一种气化耦合低NOx燃烧系统和低NOx燃烧方法及设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112503521A(43)申请公布日2021.03.16(21)申请号202011345524.6(22)申请日2020.11.25(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)发明人谭厚章王肖肖熊小鹤王毅斌周上坤(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人安彦彦(51)Int.Cl.F23D14/02(2006.01)F23D14/46(2006.01)F23D14/64(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图6页(54)发明名称一种气化耦合低NOx燃烧系统和低NOx燃烧方法及设计方法(57)摘要本发明公开一种气化耦合低NOx燃烧系统、低NOx燃烧方法及设计方法，系统包括半对撞半切圆气化炉、浓淡分离器以及下行燃烧室；半对撞半切圆气化炉从上至下依次布置半球形顶盖、气流导向台、烧嘴、圆筒状主体和锥形筒体，锥形筒体底部开设气化炉产物出口；浓淡分离器整体沿水平方向布置，浓淡分离器入口与气化炉产物出口连通；浓淡分离器的浓相产物出口和稀相产物出口与下行燃烧室连通；烧嘴设置有四只，两只烧嘴只呈180°对撞布置，另外两只烧嘴沿其所在圆的直径方向偏置一设定角度；基于解耦燃烧思想，将气流床气化技术理念引入到固体燃料预热燃烧技术中，促进气化反应发生，气化后气相中还原性气体可以还原浓相产物燃烧产生的氮氧化物。CN112503521ACN112503521A权利要求书1/2页1.一种气化耦合低NOx燃烧系统，其特征在于，包括半对撞半切圆气化炉(1)、浓淡分离器(11)以及下行燃烧室(21)；半对撞半切圆气化炉(1)从上至下依次布置半球形顶盖(2)、气流导向台(3)、烧嘴(5)、圆筒状主体(8)和锥形筒体(9)，锥形筒体(9)底部开设气化炉产物出口(10)；气流导向台(3)从上到下直径呈线性减小，浓淡分离器(11)整体沿水平方向布置，浓淡分离器(11)入口与气化炉产物出口(10)连通；下行燃烧室(21)顶端设置燃烧器(17)，浓淡分离器(11)的浓相产物出口(13)与燃烧器(17)相连通，稀相产物出口(12)与下行燃烧室(21)的中上部连通；稀相产物出口(12)至下行燃烧室(21)的通道上设置有稀相产物通道阀门(22)；燃烧器(17)连通氧化剂通道，下行燃烧室(21)中部设置有切圆布置的燃尽氧化剂喷口(19)，底部设置有产物出口(20)；烧嘴(5)设置有四只，烧嘴(5)均连通燃料通道和氧化剂通道；两只烧嘴(5)只呈180°对撞布置，另外两只烧嘴(5)沿其所在圆的直径方向偏置角度α2。2.根据权利要求1所述的气化耦合低NOx燃烧系统，其特征在于，圆筒状主体(8)中上部间隔90°均匀布置四台锥形烧嘴罩(4)，烧嘴(5)通过烧嘴罩(4)设置在圆筒状主体(8)上，烧嘴(5)其中两只切圆布置的烧嘴入射角度水平，α2为3°～7°；烧嘴(5)内侧设空气和燃料喷口(7)，烧嘴(5)外侧设氧化剂喷口(6)。3.根据权利要求1所述的气化耦合低NOx燃烧系统，其特征在于，半对撞半切圆气化炉(1)中圆筒状主体(8)直径D1计算公式如下：其中Qar为加入燃料总的高位发热量，H为气化炉总高度，范围为2～5倍D1，Qv取值范围为180～250。4.根据权利要求1所述的气化耦合低NOx燃烧系统，其特征在于，气流导向台(3)从上到下直径呈线性减小，使气流导向台(3)的侧壁与水平面形成夹角α1，倾角α1角度为45°～60°，H0为圆筒状主体(8)直径D1的0.1～0.2倍。5.根据权利要求1所述的气化耦合低NOx燃烧系统，其特征在于，圆筒状主体(8)高度为H1、H2、H3之和，其中H1为圆筒状主体(8)直径D1的0.3～0.5倍，H2为圆筒状主体(8)直径D1的0.1～0.3倍，H3为圆筒状主体(8)直径D1的1.3～2.3倍；锥形筒体(9)的高度H4为圆筒状主体(8)直径D1的0.6～0.9倍；气化产物出口(10)直径D2为圆筒状主体(8)直径D1的0.2～0.3倍。6.根据权利要求1所述的气化耦合低NOx燃烧系统，其特征在于，浓淡分离器(11)的顶部通过一弯管与半对撞半切圆气化炉(1)底端连通，所述弯管的圆心角β为80°～100°，浓淡分离器(11)为Y形，浓相产物出口(13)位于稀相产物出口(12)的下方；浓相产物出口(13)和稀相产物出口(12)出口之间有一夹角γ，γ为30～60°。7.根据权利要求1所述的气化耦合低NOx燃烧系统，其特征在于，下行燃烧室(21)的四个燃尽氧化剂喷口(19)的轴线相对于其所在直径方向的偏置夹角θ喷入，θ为3～6°；下行燃烧室(21)的两个稀相气化产物喷口(18)应呈180°对撞布置。8.根据权利要求1所述的气化耦合