隨著“雙碳”目標的推進，我國光伏和風電裝機容量及占比迅速增長，煤電的碳減排壓力和靈活調峰壓力越來越大。生物質能的利用是助力實現“雙碳”目標的重要力量，《煤電低碳化改造建設行動方案（2024-2027年）》將生物質摻燒列為煤電低碳化改造的首選方案。在生物質摻燒比例和煤電機組深度調峰壓力均增加的情況下，煤粉燃燒器低負荷運行成為常態，維持其穩定燃燒是鍋爐安全、穩定和經濟運行的保障。
針對上述問題，中國科學院廣州能源研究所生物質高值化利用研究中心生物質熱化學轉化科研團隊聯合哈爾濱工業大學提出了一種新型旋流燃燒器低負荷穩燃技術，有效解決了傳統燃燒器在極低負荷運行時存在的中心燃燒延遲、噴嘴過熱及氮氧化物排放過高等關鍵難題。研究團隊通過實驗與仿真相結合的方法，開發出兩種優化旋流燃燒器，引入創新的間隙風結構，顯著提升了燃燒器內氣體顆粒的混合與回流區域的強度，使流場旋流數提高近50%，回流比由傳統結構的36%提升至60%以上。優化后燃燒器的中心著火位置顯著前移，燃用煙煤時，從傳統結構噴嘴下游處的2.5米提前至0.15米和1.2米，能有效增強其穩定著火性能并緩解噴嘴過熱問題。該技術的應用只需對現有燃燒器結構進行部分改動，為煤電機組低負荷穩燃難題提供了有效解決方案。
原型燃燒器噴口燒毀機制及優化前后噴口流場形態
新型外環濃縮旋流煤粉燃燒器
新型中心濃縮旋流煤粉燃燒器
優化前后燃燒器火焰形態對比
近日，該研究成果以Optimization of a swirl burner with universal low-load stable combustion technology: Investigating flow characteristics,?combustion performance,?and fuel adaptability為題發表于Energy期刊。論文第一作者為博士研究生武修一，通訊作者為劉華財正高級工程師、陰秀麗研究員。
該研究獲得中國科學院戰略性先導科技專項課題的資助。
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