用于燃烧吹扫气体的布置及其方法技术

一种用于燃烧源自为氨燃料发动机(112)提供燃料的氨燃料系统(108)的吹扫气体的布置(100)及方法，该布置(100)包括：锅炉系统(102)，其包括：燃烧器(104)、构造成供应燃料并且从而维持燃烧器(104)中的支持火焰的燃料入口(111)，以及构造成间歇地接收来自氨燃料发动机(112)的吹扫气体并且将吹扫气体供应到燃烧器(104)的吹扫气体入口(121)，该吹扫气体包括氨和惰性气体的混合物，其中燃烧器(104)构造成利用支持火焰燃烧氨。造成利用支持火焰燃烧氨。造成利用支持火焰燃烧氨。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于燃烧吹扫气体的布置及其方法


[0001]本公开涉及一种用于燃烧源自为氨燃料发动机提供燃料的氨燃料系统的吹扫气体的布置及其方法。

技术介绍

[0002]由油或气体提供动力的船用发动机在本领域中是众所周知的。用于船用蒸汽产生的燃烧油和气体的锅炉在本领域中也是众所周知的。通常，用于锅炉操作的燃料的选择是关于针对船用发动机操作所选择的燃料来进行的。因此，如果船用发动机由油提供动力，则锅炉通常也由油提供动力。然而，船用发动机和锅炉可由不同的燃料提供动力。
[0003]当今大多数船用发动机的一个缺点是海洋空气污染，尤其是在提供推进动力时从船用发动机排放的二氧化碳(CO2)。普遍同意的是，从环境方面考虑，必须减少CO2排放以及其它温室气体排放。作为一种解决方案，备选燃料在海洋产业中获得吸引力。这包括比如甲醇、氢、氨或转化的生物材料的燃料。然而，通过引入备选燃料，可能会出现其它问题，例如其它环境问题。例如，通过利用备选燃料中的一些为船用发动机提供动力，源自这些燃料的气体可能例如由于毒性而常常不直接排放到大气，并且通常需要在排放到大气之前消除。该后者是例如当氨用作燃料时的情况。因此，尽管与常规燃料相比，备选燃料在温室气体排放方面可能更加环境友好，但仍然存在其它问题需要克服。
[0004]为了解决该问题的一些部分，文献CN109140496公开了一种使用氨吹扫气体作为热源的锅炉点燃装置，其包括吹扫气体供应管线和点燃气体供应管线。
[0005]然而，如以下将阐释的，现有技术没有公开一种充分满足使得有可能使用备选燃料并且同时提供成没有或有限量的有毒气体排放到大气的成组设计标准的更加环境友好的船用布置，并且尤其当涉及满足所述成组设计标准时，现有技术没有公开如何提供一种随着时间的推移以方便的方式使用的总体布置。

技术实现思路

[0006]本公开的一个目的在于提供一种更加环境友好的船用布置，其充分满足使得有可能使用备选燃料并且同时提供成没有或有限量的有毒气体排放到大气的成组设计标准。
[0007]该目的已由一种用于燃烧源自为氨燃料发动机提供燃料的氨燃料系统的吹扫气体的布置来实现，该布置包括：
[0008]锅炉系统，其包括
[0009]燃烧器，
[0010]构造成供应燃料并且从而维持燃烧器中的支持火焰的燃料入口，以及
[0011]构造成间歇地接收来自氨燃料系统的吹扫气体并且将该吹扫气体供应到燃烧器的吹扫气体入口，该吹扫气体包括氨和惰性气体的混合物，
[0012]其中燃烧器构造成利用支持火焰燃烧氨。
[0013]优选地，氨燃料发动机是船用发动机。氨燃料发动机是有利的，因为与当今使用的
大多数化石燃料(例如，油和气体)相比，其使用更加环境友好的燃料(即氨)来为发动机提供动力。该布置是有利的，因为其燃烧源自氨燃料系统的吹扫气体，而不是将吹扫气体排放到大气中。当氨燃料发动机将燃料从氨切换到另一种燃料时或当氨燃料发动机以受控方式或由于紧急情况而关闭时，可生成吹扫气体。在该阶段，吹扫气体有毒，并且因此不应排放到大气。取而代之的是，吹扫气体入口接收源自氨燃料系统的吹扫气体并且将该吹扫气体供应到燃烧器。通过在燃烧器中燃烧混合物，吹扫气体作为主要由氮和水组成的燃烧气体而不是作为有毒气体排放到大气。因此，可以说该布置通过在燃烧器中燃烧吹扫气体而不是将有毒气体排放到大气来充当安全机构。因此，实现了使用备选燃料(即氨)并且同时提供成没有或尽可能少的有毒气体排放到大气的更加环境友好的船用布置。
[0014]优选地，氨燃料发动机依靠纯净形式的氨操作。然而，应当注意，氨可包括少量的水。还应当注意，氨可与另一种燃料混合，例如，比如甲醇或乙醇的醇类或比如氢的气体。如果氨太难利用支持火焰燃烧，则将氨与另一种燃料混合可能是有利的。
[0015]吹扫气体可包括氨和惰性气体的混合物。惰性气体可为氮。优选地，氮为压缩氮。然而，应当注意，也可使用其它惰性气体。还应当注意，如果氨与另一种燃料混合，则吹扫气体也将包括另一种燃料。可首先供应燃料以提供引燃火焰，并且当燃烧器以操作模式运行时，也可供应燃料作为主燃料。当供应燃料以提供引燃火焰时，燃料可为少量的，使得可提供用于点燃主燃料的小火焰。引燃火焰可用于点燃作为主燃料供应的燃料。当燃料作为主燃料供应时，与用于提供引燃火焰而供应的燃料相比，以更大量供应燃料。优选地，当燃烧氨时，主燃料充当支持火焰，使得吹扫气体利用支持火焰燃烧。支持火焰必须具有一定的大小以确保氨的完全燃烧。
[0016]优选地，当启动以燃烧吹扫气体时，锅炉可在以下意义上以与完全操作相比的15
‑
50％、优选25
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50％运行：支持火焰可通过以与锅炉在完全操作下运行时提供燃料所处的速率相比的15
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50％、优选25
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50％的速率提供燃料来被维持，从而确保当燃烧器为了燃烧吹扫气体的目的而启动并且未在处于完全操作以产生热的运行中启动时，供应到燃烧器的氨也燃烧。在该上下文中，可注意到，热的产生可指蒸汽的产生、加热热水、加热热流体或加热锅炉中使用的任何其它介质。支持火焰通常必须大于引燃火焰，因为与主燃料相比，吹扫气体通常更难点燃。燃料入口和吹扫气体入口可为分离的入口。然而，如以下将进一步论述的，如果吹扫气体包括气体和液体两者，则液体可由燃料入口供应到燃烧器，并且气体可由吹扫气体入口供应到燃烧器。
[0017]燃烧器可为蒸汽雾化类型或压力雾化类型。应当注意，如果燃烧器是蒸汽雾化类型，则可供应燃料以提供用于点燃主燃料的引燃燃料。如果燃烧器是压力雾化类型，则燃料通常仅作为主燃料供应。取而代之的是，压力雾化燃烧器包括构造成点燃主燃料的火花点燃器。然而，如果燃烧器是蒸汽雾化类型，则可供应燃料以提供引燃火焰作为用于点燃主燃料的火花点燃器。
[0018]锅炉系统可构造成以至少第一模式和第二模式中的一者操作，其中
[0019]第一模式是其中产生热的热产生模式，并且
[0020]第二模式是氨安全吹扫模式，其中锅炉保持温暖并且准备好快速操作和/或其中引燃火焰被维持。
[0021]第一模式可为以上论述的操作模式。第二模式可为准备模式，其中锅炉准备好快
速操作或准备好快速启动。在第一模式和第二模式中，燃烧器可为活跃燃烧器。由用语“活跃燃烧器”在这里意指准备好在任何时间(因为发动机的关闭可能在任何时间发生)经由吹扫气体入口接收吹扫气体的燃烧器。如果燃烧器是活跃燃烧器，则燃烧器处于操作模式或处于准备好模式，准备好接收吹扫气体。
[0022]所公开的锅炉系统提供成实现更灵活的锅炉系统。通过具有更灵活的锅炉系统，有可能以更多方式使用锅炉系统，而不仅仅是燃烧器的主要目的，即产生热。因此，锅炉系统也可构造成燃烧吹扫气体。不同模式之间的切换提供成常规燃烧器(例如燃油燃烧器或燃气燃烧器)可用于既产生热又燃烧吹扫气体。然而，应当注意，燃烧器可构造成以多于两种模式操作。
[0023]锅炉系统可构造成以第一模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于燃烧源自为氨燃料发动机(112)提供燃料的氨燃料系统(108)的吹扫气体的布置(100)，所述布置(100)包括：锅炉系统(102)，其包括燃烧器(104)，构造成供应燃料并且从而维持所述燃烧器(104)中的支持火焰的燃料入口(111)，以及构造成间歇地接收来自所述氨燃料系统(108)的吹扫气体并且将所述吹扫气体供应到所述燃烧器(104)的吹扫气体入口(121)，所述吹扫气体包括氨和惰性气体的混合物，其中所述燃烧器(104)构造成利用所述支持火焰燃烧所述氨。2.根据权利要求1所述的布置(100)，其中，所述锅炉系统(102)构造成以至少第一模式(201)和第二模式(211)中的一者操作，其中所述第一模式(201)是其中产生热的热产生模式，并且所述第二模式(211)是氨安全吹扫模式，其中锅炉(106)保持温暖并且准备好快速操作和/或其中引燃火焰被维持。3.根据权利要求2所述的布置(100)，其中，所述锅炉系统(102)构造成以所述第一模式(201)的至少第一子模式(201a)和第二子模式(201b)中的一者操作，其中，在所述第一子模式(201a)中，主火焰在所述燃烧器(104)中被维持以用于热产生并且无吹扫气体供应到所述燃烧器(104)，并且，在所述第二子模式(201b)中，所述主火焰在所述燃烧器(104)中被维持以用于热产生并且吹扫气体供应到所述燃烧器(104)并且利用充当所述支持火焰的所述主火焰燃烧所述氨。4.根据权利要求2或权利要求3所述的布置(100)，其中，所述锅炉系统(102)构造成通过首先点燃引燃火焰并且然后从所述引燃火焰点燃所述支持火焰来点燃支持火焰，或如果引燃火焰被维持，则直接从所述引燃火焰点燃所述支持火焰，并且将吹扫气体供应到所述燃烧器(104)并且利用所述支持火焰燃烧所述氨。5.根据前述权利要求中任一项所述的布置(100)，其中，所述燃料入口(111)经由燃料供应管线(113、133)连接到燃料源(115、135)，所述燃料源(115、135)构造成供应选自由液化天然气(LNG)、馏分油和残余燃料组成的组的燃料。6.根据前述权利要求中任一项所述的布置(100)，进一步包括所述氨燃料系统(108)，所述氨燃料系统(108)包括：用于储存氨的氨燃料源(155)，燃料供应系统(110)，所述氨燃料发动机(112)，以及吹扫源(165)，其容纳所述惰性气体，并且构造成通过将所述惰性气体冲刷通过所述氨燃料系统(108...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：阿法拉伐股份有限公司，
类型：发明
国别省市：