[发明专利]一种包括以氨气为载体风的等离子体发生装置的混燃系统及氨煤混燃方法

说明书

本发明提供了一种以氨气为载体风的等离子体混燃系统，包括等离子体发生装置；与所述等离子体发生装置相连接的氨气管路；与所述等离子体发生装置相关联的燃烧装置；所述燃烧装置设置有煤粉风气流入口；所述等离子体发生装置出口位于燃烧装置内的煤粉风气流通道中。本发明将等离子体发生装置与氨煤进行了融合设计，将氨气作为载体风，利用等离子体发生装置产生的电弧电离氨气为等离子体，形成高温射流，直接引燃氨气，实现氨与化石燃料的良好混烧效果。本发明采用氨气作为等离子体发生装置的载体风，既可以作为点火源点燃煤粉，又可以利用电离氨气本身形成的高温射流点燃氨气，使氨气兼具点火与燃料双重特性，并且维持氨气稳定、完全燃烧。

技术领域

本发明属于涉氨燃烧发电技术领域，涉及一种以氨气为载体风的等离子体混燃系统及氨煤混燃方法，尤其涉及一种包括以氨气为载体风的等离子体发生装置的混燃系统及氨煤混燃方法。

背景技术

为保障生态环境的可持续发展，采用可再生资源替代传统化石能源以实现降碳、零碳燃烧发电的技术研究炙手可热。具有燃烧特性的氨被指出可作为清洁燃料用于火电领域，其完全燃烧后产物无污染，而且可以在可再生资源中获取。相较传统化石能源，氨燃料更具低污排放性；然而氨燃烧同时存在技术难题，因其层流燃烧速度和热值均比较低，氨难以稳定着火与完全燃烧，并且还要保障其燃烧产物CO₂、NO_x等的低污排放。目前在火电领域实现掺氨燃烧还在起步阶段。

现有发明公开的混氨燃烧技术一般采用煤粉或碳氢燃料与氨混合预热解及旋流的方式以达到增加掺烧氨比例及低氮氧化物排放的目标，如专利202110585729.X公开的煤粉和氨混合燃料预热解燃烧系统和方法，其将煤粉通过旋风气化热解炉生成热解气，并与氨气混合还原氮氧化物，来实现氨的低NO_x稳定燃烧。或利用预热组件与超声联合作用于氨燃料，使其预热升温更易燃烧，超声激励混合更充分，以达到氨的稳定燃烧及降低NO_x排放目的，如专利202111450342.X公开的超声协同控制的预热式氨燃烧方法及系统，其将燃料预热增强燃烧与超声激励火焰降低NO_x排放相耦合，通过结合预热组件与超声波组件，对氨气燃料进行预热升温的预处理后引燃,来解决氨气的低可燃性问题，实现氨气预热温度在320℃稳定燃烧并且降低NO_x排放，同时提升火焰速度和温度。

但是，目前国内外尚无成熟的氨煤混燃技术，为实现燃煤锅炉碳减排目标，将零碳燃料氨气与煤粉混燃时，由于氨不易燃烧且火焰传播速度低，因此不易保证氨的稳定燃烧和燃尽。如上述超声协同控制的预热式氨燃烧方法虽然可以根据需要调节氨的掺烧比例，通过化学反应降低氮氧化物的产生，从而实现氨的大比例稳定掺烧。但直接选用在管道处进行氨煤混合存在混合不均匀、不彻底的隐患，同时氧气、温度等氨燃烧的必要条件不够充足，容易导致氨燃烧效率下降。

因此，如何找到一种更为适宜的氨煤混燃方式，进一步提高掺氨比例和燃烧稳定性，更加有利于工业化推广和应用，已成为业内诸多一线研究人员亟待解决的问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种以氨气为载体风的等离子体混燃系统及氨煤混燃方法，特别是一种包括以氨气为载体风的等离子体发生装置的混燃系统。本发明利用等离子体发生装置产生的电弧电离氨气形成高温射流，直接引燃氨气与煤粉，解决了燃煤锅炉混氨燃烧时，氨不易着火的问题，以及利用持续的高温射流维持氨气稳定燃烧，解决因氨的不完全燃烧导致的环保问题，为氨煤混燃提供一种新的技术路线。

本发明提供了一种以氨气为载体风的等离子体混燃系统，包括：

等离子体发生装置；

与所述等离子体发生装置相连接的氨气管路；

与所述等离子体发生装置相关联的燃烧装置；

所述燃烧装置设置有煤粉风气流入口；

所述等离子体发生装置出口位于燃烧装置内的煤粉风气流通道中。