[發明專利]帶氨裂解裝置的動力機構

在審

• 申請號: 201710432649.4
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107288780A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 張彬彬;王兆林;鄭淞生
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: F02M25/12
• 分類號: F02M25/12;C01B3/04
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司35204
• 代理人: 楊依展

技術領域

本發明涉及動力機構，尤其涉及一種主要以氨為燃料的帶氨裂解裝置的動力機構。

背景技術

動力機構，如燃氣輪機，它是一種以連續流動的氣體作為工質、把熱能轉換為機械功的旋轉式動力機械。在空氣和燃氣的主要流程中，有空氣壓縮機、燃燒室和渦輪這三大部件組成的燃氣輪機循環，通稱為簡單循環。大多數燃氣輪機均采用簡單循環方案。因為它的結構最簡單，而且最能體現出燃氣輪機所特有的體積小、重量輕、啟動快、無需冷卻水等一系列優點。

針對上述不足，有人提出了采用氨作為燃料的燃氣輪機，如CN102272427B、CN102272428B，它包括液氨供給裝置、壓縮機、燃燒室和渦輪，液氨供給裝置連接燃燒室以將液氨供給燃燒室，該壓縮機連接燃燒室以壓縮空氣并供給燃燒室，該壓縮空氣和液氨燃燒并產生排氣，該燃燒室連接渦輪以通過排氣推動壓縮機和渦輪運轉。液氨的自燃溫度與最小點火能量高，氨作為燃氣輪機或發動機的燃料存在點火性較差的問題，具體參數情況如下表1所示。液氨的火焰傳播速度小，這使得其在發動機內燃燒時所需時間較長，不利于發動機性能的實現，具體參數情況如下表2所示。

表1所示為壓縮比為18，燃燒室內的燃燒室進氣溫度變化，燃燒室內氨發生壓縮燃燒的情況。在燃燒室進氣溫度為400℃-550℃時，燃燒室內的溫度和壓力變化不大，表明氨燃料沒有被壓縮燃燒；氨的自燃溫度較高，因此在燃燒室進氣溫度為600℃時氨燃料才會發生壓縮燃燒。燃燒室進氣溫度在600℃以上時氨燃料發生壓縮燃燒，隨著燃燒室進氣溫度的升高，氨燃料被壓縮燃燒所需的時間縮短，燃燒起動才會加快。一方面，燃燒室所需進氣溫度較高時(如大于500℃)，壓縮機通常難以將空氣和氨的混合氣體壓縮至該進氣溫度。另一方面，燃燒室進氣溫度若大于800℃，則壓縮機需要消耗的功率較高，導致輸出的機械功大幅降低。本發明所指的燃燒室進氣溫度為：使含氨混合燃料在燃燒室內壓縮燃燒所需的溫度。

表1燃燒室內最高溫度隨燃燒室進氣溫度變化

燃燒室進氣溫度/℃燃燒室內最高溫度/℃4004315005355505896002797650283670028908002927

表2所示為燃燒室內的燃燒室進氣溫度為527℃時，壓縮比變化，燃燒室內氨發生壓縮燃燒的情況。當壓縮比達到14時，氨燃料并沒有發生壓縮燃燒。壓縮比達到16以上時，氨燃料被壓縮燃燒，但是壓縮燃燒發生的延遲比較明顯。隨著壓縮比的提高，氨燃料被壓縮燃燒的速度加快，壓縮燃燒延遲減小。當然，隨著壓縮比的增加，由于壓縮機運轉耗能較多而導致渦輪輸出的機械功也大幅降低。

表2燃燒室內最高溫度隨壓縮比變化

上述的參數表明液氨燃料只有在一定條件的壓縮比或者燃燒室進氣溫度情況下才能被壓縮燃燒。

發明內容