本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术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。
A thermal cracking hydrogen production device for auxiliary ammonia combustion
【技术实现步骤摘要】
一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置
本技术涉及氨燃料供热
，具体涉及一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置。
技术介绍
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CN201512408U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。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种辅助氨燃烧的热裂解制氢装置。本技术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。为了实现上述技术目的，本技术提供以下技术方案：本技术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。本技术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。在本技术中，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。本技术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为本技术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。具体实施方式本技术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。本技术提供的装置包括燃烧室8，在本技术中，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。本技术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。在本技术中，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。在本技术中，所述催化剂优选为西南院Z204镍触媒。在本技术中，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。作为本技术的一个实施例，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。作为本技术的一个实施例，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。作为本技术的一个实施例，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。作为本技术的一个实施例，所述支路输氨管2-2上还设置有氨流量计1。在本技术中，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。在本技术中，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。在本技术中，流经所述氨流量计的氨气优选为常温。作为本技术的一个实施例，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。作为本技术的一个实施例，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。在本技术中，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。作为本技术的一个实施例，所述管壳式预热器4设置于所述燃烧室8外部的上方。在本技术中，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。在本技术中，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本文档来自技高网...
【技术保护点】
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。/n
【技术特征摘要】
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...
【专利技术属性】
技术研发人员：王兆林，周梅，郑淞生，陈锦，胡晓慧，林志彬，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：新型
国别省市：福建;35
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