本发明专利技术公开了一种多孔介质燃烧装置、氨气燃烧系统及燃烧控制方法，涉及气体燃烧领域，多孔介质燃烧装置包括壳体，壳体设有燃烧装置气体入口和烟气出口；多孔介质本体，其设置在壳体内部，多孔介质本体包括沿气体流动方向依次设置的第一预热层、气体燃烧层，第一预热层与燃烧装置气体入口连通，第一预热层为涂覆有氨裂解催化剂的多孔介质层，气体燃烧层为多孔透气层结构。本发明专利技术将涂覆有氨裂解催化剂的多孔介质层作为多孔介质燃烧装置的第一预热层，多孔介质的导热蓄热作用再结合氨裂解催化剂，使得第一预热层能够充分利用燃料燃烧产生的热量使氨气自发进行氨裂解，这样可以使氨裂解所需的外部能耗得到降低。所需的外部能耗得到降低。所需的外部能耗得到降低。
【技术实现步骤摘要】
一种多孔介质燃烧装置、氨气燃烧系统及燃烧控制方法
[0001]本专利技术涉及气体燃烧领域，特别涉及一种多孔介质燃烧装置、氨气燃烧系统及燃烧控制方法。
技术介绍
[0002]氨是一种零碳燃料，可视为氢能的良好载体（氢元素质量含量占比为17.8%），且易于液化，因此在运输及贮存过程中也更加安全。但氨的反应活性较弱，火焰传播速度慢、点火能量高、可燃范围窄，因而在实际应用中面临点火困难、火焰稳定性差等问题。
[0003]多孔介质燃烧可实现燃料预热，相比于自由燃烧，多孔介质燃烧有如下好处：多孔介质有较大的固体表面积，因此具有较强的蓄热能力；多孔介质结构对流动产生了扰动，因此强化了混合和传热；多孔介质的导热和热辐射可对未燃气进行预热，提升燃烧稳定性；多孔介质的良好导热性使得燃烧区域在多孔介质的水平方向上温度趋于均匀，保持较平滑的温度梯度，降低了燃烧最高温度，因此热力型氮氧化物较少。
[0004]鉴于多孔介质燃烧的优点，可以将氨气进行氨裂解得到含有氢气的裂解气，然后通入多孔介质燃烧器燃烧，利用多孔介质燃烧实现燃料预热，有助于改善氨燃料点火困难、燃烧稳定性差的问题，但是氨裂解需要达到较高的温度条件，所以这种方式存在氨裂解能耗高的问题。
技术实现思路
[0005]本专利技术目的在于提供一种多孔介质燃烧装置、氨气燃烧系统及燃烧控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0006]为解决上述技术问题所采用的技术方案：本专利技术提供一种多孔介质燃烧装置，包括壳体，所述壳体设有燃烧装置气体入口和烟气出口；多孔介质本体，其设置在所述壳体内部，所述多孔介质本体包括沿气体流动方向依次设置的第一预热层、气体燃烧层，所述第一预热层与所述燃烧装置气体入口连通，所述第一预热层为涂覆有氨裂解催化剂的多孔介质层结构，所述气体燃烧层为多孔透气层结构。
[0007]本专利技术的有益效果是：将涂覆有氨裂解催化剂的多孔介质层作为多孔介质燃烧装置的第一预热层，多孔介质的导热蓄热作用再结合氨裂解催化剂，使得第一预热层能够充分利用燃料燃烧产生的热量使氨气自发进行氨裂解，这样就可以使氨裂解所需的外部能耗得到降低，同时，也有助于拓宽燃料的燃烧极限、提高点火成功率、增强燃烧的稳定性、拓宽多孔介质燃烧器功率负荷和使用范围。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一预热层由多个表面涂覆氨裂解催化剂的氧化铝球堆设而成。一方面，氧化铝具有一定的导热性，能够使经过预热层的燃料气体快速预热且可以抗热震，另一方面，以氧化铝作为基体涂覆催化剂可以催化氨气产生氨裂解反应，并且，采用分散的氧化铝球能以堆积的形式形成第一预热层，工艺简单，制造方便。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，所述第一预热层与所述气体燃烧层之间还设有第二预热层，在三个层结构中，所述第二预热层的孔隙率设置为最小，所述气体燃烧层的孔隙率设置为最大。这样设置能够有效防止回火的产生，同时也能保证整个多孔介质本体具有良好的气体流动性。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，在三个层结构中，所述第二预热层的厚度设置为最小，所述气体燃烧层的厚度设置为最大。这样设置有助于进一步提升氨裂解进程和预混燃料预热进程，并且气体燃烧层能够具有较大的固体表面积来提升蓄热能力。
[0011]此外本专利技术还提供一种氨气燃烧系统，其基于上述的多孔介质燃烧装置，还包括氨气供给组件、空气供给组件、氨裂解器、气体混合装置，所述氨气供给组件的氨气出口、所述氨裂解器的裂解气出口、所述空气供给组件的空气出口分别通过管路连接至所述气体混合装置的输入口，所述气体混合装置的输出口通过管路连接至所述燃烧装置气体入口，所述氨气供给组件的氨气出口还通过管路连接至所述氨裂解器的氨气入口。系统启动时，氨气通过氨裂解器产生氢气来点火和辅助燃烧，当多孔介质燃烧装置的温度上升到一定程度时，氨气也可以通过多孔介质燃烧装置进行氨裂解；多孔介质本体预热完成后，还可以关闭氨裂解器，氨气供给组件的氨气直接与空气形成预混气进入多孔介质燃烧装置，氨气在多孔介质燃烧装置内能产生足够的氢气维持氨气稳定燃烧，因此，本专利技术的氨气燃烧系统可以降低氨裂解器的裂解程度，进而降低能耗。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体上还设有氨气喷嘴，所述氨气供给组件的氨气出口还通过管路连接至所述氨气喷嘴，所述氨气喷嘴的喷射方向设置为朝向所述燃烧装置气体入口的方向且与气体流动方向形成为120
°
~160
°
的夹角，在该角度范围内，氨气喷嘴向燃烧室喷入富氨气体，能够良好地实现燃烧室烟气降氮。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，所述壳体在所述烟气出口还设有SCR脱硝装置，所述氨气供给组件的氨气出口还通过管路连接至所述SCR脱硝装置。燃烧后的烟气向外排出时通过SCR脱硝装置可以降低烟气中的氮氧化物。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，还包括天然气供给组件，所述天然气供给组件的天然气出口通过管路连接至所述气体混合装置的输入口。增加天然气供给后，在系统启动阶段，可以采用天然气替代氨气对多孔介质燃烧装置预热，预热完成后，天然气也可以与氨气和空气混合后燃烧，这样能进一步降低系统能耗，并且多种燃料供给也增强了氨气燃烧系统的适用性。
[0015]此外本专利技术还提供一种燃烧控制方法，其基于上述的氨气燃烧系统，具体控制方法为：采用氢气掺混和预热燃料气体相结合的方式促进氨气燃烧，点火阶段，控制所述氨裂解器进行氨裂解得到含有氢气的裂解气，所述裂解气燃烧预热所述多孔介质燃烧装置；预热完成后，关闭所述氨裂解器，所述氨气供给组件供给的氨气通过所述第一预热层进行氨裂解以持续地产生氢气。本控制方法通过氢气掺混和预热燃燃料气体相结合的方式促进氨燃料燃烧，通过控制氨裂解器和多孔介质燃烧装置进行氨裂解，充分利用燃烧产生的热能，能够降低系统能耗，提高能源利用率，并且还有助于拓宽燃料的燃烧极限、提高点火成功率、增强燃烧的稳定性、拓宽多孔介质燃烧器功率负荷和使用范围。
[0016]作为上述技术方案的进一步改进，关闭所述氨裂解器的条件设置为所述多孔介质本体的温度范围满足：所述第一预热层的工作温度范围为500℃~800℃，所述气体燃烧层的
工作温度范围为1000℃~1400℃。该条件下，燃料气体具备良好的预热环境和燃烧环境，并且第一预热层氨裂解产生的氢气足以辅助氨气的稳定燃烧。
附图说明
[0017]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明；图1是本专利技术实施例1的多孔介质燃烧装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例4的氨气燃烧系统的系统示意图。
具体实施方式
[0018]本部分将详细描述本专利技术的具体实施例，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0019]在本专利技术的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种多孔介质燃烧装置，其特征在于，包括：壳体（501），所述壳体（501）设有燃烧装置气体入口（509）和烟气出口（510）；多孔介质本体，其设置在所述壳体（501）内部，所述多孔介质本体包括沿气体流动方向依次设置的第一预热层（503）、气体燃烧层（505），所述第一预热层（503）与所述燃烧装置气体入口（509）连通，所述第一预热层（503）为涂覆有氨裂解催化剂的多孔介质层结构，所述气体燃烧层（505）为多孔透气层结构，所述第一预热层（503）由多个表面涂覆氨裂解催化剂的氧化铝球堆设而成；所述第一预热层（503）与所述气体燃烧层（505）之间还设有第二预热层（504），在三个层结构中，所述第二预热层（504）的孔隙率设置为最小，所述气体燃烧层（505）的孔隙率设置为最大。2.根据权利要求1所述的多孔介质燃烧装置，其特征在于：在三个层结构中，所述第二预热层（504）的厚度设置为最小，所述气体燃烧层（505）的厚度设置为最大。3.一种氨气燃烧系统，其特征在于：其采用权利要求1
‑
2任一项所述的多孔介质燃烧装置，还包括氨气供给组件、空气供给组件、氨裂解器（300）、气体混合装置（400），所述氨气供给组件的氨气出口、所述氨裂解器（300）的裂解气出口、所述空气供给组件的空气出口分别通过管路连接至所述气体混合装置（400）的输入口，所述气体混合装置（400）的输出口通过管路连接至所述燃烧装置气体入口（509），所述氨气供给组件的氨气出口还通过管路连接至所述氨裂解器（300）的氨气入口。4.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：于洲，杜建国，朱旭仁，周吉伟，王宇，靳世平，程一兵，马柳昊，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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