一种掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器的制作方法

    技术2025-07-22  24


    本发明涉及旋流器燃烧,更具体地说,它涉及一种掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器。


    背景技术:

    1、当前,绿色燃料因能够有效降低co2排放而逐渐受到关注。对于中国占比很高的煤粉锅炉而言,实现绿色燃料高比例替代燃煤,将有助于早日实现电力行业碳达峰碳中和。

    2、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,然而目前锅炉掺氨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nox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nox生成量高的问题,不便于燃烧利用。

    3、目前关于煤粉锅炉掺烧的研究大部分集中于掺氢掺氨燃烧,对于四角切圆煤粉锅炉掺烧绿色甲醇燃烧的技术开发较少,且对于大比例掺烧绿色甲醇燃烧的技术开发少之又少,所以研究开发掺烧绿色甲醇燃烧的燃烧器显得十分重要。

    4、例如,中国专利公告号cn115325534a,公告日2022年11月11日,发明的名称为多通道中心管可调用于煤粉和生物质混燃的低氮旋流燃烧器,该申请案公开了煤粉生物质混燃的旋流燃烧器,而没有公开混燃煤粉和甲醇的燃烧器。


    技术实现思路

    1、本发明克服了现有技术中缺少相关煤粉和甲醇混燃的旋流燃烧器的不足,提供了一种掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,它能够将甲醇和煤粉进行混合燃烧,并且且能够提高整体的燃烧效率,使得甲醇和煤粉能够充分的混合燃烧。

    2、为了解决上述技术问题,本发明采用以下技术方案:一种掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,包括:沿轴向方向依次设置的进料结构和燃烧结构,进料结构内设置有沿轴心向外径向方向依次设置的煤粉喷口组件、二次风喷口和甲醇喷口;燃烧结构包括稳燃壳体和导流环。

    3、通过设置进料结构,使得煤粉能够稳燃壳体的轴线处进行燃烧,而甲醇从煤粉的四周向外喷出,使得甲醇在和煤粉进行燃烧之前就进行了预热,使得甲醇能更加充分的燃烧;另外,通过设置燃烧结构,使得核心的浓煤粉燃料首先在此区域进行燃烧,之后将其产生的热量传递至周围的淡煤粉燃料处,经过对淡燃料的愈合与挥发分释放过程后,逐渐向着甲醇混燃区流动。之后在甲醇混燃区进行燃烧,甲醇混燃区内的热烟气和甲醇进行混合均匀且持续的燃烧。并且此时的二次旋流风在煤粉燃烧区和甲醇混燃区之间形成了一个回流区。这一回流区不仅有效卷吸了甲醇混燃区的高温烟气,用以预热刚刚进入稳燃室的核心浓燃料气流,还促进了甲醇与焦炭的充分混合,并为甲醇的热解和燃烧提供了必要的热量。整体设计体现了对燃烧效率与环保性能的完美结合。

    4、作为优选,二次风喷口内设置有二次风旋流叶片。

    5、二次风套管的外侧壁均匀间隔的设置有二次风旋流叶片,气体经过二次风旋流叶片后形成旋流风。

    6、作为优选,甲醇喷口内设置有甲醇旋流叶片。

    7、使得甲醇经过甲醇旋流叶片时形成旋流状向外射出。

    8、作为优选,煤粉喷口组件包括设置在轴线位置处的煤粉喷射轴心管、和外界连通的煤粉喷射径向管,煤粉喷射轴心管靠近燃烧结构的端部设置有煤粉喷头。

    9、外界的煤粉通过煤粉径向管流入煤粉喷射轴心管,之后在通过煤粉喷头向外均匀的喷出。

    10、作为优选,二次风喷口和甲醇喷口之间设置有甲醇分隔筒,甲醇分隔筒靠近燃烧结构的端部设置有开口逐渐增大的导流罩。

    11、导流罩的直径逐渐增大,使得导流罩形成一个开口逐渐增大的喇叭状。导流罩的外侧同时外侧和稳燃壳体之间配合形成甲醇导流通道,甲醇通过甲醇旋流叶片后从甲醇导流通道向外流动。

    12、作为优选,导流罩的外侧和稳燃壳体之间配合形成甲醇导流通道,甲醇导流通道内的圆周方向设置有若干个规则排列的出气控制装置。

    13、出气控制装置能够起到进一步控制控制甲醇出气量的作用。

    14、作为优选,稳燃壳体沿着轴向方向包括依次连接折流套、渐扩套和收缩套;导流环设置在折流套和渐扩套之间。

    15、导流环采用的是耐高温的陶瓷材料,安装在稳燃壳体的折流段的端部,用于改变甲醇气流的流动方向,使得甲醇能够冲向甲醇混燃区进行燃烧。

    16、作为优选,折流套和渐扩套之间设置有通过螺栓进行连接。

    17、使得能够拆装稳燃壳体更加的方便。

    18、作为优选,折流套、渐扩套一体成型设置。

    19、上述结构提高整体结构的稳定性。

    20、作为优选,进料结构还包括设置在远离燃烧结构一侧的进气风机。

    21、风扇叶转动时,能够同时为二次风喷口和甲醇喷口提供气流。

    22、与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明中,通过设置进料结构,使得煤粉能够稳燃壳体的轴线处进行燃烧,而甲醇从煤粉的四周向外喷出,使得甲醇在和煤粉进行燃烧之前就进行了预热,使得甲醇能更加充分的燃烧;另外,通过设置燃烧结构,使得核心的浓煤粉燃料首先在此区域进行燃烧,之后将其产生的热量传递至周围的淡煤粉燃料处,经过对淡燃料的愈合与挥发分释放过程后,逐渐向着甲醇混燃区流动。之后在甲醇混燃区进行燃烧,甲醇混燃区内的热烟气和甲醇进行混合均匀且持续的燃烧。并且此时的二次旋流风在煤粉燃烧区和甲醇混燃区之间形成了一个回流区。这一回流区不仅有效卷吸了甲醇混燃区的高温烟气,用以预热刚刚进入稳燃室的核心浓燃料气流,还促进了甲醇与焦炭的充分混合,并为甲醇的热解和燃烧提供了必要的热量。整体设计体现了对燃烧效率与环保性能的完美结合。



    技术特征:

    1.一种掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,包括:沿轴向方向依次设置的进料结构和燃烧结构,进料结构内设置有沿轴心向外径向方向依次设置的煤粉喷口组件、二次风喷口和甲醇喷口;燃烧结构包括稳燃壳体和导流环。

    2.根据权利要求1所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,二次风喷口内设置有二次风旋流叶片。

    3.根据权利要求1所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,甲醇喷口内设置有甲醇旋流叶片。

    4.根据权利要求1至3任意一项所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,煤粉喷口组件包括设置在轴线位置处的煤粉喷射轴心管、和外界连通的煤粉喷射径向管,煤粉喷射轴心管靠近燃烧结构的端部设置有煤粉喷头。

    5.根据权利要求1至3任意一项所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,二次风喷口和甲醇喷口之间设置有甲醇分隔筒,甲醇分隔筒靠近燃烧结构的端部设置有开口逐渐增大的导流罩。

    6.根据权利要求5所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,导流罩的外侧和稳燃壳体之间配合形成甲醇导流通道,甲醇导流通道内的圆周方向设置有若干个规则排列的出气控制装置。

    7.根据权利要求1至3任意一项所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,稳燃壳体沿着轴向方向包括依次连接折流套、渐扩套和收缩套;导流环设置在折流套和渐扩套之间。

    8.根据权利要求7所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,折流套和渐扩套之间设置有通过螺栓进行连接。

    9.根据权利要求7所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,折流套、渐扩套一体成型设置。

    10.根据权利要求1至3任意一项所述的掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,其特征是,进料结构还包括设置在远离燃烧结构一侧的进气风机。


    技术总结
    本发明公开了一种掺烧甲醇的煤粉锅炉旋流燃烧器,旨在解决现有技术中中缺少相关煤粉和甲醇混燃的旋流燃烧器的不足。本发明通过以下技术方案解决上述技术问题:包括:沿轴向方向依次设置的进料结构和燃烧结构,进料结构内设置有沿轴心向外径向方向依次设置的煤粉喷口组件、二次风喷口和甲醇喷口;燃烧结构包括稳燃壳体和导流环。通过设置进料结构,使得煤粉能够稳燃壳体的轴线处进行燃烧,而甲醇从煤粉的四周向外喷出,使得甲醇在和煤粉进行燃烧之前就进行了预热,使得甲醇能更加充分的燃烧。

    技术研发人员:杨旭东,高翔,刘盛辉,张霄,孙士恩,滕卫明,范海东,李文俊
    受保护的技术使用者:浙江省白马湖实验室有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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