氨内燃机燃料整备系统及使用方法
本发明公开氨内燃机燃料整备系统及使用方法，属于节能与新能源汽车技术领域；在燃烧加热单元中，加热流道与氨燃烧室具有间壁换热关系，加热流道一端为氨气进口，另一端与氨气分配室连通，燃烧气分配室与氨燃烧室出口连通；低温裂解单元包括具有间壁换热关系的第一裂解流道和第一气道，第一裂解流道一端与氨气分配室连通，另一端为第一出气口，第一气道一端与燃烧气分配室连通，另一端为第一排气口；高温裂解单元包括具有间壁换热关系的第二裂解流道和第二气道，第二裂解流道一端通过控制阀与氨气分配室连通，另一端为第二出气口，第二气道一端通过控制阀与燃烧气分配室连通，另一端为第二排气口。本发明能根据氨内燃机需求调节氢氮混合气的产量。
发明专利
CN202311356630.8
2023-10-19
CN117536741A
2024-02-09
F02M21/02(2006.01)
佛山仙湖实验室
李骏;张程;陈海娥;杜喜云;戈非;蒋文斌;李凯;李娜;李栋
528200 广东省佛山市南海区丹灶镇仙湖度假区阳光路3号仙湖湾商业广场C座内C1号办公室
广州嘉权专利商标事务所有限公司
谭志鹏
广东;44
1.一种氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，包括： 燃烧加热单元，包括氨燃烧室、加热流道、氨气分配室和燃烧气分配室，所述加热流道与所述氨燃烧室具有间壁换热关系，所述加热流道的一端为氨气进口，另一端与所述氨气分配室连通，所述燃烧气分配室与所述氨燃烧室的出口连通； 低温裂解单元，设有至少一个，每个所述低温裂解单元包括具有间壁换热关系的第一裂解流道和第一气道，所述第一裂解流道的一端与所述氨气分配室连通，另一端为第一出气口，所述第一气道的一端与所述燃烧气分配室连通，另一端为第一排气口； 高温裂解单元，设有至少一个，每个所述高温裂解单元包括具有间壁换热关系的第二裂解流道和第二气道，所述第二裂解流道的一端通过控制阀与所述氨气分配室连通，另一端为第二出气口，所述第二气道的一端通过控制阀与所述燃烧气分配室连通，另一端为第二排气口。 2.根据权利要求1所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，还包括氨燃料管路和氨气输送管路，所述氨燃料管路的一端为第一进料口，另一端为烧嘴，所述烧嘴位于所述氨燃烧室内，所述氨气输送管路的一端为第二进料口，另一端与所述氨气进口连通，所述氨燃料管路和所述氨气输送管路均设有流量控制阀。 3.根据权利要求1所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述加热流道的气体流向和所述氨燃烧室的气体流向相反，所述第一裂解流道的气体流向和所述第一气道的气体流向相反，所述第二裂解流道的气体流向和所述第二气道的气体流向相反。 4.根据权利要求1所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述低温裂解单元设有多个第一裂解盘，所有的所述第一裂解盘串联且交错设置，并共同形成所述第一裂解流道，所述第一气道呈蛇形，所述高温裂解单元设有多个第二裂解盘，所有的所述第二裂解盘串联且交错设置，并共同形成所述第二裂解流道，所述第二气道呈蛇形。 5.根据权利要求4所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述第一裂解流道内设有低温裂解催化剂，所述第二裂解流道内设有高温裂解催化剂。 6.根据权利要求4所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述第一裂解盘和所述第二裂解盘均包括外壳、第一导流板和第二导流板，所述外壳呈圆板状，所述外壳设有贯穿其相对两端面的通孔，所述外壳的相对两端面均设有所述第一导流板，所述外壳的相对两端面分别设有裂解入口和裂解出口，所述第二导流板设于所述外壳内，并与所述外壳的内壁共同形成呈渐开线状结构的流道，所述流道设有催化剂，所述流道的一端与所述裂解入口连通，另一端与所述裂解出口连通。 7.根据权利要求6所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述裂解入口位于所述外壳的中部位置，所述裂解出口位于所述外壳的边沿位置。 8.根据权利要求7所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述第一气道和所述第二气道均设有多个沿其延伸方向间隔布置的副进气孔，所述副进气孔与所述燃烧气分配室连通。 9.根据权利要求1所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述加热流道环绕所述氨燃烧室的外侧设置，并形成螺旋状结构。 10.根据权利要求1所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，还包括集气装置和燃料气管路，所述第一出气口和所述第二出气口均连通于所述集气装置的进口，所述燃料气管路的一端与所述集气装置的出口连通，另一端为燃料气出口。 11.根据权利要求1所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，还包括尾气管路和保温壳体；所述保温壳体设有保温腔、尾气进口和尾气出口，所述燃烧加热单元、所述低温裂解单元和所述高温裂解单元均设于所述保温腔内，所述尾气进口、所述尾气出口、所述第一排气口和所述第二排气口均与所述保温腔连通，所述尾气管路的出口与所述尾气进口连通。 12.根据权利要求11所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述尾气管路设有尾气支路，所述尾气支路通过控制阀与所述燃烧气分配室连通。 13.根据权利要求11所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，所述尾气管路设有流量控制阀。 14.根据权利要求11或12所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，还包括连接壳体、脱硝装置和排气管路；所述脱硝装置的进口与所述尾气出口连通，所述脱硝装置的出口与所述排气管路连通。 15.一种氨内燃机燃料整备系统的使用方法，应用于如权利要求1-14任一所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，包括如下的步骤： 在氨内燃机处于冷启动工况时： 关闭所述第二气道上的控制阀，并将氨气和空气通入所述氨燃烧室进行燃烧，使所述第一裂解流道内的温度达到第一设定值；再将氨气通入所述加热流道，并使加热后的氨气流入所述第一裂解流道，令裂解后的燃料气从所述第一排气口流出； 在氨内燃机处于正常运行工况时： 若燃料气需求量少于或等于设定量，关闭所述第二气道上的控制阀，并将氨气和空气通入所述氨燃烧室进行燃烧，使所述第一裂解流道内的温度达到所述第一设定值，同时将氨气通入所述加热流道； 若燃料气需求量多于所述设定量，开启所述第二气道上的控制阀，并增加通入所述氨燃烧室的氨气量和空气量以及通入所述加热流道的氨气量，使所述第一裂解流道内的温度和所述第二裂解流道内的温度均达到第二设定值，所述第二设定值大于所述第一设定值。 16.一种氨内燃机燃料整备系统的使用方法，应用于如权利要求12所述的氨内燃机燃料整备系统，其特征在于，包括如下的步骤： 在氨内燃机处于高功率运行工况时： 停止往所述氨燃烧室通入氨气和空气，开启所述尾气支路上的控制阀和所述第二气道上的控制阀，使所述第一裂解流道内的温度和所述第二裂解流道内的温度均达到第二设定值；将氨气通入所述加热流道，并通过所述尾气管路将尾气通入所述保温腔，对所述加热流道内的氨气加热至所述第二设定值或以上。