[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

说明书

本发明公开了一种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，涉及新能源锅炉技术领域。包括氨分解箱，氨分解箱包含有等离子体氨裂解器、温度传感器、气压力传感器和氢组分传感器；氨燃料源在与空气源混合燃烧之前，先经过氨分解箱，通过磁环增强旋转电弧等离子体氨裂解器实时对氨燃料源进行裂解，制备氨/氢混合气；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。本发明通过调节磁环增强旋转电弧等离子体氨裂解器的放电功率可以精确调节氨气/氢气的比例以使得氨/氢混合燃料能够在锅炉燃烧室内稳定地燃烧，在线氨锅炉尾气处理系统利用燃烧系统已有的氨燃料对尾气进行净化处理，以达到排放标准。

技术领域

本发明属于新能源锅炉技术领域，特别是涉及一种基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，具体为基于磁环增强旋转电弧等离子体实时在线裂解氨燃料、点火与助燃的氨锅炉。

背景技术

目前的民用和工业锅炉大部分都是使用化石燃料进行燃烧，但是化石燃料燃烧过程中产生的CO₂造成显著的温室效应，无论是煤还是天然气，锅炉的二氧化碳的排放贡献了相当大一部分的温室效应。若要减少温室效应，采用新的燃料来替代或者部分替代现有的化石燃料是必经途径之一，氢能源作为一种清洁能源，燃烧过程稳定，燃烧释放的热值高，但是氢能源的储运问题始终无法得到有效地解决。

氨能作为很好的储氢介质，不仅其燃烧过程中不会产生温室气体，而且氨燃料的辛烷值很高，因此其防爆性能优异，有着优异的安全性能，但是目前的氨能也仍然存在一定的问题，由于氨的燃点高和火焰的传播速率慢，因此当锅炉使用纯氨作为燃料时，很容易燃烧不稳定，输出功率小，因此需要寻找新的技术手段对氨锅炉进行优化，提高燃烧稳定性和燃烧充分性。

以及在氨锅炉燃烧利用后如何对产生的余热进行回收利用或余热进行热量储能，以进一步的利用燃烧产生的能量，提高能源利用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种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，以提供锅炉使用无碳排放的氨燃料，并解决氨燃料燃烧不稳定、燃烧不充分等问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于熔盐储能的等离子体实时裂解氨燃料的氨锅炉，包括氨分解箱，所述氨分解箱包含有等离子体发生器、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加热和分解；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；其中，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。

作为本发明的一种优选技术方案，所述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；氨气的分解速率由等离子体发生器输入功率、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。

作为本发明的一种优选技术方案，所述等离子体发生器为磁环增强旋转电弧式等离子体发生器或阵列式等离子体发生器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的磁环增强旋转电弧式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，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。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的喷嘴上设有收缩装置。

作为本发明的一种优选技术方案，所述等离子体发生器在等离子体放电区域放置氨分解催化剂。