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隨著“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)，我國光伏和風(fēng)電裝機(jī)容量及占比迅速增長，煤電的碳減排壓力和靈活調(diào)峰壓力越來越大。生物質(zhì)能的利用是助力實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要力量，《煤電低碳化改造建設(shè)行動方案（2024-2027年）》將生物質(zhì)摻燒列為煤電低碳化改造的首選方案。在生物質(zhì)摻燒比例和煤電機(jī)組深度調(diào)峰壓力均增加的情況下，煤粉燃燒器低負(fù)荷運(yùn)行成為常態(tài)，維持其穩(wěn)定燃燒是鍋爐安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保障。

針對上述問題，中國科學(xué)院廣州能源研究所生物質(zhì)高值化利用研究中心生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化科研團(tuán)隊聯(lián)合哈爾濱工業(yè)大學(xué)提出了一種新型旋流燃燒器低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)，有效解決了傳統(tǒng)燃燒器在極低負(fù)荷運(yùn)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(guān)鍵難題。研究團(tuán)隊通過實驗與仿真相結(jié)合的方法，開發(fā)出兩種優(yōu)化旋流燃燒器，引入創(chuàng)新的間隙風(fēng)結(jié)構(gòu)，顯著提升了燃燒器內(nèi)氣體顆粒的混合與回流區(qū)域的強(qiáng)度，使流場旋流數(shù)提高近50%，回流比由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的36%提升至60%以上。優(yōu)化后燃燒器的中心著火位置顯著前移，燃用煙煤時，從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)噴嘴下游處的2.5米提前至0.15米和1.2米，能有效增強(qiáng)其穩(wěn)定著火性能并緩解噴嘴過熱問題。該技術(shù)的應(yīng)用只需對現(xiàn)有燃燒器結(jié)構(gòu)進(jìn)行部分改動，為煤電機(jī)組低負(fù)荷穩(wěn)燃難題提供了有效解決方案。

原型燃燒器噴口燒毀機(jī)制及優(yōu)化前后噴口流場形態(tài)

新型外環(huán)濃縮旋流煤粉燃燒器

新型中心濃縮旋流煤粉燃燒器

優(yōu)化前后燃燒器火焰形態(tài)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(fā)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(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項課題的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.136888