一种氨燃料燃气轮机系统的制作方法
1.本实用新型属于燃气轮机技术领域，尤其涉及一种氨燃料燃气轮机系统。
背景技术：
2.在碳达峰、碳中和目标要求下，减少二氧化碳排放量已成为一个课题，旨在减少化石燃料的消费量和转换为代替化石燃料的能源。由于氨和氢不含碳，即在燃烧时不会产生二氧化碳，因此在减少碳排放的当下备受关注。但氢难以储存和运输，故难以作为燃料进行发电。而氨则是确立了储藏和运输技术，因此有望成为将来能源的载体，但氨在空气中不易燃烧，燃烧时火焰传播慢，容易熄灭，难以直接作为发电系统的燃料；同时，氨直接燃烧后易产生一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物，导致环境污染。
技术实现要素：
3.本实用新型要解决的技术问题是提供一种氨燃料燃气轮机系统，以解决现有氨燃气轮机方案难以点燃和稳定燃烧的问题。
4.为解决上述问题，本实用新型的技术方案为：
5.本实用新型的一种氨燃料燃气轮机系统，包括：
6.液氨供应部；
7.增压气化部，所述增压气化部的输入端与所述液氨供应部的输出端相连通，用于对液氨进行增压并气化以输出高压氨气为主燃料；
8.燃气轮机部，所述燃气轮机部的燃料输入端通过第一氨气管路与所述增压气化部的输出端相连通，用于接收所述主燃料进行燃烧并做输出功；
9.氨分解制氢装置，所述氨分解制氢装置的输入端通过第二氨气管路与所述增压气化部的输出端相连通，用于输出包括氢气、氮气和氨气的值班级燃料至所述燃气轮机部的燃料输入端进行启动状态的点火和正常燃烧状态的稳定燃烧；
10.排气脱硝部，所述排气脱硝部的排气输入端通过排气管路与所述燃气轮机部的燃机排气输出端相连通，用于对燃气排气中的氮氧化物进行脱硝处理；
11.稳定燃烧状态下，所述燃气轮机部内的所述值班级燃料与所述主燃料的比值为1:15至1:25。
12.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，所述排气管路包括第一排气管和第二排气管；
13.所述第一排气管的两端分别连通至所述燃气轮机部的燃机排气输出端和所述氨分解制氢装置的热源输入端；
14.所述第二排气管的两端分别连通至所述氨分解制氢装置的热源输出端和所述排气脱硝部的排气输入端。
15.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，所述增压气化部包括第一气化装置和液氨增压泵；
16.所述液氨增压泵设于所述液氨供应部的输出端与所述第一气化装置的输入端之间的管路上。
17.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，所述燃气轮机部包括氨燃烧室、透平装置和发电装置；
18.所述氨燃烧室的燃料输入端分别与所述增压气化部的输出端和所述氨分解制氢装置的燃料输出端相连通；所述氨燃烧室的高温排气端与所述透平装置的输入端相连通；
19.所述透平装置的燃机排气输出端与所述排气管路相连通；
20.所述发电装置的动力输入端与所述透平装置的动力输出端相连。
21.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，所述氨分解制氢装置内设置有电加热单元，用于提供所述氨分解制氢装置在启动状态制氢所需的热能。
22.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，所述氨分解制氢装置内设置有燃烧器，所述燃烧器的输入端通过第四氨气管路与所述增压气化部的输出端相连通，用于燃烧氨气提供所述氨分解制氢装置在启动状态制氢所需的热能。
23.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，还包括第二气化装置，所述第二气化装置的输入端与所述液氨供应部的输出端相连通，用于输出氨气；
24.所述排气脱硝部还包括一氨气输入端，所述氨气输入端通过第三氨气管路与所述第二气化装置的输出端相连通，用于通过氨气对燃气排气中的氮氧化物进行脱硝处理。
25.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，所述排气脱硝部包括排气脱硝装置、鼓风机和排气输出单元；
26.所述排气脱硝装置的排气输入端通过排气管路与所述氨分解制氢装置的燃机排气输出端相连通，所述排气脱硝装置的氨气输入端通过第三氨气管路与所述第二气化装置的输出端相连通，所述排气脱硝装置的空气输入端与所述鼓风机的输出端相连通；所述排气脱硝装置的输出端设有所述排气输出单元，用于将处理后的燃机排气输出至外部大气。
27.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，还包括控制部，所述控制部包括控制单元和分别设于所述第一氨气管路、所述第二氨气管路和所述第三氨气管路的氨气流量检测控制元件；
28.所述氨气流量检测控制元件均与所述控制单元信号连接，用于根据所述控制单元的流量信号调整氨气输出流量。
29.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，所述燃气轮机部内的所述值班级燃料与所述主燃料的比值为1:20。
30.本实用新型由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
31.本实用新型一实施例通过设置增压气化部对液氨供应部输出的液氨进行加压和气化，形成的高压氨气分为两路分别输出至燃气轮机部和氨分解制氢装置；氨分解制氢装置分解氨形成包括氢气、氮气和氨气的值班级燃料，该值班级燃料输出至燃气轮机部内，用于启动时点火燃烧以及辅助稳定作为主燃料氨气燃烧；采用的燃料仅有氨，无需额外引入其他燃料即可保证氨燃气轮机的启动和稳燃，解决了现有氨燃气轮机方案难以点燃和稳定燃烧的问题。同时，本实施例进一步设置排气脱硝装置，对产生的燃机排气进行脱硝，解决了氨直接燃烧易污染环境的问题。
附图说明
32.图1为本实用新型的氨燃料燃气轮机系统的示意图。
33.附图标记说明：1：液氨供应部；2：液氨增压泵；3：第一气化装置；4：氨分解制氢装置；5：燃气轮机部；501：燃烧室；502：透平装置；503：发电装置；6：第二气化装置；7：排气脱硝装置；8：鼓风机；9：燃烧器；10：氨气流量检测控制元件。
具体实施方式
34.以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的一种氨燃料燃气轮机系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。
35.参看图1，在一个实施例中，一种氨燃料燃气轮机系统，包括液氨供应部1、燃气轮机部5、氨分解制氢装置4和排气脱硝部。
36.增压气化部的输入端与液氨供应部1的输出端相连通，用于对液氨进行增压并气化以输出高压氨气为主燃料。
37.燃气轮机部5的燃料输入端通过第一氨气管路与增压气化部的输出端相连通，用于接收主燃料进行燃烧并做输出功。
38.氨分解制氢装置4的输入端通过第二氨气管路与增压气化部的输出端相连通，用于输出包括氢气、氮气和氨气的值班级燃料至燃气轮机部5的燃料输入端进行启动状态的点火和正常燃烧状态的稳定燃烧。
39.排气脱硝部的排气输入端通过排气管路与燃气轮机部5的燃机排气输出端相连通，用于对燃气排气中的氮氧化物进行脱硝处理。
40.其中，在稳定燃烧状态下，燃气轮机部5内的值班级燃料与主燃料的比值为1:15至1:25。
41.本实施例通过设置增压气化部对液氨供应部1输出的液氨进行加压和气化，形成的高压氨气分为两路分别输出至燃气轮机部5和氨分解制氢装置4。氨分解制氢装置4分解氨形成包括氢气、氮气和氨气的值班级燃料，该值班级燃料输出至燃气轮机部5内，用于启动时点火燃烧以及辅助稳定作为主燃料氨气燃烧，并限定在稳燃状态下，值班级燃料的流量与主燃料的流量之比为1:15至1:25，保证其稳燃状态。采用的燃料仅有氨，无需额外引入其他燃料即可保证氨燃气轮机的启动和稳燃，解决了现有氨燃气轮机方案难以点燃和稳定燃烧的问题。同时，本实施例进一步设置排气脱硝装置7，对产生的燃机排气进行脱硝，解决了氨直接燃烧易污染环境的问题。
42.下面对本实施例的氨燃料燃气轮机系统的具体结构进行进一步说明：
43.在本实施例中，上述的排气管路具体可包括第一排气管和第二排气管。
44.第一排气管的两端分别连通至燃气轮机部5的燃机排气输出端和氨分解制氢装置4的热源输入端。第二排气管的两端分别连通至氨分解制氢装置4的热源输出端和排气脱硝部的第一输入端。即将高温的燃机排气导出至氨分解制氢装置4提供制氢反应所需的热量，以提高能量利用率，从而提高系统整体的效率。
45.在本实施例中，上述的增压气化部包括第一气化装置3和液氨增压泵2。
46.液氨增压泵2设于液氨供应部1的输出端与第一气化装置3的输入端之间的管路上，先有液氨增压部对液氨供应部1输出的液氨增压至所需压力范围，再输出至第一气化装
置3气化为高压氨气。
47.在本实施例中，燃气轮机部5具体可包括氨燃烧室501、透平装置502和发电装置503。
48.氨燃烧室501的燃料输入端分别与增压气化部的输出端和氨分解制氢装置4的燃料输出端相连通。氨燃烧室501的高温排气端与透平装置502的输入端相连通。透平装置502的燃机排气输出端与排气管路相连通。发电装置503的动力输入端与透平装置502的动力输出端相连。
49.在本实施例中，为了使得启动阶段氨分解制氢装置4可较快获得所需的值班级燃料，本实施例可在氨分解制氢装置4内设置一电加热单元，用于提供氨分解制氢装置4在启动状态制氢所需的热能。
50.同样地，也可在氨分解制氢装置4内设置一燃烧器9，燃烧器9的输入端通过第四氨气管路与增压气化部的输出端相连通，用于通过燃烧氨气来提供氨分解制氢装置4在启动状态制氢所需的热能。
51.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，氨分解制氢装置4内设置有电加热单元，用于提供氨分解制氢装置4在启动状态制氢所需的热能。
52.本实用新型的氨燃料燃气轮机系统，氨分解制氢装置4内设置有燃烧器9，燃烧器9的输入端通过第四氨气管路与增压气化部的输出端相连通，用于燃烧氨气提供氨分解制氢装置4在启动状态制氢所需的热能。
53.在本实施例中，为了避免引入额外的脱硝剂导致成本上升，氨燃料燃气轮机系统还可包括第二气化装置6，第二气化装置6的输入端与液氨供应部1的输出端相连通，用于输出氨气。
54.排气脱硝部则还可包括一氨气输入端，氨气输入端通过第三氨气管路与第二气化装置6的输出端相连通，用于通过氨气对燃气排气中的氮氧化物进行脱硝处理。
55.具体地，排气脱硝部可包括排气脱硝装置7、鼓风机8和排气输出单元。
56.排气脱硝装置7的排气输入端通过排气管路与氨分解制氢装置4的燃机排气输出端相连通，排气脱硝装置7的氨气输入端通过第三氨气管路与第二气化装置6的输出端相连通，排气脱硝装置7的空气输入端与鼓风机8的输出端相连通。排气脱硝装置7的输出端设有排气输出单元，用于将处理后的燃机排气输出至外部大气。
57.本实施例进一步设置另一路与液氨供应部1连通，即第二气化装置6和排气脱硝部，将液氨气化成氨气与引入至排气脱硝部的燃机排气进行脱硝反应，形成氮气和水排出，采用的脱硝剂为氨气，同样无需引入额外的脱硝剂，解决了氨直接燃烧易污染环境的问题。
58.在本实施例中，氨燃料燃气轮机系统还包括控制部，控制部包括控制单元和分别设于第一氨气管路、第二氨气管路和第三氨气管路的氨气流量检测控制元件10。
59.氨气流量检测控制元件10均与控制单元信号连接，用于根据控制单元的流量信号调整氨气输出流量以及计量。
60.通过位于第三氨气管路上的氨气流量检测控制元件10即可根据燃机排气的流量调整进入排气脱硝装置7的氨气流量，从而保证达到所需的脱硝效果。
61.进一步地，第四氨气管路上同样可设置与控制单元信号连接的氨气流量检测控制元件10，从而控制进入燃烧器9的氨气流量。
62.在本实施例中，为了保证较好的稳燃效果，以及提高系统的整体效率，避免采用过多的氨气制氢导致系统整体效率降低，燃气轮机部5内的值班级燃料与主燃料的优选比值为1:20。
63.在本实施例中，由于氨分解制氢装置4产生的值班级燃料是用于点火和稳定燃烧的，需求的量较小，因此氨分解制氢装置4的体积较小即可实现，占用空间少。
64.在本实施例中，液氨供应部1具体可为一液氨装置，例如液氨储罐等，在此不作具体限定。
65.下面通过对本实施例得氨燃料燃气轮机系统的具体控制方法进行进一步说明，方法如下：
66.控制通过第一氨气管路进入燃气轮机部5的主燃料的流量，并控制通过第二氨气管路进入氨分解制氢装置4的氨气流量，使得氨分解制氢装置4输出至燃气轮机部5的值班级燃料的流量与主燃料的流量之比稳定在预设比值，保持稳燃；
67.检测通过排气管路进入排气脱硝部的燃气排气的流量，并根据燃气排气的流量调整通过第三氨气管路进入排气脱硝部的氨气的流量，使得燃气排气的流量与氨气的流量之比达到预设比值，保持燃气排气的低nox排放控制。
68.具体地，即通过控制液氨增压泵2出口压力，来调节控制第一气化装置3(气化器)出口氨气压力；
69.通过第一氨气管路上的氨气流量检测控制元件10，控制进入燃机的氨气量，进而控制调节燃机的运行状态；
70.通过第二氨气管路上的氨气流量检测控制元件10，控制进入氨分解装置的氨气流量，以满足燃机点火、启动、运行要求；
71.通过第三氨气管路上的氨气流量检测控制元件10，控制进入排气脱硝装置7的氨气流量，用以降低燃机排气中的nox含量，实现燃机排气低nox排放控制。
72.上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式。即使对本实用新型作出各种变化，倘若这些变化属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本实用新型的保护范围之中。
技术特征：
1.一种氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，包括：液氨供应部；增压气化部，所述增压气化部的输入端与所述液氨供应部的输出端相连通，用于对液氨进行增压并气化以输出高压氨气为主燃料；燃气轮机部，所述燃气轮机部的燃料输入端通过第一氨气管路与所述增压气化部的输出端相连通，用于接收所述主燃料进行燃烧并做输出功；氨分解制氢装置，所述氨分解制氢装置的输入端通过第二氨气管路与所述增压气化部的输出端相连通，用于输出包括氢气、氮气和氨气的值班级燃料至所述燃气轮机部的燃料输入端进行启动状态的点火和正常燃烧状态的稳定燃烧；排气脱硝部，所述排气脱硝部的排气输入端通过排气管路与所述燃气轮机部的燃机排气输出端相连通，用于对燃气排气中的氮氧化物进行脱硝处理；稳定燃烧状态下，所述燃气轮机部内的所述值班级燃料与所述主燃料的比值为1:15至1:25。2.如权利要求1所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，所述排气管路包括第一排气管和第二排气管；所述第一排气管的两端分别连通至所述燃气轮机部的燃机排气输出端和所述氨分解制氢装置的热源输入端；所述第二排气管的两端分别连通至所述氨分解制氢装置的热源输出端和所述排气脱硝部的所述排气输入端。3.如权利要求1所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，所述增压气化部包括第一气化装置和液氨增压泵；所述液氨增压泵设于所述液氨供应部的输出端与所述第一气化装置的输入端之间的管路上。4.如权利要求1所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，所述燃气轮机部包括氨燃烧室、透平装置和发电装置；所述氨燃烧室的燃料输入端分别与所述增压气化部的输出端和所述氨分解制氢装置的燃料输出端相连通；所述氨燃烧室的高温排气端与所述透平装置的输入端相连通；所述透平装置的燃机排气输出端与所述排气管路相连通；所述发电装置的动力输入端与所述透平装置的动力输出端相连。5.如权利要求1所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，所述氨分解制氢装置内设置有电加热单元，用于提供所述氨分解制氢装置在启动状态制氢所需的热能。6.如权利要求1所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，所述氨分解制氢装置内设置有燃烧器，所述燃烧器的输入端通过第四氨气管路与所述增压气化部的输出端相连通，用于燃烧氨气提供所述氨分解制氢装置在启动状态制氢所需的热能。7.如权利要求1所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，还包括第二气化装置，所述第二气化装置的输入端与所述液氨供应部的输出端相连通，用于输出氨气；所述排气脱硝部还包括一氨气输入端，所述氨气输入端通过第三氨气管路与所述第二气化装置的输出端相连通，用于通过氨气对燃气排气中的氮氧化物进行脱硝处理。8.如权利要求7所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，所述排气脱硝部包括排气脱
硝装置、鼓风机和排气输出单元；所述排气脱硝装置的所述排气输入端通过排气管路与所述氨分解制氢装置的燃机排气输出端相连通，所述排气脱硝装置的所述氨气输入端通过第三氨气管路与所述第二气化装置的输出端相连通，所述排气脱硝装置的空气输入端与所述鼓风机的输出端相连通；所述排气脱硝装置的输出端设有所述排气输出单元，用于将处理后的燃机排气输出至外部大气。9.如权利要求7所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，还包括控制部，所述控制部包括控制单元和分别设于所述第一氨气管路、所述第二氨气管路和所述第三氨气管路的氨气流量检测控制元件；所述氨气流量检测控制元件均与所述控制单元信号连接，用于根据所述控制单元的流量信号调整氨气输出流量。10.如权利要求1所述的氨燃料燃气轮机系统，其特征在于，所述燃气轮机部内的所述值班级燃料与所述主燃料的比值为1:20。
技术总结
本实用新型提供了一种氨燃料燃气轮机系统，设置增压气化部对液氨供应部输出的液氨进行加压和气化，形成的高压氨气分为两路分别输出至燃气轮机部和氨分解制氢装置；氨分解制氢装置分解氨形成包括氢气、氮气和氨气的值班级燃料，该值班级燃料输出至燃气轮机部内，用于启动时点火燃烧以及辅助稳定作为主燃料的氨气燃烧；采用的燃料仅有氨，无需额外引入其他燃料即可保证氨燃气轮机的启动和稳燃，解决了现有氨燃气轮机方案难以点燃和稳定燃烧的问题。题。题。
