[发明专利]用于混氨燃料燃烧特性及燃烧方式的测试装置和测试方法

说明书

本发明属于燃烧实验技术领域，公开了一种用于混氨燃料燃烧特性及燃烧方式的测试装置和测试方法，测试装置包括空气输送系统、配风系统、气体燃料输送系统、固体燃料输送系统、试验炉、烟气处理系统、烟气采样及分析系统；测试方法可针对纯煤粉燃烧工况、煤‑氨混燃工况、气体碳氢燃料‑氨混燃工况、气体碳氢燃料‑煤‑氨混燃工况、纯氨燃烧工况、纯气体碳氢燃料燃烧工况等多种燃烧工况的燃烧特性及燃烧方式进行研究。本发明能够简化模拟真实燃煤锅炉中的氨煤混燃过程，实现NH₃喷入位置与比例、氨煤混合方式、配风比例等重要参数的灵活调整，探寻最佳的氨煤混燃方式与NO_x控制方法。

技术领域

本发明属于燃烧实验技术领域，具体的说，是涉及一种高气密性多功能的混氨燃料燃烧特性及燃烧方式测试装置和测试方法。

背景技术

我国以燃煤发电为主，为实现燃煤电厂CO₂的大幅减排，需要使用零碳燃料逐步替代化石燃料。氢能是比较理想的零碳燃料，但H₂储存运输难度大、成本高，且氢的点火能量低和火焰传播速度较高，导致其在储存、运输及运用时存在复杂的安全问题。NH₃作为零碳能源，与H₂相比，单位出能成本低，体积能量密度高，也更加安全可靠。因此，氨是一种更具发展潜力的载氢低碳燃料，可大幅降低化石燃料燃烧所产生的CO₂排放，为能源行业的低碳发展提供新的方向。

以氨替代部分的碳氢燃料(以下称混氨燃烧)并开发燃煤机组混氨燃烧技术对实现火电厂的大规模CO₂减排意义重大。然而，由于NH₃为含氮燃料，NO_x排放的控制成为氨煤混燃技术能否实现应用的关键问题。与其它替代燃料相比，氨燃料的应用尚未得到普及，国内外学者对氨燃料的研究十分有限，对高浓度氨火焰的基本火焰特性、氨燃烧机理及燃烧过程中NO_x生成等方面的研究仍远远不足，还缺乏适于工程应用的氨燃烧化学动力学模型。针对不同燃料与NH₃混合燃烧的燃烧特性、合适的燃烧方式、污染物排放特性等方面也缺乏相应的研究结果和研究实验装置。此外，针对混氨燃烧，目前还未有相关的实验平台能够进行从机理层面研究氨煤混燃的方法。

发明内容

本发明为解决现有缺少不同碳氢燃料-氨混燃特性研究及燃烧方式性能评价的实验研究系统和方法的问题，并为验证氨煤混燃可实施性以及NO_x的可控性，进而提供一种用于混氨燃料燃烧特性及燃烧方式测试装置和测试方法，该测试装置具有高气密性和多功能性，能够进行不同碳氢燃料-氨混燃反应机理研究、混氨燃烧特性及最佳燃烧方式研究、全尺度燃煤机组混氨燃烧运行方案设计；该测试方法可以在不同反应温度、不同配风比例、不同投氨位置条件下，完成纯煤粉燃烧、煤粉-氨混燃燃烧、气体碳氢燃料-氨混燃燃烧、煤-气体碳氢燃料-氨混燃燃烧、纯气体碳氢燃料燃烧、纯氨燃烧等多种燃烧方式的实验研究；可简化模拟真实燃煤/气锅炉中的氨煤/气体碳氢燃料混燃过程，实现NH₃喷入位置与比例、氨煤/气体碳氢燃料混合方式、配风比例等重要参数的灵活调整，探寻最佳的氨煤/ 气体碳氢燃料混燃方式与NO_x控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下的技术方案予以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种用于混氨燃料燃烧特性及燃烧方式的测试装置，包括空气输送系统(1)、配风系统(2)、气体燃料输送系统(3)、固体燃料输送系统(4)、试验炉(5)、烟气处理系统(6)、烟气采样及分析系统(7)；

所述配风系统(2)包括一次风输送及加热管路、二次风输送及加热管路和燃尽风输送及加热管路；所述一次风输送及加热管路的入口、所述二次风输送及加热管路的入口、所述燃尽风输送及加热管路的入口均与所述空气输送系统(1)连接；所述一次风输送及加热管路的出口与所述固体燃料输送系统(4)连接，所述二次风输送及加热管路的出口与燃烧器(5-1)的二次风外丝(5-1-6)连接，所述燃尽风输送及加热管路的出口通过输气软管与测点的采样/输气枪(5-7)连接；