CN105674319A

CN105674319A - 基于氨气和氧气的复合燃料系统

Info

Publication number: CN105674319A
Application number: CN201410666603.5A
Authority: CN
Inventors: 宋亚民
Original assignee: Benjamin Soong
Current assignee: Benjamin Soong
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-06-15

Abstract

本发明为基于氨气和氧气的复合燃料系统，提出使用纯氧作为促燃剂燃烧氨气的系统，在民用燃气系统中更换燃料为纯氧气和氨气。包括氨气氧气终端燃烧炉前混合以及氨气-氧气前期混合。氨气-氧气复合燃气的点燃方式包括电火花和火焰引燃，优选火焰引燃。本发明可实现民用燃气的二氧化碳零排放。本发明采用原料零成本、价格低廉的氧气实现不燃物质的燃烧，产生能量。

Description

基于氨气和氧气的复合燃料系统

技术领域

本发明属于一种燃气系统，特别是民用燃气系统。

背景技术

目前民用燃气系统所用燃料包括天然气、煤气，石油气。

天然气广义指埋藏于地层中自然形成的气体的总称。但通常所称的天然气只指贮存于地层较深部的一种富含碳氢化合物的可燃气体，而与石油共生的天然气常称为油田伴生气。天然气由亿万年前的有机物质转化而来，主要成分是甲烷，此外根据不同的地质形成条件，尚含有不同数量的乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷等低碳烷烃。

煤气是用煤或焦炭等固体原料，经干馏或汽化制得的，其主要成分有一氧化碳、甲烷和氢等。煤气有毒，易于空气形成爆炸性混合物。

石油气是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气，通过一定程序，对石油尾气加以回收利用。它的主要成分有乙烯、乙烷、丙烯、丙烷和丁烷等，遇到明火就会燃烧或爆炸。

上述原料组成的共性是含有碳，在燃烧后会会形成CO₂排放，由于民用燃气的分散性，使得碳捕集基本无法实现。

发明内容

本发明提出一种复合燃料系统，实现民用燃气二氧化碳零排放。

本发明采用氨气-氧气复合燃料，其中氨气是主燃剂，氧气是促燃剂。

氨气在空气中不燃烧，原因是空气中氧气含量21%，不足以氧化燃烧氨气；NH₃在空气中反应必须具备催化剂和高温条件，反应式：4NH₃＋5O₂＝4NO＋6H₂O。但是，氨气在纯氧气中可以稳定燃烧。反应式:4NH₃+3O₂=2N₂+6H₂O，反应条件为点燃。

根据以上原理，本发明提出使用纯氧作为促燃剂燃烧氨气的系统，在民用燃气系统中更换燃料为纯氧气和氨气。

具体实现方式有两种：氨气氧气终端燃烧炉前混合以及氨气-氧气前期混合。

第一种系统通过管道将氨气、氧气分别传输到用户，用户的复合燃料燃烧炉前端具有两组气体压力调节阀门，分别用于氨气和氧气的混合前输出，可以实现根据管道内气体压力、温度调节输出压力，即气体输出流速，使得氧气和氨气按固定比例混合。所述固定比例由经验值确定，以不引发爆炸和可燃为准则。

第二种系统采用先行混合方式，氨气和氧气在混合站按固定比例混合后传输到各个用户，用户端复合燃气炉直接燃烧复合燃气。氨气的爆炸极限15.7~27.4%，火灾危险等级为乙类。所以对于本系统，控制稳定的混合比例是至关重要的，在管路中保证混合气比例稳定在爆炸范围之外，管路中设置干燥除水装置是措施之一，因为氨气会因极易溶于水而发生气量减少。

本发明对以往氧气应用于燃烧工艺的根本改变在于：以往氧气无论是作为富氧或纯氧，应用于玻璃，或乙炔或燃烧煤油火箭发动机，都是作为助燃物使用，也就是说，燃料在空气中常态下也可以燃烧，添加氧气是为了提高温度或增加其他效用。本发明的燃料-氨气属于空气不燃物，只有在纯氧气中才会燃烧，氧气作为促进燃烧的促燃剂使用。

氨气-氧气复合燃气的点燃方式包括电火花和火焰引燃，优选火焰引燃。

本发明在碳捕集方面的意义在于：在上游的合成氨工艺，如采用氮气加氢工艺制造合成氨，那么可以实现全程无二氧化碳排放；如果采用煤气、石油气、天然气原料工艺制备氨气，在工艺中过程中可以低成本实现碳捕集，这种间接实现碳捕集的技术也是目前成熟的碳捕集工艺路线，本发明的碳捕集价值在此体现在民用燃气的“燃烧前碳捕集”上。

本发明的实用价值体现在采用原料零成本、价格低廉的氧气实现不燃物质的燃烧，产生能量。而且氧气具备规模化生产降低成本的广阔前景。

以下根据附图对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明之双路进户复合燃气系统图。

图2为本发明之复合燃料燃气炉装置示意图。

图3为本发明之预混单路进户复合燃气系统图。

实施方式

在图1中，液氧罐运输车辆的液氧（101）或地下纯氧气管道（102）内的氧气进入纯氧储气仓（103），经由氧气气泵（104）泵出，通过氧气管道（110）输送到用户端（111）；另一方面，液氨罐运输车辆的液氨（106）或地下氨气管道（105）内的氨气进入氨气储气仓（107），经由氨气泵（108）泵出，经由氨气管道（109）输送到用户端（111），用户端燃气装置燃烧氨气和氧气复合燃料气体。

在图2中，用户端的复合燃料燃气炉装置包括氧气进户管（201），氧气气体压力调节阀门（202）和氧气开关（203），以及氨气进户管（204），氨气气体压力调节阀门（205）和氨气开关（206），汇合处有燃气炉开关，用于同时打开氧气和氨气出口，氧气经由喷嘴（210）内氧气通道（208）和经由氨气通道（209）出来的氨气汇合，并有点火装置点燃。

点火装置优选打火机火焰点火，打火机包括液化气储腔，火花，喷嘴和开关。

氧气和氨气通道图示中氧气为中心，氨气为外环，也可以是相反，氨气是中心氧气在外环。

在图3中，液氧罐运输车辆的液氧（301）或地下纯氧气管道（302）内的氧气进入纯氧储气仓（303），经由氧气气泵（304）泵出，通过氧气气体压力调节阀（310）输送到氨气氧气混合罐（311）；另一方面，液氨罐运输车辆的液氨（306）或地下氨气管道（305）内的氨气进入氨气储气仓（307），经由氨气泵（308）泵出，经由氨气气体压力调节阀（309）输送到氨气氧气混合罐（311），混合后的可燃气体进入用户端燃气装置（312）中燃烧。

以此实现本发明的目的。

Claims

1.基于氨气和氧气的复合燃料系统，包括储存装置，压力输送装置，输送管道和燃烧装置，其特征在于储存装置至少包括氧气储存装置和氨气储存装置两套，压力输送装置至少包括氨气输送装置和氧气输送装置，管道至少包括氧气管道和氨气管道；

液氧罐运输车辆的液氧（101）或地下纯氧气管道（102）内的氧气进入纯氧储气仓（103），经由氧气气泵（104）泵出，通过氧气管道（110）输送到用户端（111）；另一方面，液氨罐运输车辆的液氨（106）或地下氨气管道（105）内的氨气进入氨气储气仓（107），经由氨气泵（108）泵出，经由氨气管道（109）输送到用户端（111），用户端燃气装置燃烧氨气和氧气复合燃料气体。

2.如权利要求1所述的复合燃料系统，其特征在于所述的用户端的复合燃料燃气炉装置包括氧气进户管（201），氧气气体压力调节阀门（202）和氧气开关（203），以及氨气进户管（204），氨气气体压力调节阀门（205）和氨气开关（206），汇合处有燃气炉开关，用于同时打开氧气和氨气出口，氧气经由喷嘴（210）内氧气通道（208）和经由氨气通道（209）出来的氨气汇合，并有点火装置点燃。

3.如权利要求1所述的复合燃料系统，其特征在于所述的点火装置包括打火机火焰点火，打火机包括液化气储腔，火花，喷嘴和开关。

4.基于氨气和氧气的复合燃料系统，包括储存装置，压力输送装置，输送管道和燃烧装置，其特征在于压力输送装置包括氨气和氧气混合输送装置，管道传输氧气和氨气混合气；

氧罐运输车辆的液氧（301）或地下纯氧气管道（302）内的氧气进入纯氧储气仓（303），经由氧气气泵（304）泵出，通过氧气气体压力调节阀（310）输送到氨气氧气混合罐（311）；另一方面，液氨罐运输车辆的液氨（306）或地下氨气管道（305）内的氨气进入氨气储气仓（307），经由氨气泵（308）泵出，经由氨气气体压力调节阀（309）输送到氨气氧气混合罐（311），混合后的可燃气体进入用户端燃气装置（312）中燃烧。

5.如权利要求1和2、3所述的复合燃料系统，其特征在于所述的喷嘴中的氧气和氨气通道包括氧气在中心，氨气在外环的结构。

6.如权利要求1和2、3所述的复合燃料系统，其特征在于所述的喷嘴中的氧气和氨气通道包括氨气在中心，氧气在外环的结构。