[实用新型]介质阻挡等离子体氨燃烧器和煤粉掺氨燃烧系统

说明书

本实用新型公开了一种介质阻挡等离子体氨燃烧器和煤粉掺氨燃烧系统，属于等离子体应用技术领域。所述介质阻挡等离子体氨燃烧器包括高频高压电源和介质阻挡等离子体发生器；所述介质阻挡等离子体发生器上设置有氨气入口以及裂解产物出口。所述煤粉掺氨燃烧系统，包括所述的介质阻挡等离子体氨燃烧器、氨燃料源、氨气/煤粉燃烧器和电厂锅炉；氨燃料源依次连接介质阻挡等离子体氨燃烧器、氨气/煤粉燃烧器和电厂锅炉。氨气通过设置在供氨管线上的介质阻挡等离子体氨燃烧器部分转化为氮气和氢气，有利于氨气的着火和稳定燃烧。

技术领域

本实用新型属于等离子体应用技术领域，尤其涉及一种介质阻挡等离子体氨燃烧器和煤粉掺氨燃烧系统。

背景技术

随着全球经济低碳化的发展，全球主要大国都在制定相应的碳减排目标及规划。我国制定了2030年前碳排放达到峰值，2060年前实现碳中和。利用零碳燃料代替传统的化石燃料是行之有效的碳减排方式之一。

煤粉燃烧技术在国内外长期广泛应用，对其燃烧特性和氮氧化物排放都进行了深入研究，积累了丰富的工程经验，技术相对成熟，但在双碳目标的影响下，就需要考虑煤粉燃烧的碳排放问题。

氢能作为一种可再生能源，在储能、转换以及智慧能源互联网中的应用有很大的潜力。然而，氢能发展的瓶颈之一在于储运，因此有高压、液化、物理吸收吸附、化学结合等多种储运氢的方式。其中，氨作为氢的化学载体，在储运氢、供给氢和代替氢应用方面有着特殊的优势。例如，等体积条件下液氨的储氢量比液氢高出50％，氨液化比氢容易很多，在一定条件下氨可以直接燃烧，理想燃烧产物是水和氮气。氨作为一种无碳排放的燃料提供给燃烧器直接燃烧，在等离子体裂解和助燃的情况下燃烧进一步得到增强以得到稳定功率输出。

等离子体是中性粒子和带电粒子的集合体，是宏观上呈电中性的电离态气体。在等离子体中，反应物被激发产生电子、活性自由基、激发态分子等。介质阻挡等离子体拥有高电场强度，能击穿氨气实现点火与助燃，使得化学反应速率大幅提高，提高了燃烧效率。在等离子体氛围下氨能分解成氮气和氢气，更利于氨的燃烧。

目前关于氨气燃烧的研究大部分集中于内燃机，对于煤粉锅炉掺烧氨气的技术开发较少，且对于介质阻挡等离子体氨燃烧器用于煤粉掺氨燃烧技术开发的研究更少，因此开发一种介质阻挡等离子体氨燃烧器煤粉掺氨燃烧技术方法显得十分重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种介质阻挡等离子体氨燃烧器和煤粉掺氨燃烧系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种介质阻挡等离子体氨燃烧器，包括高频高压电源和介质阻挡等离子体发生器；所述介质阻挡等离子体发生器上设置有氨气入口以及裂解产物出口。

进一步地，所述介质阻挡等离子体发生器包括由内向外同轴套设的棒状高压电极、圆筒状绝缘介质管、地电极和发生器壳体，圆筒状绝缘介质管的外壁贴敷有地电极；棒状高压电极位于所述等离子体发生器的中心轴线上，棒状高压电极与高频高压电源连接。

进一步地，所述介质阻挡等离子体发生器包括高压电极和地电极，高压电极和地电极均为板状结构，在高压电极和地电极表面分别贴附有绝缘介质层；所述高压电极与高频高压电源连接。

一种煤粉掺氨燃烧系统，包括如上任一项所述的介质阻挡等离子体氨燃烧器、氨燃料源、氨气/煤粉燃烧器和电厂锅炉；

氨燃料源依次连接介质阻挡等离子体氨燃烧器、氨气/煤粉燃烧器和电厂锅炉。

进一步地，所述煤粉掺氨燃烧系统还包括控制系统；控制系统分别连接氨燃料源、介质阻挡等离子体氨燃烧器、氨气/煤粉燃烧器和电厂锅炉。

进一步地，所述煤粉掺氨燃烧系统还包括蒸汽吹扫管道，所述蒸汽吹扫管道设置在介质阻挡等离子体氨燃烧器、氨气/煤粉燃烧器之间的连接管路上。