一种氨气燃烧热能利用系统的制作方法

1.本实用新型涉及氨燃料供热技术领域，尤其涉及一种氨气燃烧热能利用系统。


背景技术：

2.氨燃烧是目前替代天然气和煤炭燃烧，减少碳排放的有效途径，但氨的燃烧速率比较慢，且难以燃烧，目前很难做到稳定、高效的纯氨燃烧。
3.现有技术中许多的氨气燃烧装置在减少nox排放方面做了许多改进，例如专利申请号为cn202111186587.6的中国发明专利，提出了一种种氨气燃烧利用系统，其包括氨储罐、氨泵一、氨泵二、氨蒸发器一、氨蒸发器二、氨燃烧器、鼓风机、空预器、锅炉、汽包、脱硝塔、引风机、烟囱，所述氨储罐中的氨水分两路，一路经氨泵一送至氨蒸发器一蒸发变成氨气一，一路经氨泵二送至氨蒸发器二蒸发变成氨气二，锅炉内燃烧生成的烟气依次经锅炉的炉膛、过热器、再热器、一级省煤器、二级省煤器、二级换热器、脱硝塔、一级空预器、氨蒸发器一、氨蒸发器二，由引风机送入烟囱排放；上述现有技术为了降低nox排放将烟气通入脱销塔中进行脱销处理，有效降低了nox，但上述技术中仍存在氨气难以稳定、高效燃烧的问题，导致氨气的燃烧热能难以在工业生产中的到很好的利用。
4.上述现有技术存在氨气难以稳定、高效燃烧，难以在工业领域得到广泛利用的缺陷。


技术实现要素：

5.有鉴于此，有必要提供一种氨气燃烧热能利用系统，用以解决氨气难以稳定、高效燃烧，难以在工业领域得到广泛利用的问题。
6.本实用新型提供一种氨气燃烧热能利用系统包括氨气供应装置、氨裂解装置、氢气提纯装置、氨燃烧器以及加热炉，所述氨裂解装置包括裂解室以及加热腔，所述裂解室连通设置有进气管与出气管，所述裂解室经由所述进气管与所述氨气供应装置连通设置，所述裂解室位于所述加热腔内，所述加热腔内固定设置有电加热件，所述氢气提纯装置与所述裂解室经由所述出气管连通设置，所述氨燃烧器与所述氨气供应装置以及氢气提纯装置连通设置，所述氨燃烧器具有空气进入口，所述氨燃烧器经由一烟气管路与所述加热腔连通设置，所述加热腔上设置有排空管，所述加热炉经由所述烟气管路辅助加热，所述烟气管路穿过所述加热炉设置。
7.进一步的，所述氨气供应装置包括液氨罐与液氨汽化器，所述液氨罐经由所述液氨汽化器与所述裂解室以及所述氨燃烧器连通设置。
8.进一步的，所述加热腔内靠近于烟气入口位置设置有蜂窝陶瓷蓄热体，所述烟气依次经过所述蜂窝陶瓷蓄热体与所述裂解室后进入所述排空管排空。
9.进一步的，所述烟气管路上固定设置有第一阀门，所述加热腔并联设置有一烟气旁路，所述烟气旁路的进气端与所述烟气管路连通，所述烟气旁路的出气端与所述排空管连通，所述烟气旁路上固定设置有第二阀门。
10.进一步的，所述电加热件设置在靠近所述裂解室的一侧，所述裂解室与所述蜂窝陶瓷蓄热体之间设置有一隔板，所述隔板可开合设置，所述隔板闭合时将所述蜂窝陶瓷蓄热体与所述裂解室隔开。
11.进一步的，所述隔板包括固定板以及活动板，所述固定板与所述活动板设置在同一竖直平面上，所述固定板与所述加热腔内壁固定连接，所述固定板相对于所述活动板的侧面开设有滑槽，所述活动板与所述滑槽沿水平方向滑动连接，所述活动板具有第一位置与第二位置，所述活动板位于第一位置时，所述活动板收纳用于所述滑槽内，所述加热腔内的空间连通设置，所述活动板位于第二位置时，所述活动板将与所述固定板将加热腔内的空间截断设置。
12.进一步的，所述活动板经由一驱动组件滑动设置在所述加热腔内，所述驱动组件固定设置在所述加热腔的外壁上，所述驱动组件的输出端穿过所述加热腔的外壁与所述活动板固定连接。
13.进一步的，所述驱动组件设置为螺杆式启闭机，所述输出端为一螺纹杆，所述螺纹杆穿设于所述加热腔外壁上并与所述加热腔滑动连接，所述螺纹杆经由转盘或电机驱动其沿水平方向往复运动。
14.进一步的，所述烟气管路与所述排空管上均固定设置有温度传感器。
15.进一步的，所述电加热件为多个横向设置的电加热棒。
16.与现有技术相比，本实用新型所提供的一种氨气燃烧热能利用系统，通过氨裂解装置的设置将纯氨分解为氢气与氮气，将氢气、氨气与空气通入氨燃烧器中，通过氢气的燃烧产生的高温，使氨气在空气中稳定快速的燃烧，利用氨气燃烧产生的高温烟气对加热炉进行加热，以达到在工业生产中合理利用氨气燃烧热的效果，高温烟气经过加热炉后，进入到氨裂解装置中为氨的裂解反应提供足够的热量，使氨气的燃烧得到充分的利用；更具体的，氨裂解装置中具有电加热件，初始开机时，首先利用电加热装置提供的热量，进行氨的裂解反应，再将生成的氢气与氨气再空气中混合燃烧，即可产生高温烟气为氨裂解反应提供足够的热量，此时可以关闭电加热装置，达到节省电能的目的；本系统通过氨气供应装置、氨裂解装置、氢气提纯装置、氨燃烧器以及加热炉的结构设置，使氨气在空气中能够稳定燃烧，实现将氨气燃烧产生的热量利用到工业生产中的效果。
附图说明
17.图1为本实用新型提供的氨气燃烧热能利用系统一实施例中整体的结构示意图；
18.图2为本实用新型提供的氨气燃烧热能利用系统本实施例中氨裂解装置的内部结构及高温烟气流向的示意图；
19.图3为本实用新型提供的氨气燃烧热能利用系统本实施例中氨裂解装置针体的结构示意图；
20.图4为本实用新型提供的氨气燃烧热能利用系统本实施例中固定板、活动板以及驱动组件的结构示意图；
21.图5为本实用新型提供的氨气燃烧热能利用系统本实施例中驱动组件整体的结构示意图。
22.图中：1、氨气供应装置；2、氨裂解装置；3、氢气提纯装置；4、氨燃烧器；5、加热炉；
6、驱动组件；11、液氨罐；12、液氨汽化器；21；裂解室；22；加热腔；23、蜂窝陶瓷蓄热体；24、隔板；25、电加热棒；211、进气管；212、出气管；221、排空管；41、烟气管路；42、烟气旁路；43、温度传感器；411、第一阀门；421、第二阀门；241、固定板；2411、滑槽；242、活动板；2421、螺纹槽；61、螺纹杆；62、转盘。
具体实施方式
23.下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。
24.如图1-2所示，本实施例中的一种氨气燃烧热能利用系统包括氨气供应装置1、氨裂解装置2、氢气提纯装置3、氨燃烧器4以及加热炉5，氨裂解装置2包括裂解室21以及加热腔22，裂解室21连通设置有进气管211与出气管212，裂解室21经由进气管211与氨气供应装置1连通设置，裂解室21位于加热腔22内，加热腔22内固定设置有电加热件，氢气提纯装置3与裂解室21经由出气管212连通设置，氨燃烧器4与氨气供应装置1以及氢气提纯装置3连通设置，氨燃烧器4具有空气进入口，氨燃烧器4经由一烟气管路41与加热腔22连通设置，加热腔22上设置有排空管221，加热炉5经由烟气管路41辅助加热，烟气管路41穿过加热炉5设置。
25.其中氨气供应装置1用于向整个系统提供氨气；氨裂解装置2与氨气供应装置1经由管道连通设置，氨裂解装置2具有裂解室21与加热腔22，裂解室21中具有镍基催化剂在800℃高温下可以将氨气分解为氢气和氮气，加热腔22用于对裂解室21进行加热，为裂解室21提供氨气裂解反应所需要的温度；氢气提纯装置3是用于提纯氢气的装置，其与氨裂解装置2的出料口连通，将氨裂解装置2生成的氢气与氮气进行分离提纯，提纯后的氢气经由管道通入氨燃烧器4中燃烧，多余的氮气可以收集起来再利用，也可以直接排空；氨燃烧器4是用于使氨气稳定燃烧的装置，其与氢气提纯装置3、氨气供应装置1以及空气连通，将空气、氢气、氨气通入其中，利用氢气在空气燃烧中产生的热量使氨气能在空气中稳定燃烧，以提供稳定的热量；加热炉5是工业生产中对原料进行加热或烧结的装置，氨气燃烧产生的高温烟气经由烟气管路41穿过加热炉5，从而对加热炉5进行加热，可以理解的是，氨气燃烧的产生的高温烟气也可对高温窑炉、换热器等需要热量的装置输送热量，以实现利用纯氨代替化石能源为工业生产供能的效果。
26.需要注意的是本实施例中氨裂解装置2与烟气管路41连通设置，加热腔22内的电加热件仅用于初始时为氨气的裂解功能，当氨裂解装置2生成的氢气在燃烧器内与氨气、空气进行混合燃烧时，通过烟气管路41与加热腔22的连通设置即可为氨气裂解提供所需热量，此时可关闭电加热件。
27.如图1所示，在一个优选的实施例中，氨气供应装置1包括液氨罐11与液氨汽化器12，液氨罐11经由液氨汽化器12与裂解室21以及氨燃烧器4连通设置。
28.其中，液氨气化器用于将液氨气化成气态的氨气，以便于氨气的输送与裂解反应的进行，可以理解的是，液氨气化器是通过加热或降低液氨罐11内压力的技术手段来达到加速液氨气化的目的的，上述技术手段为本领域技术人员容易想到的技术方案，在此不做过多赘述；当然，在另外的实施方式中，也可用其他的氨气供应系统代替液氨罐11与液氨气
化器，只要其能稳定的提供足量的氨气即可。
29.如图2所示，在一个优选的实施例中，加热腔22内靠近于烟气入口位置设置有蜂窝陶瓷蓄热体23，烟气依次经过蜂窝陶瓷蓄热体23与裂解室21后进入排空管221排空。
30.其中，蜂窝陶瓷续热体用于储蓄烟气中的热量，并使加热腔22内的热量分布均匀。
31.如图2-3所示，在一个优选的实施例中，烟气管路41上固定设置有第一阀门411，加热腔22并联设置有一烟气旁路42，烟气旁路42的进气端与烟气管路41连通，烟气旁路42的出气端与排空管221连通，烟气旁路42上固定设置有第二阀门421。
32.其中，第一阀门411与第二阀门421配合使用，需要升高加热腔22内温度时，将第一阀门411开启第二阀门421关闭，使高温烟气全部从加热腔22中流过，以升高加热腔22内温度，需要降低加热腔22内的温度时，开启第二阀门421，调节第一阀门411的开度或将第一阀门411关闭，减少高温烟气流入加热腔22内，以降低加热腔22的内的温度，从而实现控制调节加热腔22内温度的效果。
33.如图2所示，在一个优选的实施例中，电加热件设置在靠近裂解室21的一侧，裂解室21与蜂窝陶瓷蓄热体23之间设置有一隔板24，隔板24可开合设置，隔板24闭合时将蜂窝陶瓷蓄热体23与裂解室21隔开。
34.其中，在氨裂解设备刚启动时，第一阀门411与第二阀门421关闭，隔板24将蜂窝陶瓷蓄热体23与裂解室21所在的空间间隔开，以减少电加热件所需要加热的空间，从而能更快为裂解室21提供裂解反应所需要的温度，同时能减少电机热件的能耗；裂解设备需要关停时，也可通过隔板24的间隔，阻挡蜂窝陶瓷蓄热体23对裂解室21的加热，以快速关停设备。
35.如图2与4所示，在一个优选的实施例中，隔板24包括固定板241以及活动板242，固定板241与活动板242设置在同一竖直平面上，固定板241与加热腔22内壁固定连接，固定板241相对于活动板242的侧面开设有滑槽2411，活动板242与滑槽2411沿水平方向滑动连接，活动板242具有第一位置与第二位置，活动板242位于第一位置时，活动板242收纳用于滑槽2411内，加热腔22内的空间连通设置，活动板242位于第二位置时，活动板242将与固定板241将加热腔22内的空间截断设置。
36.通过，固定板241与加热腔22的内壁固定连接，通过固定板241与活动板242的相对滑动设置，实现隔板24的可开合设置，其中固定板241与活动板242之间可采用过渡配合的方式，使活动板242与固定板241之间相对密封设置，以减少高温烟气的泄漏，固定板241与活动板242之间可当活动板242滑动至与加热腔22内壁密封抵接时，活动板242与固定板241仍有部分区域重叠。
37.如图3-4所示，在一个优选的实施例中，活动板242经由一驱动组件6滑动设置在加热腔22内，驱动组件6固定设置在加热腔22的外壁上，驱动组件6的输出端穿过加热腔22的外壁与活动板242固定连接。
38.如图4-5所示，在一个优选的实施例中，驱动组件6的输出端为一螺纹杆61，活动板242沿其滑动方向开设有螺纹槽2421，螺纹杆61的一端穿过加热腔22的外壁后与滑槽2411螺纹连接，螺纹杆61的另一端位于加热腔22外部，并经由一转盘62驱动其绕自身轴线转动，转盘62与螺纹杆61同轴固定设置。
39.其中，转盘62经由一支架固定设于加热腔22外壁上，转盘62与支架转动连接，转盘
62绕自身轴线转动，转盘62与螺纹杆61同轴固定设置，转动转盘62时，即可驱动螺纹杆61转动，由于滑槽2411限制使活动板242的转动，使螺纹杆61转动时，会驱动活动板242沿着螺纹杆61的延伸方向往复运动，从而实现活动板242相对于固定板241的开合设置；可以理解的是，转盘62也可以用转动电机代替，转动电机的转动轴与螺纹杆61同轴固定，以驱动螺纹杆61转动。
40.如图2所示，在一个优选的实施例中，烟气管路41、排空管221以及加热腔22上均固定设置有温度传感器43。
41.其中，多个温度传感器43不同位置的温度，以判断是否需要调整通入加热腔22内的烟气流量，从而调节加热腔22内的温度大小。
42.如图2所示，在一个优选的实施例中，电加热件为多个横向设置的电加热棒25。
43.可以理解的是，电加热棒25也可用其它电加热结构代替，例如在裂解室21上可盘绕设置用于加热的电炉丝。
44.工作流程：当氨气燃烧热能利用系统启动时，首先关闭第一阀门411与第二阀门421，同时通过螺杆启闭机控制活动板242滑动至与加热腔22内壁抵接，以分隔加热腔22的的空间，再开启电加热棒25对裂解室21进行加热，以通过氨气裂解所需要的温度，然后启动液氨气化器，将一部分氨气通入氨燃烧器4中，并将另一部分氨气通入氨裂解装置2中，使氨气在裂解室21内进行裂解生成氢气与氮气，再将生成的氢气与氮气混合气体通入氢气提纯装置3中，将提纯后的氢气通入氨燃烧器4中，然后向氨燃烧器4中通入空气，使氢气、氨气在空气中混合燃烧，下一步，将氨燃烧器4中燃烧生成的高温烟气利用烟气管道输送至氨裂解装置2中，同时打开第一阀门411并驱动活动板242滑动至滑槽2411内，以形成气体通道，从而给裂解室21提供氨裂解所需要的反应温度，此时可以关闭电加热棒25，以节省电能，同时烟气管道在输送烟气时穿过加热炉5等需要加热的工业设备，与其产生热交换，从而为工业生产供能。
45.与现有技术相比：本实用新型所提供的一种氨气燃烧热能利用系统，通过氨裂解装置2的设置将纯氨分解为氢气与氮气，将氢气、氨气与空气通入氨燃烧器4中，通过氢气的燃烧产生的高温，使氨气在空气中稳定快速的燃烧，利用氨气燃烧产生的高温烟气对加热炉5进行加热，以达到在工业生产中合理利用氨气燃烧热的效果，高温烟气经过加热炉5后，进入到氨裂解装置2中为氨的裂解反应提供足够的热量，使氨气的燃烧得到充分的利用；更具体的，氨裂解装置2中具有电加热棒25，初始开机时，首先利用电加热棒25提供的热量，进行氨的裂解反应，再将生成的氢气与氨气再空气中混合燃烧，即可产生高温烟气为氨裂解反应提供足够的热量，此时可以关闭电加热棒25，达到节省电能的目的；本系统通过氨气供应装置1、氨裂解装置2、氢气提纯装置3、氨燃烧器4以及加热炉5的结构设置，使氨气在空气中能够稳定燃烧，实现将氨气燃烧产生的热量利用到工业生产中的效果。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。