[发明专利]一种绿色高效的氨燃料燃烧系统与方法

说明书

一种绿色高效的氨燃料燃烧系统，包括发动机，发动机有四个入口和一个废气出口，四个入口分别连接甲烷储罐、氨储罐、氢气储存装置以及空气，废气出口连接废气换热装置的入口，废气换热装置有三个出口，其中两个出口分别连接甲烷高温裂解装置、氨分解装置为二者提供热能，甲烷裂解装置的入口连接甲烷储罐，出口连接分离器二，甲烷裂解得到的混合气体在分离器二中分离为甲烷和氢气，氢气出口连接氢气储存装置；氨分解装置的入口连接氨储罐出口连接分离器三，氨分解得到的混合气体在分离器三中分离为氨气和氢气，氢气出口连接氢气储存装置。本发明可将污染物排放控制在较低水平，同时解决了氨作为燃料点火性较差的问题。

技术领域

本发明涉及燃料燃烧系统，特别涉及一种绿色高效的氨燃料燃烧系统。

背景技术

分布式能源是实现节能减排的高效措施之一。利用分布式能源，在环境保护上，将部分污染分散化、资源化，争取实现适度排放的目标；在能源的输送和利用上分片布置，减少长距离输送能源的损失，有效地提高了能源利用的安全性和灵活性。

面临温室效应的逐步加剧，新型清洁燃料是当今科学界的研究热点。氨是一种具有发展前景的燃料，一方面氨作为富氢物质，是氢能的理想载体；另一方面氨燃烧可以实现零碳排放，可代替传统燃料。因此氨作为发动机燃料，可以改善温室效应，同时降低对化石燃料不可再生资源的依赖。

氨作为燃料的缺点是，因其惰性而点火性较差不易燃烧，会产生燃烧不充分等现象。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种绿色高效的氨燃料燃烧系统，本发明选择甲烷和氢作为助燃剂对燃烧过程进行改善，有两种运行模式：甲烷/氨/空气和氢/氨/空气，从氨生产到氨利用、尾气排放回收等环节，一方面提供了氨燃料的新型利用方式，推进节能减排，解决现有的化石燃料所存在的污染较大的问题，另一方面针对氨的燃烧特性，添加助燃剂进行改善，解决了其点火性较差的问题。并且，本发明还可通过电控装置(ECU)来选择运行模式和控制每种燃料的供给量，智能控制氮氧化物和二氧化碳的排放，达到最佳的运行状态。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种绿色高效的氨燃料燃烧系统，包括发动机11，发动机11有四个入口和一个废气出口，四个入口分别连接甲烷储罐5、氨储罐6、氢气储存装置9以及空气，废气出口连接废气换热装置10的入口，所述废气换热装置10有三个出口，其中两个出口分别连接甲烷高温裂解装置7、氨分解装置8为二者提供热能，所述甲烷裂解装置7的入口连接甲烷储罐5，出口连接分离器二3-2，甲烷裂解得到的混合气体在分离器二3-1中分离为甲烷和氢气，氢气出口连接氢气储存装置9，甲烷出口回接甲烷储罐5或甲烷裂解装置7；所述氨分解装置8的入口连接氨储罐6出口连接分离器三3-3，氨分解得到的混合气体在分离器三3-3中分离为氨气和氢气，氢气出口连接氢气储存装置9，氨气出口回接氨分解装置8。

优选地，本发明还包括氨合成装置4，所述氨合成装置4有两个入口，分别连接电解装置2和分离器一3-1的出口，电解装置2电解水产生氢气，分离器一3-1分离空气得到氮气，氢气和氮气在氨合成装置4中合成得到氨并供给至所述氨储罐6。

优选地，所述电解装置2由分布式能源一1-1提供能量。

优选地，所述发动机11的燃料供应模式有两种，分别为甲烷、氨与空气和氢、氨与空气，在两种供应模式中，氨均为主要燃料，甲烷或氢为助燃剂改善燃烧。

优选地，本发明还包括电控装置12，所述电控装置12用于控制进入所述发动机11的燃料及其供给量，以及检测尾气中排放物的成分和含量。

优选地，所述电控装置12控制燃料和空气的供给量，其中控制当量比值为1.15，甲烷或氢与氨的掺混比为30％。

优选地，所述甲烷裂解装置7和氨分解装置8接分布式能源二1-2，在废气换热装置10提供热能不足时，由所述分布式能源二1-2为二者提供热能。