随着“双碳”目标的推进，我国光伏和风电装机容量及占比迅速增长，煤电的碳减排压力和灵活调峰压力越来越大。生物质能的利用是助力实现“双碳”目标的重要力量，《煤电低碳化改造建设行动方案（2024-2027年）》将生物质掺烧列为煤电低碳化改造的首选方案。在生物质掺烧比例和煤电机组深度调峰压力均增加的情况下，煤粉燃烧器低负荷运行成为常态，维持其稳定燃烧是锅炉安全、稳定和经济运行的保障。
针对上述问题，中国科学院广州能源研究所生物质高值化利用研究中心生物质热化学转化科研团队联合哈尔滨工业大学提出了一种新型旋流燃烧器低负荷稳燃技术，有效解决了传统燃烧器在极低负荷运行时存在的中心燃烧延迟、喷嘴过热及氮氧化物排放过高等关键难题。研究团队通过实验与仿真相结合的方法，开发出两种优化旋流燃烧器，引入创新的间隙风结构，显著提升了燃烧器内气体颗粒的混合与回流区域的强度，使流场旋流数提高近50%，回流比由传统结构的36%提升至60%以上。优化后燃烧器的中心着火位置显著前移，燃用烟煤时，从传统结构喷嘴下游处的2.5米提前至0.15米和1.2米，能有效增强其稳定着火性能并缓解喷嘴过热问题。该技术的应用只需对现有燃烧器结构进行部分改动，为煤电机组低负荷稳燃难题提供了有效解决方案。
原型燃烧器喷口烧毁机制及优化前后喷口流场形态
新型外环浓缩旋流煤粉燃烧器
新型中心浓缩旋流煤粉燃烧器
优化前后燃烧器火焰形态对比
近日，该研究成果以Optimization of a swirl burner with universal low-load stable combustion technology: Investigating flow characteristics, combustion performance, and fuel adaptability为题发表于Energy期刊。论文第一作者为博士研究生武修一，通讯作者为刘华财正高级工程师、阴秀丽研究员。
该研究获得中国科学院战略性先导科技专项课题的资助。
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