【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于氨气制氢，尤其涉及一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置及方法。
技术介绍
1、氢能源是当前最理想的无碳能源，具有可再生、无污染、安全性可控等优点，其完全燃烧产物只有水。实现氢能产业的大规模应用，面临的主要挑战是安全高效的氢气储运。氨气是一种氢气运输和储存的有效载体，具有储运成本低、单位体积含氢量高、安全性高等优势。氨气制氢已经成为国际清洁能源的前瞻性、颠覆性、战略性的技术发展方向。
2、目前，许多学者对其进行了广泛的研究，主要方向包括热催化法、高温热分解法、光解法、电催化以及等离子体催化法。与其他氨制氢方法相比，热催化法和电催化法技术成熟，应用广泛，但存在各自的不足，其中电催化过程能量消耗较大，热催化过程需要外界热源。
3、氨气是一种清洁燃料，可以燃烧产生热能驱动氨制氢过程，但其燃烧温度较低，燃烧不稳定，火焰传播速率慢。利用氨气燃烧为氨气制氢提供热源是一种可行的方案，但需要开展深入的研究。
4、因此，本申请有必要提供一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题。
技术实现思路
1、基于以上现有技术的不足，本专利技术所解决的技术问题在于提供一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置及方法，利用抽气强化燃烧和裂解反应，同时利用裂解和燃烧产物热量预热原料氨气，充分利用余热，可以显著提高传统氨气制氢系统性能。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
3、一种基于抽气强化燃烧
4、所述氨气裂解装置用于将原料氨气裂解为氮气和氢气，并经过提纯获取高纯度氢气；
5、所述氨气燃烧装置用于为氨气裂解装置提供热量。
6、进一步地，所述氨气裂解装置包括回热器、第一三通阀、氨气燃烧裂解室、第一催化剂模块、第二催化剂模块、第三催化剂模块、第二三通阀和氢气纯化器；
7、所述回热器的第一输入端与原料氨气连接，所述回热器的第一输出端与第一三通阀的输入端连接，所述第一三通阀的第一输出端分别与氨气燃烧裂解室中的第一催化剂模块、第二催化剂模块和第三催化剂模块的输入端连接，所述氨气燃烧裂解室中的第一催化剂模块、第二催化剂模块和第三催化剂模块的输出端经汇合后与第二三通阀的输入端连接，所述第二三通阀的第一输出端与回热器的第二输入端连接，所述第二三通阀的第二输出端与混合室的第二输入端连接，所述回热器的第二输出端与氢气纯化器的输入端连接，所述氢气纯化器的输出端与环境连接。
8、进一步地，所述氨气燃烧装置包括回热器、第一三通阀、混合室、氨气燃烧裂解室中的第一点火器、第二点火器、第三点火器和第四点火器；
9、所述第一三通阀的第二输出端与混合室的第一输入端连接，空气由混合室的第三输入端进入，所述混合室的输出端分别连接氨气燃烧裂解室中的第一点火器、第二点火器、第三点火器和第四点火器的输入端，所述氨气燃烧裂解室中产生的燃烧产物通过输出端经汇合后与回热器的第三输入端连接，所述回热器的第三输出端与环境连接。
10、进一步地，所述氨气裂解装置中的第一催化剂模块、第二催化剂模块和第三催化剂模块以阵列的方式布置，所述第一催化剂模块、第二催化剂模块和第三催化剂模块之间形成有均匀的氨气燃烧通道。
11、本专利技术还提供了一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢方法，包括氨气裂解步骤和氨气燃烧步骤；
12、所述氨气裂解步骤包括：
13、原料氨气经回热器预热后，通过第一三通阀分流，一部分原料氨气进入氨气燃烧裂解室中的第一催化剂模块、第二催化剂模块和第三催化剂模块，在燃烧热能和催化剂的作用下裂解为裂解产物，其中小部分裂解产物经抽气分离后用于氨气燃烧，大部分裂解产物经回热器预热原料氨气，然后送往氢气纯化器分离出高纯度氢气。
14、进一步地，所述氨气燃烧步骤包括：
15、经回热器预热后的另一部分原料氨气与小部分裂解产物和空气混合，然后进入氨气燃烧裂解室中，经第一点火器、第二点火器、第三点火器和第四点火器燃烧，并加热第一催化剂模块、第二催化剂模块和第三催化剂模块，使得燃烧产物经回热器预热原料氨气，然后排放至环境中。
16、进一步地，所述裂解产物包括氮气和氢气。
17、进一步地，所述氨气燃烧裂解室中的裂解产物和燃烧产物均经汇合后送往回热器对原料氨气进行预热。
18、由上，与现有技术相比，本专利技术提供的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置及方法至少具有如下有益效果：
19、1、本专利技术通过抽取小部分裂解产物，促进氨气裂解反应过程，提高产氢速率。
20、2、本专利技术利用裂解产物含氢量较高的特性，通过抽取一部分裂解产物与原料氨气混合燃烧，一方面可以提高燃烧稳定性和热量，另一方面可以强化氨气裂解过程。
21、3、本专利技术对燃烧和裂解反应产物的余热进行再利用，显著提高氨气裂解制氢系统的能量利用效率。
22、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，并配合附图，详细说明如下。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，包括氨气裂解装置和氨气燃烧装置；
2.如权利要求1所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，所述氨气裂解装置包括回热器(1)、第一三通阀(2)、氨气燃烧裂解室(4)、第一催化剂模块(4-1)、第二催化剂模块(4-2)、第三催化剂模块(4-3)、第二三通阀(5)和氢气纯化器(6)；
3.如权利要求1所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，所述氨气燃烧装置包括回热器(1)、第一三通阀(2)、混合室(3)、氨气燃烧裂解室(4)中的第一点火器(4-4)、第二点火器(4-5)、第三点火器(4-6)和第四点火器(4-7)；
4.如权利要求2所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，所述氨气裂解装置中的第一催化剂模块(4-1)、第二催化剂模块(4-2)和第三催化剂模块(4-3)以阵列的方式布置，所述第一催化剂模块(4-1)、第二催化剂模块(4-2)和第三催化剂模块(4-3)之间形成有均匀的氨气燃烧通道。
5.一种基于抽气强化燃烧与裂解
6.如权利要求5所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢方法，其特征在于，所述氨气燃烧步骤包括：
7.如权利要求5所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢方法，其特征在于，所述裂解产物包括氮气和氢气。
8.如权利要求5所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢方法，其特征在于，所述氨气燃烧裂解室(4)中的裂解产物和燃烧产物均经汇合后送往回热器(1)对原料氨气进行预热。
...【技术特征摘要】
1.一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，包括氨气裂解装置和氨气燃烧装置；
2.如权利要求1所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，所述氨气裂解装置包括回热器(1)、第一三通阀(2)、氨气燃烧裂解室(4)、第一催化剂模块(4-1)、第二催化剂模块(4-2)、第三催化剂模块(4-3)、第二三通阀(5)和氢气纯化器(6)；
3.如权利要求1所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，所述氨气燃烧装置包括回热器(1)、第一三通阀(2)、混合室(3)、氨气燃烧裂解室(4)中的第一点火器(4-4)、第二点火器(4-5)、第三点火器(4-6)和第四点火器(4-7)；
4.如权利要求2所述的一种基于抽气强化燃烧与裂解的氨气制氢装置，其特征在于，所述氨气裂解装置中的第一催化剂模...
【专利技术属性】
技术研发人员：折晓会，李颢玮，翟晓玲，刘斌，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。