[发明专利]基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉

权利要求书

1.基于熔盐储能的磁环增强旋转电弧等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于：包括

氨分解箱，所述氨分解箱包含有磁环增强旋转电弧等离子体氨裂解器、温度传感器、气压力传感器和氢组分传感器；

氨燃料源和空气源，所述氨燃料源在与空气源混合燃烧之前，经过氨分解箱实时在线对氨燃料源进行裂解制备氨/氢混合气；所述空气源在入气口还设有用于提高空气和燃料混合比例的空压机；

等离子体点火器，所述等离子体点火器包括电火花等离子体发生器；

等离子体助燃器，所述等离子体助燃器包括微波等离子体发生器；

所述等离子体点火器和等离子体助燃器安装在氨锅炉的燃烧室内；

控制系统，实时控制系统控制的信号包括：气压力传感器的压力信号、氨燃料裂解箱氢组分传感器信号、进气温度传感器的温度信号、氨锅炉出口蒸汽压力信号；

所述的控制系统，控制步骤如下：

SS01燃料分解设定步骤：在控制系统的设定单元中根据氨分解箱中氢组分传感器信号，或者预先设定的氨燃料氢气比例设定等离子体氨裂解器的放电功率；

SS02锅炉燃烧室微波功率优化步骤：在氨锅炉燃烧时，控制系统根据所设定的燃料组分以及进气压力传感器、进气温度传感器、蒸汽出口压力的数值来控制微波等离子体放电功率。

2.根据权利要求1所述的基于熔盐储能的磁环增强旋转电弧等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，液态氨燃料汽化后或者氨气燃料以气态形式进入氨分解箱即时在线部分分解为氨气和氢气的混合气体；

氨气的分解速率由磁环增强旋转电弧等离子体氨裂解器输入功率、分解温度和催化剂控制；

所述氨分解箱的等离子体输入功率由控制系统控制。

3.根据权利要求1所述的基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述磁环增强旋转电弧等离子体氨裂解器为滑动电弧式等离子体发生器或阵列式等离子体发生器。

4.根据权利要求3所述的基于熔盐储能的磁环增强旋转电弧等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述的磁环增强旋转电弧等离子体发生器总体结构采用同轴结构；

磁环增强旋转电弧等离子体发生器包括高压电极、磁环、旋气环、地电极和喷嘴；高压电极为棒状结构，磁环安装在高压电机外部区域，地电极为渐缩管状结构，喷嘴采用圆锥状结构；磁环、高压电极、地电极和喷嘴三者在空间上采用同轴方式固定；

高压电极、喷嘴分别与地电极固定连接。

5.根据权利要求4所述的基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述的喷嘴上设有收缩装置。

6.根据权利要求1所述的基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述等离子体氨裂解器产生等离子体的射流区域放置氨分解催化剂。

7.根据权利要求6所述的基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述氨分解催化剂包括Ru、Rh、Ni、Co、Ir、Fe、Pt、Cr、Pd中的一种或两种或两种以上。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述氨锅炉燃烧后的余热连接到储热设备或发电设备中。

9.根据权利要求8所述的基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述储热设备包括冷熔盐储罐(1)、低温熔盐泵(2)、热熔盐储罐(3)、高温熔盐泵(4)、第一换热器(5)、第二换热器(6)、蒸汽汽包(7)、第三换热器(8)和第四换热器(9)组成；所述氨锅炉燃烧后的余热与冷熔盐储罐(1)中的熔盐通过热传导的方式进行加热熔盐，在冷熔盐储罐(1)的周侧贯穿有若干管道，管道一端通入氨锅炉燃烧后的余热，管道另一端汇聚成尾气。

10.根据权利要求9所述的基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，其特征在于，所述尾气处理工艺为：

首先通入氨水中去除酸性气体CO₂和NO₂，随后经过配置有检测NO_x浓度的NO_x传感器和NH₃浓度的NH₃传感器；

如果氨的浓度较高，则将尾气导入线路A中通过选择性催化还原催化剂净化NO_x，处理后的含有较高浓度NH₃的尾气导入氨锅炉进行再利用，部分经过净化的NH₃通入氨水中保持氨水浓度处于吸收酸性气体的最佳值；

如果氨的浓度较低，则进入配置有适宜催化剂的线路B中通过NH₃+NO_x→N₂+H₂O反应进行NH₃和NO_x净化，随后处理净化CO可利用高温水煤气变换、低温水煤气变换和选择氧化(Pt催化剂)；

处理后再进行尾气检测，如果污染物浓度达到排放要求则直接排放，如果未达排放要求，则将尾气再送入线路B中再净化，直到达到排放要求。