一种等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置，包括烟气进口端盖，烟气出口端盖，烟气进口导管，散热器芯体，氨气接管端盖，氨气后端盖，上端盖，下端盖；所述烟气进出口端盖，上下端盖，氨气前后端盖从长方体的六面拼接成为整个装置的外壳；所述散热器芯片由散热片和通氨管道组成，氨气通过管道在散热片之间往复前进，充分换热裂解；所述前后端盖与换热片分格接触形成风道；所述前后端盖为梯形，与上下左右四个端盖密封。本实用新型专利技术结构清晰、布局合理，操作方便，具有较好的稳定性，可回收利用动力装置的尾气余热；作为一种高效的换热器，通其他气体进行加热汽化裂解，或作为动力装置热量回收供暖使用。或作为动力装置热量回收供暖使用。或作为动力装置热量回收供暖使用。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置


[0001]本技术属于低温等离子体应用及燃料重整领域，具体涉及一种等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置。

技术介绍

[0002]氢由于储量丰富、燃烧热值高、燃烧产物仅为水，被誉为绿色能源载体，在冶金工业、航空航天、氢能发电、石油提炼等领域有着广泛的应用。氢能作为一种理想的能源载体之一，近些年来受制于储存和运输的难题并未大规模的发展。为了避免储存和运输的难题，通过原料重整来实现现场制氢，就显得尤为重要。氨是一种富氢物质，其理论储氢量可达17.6wt％，且热稳定性好，具有运输便利、无碳等优点放氢条件温和，被认为是合适的储氢介质之一，可将其作为储氢材料现场释放氢气，因此氨分解作为一种有效的现场制氢方法而受到了广泛关注。应用在动力装置中的氨燃料常常有着高温尾气，或者出现氨气未燃尽的情况，因此造成的能量损失难以估计，需要一种可以利用未燃的氨气和高温尾气的能量回收装置。
[0003]将氨直接裂解制成氢或氢氨混合物，为氢燃料电池或氨燃料电池或内燃机等应用场景提供燃料是一种极其便捷的方式，增加了氢氨利用的覆盖范围，同时无需单独存储氨之外的燃料，得到广泛的使用。文献资料CN201520796878.0公开了一种氨裂解装置，利用加热管与换热器和镍触媒介质将氨裂解成氮气和氢气；文献资料CN200980146125.2利用氨氧化装置和发动机尾气余热协同催化裂解氨制氢；文献资料CN202111199042.9公开了一种两段法裂解氨制氢气的方法，利用第二段高温裂解氨反应出口气热量，节省外供热量，同时减少第二段高温氨裂解反应需求；文献资料CN202111329866.3公开了一种基于氨氢融合燃料的内燃机发电驱动零碳车辆及控制的方法，以氨经过氨裂解器重整后产生的氢气为引燃和助燃燃料，氢氨融合燃料内燃机驱动发电机，发电机直接提供给驱动电机为车辆提供驱动，也可为动力电池充电，在车辆启动时，为氨裂解器中的电加热装置供电，在稳定工况下氨裂解能量主要来自于内燃机的冷却和排气热量；上述这些技术均用到了氨裂解制氢的过程，或是部分利用发动机或燃烧余热，或是使用电对氨进行加热裂解。利用发动机余热进行裂解存在供热不足的问题，也无法处理未燃尽的燃料容易对大气造成污染；利用电加热则存在蓄电池储能(或发电机效率)和加热效率低的问题。文献资料CN201921733610.7公开了一种利用辅助氨燃烧的热裂解制氢装置，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，经裂解后产生的氢、氮和氨混合气进一步作为氨燃料的助燃剂，实现氨的持续稳定燃烧；文献CN202121068675.1公开了一种新型液氨裂解发电系统，液氨经过预热后进入分解炉被催化分解，所得氢气经催化氧化放热，为氨裂解反应供热，剩余部分通过燃料电池发电；直接用氨燃烧来提供热源能够维持氨裂解的稳定性及较高的效率，但仍然面临氨不易燃烧，燃烧速度慢及燃烧不充分的问题，进而带来氨裂解设备过大，使用范围受限的困难。

技术实现思路

[0004]应用在动力装置中的氨燃料常常有着高温尾气，或者出现氨气未燃尽的情况，需要一个回收装置吸收尾气的余热，利用未燃尽的NH3，本技术为解决上述技术问题，提出一种等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置，利用等离子体助燃氨的特殊性质，耦合动力装置的高温尾气，热裂解氨气，为提高氨燃料的利用率提供了一条崭新的思路。本技术也可以用来加热其他气体。
[0005]为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：
[0006]一种等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置，包括烟气进口端盖，烟气出口端盖，烟气进口导管，散热器芯体，氨气前端盖，氨气后端盖，上端盖，下端盖；所述烟气进口端盖、烟气出口端盖、上端盖、下端盖，氨气前端盖、氨气后端盖从长方体的六面拼接成为整个装置的外壳；所述散热器芯片由散热翅片和氨气裂解管组成，氨气通过氨气裂解管在散热翅片之间往复前进，充分换热裂解；所述氨气前端盖、氨气后端盖与散热翅片分格接触形成风道；所述氨气前端盖、氨气后端盖为梯形，与烟气进口端盖、烟气出口端盖、上端盖、下端盖密封；
[0007]氨气入口的接口焊接在氨气前端盖上，采用6个螺母紧固连接；
[0008]所述氨气前端盖和氨气后端盖各有8个分格，交错固定，并每个分格边缘和最外层的散热翅片密封；
[0009]所述上、下端盖材质为不锈钢并附有绝缘涂层；
[0010]所述换热内芯由9层散热翅片和穿插其中的氨气裂解管组成；第3，5，7层散热翅片和烟气进口导流板焊接，回收烟气从入口处分成四部分；
[0011]所述氨气裂解管分为29列，一列4个一列3个交替排列，间隔排列，保持相同间距；
[0012]所述氨气裂解管两边的边缘和最外侧的散热翅片焊接而成有气密性，氨气裂解管固定穿过中间的7层散热翅片，每一根氨气裂解管和散热翅片采用焊接固定。
[0013]进一步地，所述等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置的进气来自于等离子体辅助氨燃烧和尾气相互耦合，尾气包括车用船用发动机尾气或燃气轮机尾气。
[0014]进一步地，氨气裂解管根据使用催化剂的种类不同有不同的布置方式，使用烧结或微粒嵌入，氨气裂解管的内径范围为3
‑
12cm。
[0015]进一步地，所述散热器芯体内部压力为负压或常压或高压，所述高压大于1atm，小于或等于30atm。
[0016]进一步地，所述氨气裂解管内的压力为负压或常压或高压，所述高压大于1atm，小于或等于750atm。
[0017]进一步地，所述氨气裂解管内部温度为200
‑
1200度。
[0018]进一步地，所述氨气裂解管道的耐腐蚀金属材质为不锈钢或碳钢，所述散热翅片采用高导热陶瓷材料为Si3N4或SiC。
[0019]进一步地，所述等离子体为滑动弧等离子体、微波等离子体、直流电弧等离子体、介质阻挡放电等离子体、沿面放电等离子体或射频等离子体，工作模式是连续波模式或是脉冲模式；其中，所述等离子体在脉冲模式下的脉冲频率为1Hz
‑
100kHz，占空比为1％
‑
99％。
[0020]进一步地，每一根氨气裂解管和散热翅片之间填充导热材料。
[0021]本技术用于等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置，通过散热翅片和等离子体辅助燃烧放热，回收利用未燃尽的燃料和未利用的热量，进行氨裂解或其他形式的热回收。
[0022]本技术利用高精度热式质量流量控制器进行尾气流量控制，具有灵敏度高且易于控制、流量稳定性好的优点。经过实验，这种散热翅片的布置和管道有利于更好的利用尾气的热量。
[0023]本技术的工作原理是：
[0024]本技术通过使用的等离子体辅助燃烧，其原理是利用等离子体所产生的大量电子、离子、活性自由基等，氧原子、羟基等活性自由基将极大的促进氨等燃料的燃烧性能，同时降低氨燃烧过程产生的大量NOx，使其经过简易处理即可排放。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置，其特征在于：包括烟气进口端盖，烟气出口端盖，烟气进口导管，散热器芯体，氨气前端盖，氨气后端盖，上端盖，下端盖；所述烟气进口端盖、烟气出口端盖、上端盖、下端盖，氨气前端盖、氨气后端盖从长方体的六面拼接成为整个装置的外壳；所述散热器芯片由散热翅片和氨气裂解管组成，氨气通过氨气裂解管在散热翅片之间往复前进，充分换热裂解；所述氨气前端盖，氨气后端盖与散热翅片分格接触形成风道；所述氨气前端盖，氨气后端盖为梯形，与烟气进口端盖、烟气出口端盖、上端盖、下端盖密封；氨气入口的接口焊接在氨气前端盖上，采用6个螺母紧固连接；所述氨气前端盖和氨气后端盖各有8个分格，交错固定，并每个分格边缘和最外层的散热翅片密封；所述上端盖、下端盖材质为不锈钢并附有绝缘涂层；所述散热器芯体由9层散热翅片和穿插其中的氨气裂解管组成；散热翅片采用高温导热陶瓷材料，第3，5，7层散热翅片和烟气进口导流板焊接，回收烟气从入口处分成四部分；所述氨气裂解管采用耐腐蚀金属，分为29列，一列4个一列3个交替排列，间隔排列，保持相同间距；所述氨气裂解管两边的边缘和最外侧的散热翅片焊接而成有气密性，氨气裂解管固定穿过中间的7层散热翅片，每一根氨气裂解管和散热翅片采用焊接固定。2.根据权利要求1所述的等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置，其特征在于：所述等离子体辅助燃烧耦合尾气余热裂解氨装置的进气来自于等离子体辅助氨燃烧和尾气相互耦合，尾气包...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁培楷，陈龙威，王志伟，卫新宇，
申请(专利权)人：合肥综合性国家科学中心能源研究院安徽省能源实验室，
类型：新型
国别省市：