[发明专利]一种基于等离子体裂解、热裂解和等离子体助燃的氨燃烧器及其运行方法

权利要求书

1.一种基于等离子体裂解、热裂解和等离子体助燃的氨燃烧器，其特征在于：所述基于等离子体裂解、热裂解和等离子体助燃的氨燃烧器包括等离子体氨裂解模块、氨催化热裂解器模块(3)、等离子体助燃模块(4)和氨燃烧器模块(5)，其中等离子体氨裂解模块包括等离子体射流模块(1)和富氨燃烧器模块(2)，等离子体射流模块(1)产生的空气等离子体射流送入所述的富氨燃烧器模块(2)的等离子体进口(2-3)，与所述富氨燃烧器模块进氨端的氨气混合后进行富氨燃烧，燃烧火焰直接加热氨催化热裂解器模块(3)，经过氨催化热裂解器模块(3)后的氨氢混合气进入等离子体助燃模块(4)的裂解气喷口，等离子体助燃模块(4)的喷嘴内产生空气等离子体射流，与裂解气在喷嘴外进行混合燃烧，产生含等离子体的氨氢火焰(7)，与氨燃烧器模块(5)的氨燃烧器的氨气混合后进一步燃烧。

2.根据权利要求1所述的一种基于等离子体裂解、热裂解和等离子体助燃的氨燃烧器，其特征在于：所述的等离子体氨裂解模块的等离子体发生器采用滑动电弧放电的结构，等离子体发生器的工作气体为空气，所述的滑动电弧放电结构采用同轴结构，所述的滑动电弧放电结构主要由第一高压电极(1-1)、第一地电极(1-2)、第一喷嘴(1-4)、第一陶瓷旋气环(1-3)和第一进气口(1-5)构成，所述的第一高压电极(1-1)和第一地电极(1-2)通过第一陶瓷旋气环(1-3)保持固定及同轴，所述的第一陶瓷旋气环(1-3)通入所述的空气，形成旋气，在第一高压电极(1-1)和第一地电极(1-2)之间产生等离子体；

可选地，等离子体射流模块的旋气环内通入氨气或者液氨，所述等离子体射流模块的旋气环与所述第一喷嘴(1-4)保持同轴结构，并且等离子体射流模块的旋气环的出气孔与所述第一喷嘴(1-4)的出气孔在同一平面内，等离子体射流模块的旋气环的旋气角度在30°～60°；

富氨燃烧器模块包括第二进气口(2-1)，燃烧室(2-2)，等离子体进口(2-3)，第二进气口的气体类型为空气和氨气中的一种，第二进气口和等离子体进口保持同轴结构，使得等离子体进口的等离子体射流能够从第二进气口的中心喷入。

可选地，等离子体氨裂解模块有两种工作模式，分别为空气放电模式和氨气放电模式，可以通过调整等离子体射流模块和富氨燃烧器模块的进气气体类型来实现两种模式切换，在第一种工作模式下，等离子体射流模块的第一进气口和富氨燃烧器模块的第二进气口，进气口分别通空气和氨气，在第二种工作模式下，两个进气口分别通氨气和空气；

优选地，等离子体射流模块(1)包括等离子体发生器；等离子体射流模块(1)的等离子体发生器采用滑动电弧放电的结构，所述的滑动电弧放电结构采用同轴结构，等离子体发生器的工作气体为空气，富氨燃烧器模块(2)中的富氨燃烧器的旋气环内通入氨气或者液氨，所述等离子体射流模块(1)的等离子体发生器包括第一高压电极(1-1)、第一地电极(1-2)、第一陶瓷旋气环(1-3)、第一喷嘴(1-4)和第一进气口(1-5)，所述的第一高压电极(1-1)和第一地电极(1-2)通过第一陶瓷旋气环(1-3)保持固定及同轴；所述第一地电极(1-2)具有的容腔，所述容腔用于容纳第一高压电极(1-1)；第一高压电极(1-1)与第一地电极(1-2)同轴设置，并且第一高压电极(1-1)位于第一地电极(1-2)的容腔内；第一进气口(1-5)设置于第一地电极(1-2)的一端，并且第一进气口(1-5)与第一地电极(1-2)的容腔连通；第一喷嘴(1-4)设置于第一地电极(1-2)的另一端，并且第一喷嘴(1-4)与第一地电极(1-2)的容腔连通；所述的第一陶瓷旋气环(1-3)通入所述的空气，形成旋气，在第一高压电极(1-1)和第一地电极(1-2)之间产生等离子体。