本发明专利技术涉及内燃机燃烧技术领域，涉及一种氨氢混燃燃烧室和氨氢混燃的燃烧方法，一种氨氢混燃燃烧室，包括燃烧室本体，在燃烧室本体内部或外部设置氨气热解室，氨气热解室存在于燃烧室本体内或利用燃烧室本体壁面构建于燃烧室本体外部，利用燃烧室本体高温壁面或燃烧室本体内的高温环境热解氨气热解室内的氨气，产生氢气，氢气从氨气热解室的氢气孔进入燃烧室本体，与燃烧室本体燃料喷嘴喷入的氨气，以及进入燃烧室本体的高压空气一起混合燃烧，实现氨氢混燃。本发明专利技术直接将氨气分解制氢装置集成于燃烧室，充分利用燃烧室壁面的高温热解氨气，省去了单独设置的复杂的氨气裂解装置，简化了氨氢混燃整体装置的结构。同时达到了燃烧室降温的目的。室降温的目的。室降温的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种氨氢混燃燃烧室和氨氢混燃的燃烧方法
[0001]本专利技术涉及内燃机燃烧
，尤其涉及一种氨氢混燃燃烧室和氨氢混燃的燃烧方法。
技术介绍
[0002]氨气属于无碳燃料，燃烧后没有温室气体排放，更环保。氨气又是优良的氢载体。氨气还具有低火焰速度和高抗自燃性，易于液化并储存和运输。基于以上氨气的特点，氨燃烧近年来被更多地研究和讨论。
[0003]氨气的层流火焰速度较低，对氨燃料直接燃烧的研究较少，而H2、CH4、柴油等碳氢燃料的层流火焰较高，所以研究人员提出将氨气与碳氢燃料混合燃烧以提高氨气的燃烧速率。经过氨气与各种碳氢燃料混合燃烧的参数比对，将H2与氨气掺混燃烧，能最大程度地提高层流火焰速度。
[0004]H2反应活性高、密度小，需要采用超低温或高压储存，因此存储、运输成本高、风险大。而氨气液化压力低、活性低，容易储存和运输。又因为氨气的氢体积密度大，是优良的氢载体，所以研究人员便开始关注对易于运输的液态氨气进行裂解反应产生H2的方案。
[0005]授权公告号为CN102216588B的中国专利公开了一种氨发动机系统，先使用氨裂解装置产生氢气作为氨助燃剂输入到氨发动机内。氨的分解过程为吸热反应，需要提供热量源，上述专利的方案是，氨发动机的排气进入氨氧化装置，氨氧化过程所释放的热量供氨裂解装置所用，现有技术中也有直接在氨裂解装置中增加加热系统以裂解氨气的例子。以上氨气制氢的缺点是要增设氨裂解装置，还要解决为氨分解提供热量的问题，使氨气燃烧器的结构复杂化，同时增加了成本；而且在发动机刚启动时，氨燃烧不充分，这些阶段不能提供氨裂解满足的温度条件，需要再附加一些装置去解决这一问题。
技术实现思路
[0006]针对上述现有技术的缺点或不足，本专利技术的目的在于提供一种氨氢混燃燃烧室和氨氢混燃的燃烧方法，不需要单独设置氨裂解装置，也不需要附加设备为氨裂解提供热量，而是直接利用燃烧器壁面的高温对氨气进行热解，将热解得到的氢气引入氨气的进气管道中一同进入燃烧器，既利用了燃烧器壁面的热量，同时又有效为燃烧器壁面降温，一举两得。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术具有如下构成：一种氨氢混燃燃烧室，包括燃烧室本体，和在燃烧室本体内部或外部设置氨气热解室，氨气热解室存在于燃烧室本体内或利用燃烧室本体壁面构建于燃烧室本体外部，氨气热解室上安装热解氨气喷嘴，向氨气热解室内喷入氨气，利用燃烧室本体高温壁面或燃烧室本体内的高温环境热解氨气热解室内的氨气，产生氢气，氢气从氨气热解室的氢气孔进入燃烧室本体，与燃烧室本体燃料喷嘴喷入的氨气，以及进入燃烧室本体的高压空气一起混合燃烧。
[0008]上述方案的实施例一，在燃气轮机的燃烧室本体的外部设氨气热解室，氨气热解室由燃烧室本体外壁和新设置的热解室壳体组成，在热解室壳体上安装热解氨气喷嘴，燃烧室本体外壁上设氢气孔。
[0009]上述方案的实施例二，氨气热解室设置于燃气轮机的燃烧室本体中间，热解室壳体将燃烧室本体分隔为靠近燃气轮机轴线的燃烧一室和远离轴线的燃烧二室，热解氨气喷嘴安装于氨气热解室一端的开口处，热解室壳体被燃烧室本体内高温空气包裹，氨气热解室朝向燃烧一室和燃烧二室的壁面上均开氢气孔。
[0010]实施例二中，在燃烧室本体出口端增设导流板，氨气和空气的高压预混气进入燃烧一室，预混气在燃烧一室点火燃烧，使氨气热解室壁面升温达到氨气的热解温度，氢气通过氢气孔分别进入燃烧一室，燃烧一室中氨气与氢气混合燃烧生成的高温燃气一部分直接进入涡轮做功，另一部分因导流板阻挡返回燃烧二室，与燃料喷嘴喷入的氨气，以及进入燃烧二室的氢气混合，进行二次点火燃烧。
[0011]优选地，将热解氨气喷嘴和燃料喷嘴进行嵌套合并，并在组合喷嘴中设置控制阀门，通过调节控制阀门改变热解氨气与燃料氨气的配比，进而改变氨气与氢气量的掺混比例，优选氨气氢气摩尔数比值为0.3~1。
[0012]更进一步，在氨气热解室增加热解空气喷嘴，向氨气热解室喷入高压空气，以提供氧气，氧气与氨气混合进行热解，设置控制阀调节热解氨气和热解空气的流量，调节氨气和氧气的掺混比例。
[0013]一种氨氢混燃的燃烧方法，包括以下步骤：S1：在燃烧室本体内部设置氨气热解室，或借助燃烧室本体壁面在燃烧室本体外部设置氨气热解室，氨气热解室端部安装热解氨气喷嘴，在氨气热解室壁面设置与燃烧室本体连通的氢气孔。
[0014]S2：向燃烧室本体内通入高压空气，同时从燃料喷嘴向燃烧室本体内喷入氨气作为燃料，组成混合气体，火花塞点火燃烧混合气体，燃烧产生的热量使燃烧室本体壁面温度升高；S3：当燃烧室本体壁面温度升高至氨气热解温度时，通过热解氨气喷嘴向氨气热解室内喷入氨气；S4：氨气在燃烧室本体高温壁面作用下热解产生氢气，氢气通过氢气孔进入燃烧室本体，与燃料氨气和空气混合燃烧，实现氨氢混燃，通过调节热解氨气与燃料氨气的流量调节氨气与氢气量的配比；S5：持续供应燃料氨气和待热解制氢的氨气，实现氨气和氢气混合持续燃烧。
[0015]进一步，在所述S1中，在氨气热解室上增加热解空气喷嘴，在所述S3中，向氨气热解室中通入高压空气，以提供氧气，氧气与氨气混合进行热解，设置控制阀调节热解氨气和热解空气的流量，调节氨气和氧气的掺混比例，提高氨气的热解程度。
[0016]所述S4步骤中，优选氨气氢气摩尔数比值为0.3~1。
[0017]在刚开始工作时，燃烧室本体壁面温度较低，在所述S2中，先从燃油喷嘴喷入天然气或反应活性高的气体为燃料，燃烧室本体达到氨气热解温度后，再将燃料转换为氨气。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的氨氢混燃燃烧室，直接将氨气分解制氢装置集成于燃烧室，充分利用燃
烧室壁面的高温热解氨气，省去了单独设置的复杂的氨气裂解装置，使氨氢混燃燃烧室兼具氨气制氢的功能，并简化了氨氢混燃整体装置的结构。同时氨气热解消耗的热量能使燃烧室壁面温度降低，还达到了燃烧室降温的目的。
[0019]本专利技术的氨氢混燃燃烧室，还提供了热解氨气中加入氧气以及调节两者比例的方案，以及氨气和氢气掺混比例的调节方式，并为燃烧室启动初期温度较低提出了解决方案。所以，本专利技术的氨氢混燃燃烧室还具有较强的调节参数的功能，便于调节燃烧室达到最优化的状态。
[0020]本专利技术的氨氢混燃的燃烧方法，将氨气热解制氢过程直接在燃烧室内进行，可以应用于各种装置的燃烧器中，例如：内燃机燃气轮机、锅炉等，既利用了燃烧室的热量，不需为氨气裂解单独提供加热源，同时起到冷却燃烧室壁面的作用。
附图说明
[0021]图1：本专利技术的氨氢混燃燃烧室的实施例一的示意图；图2：本专利技术的氨氢混燃燃烧室的实施例二的示意图；图3：本专利技术的氨氢混燃燃烧室的实施例三的示意图；图4：不同当量比下，定容燃烧温度随氨氢混合比的变化曲线图；图5：在通入少量氧气后氨气氧气在不同掺混比例下的热解程度
‑
时间曲线图；图中各符号表示含义如下：氨气热解室10、热解氨气喷嘴11、氢气孔12、热解空气喷嘴13、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氨氢混燃燃烧室，包括燃烧室本体（5），其特征在于，在所述燃烧室本体（5）内部或外部设置氨气热解室（10），所述氨气热解室（10）存在于所述燃烧室本体（5）内或利用所述燃烧室本体（5）壁面构建于所述燃烧室本体（5）外部，所述氨气热解室（10）上安装热解氨气喷嘴（11），向所述氨气热解室（10）内喷入氨气，利用所述燃烧室本体（5）高温壁面或所述燃烧室本体（5）内的高温环境热解所述氨气热解室（10）内的氨气，产生氢气，氢气从所述氨气热解室（10）的氢气孔（12）进入所述燃烧室本体（5），与所述燃烧室本体（5）燃料喷嘴（14）喷入的氨气，以及进入所述燃烧室本体（5）的高压空气一起混合燃烧。2.根据权利要求1所述的氨氢混燃燃烧室，其特征在于，在燃气轮机的所述燃烧室本体（5）的外部设所述氨气热解室（10），所述氨气热解室（10）由所述燃烧室本体（5）外壁和新设置的热解室壳体（15）组成，在所述热解室壳体（15）上安装所述热解氨气喷嘴（11），所述燃烧室本体（5）外壁上设所述氢气孔（12）。3.根据权利要求1所述的氨氢混燃燃烧室，其特征在于，所述氨气热解室（10）设置于燃气轮机的所述燃烧室本体（5）中间，所述热解室壳体（15）将所述燃烧室本体（5）分隔为靠近燃气轮机轴线的燃烧一室（51）和远离轴线的燃烧二室（52），所述热解氨气喷嘴（11）安装于所述氨气热解室（10）一端的开口处，所述热解室壳体（15）被所述燃烧室本体（5）内高温空气包裹，所述氨气热解室（10）朝向所述燃烧一室（51）和所述燃烧二室（52）的壁面上均开所述氢气孔（12）。4.根据权利要求3所述的氨氢混燃燃烧室，其特征在于，在所述燃烧室本体（5）出口端增设导流板（8），氨气和空气的高压预混气进入所述燃烧一室（51），预混气在所述燃烧一室（51）点火燃烧，使所述氨气热解室（10）壁面升温达到氨气的热解温度，氢气通过所述氢气孔（12）分别进入所述燃烧一室（51），所述燃烧一室（51）中氨气与氢气混合燃烧生成的高温燃气一部分直接进入涡轮（6）做功，另一部分因所述导流板（8）阻挡返回所述燃烧二室（52），与所述燃料喷嘴（14）喷入的氨气，以及进入所述燃烧二室（52）的氢气混合，进行二次点火燃烧。5.根据权利要求1所述的氨氢混燃燃烧室，其特征在于，将所述热解氨气喷嘴（11）和所述燃料喷嘴（14...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵建锟，王成，郭丁，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。