【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種氨加濕燃燒系統及方法，屬于氨燃料清潔高效燃燒發電。
技術介紹
1、由化石燃料主導的電力能源結構造成的碳排放問題，嚴重制約了經濟的綠色發展，亟需大力發展零碳能源技術。可再生能源制氫是一種清潔高效的零碳能源技術，但由于氫的儲運技術難度大、成本高，將氫以化學儲能的形式轉化為氨是潛在的可持續能源發展途徑。但氨作為燃料存在火焰速度小、可燃性范圍窄、點火困難、nox排放高等問題，限制了氨燃料的清潔高效利用。
2、為了使氨燃料兼容現有的燃燒發電系統，常規的方式是摻混其他活性燃料如氫氣、天然氣、合成氣、煤等。相較于摻混活性燃料，燃料預熱和富氧燃燒技術在顯著改善氨燃燒活性的同時，能降低摻混工藝成本并實現零碳排放，同時可以兼容現有的工業燃燒系統。
3、布雷頓循環是傳統燃氣輪機發電系統的重要技術策略，其關鍵在于燃燒產物直接做功，高功率燃燒可能會引發做工機械熱負荷過載問題。水作為氨燃燒的主要產物，采用其作為稀釋劑的濕式燃燒策略可以有效控制氨燃燒溫度，增加系統質量流量，提高發電效率。
4、常規碳基燃料燃燒主要產生熱力型nox，而氨燃燒產生的nox主要為燃料型nox。因此，需要根據氨燃燒特性，合理組織噴射策略。采用分級燃燒充分利用氨還原特性降低nox排放，結合水稀釋技術進一步降低燃料型nox排放并減少熱力型nox生成。
5、傳統的濕式燃燒技術通過對氧化劑加濕從而降低火焰溫度和熱力型nox，例如：公開號為cn116517694a，專利技術創造名稱為燃氣輪機系統，其技術方案中濕化機構所輸出的濕化
6、因此，亟需提出一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統及方法，以解決上述技術問題。
技術實現思路
1、為解決上述問題，提供一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統及方法，在下文中給出了關于本專利技術的簡要概述，以便提供關于本專利技術的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本專利技術的窮舉性概述。它并不是意圖確定本專利技術的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本專利技術的范圍。
2、本專利技術的技術方案：
3、一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，包括：
4、氨燃料供應單元：為分級燃燒室單元提供燃料；
5、空氣供應單元：為分級燃燒室單元提供空氣；
6、氧氣供應單元：為分級燃燒室單元提供氧氣；
7、水供應單元：為分級燃燒室單元提供水；
8、熱回收單元：回收分級燃燒室單元熱能；
9、分級燃燒室單元：分級燃燒室單元做功發電。
10、優選的：所述分級燃燒室單元包括分級燃燒室、二次噴射器、一次噴射器、值班火焰預混腔和主火焰預混腔，分級燃燒室單元內從右到左順次設置有二次噴射器、一次噴射器、值班火焰預混腔、主火焰預混腔，分級燃燒室與透平發電機械連接。
11、優選的：主火焰預混腔的數量為一個，二次噴射器、一次噴射器、值班火焰預混腔的數量均為兩個，二次噴射器、一次噴射器、值班火焰預混腔對稱布置。
12、優選的：所述氨燃料供應單元包括液氨儲罐、氨增壓泵和液氨蒸發器的殼程，所述液氨儲罐、氨增壓泵、液氨蒸發器的殼程入口順次連接，二次噴射器、一次噴射器、值班火焰預混腔、主火焰預混腔均與液氨蒸發器的殼程出口連接。
13、優選的：所述空氣供應單元包括空氣壓縮機、空氣預熱器的殼程、空氣增壓泵、值班空氣壓縮機和值班空氣增壓泵，空氣壓縮機、空氣增壓泵、空氣預熱器的殼程入口順次連接，二次噴射器、一次噴射器、主火焰預混腔均與空氣預熱器的殼程出口連接；值班空氣壓縮機、值班空氣增壓泵、值班火焰預混腔順次連接。
14、優選的：所述氧氣供應單元包括氧氣儲罐、氧氣壓縮機和氧氣增壓泵，氧氣儲罐、氧氣壓縮機、氧氣增壓泵、值班火焰預混腔順次連接。
15、優選的：所述水供應單元包括熱水儲罐和第一水抽吸泵，二次噴射器、一次噴射器均通過第一水抽吸泵與熱水儲罐出口連接；熱水儲罐連接有水質檢測儀，實時在線監測儲罐水中氨濃度。
16、優選的：所述熱回收單元包括常溫水儲罐、煙氣冷卻換熱器、第二水抽吸泵、空氣預熱器的管程、壓氣機、液氨蒸發器的管程，分級燃燒室的出口、透平發電機械、液氨蒸發器的管程、壓氣機、空氣預熱器的管程、煙氣冷卻換熱器順次連接，常溫水儲罐、第二水抽吸泵、煙氣冷卻換熱器、熱水儲罐入口連接。
17、優選的：還包括第一調節閥、第二調節閥、第三調節閥、第四調節閥、第五調節閥、第六調節閥、第七調節閥、第八調節閥、第十調節閥、第十一調節閥、第十二調節閥和第十三調節閥，液氨蒸發器分別通過第十一調節閥、第十調節閥、第六調節閥和第四調節閥與對應的二次噴射器、一次噴射器、主火焰預混腔和值班火焰預混腔的入口連接，空氣預熱器分別通過第八調節閥、第七調節閥、第五調節閥、第十三調節閥與對應的二次噴射器、一次噴射器、主火焰預混腔、值班火焰預混腔的入口連接，氧氣增壓泵通過第一調節閥與值班火焰預混腔的入口連接，第一水抽吸泵分別通過第三調節閥、第二調節閥與對應的二次噴射器、一次噴射器連接，第二水抽吸泵通過第十二調節閥與煙氣冷卻換熱器連接。
18、一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒方法，采用一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，包括以下步驟：
19、在主火焰根部的值班火焰預混腔中采用氨富氧體系形成值班火焰，作為氨主火焰根部的持續點火源，防止主火焰吹熄，提升系統不穩定性；
20、系統運行中燃燒組織方式可在燃料分級組織方式和空氣分級方式之間進行切換，一次噴射器和二次噴射器遠離主火焰根部反應區；
21、在燃料分級組織方式下，主火焰預混腔中為貧燃體系，一次噴射器噴入氨燃料和水霧，通過過量氨燃料還原nox并降低燃燒室熱負荷；二次噴射器噴入空氣和水霧，通過過量空氣消耗剩余氨燃料；
22、在空氣分級組織方式下，主火焰預混腔中為富燃體系，一次噴射器噴入空氣和水霧，通過過量空氣消耗剩余氨燃料并降低燃燒室熱負荷；二次噴射器噴入氨燃料和水霧，通過過量氨燃料還原nox；
23、燃燒后煙氣從分級燃燒室流出，經過透平發電機械進行發電；高溫煙氣作為液氨蒸發器中的加熱工質，煙氣經過壓氣機進行壓縮和二次升溫，煙氣經過空氣預熱器，煙氣經過煙氣冷卻換熱器進行降溫冷卻，煙氣冷卻換熱器中的冷卻水來自于常溫水儲罐，并經過第二水抽吸泵抽取至直接換熱裝置對煙氣進行直接接觸式冷卻，冷卻后水分和氣相分離；氣相直接排空，將吸收熱量的冷卻水儲存于熱水儲罐，作為噴水水源；熱水儲罐中溶解于水的氨濃度通過水質檢測儀在線監測，基于實時監測氨濃度調整一次噴射器和二次噴射器的噴氨本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述分級燃燒室單元包括分級燃燒室(17)、二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)和主火焰預混腔(21)，分級燃燒室單元內順次設置有二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)、主火焰預混腔(21)，分級燃燒室(17)與透平發電機械(16)連接。
3.根據權利要求2所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：主火焰預混腔(21)的數量為一個，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)的數量均為兩個，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)對稱布置。
4.根據權利要求2所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述氨燃料供應單元包括液氨儲罐(6)、氨增壓泵(10)和液氨蒸發器(15)，所述液氨儲罐(6)、氨增壓泵(10)、液氨蒸發器(15)順次連接，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(2
5.根據權利要求4所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述空氣供應單元包括空氣壓縮機(9)、空氣預熱器(12)和空氣增壓泵(14)，空氣壓縮機(9)、空氣增壓泵(14)、空氣預熱器(12)順次連接，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)、主火焰預混腔(21)均與空氣預熱器(12)連接。
6.根據權利要求5所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述氧氣供應單元包括氧氣儲罐(1)、氧氣壓縮機(2)和氧氣增壓泵(3)，氧氣儲罐(1)、氧氣壓縮機(2)、氧氣增壓泵(3)、值班火焰預混腔(20)順次連接。
7.根據權利要求6所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述水供應單元包括熱水儲罐(4)和第一水抽吸泵(11)，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)均通過第一水抽吸泵(11)與熱水儲罐(4)連接；水質檢測儀(33)與熱水儲罐(4)連接。
8.根據權利要求7所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述熱回收單元包括常溫水儲罐(5)、煙氣冷卻換熱器(7)、第二水抽吸泵(8)、空氣預熱器(12)、壓氣機(13)和液氨蒸發器(15)，分級燃燒室(17)、透平發電機械(16)、液氨蒸發器(15)、壓氣機(13)、空氣預熱器(12)、煙氣冷卻換熱器(7)順次連接，常溫水儲罐(5)、第二水抽吸泵(8)、煙氣冷卻換熱器(7)、熱水儲罐(4)連接。
9.根據權利要求8所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：還包括第一調節閥(22)、第二調節閥(23)、第三調節閥(24)、第四調節閥(25)、第五調節閥(26)、第六調節閥(27)、第七調節閥(28)、第八調節閥(29)、第十調節閥(30)、第十一調節閥(31)、第十二調節閥(32)和第十三調節閥(33)，液氨蒸發器(15)分別通過第十一調節閥(31)、第十調節閥(30)、第六調節閥(27)、第四調節閥(25)與二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、主火焰預混腔(21)、值班火焰預混腔(20)的入口連接，空氣預熱器(12)分別通過第八調節閥(29)、第七調節閥(28)、第五調節閥(26)和第十三調節閥(34)與二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、主火焰預混腔(21)的入口連接，氧氣增壓泵(3)通過第一調節閥(22)與值班火焰預混腔(20)的入口連接，第一水抽吸泵(11)分別通過第三調節閥(24)、第二調節閥(23)與二次噴射器(18)、一次噴射器(19)連接，第二水抽吸泵(8)通過第十二調節閥(32)與煙氣冷卻換熱器(7)連接。
10.一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒方法，其特征在于：采用權利要求8或9所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：包括：
2.根據權利要求1所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述分級燃燒室單元包括分級燃燒室(17)、二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)和主火焰預混腔(21)，分級燃燒室單元內順次設置有二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)、主火焰預混腔(21)，分級燃燒室(17)與透平發電機械(16)連接。
3.根據權利要求2所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：主火焰預混腔(21)的數量為一個，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)的數量均為兩個，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)對稱布置。
4.根據權利要求2所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述氨燃料供應單元包括液氨儲罐(6)、氨增壓泵(10)和液氨蒸發器(15)，所述液氨儲罐(6)、氨增壓泵(10)、液氨蒸發器(15)順次連接，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)、主火焰預混腔(21)均與液氨蒸發器(15)連接。
5.根據權利要求4所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述空氣供應單元包括空氣壓縮機(9)、空氣預熱器(12)和空氣增壓泵(14)，空氣壓縮機(9)、空氣增壓泵(14)、空氣預熱器(12)順次連接，二次噴射器(18)、一次噴射器(19)、值班火焰預混腔(20)、主火焰預混腔(21)均與空氣預熱器(12)連接。
6.根據權利要求5所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述氧氣供應單元包括氧氣儲罐(1)、氧氣壓縮機(2)和氧氣增壓泵(3)，氧氣儲罐(1)、氧氣壓縮機(2)、氧氣增壓泵(3)、值班火焰預混腔(20)順次連接。
7.根據權利要求6所述的一種清潔高效穩定的氨加濕燃燒發電系統，其特征在于：所述水...
【專利技術屬性】
技術研發人員：趙義軍，張嶼，邱朋華，張林瑤，張文達，韓博，李欣成，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：
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