分层燃烧喷射技术（逆向射流燃烧技术研究进展）

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本文针对逆向射流技术的机理、研究现状与工程应用进行综述，分析该技术在工业应用中的优势和局限性，对逆向射流燃烧技术的研发方向和应用前景进行展望，提出利用逆向射流燃烧技术实现高效低污染的建议。

作者

贾 楠^1,2,3，牛 芳^1,2,3，周建明^1,2,3，王乃继^1,2,3，柳康信⁴

作者单位

1. 煤科院节能技术有限公司

2. 煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室

3. 国家能源煤炭高效利用与节能减排技术装备重点实验室

4. 山西晋中市瑞阳热电联产供热有限责任公司

摘要

逆向射流燃烧技术是可同时适用于燃气和燃煤领域的高效低污染燃烧技术，逆喷结构和射流流速比决定了其流场特性。笔者综述了逆向射流燃烧技术在燃气和燃煤领域的发展历史、研究现状和发展趋势。在燃气领域，逆向射流主要起稳定火焰作用，具有良好的燃料-空气混合条件，形成一个近似均匀的热流场，避免燃烧过程中出现局部热点，但目前仅为一种为燃气轮机和飞机发动机提供的探索性技术，工程应用还需克服燃料和空气在一个狭小空间里的流场合理控制以及从简化装置到工程放大等问题。在燃煤领域，对于煤粉燃烧器，逆向射流可形成一个可控组分、大小、形状和位置的回流区，且将煤粉直接送进回流区，还可控制煤粉在回流区内的停留时间，该技术与传统火焰稳定方式相比，火焰稳定能力更强、停留时间更长、污染更低，更适用于低阶煤的高效燃烧，目前，逆向射流燃烧技术耦合其他稳燃、低氮技术为煤粉高效清洁利用发展提供了新方向，且已有实际工程应用，但对于其机理研究不够深入，限制了其进一步发展与推广。对于电站锅炉，部分一次风或燃尽风逆向偏转射入炉内，可缓解四角切圆燃烧方式下炉膛出口烟气的烟速和烟温偏差，目前主要是燃尽风反切的工业应用，但如何合理控制燃尽风反切角度、反切动量以及反切层数等关键问题还需进一步研究。

文中插图

图1 逆向射流流动特征示意

图2 SPRF燃烧器示意

图3 CDC燃烧器示意

图4 逆向复式射流预燃室燃烧器示意

图5 双锥燃烧器示意

图6 焦作电厂3号炉燃烧器改造方案

图7 临界区示意图

结语

逆向射流燃烧技术在提高燃烧效率的同时可降低NOx初始排放浓度，具有广阔的应用前景，是未来高效低污染燃烧技术的发展方向之一。逆向射流流场分布的多变性使其既能控制热力型NOx的生成，也能控制燃料型NOx的生成，在气体燃烧中逆向射流可将热产物夹带到反应物流中形成稳定燃烧的均匀热流场，进而控制热力型NOx的生成。在煤粉燃烧中逆向射流可形成一个可控组分、大小、形状和位置的回流区，且可将煤粉直接送进回流区的同时，还可控制煤粉在回流区的停留时间，进而控制燃料型NOx的生成，因此该技术可实现煤粉稳定、高效、低氮燃烧，并具有较好的煤种适应性。逆向射流流场分布的复杂性以及对逆向射流机理认识的不全面导致其应用推广受到制约。目前逆向射流燃烧技术在气体燃烧领域仍处于试验性研究，未进行实际工程应用；在煤粉燃烧领域处于工程应用阶段，如煤科院节能技术有限公司的逆向射流双锥燃烧器。综上，逆向射流燃烧技术耦合低氮稳燃技术将会是未来高效低污染技术的进一步发展方向。

引文格式

贾楠，牛芳，周建明，等.逆向射流燃烧技术研究进展[J].洁净煤技术，2020,26(2):7-15.

JIA Nan,NIU Fang,ZHOU Jianming,et al.Research progress of reverse jet combustion technology[J].Clean Coal Technology，2020,26(2):7-15.

END

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