[發明專利]一種混氫燃料發生裝置及方法

在審

• 申請號: 202110994304.4
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113617234A
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 王思遠
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: B01F3/02
• 分類號: B01F3/02;B01F3/20;B01F3/22;B01F5/02;C10L3/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 邊人洲

本發明提供了一種混氫燃料發生裝置及方法，所述發生裝置包括燃料氣預處理單元、氫氣預處理單元、至少兩級混氫燃料發生單元和混氫燃料后處理單元；氫氣預處理單元的管路分為兩支，分別與一級、二級混氫燃料發生單元相連，一級混氫燃料后處理單元分出支路與二級混氫燃料發生單元相連；混氫燃料發生單元包括氣體噴射器和混氫燃料發生器，混氫燃料發生器沿氣體流向依次包括混合室、整流室和擴壓室。本發明通過混氫燃料發生單元的結構設計，解決燃料氣與氫氣混合時氣體分層的問題，提高混合均勻性及熱值穩定性，有助于提高混氫燃料的制取效率；所述裝置通過多級混氫燃料發生單元的設置，能夠滿足對混氫燃料不同含氫濃度的要求，拓寬應用范圍。

技術領域

本發明屬于氣體燃料技術領域，涉及一種混氫燃料發生裝置及方法，尤其涉及一種適用于燃氣輪機燃料供應的混氫燃料發生裝置及方法。

背景技術

目前，隨著新能源的不斷開發利用，氫能作為一種綠色能源，隨著碳排放的愈發嚴格，氫燃料將會成為一種非常好的替代燃料。天然氣等含碳燃料摻氫是氫能利用的主要形式之一，不僅可以提高燃料利用率，還可以減少天然氣終端燃燒產生的污染物，天然氣等氣體燃料摻氫是升級能源消費結構的重要方式。

燃氣輪機作為一種應用廣泛的能量轉化裝置，具有污染少、效率高、靈活性強、結構緊湊等優點，廣泛應用于發電領域，其可靠、平穩、經濟運行對于生產生活具有十分重要的意義。天然氣是現役燃氣輪機的主要燃料，而隨著傳統天然氣發電用大型燃機市場的不斷萎縮，使得燃氫燃氣輪機進入高速發展階段，因而天然氣和氫氣混合燃料的制備及其在燃氣輪機中的燃燒成為當前研究的重點。

氫氣與天然氣相比燃燒速度更快，燃料中氫氣混合比發生變化也會導致火焰性質發生變化，天然氣與氫氣共燃時發生回火現象的風險要遠高于天然氣燃燒的情況，因而對混氫燃料的混合均勻性以及燃燒的穩定性提出了更高的要求。CN 105038885A公開了一種低碳氣體燃料的制備系統及其制備方法，該制備系統包括天然氣貯罐、氫氣貯罐、混合器及混合氣貯罐，所述天然氣貯罐及氫氣貯罐連接所述混合器輸入端，所述混合器輸出端連接所述混合氣貯罐；該系統只介紹了天然氣和氫氣混合的整體系統，并未明確混合器的具體結構以及如何就提高氣體混合程度進行改進，且該系統調節性差，不易控制混氫比例。

CN 212819192U公開了一種天然氣混氫氣系統，該系統由天然氣輸入管路、氫氣輸入管路、高精度靜態混合器和混合氣體輸出管路組成，天然氣輸入管路、氫氣輸入管路連接于高精度靜態混合器前部，混合氣體輸出管路連接于高精度靜態混合器末端，天然氣輸入管路上設有天然氣進口、天然氣進口閥門和天然氣流量計，氫氣輸入管路上設有氫氣進口、氫氣進口閥門、切斷閥、過濾器、調壓器、氫氣壓力表、氫氣流量計、止回閥等；該裝置同樣未對靜態混合器的結構進行介紹，且靜態混合的方式不利于氫氣和天然氣的快速充分混合，造成熱值不穩定，難以同時得到多種混合比例的混合燃料。

綜上所述，對于混氫燃料的形成，還需從裝置結構上進行改進以促進兩股氣體的混合，保證其混合均勻性，提高混合流程的安全性，且能同時得到不只一種成分比例的混合燃料，滿足其應用要求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種混氫燃料發生裝置及方法，所述裝置通過將燃料氣和氫氣在混氫燃料發生單元中混合，并通過混氫燃料發生單元的結構設計，提高兩者的混合均勻性及熱值穩定性，便于調節混氫燃料的成分比例，再通過多級混氫燃料發生單元的設置，能夠快速得到不同混合比例的混氫燃料，滿足用戶對混氫燃料不同含氫濃度的要求，提高了裝置的靈活性。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

一方面，本發明提供了一種混氫燃料發生裝置，所述發生裝置包括燃料氣預處理單元、氫氣預處理單元、混氫燃料發生單元和混氫燃料后處理單元；