一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统技术方案

一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统，包括混合器一，混合器一的入口接氢气与第一路氨气，出混合器一的混合气一经换热器一升温后送入锅炉中的燃烧器，其特征在于，出所述锅炉的尾气经二级换热器加热第二路氨气，加热后的第二路氨气进入氨分解塔裂解得到氢气并回用至所述混合器一，第三路氨气与出所述二级换热器的尾气接入混合器二，出混合器二的混合气二经二级空预器降温后送入脱硝塔进行烟气脱硝，出脱硝塔的尾气经换热器一加热所述混合气一，出二级空预器的空气送入锅炉。本发明专利技术通过氨气裂解制取氢气然后与氨气混合燃烧，实现了氨气的能量利用和稳定燃烧，并通过脱硝和烟气再循环降低了氮氧化物污染物的排放量。氮氧化物污染物的排放量。氮氧化物污染物的排放量。

【技术实现步骤摘要】
一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统


[0001]本专利技术属于燃烧锅炉
，特别涉及一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统。

技术介绍

[0002]氢能是具有高热值、高能量转化性、无毒性的、可再生、可持续的理想清洁能源，而且它的制取方式广泛多样，制氢技术快速发展，既可以利用分布式能源通过电解水制氢，也可以采用传统化石燃料裂解制氢。但是氢气制造成本高，而且易燃易爆，在存储运输上存在安全问题，制约了氢气的发展。
[0003]氨是一种低碳、无污染、环境友好型能源，是一种比液氢本身更有效且能量密度更高的氢能载体，价格相对低廉，安全性高。但是氨燃料存在可燃极限窄，燃烧速度慢，点火困难，氮氧化物排放量高，热值相对较低的问题。而用氢作为氨燃料的引燃剂可以有效提高氨燃料的燃烧速度，添加比例主要依赖于负荷。
[0004]目前还未有利用氨气作为燃料的锅炉，由于锅炉负荷会发生变化，导致氨气不能稳定燃烧，且氨气燃烧热值低，氮氧化物生成量高，需要设计一种新型锅炉系统。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统，一方面通过掺氢使氨气稳定燃烧，另一方能够充分利用尾气的热量，降低污染。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统，包括混合器一，混合器一的入口接氢气与第一路氨气，出混合器一的混合气一经换热器一升温后送入锅炉中的燃烧器，其特征在于，出所述锅炉的尾气经二级换热器加热第二路氨气，加热后的第二路氨气进入氨分解塔裂解得到氢气并回用至所述混合器一，第三路氨气与出所述二级换热器的尾气接入混合器二，出混合器二的混合气二经二级空预器降温后送入脱硝塔进行烟气脱硝，出脱硝塔的尾气经换热器一加热所述混合气一，出二级空预器的空气送入锅炉。
[0008]在一个实施例中，所述第二路氨气经一级换热器升温后再进入所述二级换热器，所述一级换热器以出所述换热器一的脱硝尾气为加热介质。
[0009]在一个实施例中，出所述氨分解塔的混合气经气水换热器加热锅炉给水，出气水换热器的混合气送入分离器分离得到N2/H2混合物、氢气和氨气。
[0010]在一个实施例中，出所述二级换热器的尾气依次经过热器、再热器和省煤器后，分为两路，一路接入混合器二，另一路经换热器二加热所述第三路氨气，加热后的第三路氨气接入混合器二，出换热器二的尾气回送入锅炉中的燃烧器；所述省煤器加热锅炉给水。
[0011]在一个实施例中，出所述换热器一的脱硝尾气经一级空预器加热空气，加热后的空气送入所述二级空预器进行二次加热。
[0012]在一个实施例中，出所述脱硝塔的尾气分为两路，一路接换热器一并设置排气阀门，另一路回接脱硝塔的烟气入口并设置回流阀门。
[0013]在一个实施例中，所述脱硝塔进出口放置检测氮氧化物含量的CEMS，进口放置温度传感器，出口放置检测氨气的传感器，如果出所述脱硝塔的尾气氮氧化物含量超标，则关闭排气阀门，打开回流阀门，使烟气重新脱硝。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术通过氨气裂解制取氢气然后与氨气混合燃烧，实现了氨气的能量利用和稳定燃烧，并通过脱硝和烟气再循环降低了氮氧化物污染物的排放量。
附图说明
[0016]图1是本专利技术结构示意图。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]本专利技术为一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统，采用了三路氨气，如图1所示：
[0019]第一路氨气与氢气接混合器一3的入口，在混合器一3中混合，得到混合气一，混合气一经换热器一5升温后送入锅炉7中的燃烧器6。即，第一路氨气用于掺氢燃烧。
[0020]第二路氨气在二级换热器8中被出锅炉7的尾气加热，之后进入氨分解塔20裂解，以制备氢气。即，第一路氨气用于裂解制氢。显然，裂解得到的氢气可以回用至混合器一3，用作与第一路氨气混合的氢气。
[0021]第三路氨气与出二级换热器8的尾气接入混合器二12，在混合器二12中混合，得到混合气二，混合气二经二级空预器13降温后送入脱硝塔14进行烟气脱硝。即，第三路氨气用于烟气脱硝。
[0022]其中，出脱硝塔14的尾气是在换热器一5加热混合气一的热源，而由二级空预器13加热的空气则送入锅炉7提供燃烧环境。
[0023]具体地，在本专利技术中，设置了液氨罐1和氢储罐4，液氨罐1接蒸发泵2，蒸发得到的氨气分为三路，即前述的第一路氨气、第二路氨气和第三路氨气。
[0024]示例地，为进一步提高热效率，还设置了一级换热器16，第二路氨气经一级换热器16升温后再进入二级换热器8，其中一级换热器16以出换热器一5的脱硝尾气为加热介质。
[0025]示例地，在氨分解塔20得到高温混合气，该高温混合气先送入气水换热器21加热锅炉给水，加热后的锅炉给水送入锅炉7使用。被气水换热器21降温的混合气则送入分离器22，气体分离得到N2/H2混合物、氢气和氨气。得到的氢气可以送往氢储罐4，氨气可以补充至前述三路氨气中的任一路。
[0026]示例地，出二级换热器8的尾气依次经过热器9、再热器10和省煤器11。在过热器9，将锅炉7的蒸汽从饱和温度加热至过热温度，以满足做功需求，锅炉产生的饱和水蒸气经过热器9加热为过热水蒸气以送入后续工序使用，做功之后的过热水蒸气为低温低压状态。在再热器10，将做过功的低温低压蒸汽再进行加热达到一定温度，继续送入后续工序使用。在省煤器11，加热锅炉给水，加热后的锅炉给水送入锅炉7使用。尾气出省煤器11后分为两路，
一路接入混合器二12，出换热器二23的尾气回送入锅炉7中的燃烧器6。另一路则经换热器二23加热第三路氨气，加热后的第三路氨气再接入混合器二12。
[0027]示例地，为进一步提高热效率，还设置了一级空预器17，出换热器一5或一级换热器16的脱硝尾气经一级空预器17初步加热空气，加热后的空气再送入二级空预器13进行二次加热，充分降温之后的尾气则通过烟囱18外排。本专利技术中，所使用的空气来源于鼓风机19。
[0028]示例地，脱硝塔14设置有多层催化剂，为实现充分脱硝，出脱硝塔14的尾气分为两路，一路接换热器一5并设置排气阀门24，另一路则回接脱硝塔14的烟气入口并设置回流阀门25，并可设置储气罐15。此时，可以在脱硝塔14进出口放置检测氮氧化物含量的CEMS28，进口放置温度传感器26，出口放置检测氨气的传感器27，如果出脱硝塔14的尾气氮氧化物含量超标，则关闭排气阀门24，打开回流阀门25，使烟气重新脱硝。若出口氨气含量过多，则降低脱硝使用的氨气量。
[0029]本专利技术的氨气掺氢燃烧部分：液氨蒸发后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氨气掺氢燃烧的锅炉系统，包括混合器一(3)，混合器一(3)的入口接氢气与第一路氨气，出混合器一(3)的混合气一经换热器一(5)升温后送入锅炉(7)中的燃烧器(6)，其特征在于，出所述锅炉(7)的尾气经二级换热器(8)加热第二路氨气，加热后的第二路氨气进入氨分解塔(20)裂解得到氢气并回用至所述混合器一(3)，第三路氨气与出所述二级换热器(8)的尾气接入混合器二(12)，出混合器二(12)的混合气二经二级空预器(13)降温后送入脱硝塔(14)进行烟气脱硝，出脱硝塔(14)的尾气经换热器一(5)加热所述混合气一，出二级空预器(13)的空气送入锅炉(7)。2.根据权利要求1所述氨气掺氢燃烧的锅炉系统，其特征在于，所述第二路氨气经一级换热器(16)升温后再进入所述二级换热器(8)，所述一级换热器(16)以出所述换热器一(5)的脱硝尾气为加热介质。3.根据权利要求1所述氨气掺氢燃烧的锅炉系统，其特征在于，出所述氨分解塔(20)的混合气经气水换热器(21)加热锅炉给水，出气水换热器(21)的混合气送入分离器(22)分离得到N2/H2混合物、氢气和氨气。4.根据权利要求1所述氨气掺氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：张猛，陈建，木尼拉，刘永泽，
申请(专利权)人：陕西卡福纽恩新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：