【案例简介】

合肥综合性国家科学中心能源研究院（以下简称能源研究院）于2024年、2025年先后向安徽省知识产权保护中心（以下简称安徽保护中心）提交了6件氨燃料燃烧器发明专利预审案件，分别为“一种基于多级分区燃烧、等离子体助燃的高功率氨燃烧器”“一种氨煤混燃燃烧器”“一种等离子体增强的直射式液氨雾化喷嘴和液氨燃烧器”“一种预燃级燃烧器和氨燃烧器”“一种氨气点火和部分煤粉预热解的氨煤混燃旋流燃烧器”“一种掺氨锅炉的入炉煤实时热值测算方法和系统”。预审员王硕、步翠兰、廉文秀受理后，对上述发明专利所涉及的氨煤混燃、纯氨燃烧和等离子体助燃等核心技术方案进行了深入研究，充分认识到该系列专利申请对燃煤电厂实现降碳与调峰具有重要意义，同时针对专利申请文本等可能影响授权的问题，逐一提出优化建议，指导申请人完善申请文本后发出预审合格通知书。能源研究院向国家知识产权局提交正式申请进入快速审查通道后，6件申请先后获得授权（ZL202411159901.5、ZL202510052941.8、ZL202510176672.6、ZL202511168446.X、ZL202511324423.3、ZL202511446553.4、），平均授权周期仅50天。

专利“一种基于多级分区燃烧、等离子体助燃的高功率氨燃烧器”设计了一种高功率氨燃烧器，通过多级分区燃烧和等离子体助燃的方式实现了燃烧器内的纯氨燃烧，有效解决高流速高功率下氨燃烧不稳定、不充分和NO_x排放高的问题。专利“一种氨煤混燃燃烧器”提出了等离子体助燃技术、分级燃烧技术和氨煤协同点火燃烧技术结合的氨煤混合燃烧技术方案，解决了氨煤混合燃烧 NO_x 难以控制以及煤粉、氨气难以点燃等问题。专利“一种等离子体增强的直射式液氨雾化喷嘴和液氨燃烧器”通过设计升温组件形成等离子体小火焰实现预热部分液氨自蒸发，可以实现大流量液氨高效雾化、稳定燃烧的同时减少雾化介质的消耗量。专利“一种预燃级燃烧器和氨燃烧器”采用机械雾化装置将液氨雾化为微米级的液滴，与旋转喷出的一次风在混合喷嘴内充分混合，经等离子体裂解并被点燃，被点燃的混合物经混合喷嘴喷出后与二次风在稳燃锥内混合，经稳燃齿稳燃后喷出并充分燃烧，实现纯液氨燃料冷态启动。专利“一种氨气点火和部分煤粉预热解的氨煤混燃旋流燃烧器”通过小功率气相氨值班火焰预热部分煤粉并脱除挥发分，借高温挥发分火焰点燃主燃级氨与煤粉，充分利用氨易点燃性和煤粉碳氢自由基优势，显著提升氨煤混燃稳定性，协同氨的NO_x还原作用与煤粉还原性气氛，有效降低NO_x排放。专利“一种掺氨锅炉的入炉煤实时热值测算方法和系统”提供一种掺氨锅炉的入炉煤实时热值测算方法和系统，针对已实施掺氨燃烧改造的电厂，在负荷变动工况下，通过调控氨气掺入过程，仅需调用少量易获取的在线监测数据，即可快速、准确测算入炉煤实时热值，为掺氨燃烧电厂的煤质动态监测与燃烧优化提供适配性技术方案。

图1 高功率氨燃烧器

图2 氨煤混烧燃烧器

图3 直射式液氨雾化喷嘴结构示意图

图4 预燃级燃烧器结构示意图

图5 氨煤混燃旋流燃烧器及不同位置的尾气污染物排放图

图6 某燃煤发电机组的掺氨燃烧过程

【典型意义】

合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）通过安徽省知识产权保护中心专利预审通道获得6件发明专利快速授权。该系列专利技术为能源研究院“大型燃煤电站掺氨燃烧技术集成和工程示范”“等离子体耦合热催化氨预分解与稳燃方法”“高流速下氨气的等离子体点火条件与稳燃机理研究”“等离子体辅助氨煤混烧特性及NO_x生成机理研究”以及“氢氨共性技术研发平台”等项目的重要成果之一，项目总投资近1亿元，旨在保持能源研究院氨氢能源融合清洁燃烧降碳研究领域的国内领先地位，培育并促进氨能在火电行业大规模氨煤混合燃烧降碳、小型氨燃料燃机替代、船用/车用氨燃料发动机等清洁能源场景中的产业链建设与产业化推广应用，探索出一条符合我国能源结构特点的“清洁高效低成本储运氨”到“无碳高效‘氨-氢’利用”的全链条“氨-氢”绿色循环经济路线，为实现我国“双碳”战略目标作出贡献。

【企业简介】

合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）成立于2019年，为安徽省政府和中国科学院共建的省级事业单位，依托中国科学院合肥物质科学研究院等离子体所、中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽理工大学4家单位联合共建的重大科技创新平台。能源研究院以重大科技任务攻关和国家大型科技基础设施建设为主线，对标国家战略、瞄准世界前沿，结合国家能源中长期发展规划，集聚国内外能源领域创新资源，重点部署煤炭清洁高效利用、磁约束聚变、可再生能源以及智慧电力电网四个研究方向，带动能源领域科研力量优化布局和自主创新能力跃升，建成具有“一流的研究设施、一流的核心技术、一流的研究团队、一流的科研成果”、为国家能源安全、国际能源技术发展以及解决人类能源终极问题提供科学和技术支持的大型综合型研究基地，打造“基础创新的策源地、工程技术创新的主阵地、协同创新的新高地、能源领域高端智库”，引领能源技术革命，助力“双碳”战略实施，带动企业技术升级，服务地方经济发展。

截至目前，合肥综合性国家科学中心能源研究院（安徽省能源实验室）通过安徽保护中心专利预审快速审查通道累计提交了39件专利申请，已授权22件，其中，一种核聚变用绝缘材料复合编织方法和装置、一种模板法合成 NiFeCu 阵列催化剂的方法及 NiFeCu 阵列催化剂等发明专利已成功用于孵化合肥曦合超导科技公司、安徽省综能建筑科技有限公司等企业。