CN210656142U - 一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及氨燃料供热技术领域，具体涉及一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置。本实用新型提供了一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置，包括燃烧室(8)、管束式交叉流换热器(5)、换热盘管和氨燃烧器(9)；所述管束式交叉流换热器(5)和换热盘管设置于所述燃烧室(8)的内部；所述氨燃烧器(9)与所述燃烧室(8)的进气口相连通；所述管束式交叉流换热器(5)的出气口与氨燃烧器(9)相连接。本实用新型提供的装置结构紧凑，换热效率高，利用氨燃烧向换热盘管供热后的气流余热，为管束内氨裂解过程提供热量，氨经热裂解后产生的氢‑氮‑氨混合气能作为氨燃料的助燃剂，实现氨的持续稳定燃烧。

Description

一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置
技术领域
本实用新型涉及氨燃料供热技术领域，具体涉及一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置。
背景技术
氨的制备原料是氢气和氮气，可从水和空气中获取，完全燃烧后产物是氮气和水，是一种可再生的清洁燃料。中国是世界上氨年产量最高的国家，有望在中小型供热燃气锅炉中，利用氨作为燃料，实现我国清洁供热的目标。然而，由于氨点燃时需要的能量较高，燃烧时火焰传播速度慢，在通常状态下需要助燃剂才能保持氨持续稳定的燃烧。
现有技术中通常是在氨燃烧向外界供热过程中，通过合理布局，利用燃烧室内部分热量裂解少量氨，裂解产生的氢气能够作为氨燃烧时的助燃剂，实现氨的持续稳定燃烧。中国专利CN 201512408U提供了一种氨裂解炉制氢装置，用柴油或天然气燃烧的热量裂解氨制氢，为化工过程在线供氢。然而，该装置中柴油或天然气燃烧的热量只用于裂解氨制氢，造成部分热量不能被充分利用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置。本实用新型将氨热裂解制氢装置与氨燃烧装置一体化，克服了布局困难、能量不能多级有效利用的问题，在保证氨持续稳定燃烧的同时，利用多余的热量向外界供热。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：
本实用新型提供了一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置，包括燃烧室8、管束式交叉流换热器5、换热盘管和氨燃烧器9；所述管束式交叉流换热器5和换热盘管设置于所述燃烧室8的内部；所述氨燃烧器9与所述燃烧室8的进气口相连通；所述管束式交叉流换热器5的出气口与氨燃烧器9相连接。
优选地，所述辅助氨燃烧的热裂解制氢装置还包括主路输氨管2-1和支路输氨管2-2，所述氨燃烧器9通过主路输氨管2-1与氨源相连接；所述管束式交叉流换热器5通过支路输氨管2-2与氨源相连接。
优选地，所述支路输氨管2-2上还设置有氨流量计1。
优选地，所述支路输氨管2-2上还设置有单向阀3，所述单向阀3设置于所述氨流量计1与管束式交叉流换热器5之间。
优选地，所述支路输氨管2-2上还设置有管壳式预热器4，所述管壳式预热器4设置于所述单向阀3与管束式交叉流换热器5之间。
优选地，所述管壳式预热器4设置于所述燃烧室8外部的上方。
优选地，所述换热盘管包括第一换热盘管7和第二换热盘管6，所述第一换热盘管7设置于所述燃烧室8的中下部；所述第二换热盘管6设置于所述燃烧室8的顶部；所述管束式交叉流换热器5设置于所述第一换热盘管7和所述第二换热盘管6之间。
优选地，所述第一换热盘管7所处位置的温度为1073～1873K；所述第二换热盘管6所处位置的温度为473～973K，所述管束式交叉流换热器5所处位置的温度为973～1073K。
优选地，所述管束式交叉流换热器5的出气口与氨燃烧器9的喷头连接口10相连。
本实用新型提供了一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置，包括燃烧室8、管束式交叉流换热器5、换热盘管和氨燃烧器9；所述管束式交叉流换热器5和换热盘管设置于所述燃烧室8的内部；所述氨燃烧器9与所述燃烧室8的进气口相连通；所述管束式交叉流换热器5的出气口与氨燃烧器9相连接。在本实用新型中，氨气进入管束式交叉流换热器5中，裂解产生氢-氮-氨混合气体，该混合气体可作为氨燃烧的助燃剂；氨气、作为助燃剂的氢-氮-氨混合气体和空气在氨燃烧器9中充分混合并引燃，在燃烧室8中燃烧；燃烧产生的热量一部分用于管束式交叉流换热器5中氨气的裂解，一部分用于加热换热盘管中的水向外供热，实现热量的多级有效利用。本实用新型提供的辅助氨燃烧的热裂解制氢装置各部件布局合理，在保证氨持续稳定燃烧的同时，利用多余的热量向外界供热，适宜推广应用。
附图说明
图1为本实用新型辅助氨燃烧的热裂解制氢装置的结构示意图；
其中，1为氨流量计，2-1为主路输氨管，2-2为支路输氨管，3为单向阀，4为管壳式预热器，5为管束式交叉流换热器，6为第二换热盘管，7为第一换热盘管，8为燃烧室，9为氨燃烧器，10为氨燃烧器9的喷头连接口。
具体实施方式
本实用新型提供了一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置，包括燃烧室8、管束式交叉流换热器5、换热盘管和氨燃烧器9；所述管束式交叉流换热器5和换热盘管设置于所述燃烧室8的内部；所述氨燃烧器9与所述燃烧室8的进气口相连通；所述管束式交叉流换热器5的出气口与氨燃烧器9相连接。
本实用新型提供的装置包括燃烧室8，在本实用新型中，氨气在燃烧室8内进行燃烧，氨燃烧产生的烟气在排入大气前，在燃烧室8中对烟气热量进行再利用。
本实用新型提供的装置包括设置于燃烧室8内部的管束式交叉流换热器5。在本实用新型中，所述管束式交叉流换热器5用于催化裂解氨气，具体为氨气在催化剂作用下，热裂解为氢-氮-氨混合气体。在本实用新型中，所述催化剂优选为西南院Z204镍触媒。在本实用新型中，热裂解产生的氢-氮-氨混合气体作为氨燃烧的助燃剂，提供氨燃烧的助燃剂氢气，实现氨的持续稳定燃烧，并且此过程对混合气中氢的纯度要求不高，未裂解的部分氨仍可继续作为燃料加热换热盘管中的水向外界供热。
作为本实用新型的一个实施例，所述管束式交叉流换热器5的管束平行布置，每根管内均装有催化剂，各管内氨气流不混合，管束外燃烧室8内的烟气自下而上竖直流动，管束内外流体流动方向互相垂直。
作为本实用新型的一个实施例，所述管束式交叉流换热器5水平布置于燃烧室8内部的中上部，所处位置的温度为973～1073K。
作为本实用新型的一个实施例，所述辅助氨燃烧的热裂解制氢装置还包括支路输氨管2-2，所述管束式交叉流换热器5通过支路输氨管2-2与氨源相连接。作为本实用新型的一个实施例，所述支路输氨管2-2上还设置有氨流量计1。在本实用新型中，所述流量计1作为启停裂解制氢过程的控制器，调节需要裂解的氨气的流量大小。在本实用新型中，所述氨流量计优选为指示型、电远传型、耐腐型、高压型、夹套型或防爆型氨流量计。在本实用新型中，流经所述氨流量计的氨气优选为常温。
作为本实用新型的一个实施例，所述支路输氨管2-2上还设置有单向阀3，所述单向阀3设置于所述氨流量计1与管束式交叉流换热器5之间，用于控制通入管束式交叉流换热器5的氨气。
作为本实用新型的一个实施例，所述支路输氨管2-2上还设置有管壳式预热器4，所述管壳式预热器4设置于所述单向阀3与管束式交叉流换热器5之间。在本实用新型中，所述管壳式预热器4用于预热进入管束式交叉流换热器5的氨气，利于提高制氢效率。
作为本实用新型的一个实施例，所述管壳式预热器4设置于所述燃烧室8外部的上方。在本实用新型中，氨气进入管壳式预热器4的管程，燃烧室8内带余热的烟气进入管壳式预热器4的壳程，利用烟气热量预热氨气；壳程入口与排烟口连接，烟气温度随燃烧室8内燃料燃烧状况而变化，温度区间为373～473K。在本实用新型中，所述管壳式烟气预热器4的管层入口是低温气态氨入口，管层出口是高温气态氨出口；管壳式烟气预热器4的壳程入口是高温余热烟气的入口，壳程出口是较低温余热烟气的出口；管壳式预热器4的管层流体与壳层流体互不掺混。作为本实用新型的一个实施例，所述管壳式预热器4的外壳内设置有折流挡板，来改善壳程的换热。
本实用新型提供的装置包括设置于燃烧室8内部的换热盘管。本实用新型利用燃烧室8内的烟气热量加热换热盘管中的水，向外供热，实现热量的循环利用。
作为本实用新型的一个实施例，所述换热盘管包括第一换热盘管7和第二换热盘管6，所述第一换热盘管7设置于所述燃烧室8的中下部，所处位置的温度为1073～1873K；所述第二换热盘管6设置于所述燃烧室8的顶部，所处位置的温度为473～973K。
作为本实用新型的一个实施例，所述第一换热盘管7和第二换热盘管6分别位于前文所述管束式交叉流换热器5的下方和上方，具体为：所述管束式交叉流换热器5设置于所述第一换热盘管7的上方，所述第二换热盘管6设置于所述管束式交叉流换热器5的上方。在本实用新型中，氨燃烧产生的烟气在排入大气前，在燃烧室8中先被用于加热第一换热盘管7中的水向外供热，然后加热管束式交叉流换热器5中的氨气，使其在催化剂作用下裂解，再加热第二换热盘管6中的水向外供热，排出燃烧室8后，带有余热的烟气用于预热管壳式预热器4中的氨气。
本实用新型提供的装置包括氨燃烧器9，在本实用新型中，所述燃烧器9用于引燃氨气，并保持氨的持续燃烧。在本实用新型中，所述氨燃烧器9与所述燃烧室8的进气口相连通，氨气经氨燃烧器9引燃，在管束式交叉流换热器5裂解产生的氢-氮-氨混合气体助燃下，在燃烧室8中燃烧。
在本实用新型中，所述氨燃烧器9与所述管束式交叉流换热器5的出气口相连接。作为本实用新型的一个实施例，所述管束式交叉流换热器5的出气口与氨燃烧器9的喷头连接口10相连。作为本实用新型的一个实施例，所述氨燃烧器9还包括空气入口，为氨燃烧提供氧气来源。在本实用新型中，所述管束式交叉流换热器5产生的氢-氮-氨混合气体作为氨燃烧的助燃剂进入氨燃烧器9的喷头连接口10，在空气的配合作用下，引燃氨气燃烧，并保持氨的持续稳定燃烧。作为本实用新型的一个实施例，所述管束式交叉流换热器5和燃烧器9喷头的连接口10之间的连接管道应尽量远离火焰，放置于第一换热盘管7与燃烧室8周壁间的位置并靠近燃烧室8的周壁，防止高温损坏。
作为本实用新型的一个实施例，所述辅助氨燃烧的热裂解制氢装置还包括主路输氨管2-1，所述氨燃烧器9的进气口通过主路输氨管2-1与氨源相连接，为氨燃烧提供氨源。
结合图1所示的结构示意图对本实用新型的装置进行说明：一部分氨气通过主路输氨管2-1进入氨燃烧器9中，与空气混合，经氨燃烧器9引燃，在燃烧室8中燃烧，燃烧产生的烟气温度较高，依次被用于加热第一换热盘管7中的水向外供热、加热管束式交叉流换热器5中的氨气使其在催化剂作用下裂解、加热第二换热盘管6中的水向外供热、预热管壳式预热器4中的氨气，最后排出；另一部分氨气在流量计1的控制下，通过支路输氨管2-2进入管壳式预热器4中进行预热，预热后的氨气进入管束式交叉流换热器5中，在催化剂作用下吸热裂解，裂解产生的氢-氨-氮混合气体于管束式交叉流换热器5的出气口处汇流，进入氨燃烧器9的喷头连接口10，与氨气、空气混合，实现氨的持续稳定燃烧，燃烧产生的烟气热量被用于加热换热盘管中的水向外界供热以及加热管束式交叉流换热器5和预热管壳式预热器4。
本实用新型提供的装置结构紧凑，换热效率高，利用氨燃烧向换热盘管供热后的气流余热，为管束式交叉流换热器内氨裂解过程提供热量，氨经热裂解后产生的氢-氮-氨混合气能作为氨燃料的助燃剂，实现氨的持续稳定燃烧。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置，其特征在于，包括燃烧室(8)、管束式交叉流换热器(5)、换热盘管和氨燃烧器(9)；所述管束式交叉流换热器(5)和换热盘管设置于所述燃烧室(8)的内部；所述氨燃烧器(9)与所述燃烧室(8)的进气口相连通；所述管束式交叉流换热器(5)的出气口与氨燃烧器(9)相连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括主路输氨管(2-1)和支路输氨管(2-2)，所述氨燃烧器(9)通过主路输氨管(2-1)与氨源相连接；所述管束式交叉流换热器(5)通过支路输氨管(2-2)与氨源相连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述支路输氨管(2-2)上还设置有氨流量计(1)。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述支路输氨管(2-2)上还设置有单向阀(3)，所述单向阀(3)设置于所述氨流量计(1)与管束式交叉流换热器(5)之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述支路输氨管(2-2)上还设置有管壳式预热器(4)，所述管壳式预热器(4)设置于所述单向阀(3)与管束式交叉流换热器(5)之间。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述管壳式预热器(4)设置于所述燃烧室(8)外部的上方。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述换热盘管包括第一换热盘管(7)和第二换热盘管(6)，所述第一换热盘管(7)设置于所述燃烧室(8)的中下部；所述第二换热盘管(6)设置于所述燃烧室(8)的顶部；所述管束式交叉流换热器(5)设置于所述第一换热盘管(7)和所述第二换热盘管(6)之间。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一换热盘管(7)所处位置的温度为1073～1873K；所述第二换热盘管(6)所处位置的温度为473～973K，所述管束式交叉流换热器(5)所处位置的温度为973～1073K。
9.根据权利要求1或8所述的装置，其特征在于，所述管束式交叉流换热器(5)的出气口与氨燃烧器(9)的喷头连接口(10)相连。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115090219A (zh) * 2022-07-31 2022-09-23 中国石油化工股份有限公司 一种氢氨混合气的发生装置及其制备方法
WO2024008270A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 Wärtsilä Gas Solutions Norway AS Method of cracking ammonia and a cracking arrangement for cracking ammondia
CN117658065A (zh) * 2023-12-05 2024-03-08 石家庄铁道大学 氨燃烧驱动的气体抽离型氨裂解制氢***及其应用
GB2625045A (en) * 2022-10-04 2024-06-12 Catalsys Ltd Modular ammonia cracker

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024008270A1 (en) * 2022-07-04 2024-01-11 Wärtsilä Gas Solutions Norway AS Method of cracking ammonia and a cracking arrangement for cracking ammondia
CN115090219A (zh) * 2022-07-31 2022-09-23 中国石油化工股份有限公司 一种氢氨混合气的发生装置及其制备方法
GB2625045A (en) * 2022-10-04 2024-06-12 Catalsys Ltd Modular ammonia cracker
CN117658065A (zh) * 2023-12-05 2024-03-08 石家庄铁道大学 氨燃烧驱动的气体抽离型氨裂解制氢***及其应用
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