燃烧速度约为典型烃类燃料的20％，因此氨的可燃性低、燃烧稳定性差；(2)氨中含有氮元素，在燃烧利用过程中的大气污染物NO_x生成量高。也就是说，使用氨作为燃料时，存在氨气着火困难、燃烧稳定性差及NO_x生成量高的问题，不便于燃烧利用。

发明内容

基于此，有必要针对存在氨气着火困难、燃烧稳定性差及NO_x生成量高的问题，提供一种气氛可调的轴切多级旋流掺氨燃烧器。

一种气氛可调的轴切多级旋流掺氨燃烧器，包括：

燃烧结构，包括顺次设置的旋流预燃室、燃烧壳体以及分级风调节组件，所述旋流预燃室与所述燃烧壳体的燃烧室连通，所述分级风调节组件设置于所述燃烧壳体远离所述旋流预燃室的端部侧面，并与所述燃烧室连通，用于向所述燃烧室输送分级风；

切向进气结构，设置于所述旋流预燃室的顶部，所述切向进气结构与所述旋流预燃室连通，用于向所述旋流预燃室输送空气与燃料气；

二次风结构，设置于所述燃烧壳体与所述切向进气结构之间，且所述二次风结构与所述切向进气结构围设成所述旋流预燃室，所述二次风结构与所述燃烧室连通，用于向所述燃烧室输送二次风；以及

氨气调节结构，穿过所述切向进气结构伸入所述燃烧室；所述氨气调节结构包括支路入管以及中心调节组件，所述中心调节组件的一端设置于穿过所述切向进气结构伸入所述燃烧器，所述支路入管的一端与所述中心调节组件连通，并连通至所述燃烧室，所述支路入管用于输送氨气，所述中心调节组件用于调节所述支路入管输送的氨气的喷射形状。

在其中一个实施例中，所述中心调节组件包括中空的中心管以及调节管，所述中心管的一端穿过所述切向进气结构并与所述燃烧室连通，所述调节管具有沿轴向方向的调气孔，所述支路入管连接于所述中心管，并通过所述调节管连通至所述中心管，所述调节管可运动设置于所述中心管中，用于调节所述调气孔与所述支路入管的连通面积。

在其中一个实施例中，所述调气孔在轴向方向的投影呈矩形设置；

所述调气孔的轴向尺寸大于所述支路入管的直径。

在其中一个实施例中，所述中心调节组件包括中空的喷射头，所述喷射头设置于所述中心管位于所述燃烧室的一端，所述喷射头具有多个喷射孔，多个所述喷射孔沿所述中心管的轴向分层设置，且最下层的所述喷射孔位于所述喷射头的底部，并位于所述中心管的轴线上，所述喷射孔用于向所述燃烧室喷射氨气；