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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114811581A(43)申请公布日2022.07.29(21)申请号202210530621.5F23D14/70(2006.01)(22)申请日2022.05.16(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人王宗一赵钦新邓世丰邵怀爽梁志远王云刚(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师王艾华(51)Int.Cl.F23D14/02(2006.01)F23D14/46(2006.01)F23D14/48(2006.01)F23D14/60(2006.01)F23D14/62(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图6页(54)发明名称空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器、方法、锅炉(57)摘要本发明公开一种空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器、方法、锅炉,该燃烧器包括同轴设置的二级外旋流叶片、环形氢燃料分配室、二次风通道、预混室、外旋流叶片、内旋流叶片、二级氢燃料喷嘴、一级混合燃料分配室以及二级内旋流叶片;通过设置内外旋流叶片,设两级燃料喷嘴分两次送入氢燃料,采用贫预混燃烧与扩散燃烧相结合的方法,有效改善燃料在贫预混工况下的燃烧工况,在实现更低氮氧化物排放的同时,拥有更稳定的燃烧状态;另一方面引入旋流二次风对燃烧腔内的流场实现有效控制,从而兼容不同掺氢比例的天然气掺氢混合气体并提升最高掺氢比例至50%,显著减少燃烧产生的二氧化碳和一氧化碳的排放量,推动能源结构低碳化调整。CN114811581ACN114811581A权利要求书1/2页1.一种空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:包括二级外旋流叶片(1)、环形氢燃料分配室(2)、二次风通道(3)、燃料扩散孔(4)、预混室(5)、外旋流叶片(6)、内旋流叶片(7)、二级氢燃料喷嘴(8)、二级内旋流叶片(9)、法兰盘(10)、二级掺氢燃料管路(11)、一级混合燃料分配室(12)、一级燃料管路(13),其中二级外旋流叶片(1)、环形氢燃料分配室(2)、二次风通道(3)、预混室(5)、外旋流叶片(6)、内旋流叶片(7)、二级氢燃料喷嘴(8)、一级混合燃料分配室(12)以及二级内旋流叶片(9)同轴设置,环形氢燃料分配室(2)和一级混合燃料分配室(12)布置在预混室(5)外侧,二次风通道(3)位于一级混合燃料分配室(12)外侧,内旋流叶片(7)和二级内旋流叶片(9)分别设置在预混室(5)入口端和出口端,外旋流叶片(6)和二级外旋流叶片(1)分别设置在二次风通道(3)的入口端和出口端;环形氢燃料分配室(2)的入口端和出口端分别连通二级掺氢燃料管路(11)和二级氢燃料喷嘴(8),一级混合燃料分配室(12)的入口和出口端分别连通一级燃料管路(13)和一级混合燃料分配室(12);预混室(5)的壁面上开设多个燃料扩散孔(4);一级燃料管路(13)连接有一级掺氢燃料管路(131)。2.根据权利要求1所述的空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:二级氢燃料喷嘴(8)沿周向均匀布置多个氢燃料喷头(81),氢燃料喷头(81)为渐缩式喷头,氢燃料喷头(81)的孔径小于1.2mm。3.根据权利要求1所述的空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:氢燃料喷头(81)采用径向喷头或轴向直喷头。4.根据权利要求1所述的空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:二级内旋流叶片(9)和内旋流叶片(7)的旋向与二级外旋流叶片(1)和外旋流叶片(6)的旋向相反;内旋流叶片(7)与二级内旋流叶片(9)的旋向相同,二级外旋流叶片(1)和外旋流叶片(6)的旋向相同。5.根据权利要求1所述的空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:二级外旋流叶片(1)、外旋流叶片(6)、内旋流叶片(7)和二级内旋流叶片(9)均采用高角度可连续调节的结构。6.根据权利要求1所述的空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:燃料扩散孔(4)设置改变孔径的结构,预混室(5)的壁面上可以设置有多排与预混室(5)同轴分布的圆柱形挡板(41),挡板上设置有与燃料扩散孔(4)完全对应的孔,可以通过旋转圆柱形挡板(41)实现燃料扩散孔(4)中部分孔的关闭或开启;一级混合燃料分配室(12)与燃料扩散孔(4)沿轴向分布范围相同。7.根据权利要求1所述的空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:二级掺氢燃料管路(11)与氢燃料分配室之间设置第一流量调节阀(14);二级掺氢燃料管路(11)经第二流量调节阀(15)连接一级燃料管路(13),一级燃料管路(13)连通第一流量调节阀(14)的阀前管道。8.根据权利要求1所述的空气燃料双分级高比例掺氢超低氮燃烧器,其特征在于:环形氢燃