氨燃烧系统的制作方法

1.本发明涉及氨燃烧技术领域，具体而言，涉及一种氨燃烧系统。


背景技术：

2.近年来，化石能源的庞大消耗带来的能源危机和环境污染迫使人们寻求新的清洁替代能源。氨作为无碳燃料具有易存储、价格低廉、易制备等特点，同时，氨气在空气中燃烧速度慢、不稳定及不易点燃等特点限制了其应用，目前市场上的氨燃烧系统尚未解决上述技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的包括提供一种氨燃烧系统，以解决现有氨燃烧系统使用时，氨气燃烧速度慢、不稳定且不易点燃的技术问题。
4.为解决上述问题，本发明提供一种氨燃烧系统，包括氨燃烧器和电解制氢装置，所述氨燃烧器设有氨进气口、氢进气口、氧进气口和尾气排气口；所述电解制氢装置包括位于阴极侧的阴极产物出口和位于阳极侧的阳极产物出口，所述阴极产物出口与所述氢进气口连通，所述阳极产物出口与所述氧进气口连通。
5.可选地，所述氨燃烧系统还包括换热装置和蒸汽发电装置，所述蒸汽发电装置包括汽轮机和连接于所述汽轮机的发电机，且所述发电机的输电端与所述电解制氢装置的电源连接；所述换热装置内包括热侧通道和冷侧通道，所述尾气排气口与所述热侧通道的通道入口连通，所述冷侧通道包括第一吸热通道段，所述第一吸热通道段的通道入口用于输入低压蒸汽、通道出口与所述汽轮机的蒸汽入口连通。
6.可选地，所述电解制氢装置为固体氧化物电解装置，所述电解制氢装置的阴极侧设有阴极原料入口、阳极侧设有阳极原料入口，且所述阴极原料入口与所述热侧通道的通道出口连通。
7.可选地，所述冷侧通道包括第二吸热通道段，所述第二吸热通道段位于所述第一吸热通道段的下游，且所述第二吸热通道段的通道入口用于输入空气、通道出口与所述阳极原料入口连通。
8.可选地，所述电解制氢装置的初始阴极原料包括水蒸汽和二氧化碳。
9.可选地，所述氨燃烧系统还包括控制器和储氨罐，所述储氨罐的输出口连通有输氨通道，所述输氨通道沿输氨方向依次设有氨输送泵和氨调压器，且所述输氨通道的输出端设有用于向所述氨进气口内喷入氨气的氨喷头；
10.所述阴极产物出口与所述氢进气口的连通通道为输氢通道，所述输氢通道沿输氢方向依次设有储氢罐、氢输送泵和氢调压器；所述阳极产物出口与所述氧进气口的连通通道为输氧通道，所述输氧通道沿输氧方向依次设有储氧罐、氧输送泵和氧调压器，所述氨输送泵、所述氨调压器、所述氨喷头、所述氢输送泵、所述氢调压器、所述氧输送泵及所述氧调压器均与所述控制器通信连接。
11.可选地，所述氨燃烧器设有用于检测尾气中氮氧化物浓度的浓度检测仪，所述浓度检测仪与所述控制器通信连接，所述控制器用于根据所述浓度检测仪检测的氮氧化物浓度调节所述氢调压器的调节压力。
12.可选地，所述阴极产物出口与所述氢进气口的连通通道为输氢通道，所述输氢通道沿输氢方向依次设有分离装置、储氢罐、氢输送泵和氢调压器，且所述分离装置的混合气输入口与所述阴极产物出口连通、氢气输出口与所述储氢罐连通、水蒸汽输出口与所述阴极原料入口连通。
13.可选地，所述输氢通道的输出端设有用于向所述氢进气口内喷入氢气的氢喷头，且所述输氢通道位于所述氢喷头和所述氢调压器之间的通道段连通有氢回流通道，所述氢回流通道的末端与所述储氢罐连通；
14.和/或，所述输氨通道位于所述氨喷头和所述氨调压器之间的通道段连通有氨回流通道，所述氨回流通道的末端与所述储氨罐连通。
15.可选地，所述氨进气口和所述尾气排气口分别位于所述氨燃烧器轴向的两端，所述氢进气口和所述氧进气口均位于所述氨燃烧器的侧壁，且所述氢进气口为多组，多组所述氢进气口沿所述氨燃烧器的轴向间隔排布；
16.和/或，所述氧进气口为多组，多组所述氧进气口沿所述氨燃烧器的轴向间隔排布。
17.本发明提供的氨燃烧系统中采用电解制氢装置为氨气的燃烧提供氧气和氢气，一方面，电解制氢装置的阴极生成高浓度的氢气，氢气同时具有助燃性和还原性，具体地，易燃的氢气燃烧时能够对氨气的燃烧起到助燃作用，从而加快氨气的起燃速度并提高氨气的燃烧稳定性；同时，具有还原性的氢气还能够对氨气燃烧产物中的氮氧化物起到还原作用，以减少氨燃烧器中氮氧化物的生成，相应降低氨燃烧器尾气中氮氧化物的浓度，从而减轻后续对尾气中氮氧化物的处理负荷，以提高氨燃烧系统的实用性。另一方面，电解制氢装置阳极生成产物中氧气的浓度要远高于空气中氧气的浓度，则高浓度的氧气进入氨燃烧器中，能够有效提高氨气和氢气的燃烧速度和充分性，从而确保氨气和氢气的充分燃烧，提高两者的燃烧效率，相应提高氨燃烧器的产热效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本发明提供的氨燃烧系统的第一流程示意图；
20.图2为本发明提供的氨燃烧系统的第二流程示意图；
21.图3为本发明提供的氨燃烧系统的第三流程示意图；
22.图4为本发明提供的氨燃烧系统的第四流程示意图；
23.图5为本发明提供的氨燃烧系统的第五流程示意图；
24.图6为本发明提供的氨燃烧系统的第六流程示意图。
25.附图标记说明：
26.100-氨燃烧器；110-氨进气口；120-氢进气口；121-氢气主进气口；122-第一氢气补喷口；123-第二氢气补喷口；130-氧进气口；131-氧气主进气口；132-氧气补喷口；140-尾气排气口；150-入口段；160-中间段；170-出口段；180-浓度检测仪；200-电解制氢装置；210-阴极侧；211-阴极原料入口；212-阴极产物出口；220-阳极侧；221-阳极原料入口；222-阳极产物出口；230-电源；300-换热装置；310-热侧通道；320-冷侧通道；321-第一吸热通道段；322-第二吸热通道段；330-第一换热器；340-第二换热器；400-蒸汽发电装置；410-汽轮机；411-高压缸；412-低压缸；420-发电机；421-输电端；510-储氨罐；520-输氨通道；530-氨输送泵；540-氨调压器；550-氨喷头；560-氨回流通道；610-输氢通道；620-分离装置；621-混合气输入口；622-氢气输出口；623-水蒸汽输出口；624-氮输出口；630-储氢罐；640-氢输送泵；650-氢调压器；660-氢喷头；670-氢回流通道；710-输氧通道；720-储氧罐；730-氧输送泵；740-氧调压器；750-氧喷头；800-储氮罐。
具体实施方式
27.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
28.本实施例提供一种氨燃烧系统，如图1所示，包括氨燃烧器100和电解制氢装置200，氨燃烧器100设有氨进气口110、氢进气口120、氧进气口130和尾气排气口140；电解制氢装置200包括位于阴极侧210的阴极产物出口212和位于阳极侧220的阳极产物出口222，阴极产物出口212与氢进气口120连通，阳极产物出口222与氧进气口130连通。
29.本实施例提供的氨燃烧系统包括用于对氨气进行燃烧以将其化学能转化为热能的氨燃烧器100，还包括用于生成氢气和氧气以对氨气燃烧起到支持及助燃作用的电解制氢装置200；使用时，电解制氢装置200运行，其阴极侧210的阴极产物包括氢气，且氢气经阴极产物出口212输出并经氢进气口120输入氨燃烧器100内，电解制氢装置200阳极侧220的阳极产物包括氧气，且氧气经阳极产物出口222输出并经氧进气口130输入氨燃烧器100内；同时，经氨进气口110向氨燃烧器100内输送氨气，则输入氨燃烧器100内的氧气能够支持氢气和氨气燃烧，从而完成氨气的燃烧产热。
30.其中，本技术提供的氨燃烧系统中采用电解制氢装置200为氨气的燃烧提供氧气和氢气，一方面，电解制氢装置200的阴极生成高浓度的氢气，氢气同时具有助燃性和还原性，具体地，易燃的氢气燃烧时能够对氨气的燃烧起到助燃作用，从而加快氨气的起燃速度并提高氨气的燃烧稳定性；同时，具有还原性的氢气还能够对氨气燃烧产物中的氮氧化物起到还原作用，以减少氨燃烧器100中氮氧化物的生成，相应降低氨燃烧器100尾气中氮氧化物的浓度，从而减轻后续对尾气中氮氧化物的处理负荷，以提高氨燃烧系统的实用性。另一方面，电解制氢装置200阳极生成产物中氧气的浓度要远高于空气中氧气的浓度，则高浓度的氧气进入氨燃烧器100中，能够有效提高氨气和氢气的燃烧速度和充分性，从而确保氨气和氢气的充分燃烧，提高两者的燃烧效率，相应提高氨燃烧器100的产热效果。
31.可选地，本实施例中，如图2所示，氨燃烧系统还包括换热装置300和蒸汽发电装置400，蒸汽发电装置400包括汽轮机410和连接于汽轮机410的发电机420，且发电机420的输电端421与电解制氢装置200的电源230连接；换热装置300内包括热侧通道310和冷侧通道
320，尾气排气口140与热侧通道310的通道入口连通，冷侧通道320包括第一吸热通道段321，第一吸热通道段321的通道入口用于输入低压蒸汽、通道出口与汽轮机410的蒸汽入口连通。氨燃烧系统运行过程中，电解制氢装置200中以其电源230的电能作为动力源促使水或水蒸汽电解生成氢气和氧气，氨燃烧器100内氨气和氢气燃烧生成的尾气携带有较高的热能，则尾气排气口140排出的高温尾气经通道入口进入换热装置300的热侧通道310的同时，向换热装置300冷侧通道320的第一吸热通道段321持续输入低压蒸汽，冷侧通道320的低压蒸汽与热侧通道310的高温尾气换热成为高压蒸汽，高压蒸汽输出并经蒸汽入口进入汽轮机410内作用，高压蒸汽的热能转换为汽轮机410的机械能并进而转换为发电机420的电能，并且电能能够经发电机420的输电端421向电解制氢装置200的电源230供电，以支持电解制氢装置200的正常运行。则本实施例氨燃烧系统中换热装置300和蒸汽发电装置400的设置，能够对氨燃烧器100尾气中的废热进行利用，将尾气的废热转换为电解制氢装置200所需的电能，使得氨燃烧系统中的电解制氢装置200无需外界供电、实现自主运行，从而大大提高氨燃烧系统的实用性和功能性，相应减少其对运行环境、条件的要求，提高其适用性。
32.具体地，如图2所示，汽轮机410内可以包括高压缸411和低压缸412，可以根据第一吸热通道段321输出高压蒸汽的压力选择输入高压缸411或低压缸412内进行做功。
33.可选地，本实施例中，如图3所示，电解制氢装置200为固体氧化物电解装置，电解制氢装置200的阴极侧210设有阴极原料入口211、阳极侧220设有阳极原料入口221，且阴极原料入口211与热侧通道310的通道出口连通。电解制氢装置200为固体氧化物电解装置(soec)，其运行时需要持续经阴极原料入口211向阴极侧210输送水蒸汽、经阳极原料入口221向阳极侧220输送空气；氨燃烧系统运行时，氨燃烧器100内的氨气、氢气和氧气燃烧后生成的尾气中的主要成分为高温水蒸汽，且尾气经过换热装置300的换热后仍然具有较高的温度，自换热装置300热侧通道310排出的尾气能够经阴极原料入口211持续输送至电解制氢装置200的阴极侧210，尾气中的高温水蒸汽能够作为原料进行电解作用，一方面，能够对尾气中的水蒸汽进行利用，无需额外对电解制氢装置200进行原料输入，则氨燃烧系统的运行仅需氨原料的输入，从而减少氨燃烧器100尾气排放对水蒸汽的浪费、专门向电解制氢装置200输送水蒸汽对水蒸汽造成的耗费以及对使用场景的限制等，进而大大提高氨燃烧系统的实用性；另一方面，能够对尾气中的余热进行利用，将尾气中的高温水蒸汽作为电解制氢装置200的原料，使得阴极侧210保持高温电解环境，从而大大促进电解作用的进行，相应提高电解制氢装置200的制氢效率，进而确保氢气和氧气向氨燃烧器100的供给量；再一方面，阴极侧210的产物为高温氢气，高温氢气经氢进气口120输入氨燃烧器100内，能够提高氨燃烧器100内的燃烧环境温度，从而提高氨气和氢气的燃烧速度及稳定性。
34.具体地，本实施例中，如图4所示，冷侧通道320包括第二吸热通道段322，第二吸热通道段322位于第一吸热通道段321的下游，且第二吸热通道段322的通道入口用于输入空气、通道出口与阳极原料入口221连通。冷空气流经第二吸热通道段322的过程中与热侧通道310内的高温尾气换热成为热空气，热空气经阳极原料入口221送入电解制氢装置200的阳极侧220，使得阳极侧220成为高温电解环境，从而大大促进氧离子向氧气的反应，相应进一步促进电解作用的进行，提高水蒸汽电解制取氢气和氧气的效率，确保电解制氢装置200向氨燃烧器100的氢气和氧气供给量；此外，经阳极产物出口222输出的产物为热空气和高
温氧气，热空气和高温氧气经氧进气口130送入氨燃烧器100内，能够进一步确保氨气和氢气的燃烧速度和稳定性。
35.可选地，如图4所示，换热装置300可以包括第一换热器330和第二换热器340，且第一换热器330位于第二换热器340的上游，其中，第一换热器330的热侧通道段、第二换热器340的热侧通道段以及两者之间的连通通道段共同形成换热装置300的热侧通道310，第一换热器330的冷侧通道段形成第一吸热通道段321，第二换热器340的冷侧通道段形成第二吸热通道段322；经尾气排气口140输出的高温尾气首先进入第一换热器330的热侧通道段与低压蒸汽换热，然后排出并进入第二换热器340的热侧通道段与冷空气换热，经过两次换热的尾气经阴极原料入口211进入阴极侧210作为原料进行电解反应。当然，换热装置300除上述两个换热器的形式外，也可以为一个换热器，换热器内与热侧通道310的上游通道段相应的冷侧通道段作为第一吸热通道段321、与热侧通道310的下游通道段相应的冷侧通道段作为第二吸热通道段322。
36.可见，本技术的氨燃烧系统中采用电解制氢装置200、换热装置300和蒸汽发电装置400时，可以对氨燃烧器100尾气中的余热进行三次利用：(1)尾气经第一吸热通道段321与低压蒸汽换热，使其成为高压蒸汽以对蒸汽发电装置400进行做功发电，蒸汽发电装置400产生的电能能够为电解制氢装置200供电；(2)尾气经第二吸热通道段322与冷空气换热，使其成为热空气以进入电解制氢装置200的阳极侧220促进电解反应的进行，提高电解制氢装置200的电解效率，并且其阳极产物热空气和高温氧气输入氨燃烧器100中可以提高其内氨气和氢气的燃烧速度和稳定性；(3)高温尾气经阴极原料入口211进入电解制氢装置200的阴极侧210作为高温原料以进一步促进电解反应的进行，进一步提高电解制氢装置200的电解效率，且其阴极产物高温氢气输入氨燃烧器100中可以进一步提高其内氢气和氨气的燃烧速度和稳定性。同时，还可以对氨燃烧器100尾气中的高温水蒸汽进行二次利用，将其作为电解制氢装置200的原料，不仅能够降低尾气处理负荷、确保电解制氢装置200向氨燃烧器100的氢气和氧气供给量，还能够确保氨燃烧器100内的燃烧速度和稳定性，并且无需向电解制氢装置200输送水蒸汽原料、也无需向其电源230供电，即电解制氢装置200依靠氨燃烧器100尾气中的余热和水蒸气即可实现自主运行，使得氨燃烧器100和电解制氢装置200形成闭环式循环，大大提高氨燃烧系统的功能性和实用性。
37.可选地，本实施例中，如图3和图4所示，电解制氢装置200的初始阴极原料包括水蒸汽和二氧化碳。水蒸气和二氧化碳输入阴极侧210的反应式如下：
38.h2o+2e-—h2+o
2-；
39.co2+4h
+
+4e-—co+h2+h2o；
40.则阴极侧210的产物中除包括主要成分氢气外，还包括能够作为燃烧剂且具有还原性的一氧化碳，阴极侧210的产物经氢进气口120输入氨燃烧器100内，作为燃烧剂的一氧化碳能够与氧气燃烧生成二氧化碳，从而产生较高热能，以提高氨燃烧器100内的燃烧能；同时，具有还原性的一氧化碳能够对氨气燃烧产物中的氮氧化物起到还原作用，以抑制氮氧化物的生产，相应减少尾气中氮氧化物的浓度，从而降低处理尾气中氮氧化物的负荷。一氧化碳在氨燃烧器100内反应后成为二氧化碳，则尾气中包含高温水蒸汽和高温二氧化碳，尾气输入阴极侧210，其内的高温水蒸汽和高温二氧化碳再次作为原料进行电解反应生成氢气和一氧化碳，从而形成封闭环，以持续提高氨燃烧器100内的燃烧能并减少其尾气中氮
氧化物的含量。
41.当然，电解制氢装置200除采用上述soec形式外，还可以采用alk形式、aem形式或pem形式等，只要能够通过电解方式将水蒸汽或液态水电解，以在阴极产物出口212处生成氢气、在氧气产物出口处生成氧气的电解制氢装置200均属于本技术的保护范围。
42.具体地，本实施例中，如图6所示，氨燃烧系统还包括控制器和储氨罐510，储氨罐510的输出口连通有输氨通道520，输氨通道520沿输氨方向依次设有氨输送泵530和氨调压器540，且输氨通道520的输出端设有用于向氨进气口110内喷入氨气的氨喷头550；阴极产物出口212与氢进气口120的连通通道为输氢通道610，输氢通道610沿输氢方向依次设有储氢罐630、氢输送泵640和氢调压器650；阳极产物出口222与氧进气口130的连通通道为输氧通道710，输氧通道710沿输氧方向依次设有储氧罐720、氧输送泵730和氧调压器740，氨输送泵530、氨调压器540、氨喷头550、氢输送泵640、氢调压器650、氧输送泵730及氧调压器740均与控制器通信连接。
43.以初始阴极原料包括水蒸汽和二氧化碳为示意进行说明，初始时，储氨罐510内存储有液氨，储氢罐630内存储有氢气和一氧化碳，储氧罐720内存储有氧气和空气；需要向氨燃烧器100输送氨气时，控制器接收到运行指令，并相应调节氨调压器540、氢调压器650和氧调压器740允许流经流体的压力，相应调节氨喷头550向氨燃烧器100内喷入氨气的压力、输氢通道610向氨燃烧器100内输送氢气和一氧化碳的压力以及输氧通道710向氨燃烧器100内输送氧气和空气的压力，通过调节不同气体的压力以使各气体的当量比满足氨气、氢气和一氧化碳充分燃烧的要求；各调压器调节完成后，控制器控制开启氨输送泵530和氨喷头550，氨输送泵530驱动储氨罐510内的液氨流经氨调压器540，一定压力的液氨流向氨喷头550处被液化为氨气以一定压力喷向氨燃烧器100内。
44.同时，控制器控制开启氢输送泵640，氢输送泵640驱动储氢罐630内的氢气和一氧化碳的混合气体流经氢调压器650，一定压力的混合气体经输氢通道610送入氨燃烧器100内；类似地，控制器控制开启氧输送泵730，氧输送泵730驱动储氧罐720内氧气和空气的混合气体流经氧调压器740，一定压力的混合气体经输氧通道710送入氨燃烧器100内，进入氨燃烧器100内的氨气、氢气、一氧化碳、氧气和空气满足一定的当量比，相应能够充分稳定地燃烧，燃烧得到的尾气输入电解制氢装置200的阴极侧210以电解生成氢气和一氧化碳，氢气和一氧化碳持续输入储氢罐630内进行存储；同时，空气不断输入阳极侧220，阳极侧220的空气和生成的氧气持续输入储氧罐720内进行存储，从而实现氨燃烧器100的持续高效运行。
45.氨燃烧系统运行结束时，控制器接收到结束指令，相应控制关闭氨输送泵530、氨喷头550、氢输送泵640和氧输送泵730，从而快速相应控制指令，且精确对氨燃烧系统的运行进行控制。
46.需要说明的是，本文中的“电解制氢装置200”、“储氢罐630”、“氢输送泵640”、“输氢通道610”等仅主要用于氢气的制取、存储和输送，并不作为其使用的限定，如原料中包括二氧化碳时，电解制氢装置200同时用于一氧化碳的制取、储氢罐630同时用于存储一氧化碳、氢输送泵640和输氢通道610同时用于一氧化碳的输送等；类似地，本文中的“储氧罐720”、“氧输送泵730”、“输氧通道710”等仅主要用于氧气的存储和输送，并不作为其使用的限定，如电解制氢装置200为固体氧化物电解装置时，其阳极侧220需要持续输入空气，则储
氧罐720同时用于空气的存储、氧输送泵730和输氧通道710同时用于空气的输送等。
47.本实施例中，如图6所示，氨燃烧器100还可以设置用于检测尾气中氮氧化物浓度的浓度检测仪180，浓度检测仪180与控制器通信连接，控制器用于根据浓度检测仪180检测的氮氧化物浓度调节氢调压器650的调节压力。氮氧化物为尾气中的主要污染气体，氨燃烧系统运行过程中，浓度检测仪180能够实时检测尾气中的氮氧化物浓度，当氮氧化物浓度低于设定值时，表征尾气中的氮氧化物浓度满足排放要求且其循环进入氨燃烧器100内反应时对正向燃烧反应的抑制作用较小，氨燃烧器100维持当前的燃烧状态即可；当氮氧化物浓度高于设定值时，表征尾气中氮氧化物浓度偏高，无法进行排放或尾气处理负荷较高，或其循环进入氨燃烧器100内反应时会严重抑制正向燃烧反应的进行，则控制器相应调高氢调压器650允许氢气和一氧化碳的流通压力，从而调大输入氨燃烧器100内的氢气和一氧化碳流量，提高氢气和一氧化碳对氮氧化物的抑制作用，相应减少尾气中氮氧化物的浓度，进而降低尾气处理负荷、确保氨燃烧器100内正向燃烧反应的正常进行。
48.具体地，本实施例中，如图6所示，输氢通道610的输出端设有用于向氢进气口120内喷入氢气的氢喷头660，且输氢通道610位于氢喷头660和氢调压器650之间的通道段连通有氢回流通道670，氢回流通道670的末端与储氢罐630连通。一方面，氢调压器650能够调节氢气和一氧化碳输送至氢喷头660的气压，氢喷头660相应以一定压力向氨燃烧器100内均匀、较大区域地喷入氢气和一氧化碳，从而使得氢气和一氧化碳能够与氨气及氧气充分接触，相应提高氢气和一氧化碳的燃烧充分性及其对氨气燃烧的助燃性；另一方面，当氢喷头660所需压力较大时，压力较大的氢气和一氧化碳经氢调压器650流向氢喷头660，部分氢气和一氧化碳经氢喷头660喷出，剩余的氢气和一氧化碳能够经氢回流通道670回流至储氢罐630内，从而减少氢输送泵640持续运行，而氢气和一氧化碳蓄积在氢喷头660处造成气压过高影响氢气和一氧化碳输送气压，甚至损坏氢喷头660情况的发生。
49.类似地，如图6所示，输氨通道520位于氨喷头550和氨调压器540之间的通道段连通有氨回流通道560，氨回流通道560的末端与储氨罐510连通。流至氨喷头550处的部分液氨经氨喷头550喷至氨燃烧器100内，剩余的液氨能够经氨回流通道560回流至储氨罐510内，以减少氨输送泵530持续运行导致氨喷头550区域液氨压力偏高影响氨输送气压甚至损坏氨喷头550情况的发生。
50.较佳地，输氧通道710的末端设有氧喷头750，氧喷头750用于将氧气和空气的混合气体经氧进气口130喷入氨燃烧器100内，以提高混合气体输入氨燃烧器100内的均匀性，相应提高其与氨气及氢气的混合均匀度，以提高氨气和氢气的燃烧充分性。
51.可选地，本实施例中，如图6所示，氨燃烧系统还包括设于输氢通道610的分离装置620，分离装置620位于储氢罐630的上游，且分离装置620的混合气输入口621与阴极产物出口212连通、氢气输出口622与储氢罐630连通、水蒸汽输出口623与阴极原料入口211连通。在输氢通道610的上游位置设置分离装置620，阴极产物出口212排出的产物中包括氢气、一氧化碳、水蒸汽、氮气和少量的二氧化碳及氮氧化物，产物经混合气输入口621进入分离装置620中，分离装置620将混合气中的氢气和一氧化碳分离并经氢气输出口622输送至储氢罐630，从而提高储气罐内氢气和一氧化碳混合气的纯度，减少水蒸汽、氮气等循环进入氨燃烧器100内对正向燃烧反应造成的不良影响，相应提高氨燃烧器100内正向燃烧反应的进行；同时，分离装置620将混合气中的水蒸汽和二氧化碳分离并经水蒸汽输出口623回流至
阴极原料入口211，以对未电解的原料进行二次利用，从而提高原料利用率，减少原料耗费。其中，混合气中的氮气和氮氧化物可以随水蒸汽和一氧化碳回流至阴极原料入口211，较佳地，分离装置620还可以对混合气中的氮气进行分离，且其氮输出口624连通有储氮罐800，则分离装置620将混合气中的氮气分离并经氮输出口624输送至储氮罐800内进行存储，不仅能够减少氮气进入储氢罐630对氨燃烧器100内正向燃烧反应造成的抑制影响，存储至储氮罐800内的氮气还可以作为副产物用作他用，从而提高氨燃烧系统的经济性。
52.本实施例中，如图5所示，氨进气口110和尾气排气口140分别位于氨燃烧器100轴向的两端，氢进气口120和氧进气口130均位于氨燃烧器100的侧壁，且氢进气口120为多组，多组氢进气口120沿氨燃烧器100的轴向间隔排布。具体地，氨燃烧器100沿其轴向包括入口段150、中间段160和出口段170，氢进气口120包括氢气主进气口121、第一氢气补喷口122和第二氢气补喷口123，氢气主进气口121位于入口段150，第一氢气补喷口122位于中间段160，第二氢气补喷口123位于出口段170。在氨燃烧器100靠近氨进气口110的入口段150设置氢气主进气口121、中间段160设置第一氢气补喷口122、远离氨进气口110的出口段170设置第二氢气补喷口123，其中，阴极产物出口212输出的氢气同时向氢气主进气口121、第一氢气补喷口122和第二氢气补喷口123输送氢气，且氢气的流量逐渐减小；氨燃烧器100运行时，氨气经其左端输入其内且沿左右方向流向其右端的尾气输出口，氨气流动过程中不断燃烧，其浓度逐渐降低，则经氢气主进气口121喷入入口段150的较大流量的氢气能够对浓度较高的氨气有效起到助燃的作用，经第一氢气补喷口122和第二氢气补喷口123喷入中间段160和出口段170的氢气则对相应段进行氢气补充，以确保中间段160和出口段170氨气的稳定燃烧，减少氢气在入口段150燃烧充分，导致中间段160和出口段170氢气含量偏低而影响氨气燃烧充分性情况的发生；此外，氢气主进气口121、第一氢气补喷口122和第二氢气补喷口123的氢气流量适应相应段的氨气流量逐渐减小，在确保各段氨气燃烧充分性的基础上，减少氢气的无效耗费。
53.类似地，如图5所示，氧进气口130也可以为多组，多组氧进气口130沿氨燃烧器100的轴向间隔排布；氧进气口130包括氧气主进气口131和氧气补喷口132，氧气主进气口131位于入口段150，氧气补喷口132位于出口段170。氨燃烧器100运行时，阳极产物出口222的产物氧气和空气能够同时经氧气主进气口131和氧气补喷口132向氨燃烧器100内输入氧气，其中，氧气主进气口131的氧气输入流量大于氧气补喷口132，从而确保氨燃烧器100内不同区域保持充足的氧含量，相应确保氨气和氢气等的充分燃烧，减少氧气在入口段150耗费较大，导致出口段170氧含量偏低而影响氨气和氢气燃烧反应正向进行情况的发生，进而确保氨燃烧器100内正向燃烧反应的充分进行。
54.具体地，每组中氢进气口120的数目为多个，且同组的多个氢进气口120沿氨燃烧器100的周向间隔排布。每组中的多个氢进气口120沿氨燃烧器100的周向间隔排布，则每组的多个氢进气口120能够于氨燃烧器100周向的不同位置向其内输入氢气，从而提高氢气输入的分散均匀性，相应提高氢气与氨气、氧气等的混合均匀度，进而提高氢气对氨气燃烧的助燃效果，确保氨气的燃烧速度和稳定性。
55.类似地，每组中氧进气口130的数目为多个，且同组的多个氧进气口130沿燃烧器的周向间隔排布。每组的多个氧进气口130能够于氨燃烧器100周向的不同位置向其内输入氧气，从而提高氧气输入的分散均匀性，相应提高氧气与氢气、氨气的混合均匀度，进而提
高氢气和氨气的燃烧充分性。
56.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种氨燃烧系统，其特征在于，包括氨燃烧器(100)和电解制氢装置(200)，所述氨燃烧器(100)设有氨进气口(110)、氢进气口(120)、氧进气口(130)和尾气排气口(140)；所述电解制氢装置(200)包括位于阴极侧(210)的阴极产物出口(212)和位于阳极侧(220)的阳极产物出口(222)，所述阴极产物出口(212)与所述氢进气口(120)连通，所述阳极产物出口(222)与所述氧进气口(130)连通。2.根据权利要求1所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述氨燃烧系统还包括换热装置(300)和蒸汽发电装置(400)，所述蒸汽发电装置(400)包括汽轮机(410)和连接于所述汽轮机(410)的发电机(420)，且所述发电机(420)的输电端(421)与所述电解制氢装置(200)的电源(230)连接；所述换热装置(300)内包括热侧通道(310)和冷侧通道(320)，所述尾气排气口(140)与所述热侧通道(310)的通道入口连通，所述冷侧通道(320)包括第一吸热通道段(321)，所述第一吸热通道段(321)的通道入口用于输入低压蒸汽、通道出口与所述汽轮机(410)的蒸汽入口连通。3.根据权利要求2所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述电解制氢装置(200)为固体氧化物电解装置，所述电解制氢装置(200)的阴极侧(210)设有阴极原料入口(211)、阳极侧(220)设有阳极原料入口(221)，且所述阴极原料入口(211)与所述热侧通道(310)的通道出口连通。4.根据权利要求3所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述冷侧通道(320)包括第二吸热通道段(322)，所述第二吸热通道段(322)位于所述第一吸热通道段(321)的下游，且所述第二吸热通道段(322)的通道入口用于输入空气、通道出口与所述阳极原料入口(221)连通。5.根据权利要求3所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述电解制氢装置(200)的初始阴极原料包括水蒸汽和二氧化碳。6.根据权利要求1-5任一项所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述氨燃烧系统还包括控制器和储氨罐(510)，所述储氨罐(510)的输出口连通有输氨通道(520)，所述输氨通道(520)沿输氨方向依次设有氨输送泵(530)和氨调压器(540)，且所述输氨通道(520)的输出端设有用于向所述氨进气口(110)内喷入氨气的氨喷头(550)；所述阴极产物出口(212)与所述氢进气口(120)的连通通道为输氢通道(610)，所述输氢通道(610)沿输氢方向依次设有储氢罐(630)、氢输送泵(640)和氢调压器(650)；所述阳极产物出口(222)与所述氧进气口(130)的连通通道为输氧通道(710)，所述输氧通道(710)沿输氧方向依次设有储氧罐(720)、氧输送泵(730)和氧调压器(740)，所述氨输送泵(530)、所述氨调压器(540)、所述氨喷头(550)、所述氢输送泵(640)、所述氢调压器(650)、所述氧输送泵(730)及所述氧调压器(740)均与所述控制器通信连接。7.根据权利要求6所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述氨燃烧器(100)设有用于检测尾气中氮氧化物浓度的浓度检测仪(180)，所述浓度检测仪(180)与所述控制器通信连接，所述控制器用于根据所述浓度检测仪(180)检测的氮氧化物浓度调节所述氢调压器(650)的调节压力。8.根据权利要求6所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述输氢通道(610)的输出端设有用于向所述氢进气口(120)内喷入氢气的氢喷头(660)，且所述输氢通道(610)位于所述氢喷头(660)和所述氢调压器(650)之间的通道段连通有氢回流通道(670)，所述氢回流通道(670)的末端与所述储氢罐(630)连通；
和/或，所述输氨通道(520)位于所述氨喷头(550)和所述氨调压器(540)之间的通道段连通有氨回流通道(560)，所述氨回流通道(560)的末端与所述储氨罐(510)连通。9.根据权利要求3-5任一项所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述阴极产物出口(212)与所述氢进气口(120)的连通通道为输氢通道(610)，所述输氢通道(610)沿输氢方向依次设有分离装置(620)、储氢罐(630)、氢输送泵(640)和氢调压器(650)，且所述分离装置(620)的混合气输入口(621)与所述阴极产物出口(212)连通、氢气输出口(622)与所述储氢罐(630)连通、水蒸汽输出口(623)与所述阴极原料入口(211)连通。10.根据权利要求1-5任一项所述的氨燃烧系统，其特征在于，所述氨进气口(110)和所述尾气排气口(140)分别位于所述氨燃烧器(100)轴向的两端，所述氢进气口(120)和所述氧进气口(130)均位于所述氨燃烧器(100)的侧壁，且所述氢进气口(120)为多组，多组所述氢进气口(120)沿所述氨燃烧器(100)的轴向间隔排布；和/或，所述氧进气口(130)为多组，多组所述氧进气口(130)沿所述氨燃烧器(100)的轴向间隔排布。

技术总结
本发明提供一种氨燃烧系统，涉及氨燃烧技术领域。该氨燃烧系统包括氨燃烧器和电解制氢装置，氨燃烧器设有氨进气口、氢进气口、氧进气口和尾气排气口；电解制氢装置包括位于阴极侧的阴极产物出口和位于阳极侧的阳极产物出口，阴极产物出口与氢进气口连通，阳极产物出口与氧进气口连通。氨气在该氨燃烧系统的氨燃烧器内能够快速、稳定地燃烧。稳定地燃烧。稳定地燃烧。


技术研发人员：杨晓 韩伟 姚明宇 付康丽 陆续 宋晓辉 左芳菲
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/16