CN203892008U - 一种氨发动机系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种氨发动机系统，它包括氨供给装置、氨裂解装置、加热装置、氨发动机、选择催化还原装置和尾气检测装置；氨供给装置之出口连接氨发动机之进口、氨裂解装置之进口和选择催化还原装置之进口；氨发动机之进口还与氨裂解装置之出口以及外界空气相接通，氨发动机之出口连接选择催化还原装置之进口；氨裂解装置之出口连接氨发动机之进口；选择催化还原装置之出口连接尾气检测装置之进口，尾气从尾气检测装置之出口排出。它具有如下优点：该发动机系统不仅能减少对化石燃料的过度使用，减少二氧化碳气体的排放，且对尾气进行净化处理，更加环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种氨发动机系统。
背景技术
常见的发动机系统多使用化石燃料，燃烧产物CO2的大量排放造成了严重的环境问题，二氧化碳被认为是加剧温室效应的主要来源。氨燃料发动机系统燃烧产物中不含CO2，可显著减少温室气体的排放。氨燃烧过程中虽然不产生CO2，但是产物中NOx含量会比化石燃料燃烧排放的高，排入大气之前需要对尾气进行净化处理。
实用新型内容
本实用新型提供了一种氨发动机系统，其克服了背景技术的所存在的不足。本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：一种氨发动机系统，其特征在于：它包括用于提供氨的氨供给装置(1)、用于产生氢的氨裂解装置(10)、用于加热氨裂解装置(10)所需的氨的加热装置、氨发动机(3)、用于对尾气中的NOX进行净化处理的选择催化还原装置(5)和用于检测尾气中NOX浓度及NH3浓度的尾气检测装置(6)；
氨供给装置(1)之出口连接氨发动机(3)之进口、氨裂解装置(10)之进口和选择催化还原装置(5)之进口；
氨发动机(3)之进口还与氨裂解装置(10)之出口以及外界空气相接通，氨发动机(3)之出口连接选择催化还原装置(5)之进口；
选择催化还原装置(5)之出口连接尾气检测装置(6)之进口，尾气从尾气检测装置(6)之出口排出。
一较佳实施例之中：所述加热装置包括用于对氨裂解装置(10)所需的氨进行加热的加热器(9)和用于检测该氨温度的温度传感器(8)，温度传感器(8)处于氨发动机(3)和加热器(9)之间，加热器(9)连接氨裂解装置(10)。
一较佳实施例之中：还包括用于将氨发动机(3)燃烧的尾气中的热量加热氨裂解装置(10)所需的氨的换热器(4)，换热器(4)具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第一输入端连接氨发动机(3)之出口，第一输出端连接选择催化还原装置(5)之进口，第二输入端连接氨供给装置(1)之出口，第二输出端连接加热装置之进口。
一较佳实施例之中：还包括用于将氨发动机(3)燃烧的尾气中的热量加热氨裂解装置(10)所需的氨的换热器(4)，换热器(4)具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第一输入端连接尾气检测装置(6)之出口，第一输出端与外界接通，第二输入端连接氨供给装置(1)之出口，第二输出端连接加热装置之进口。
一较佳实施例之中：还包括第一氨流量阀(2)、第二氨流量阀(7)和第三氨流量阀(11)，第一氨流量阀(2)连接于氨供给装置(1)之出口与氨发动机(3)之进口之间，第二氨流量阀(7)连接于氨供给装置(1)之出口与加热装置之进口之间，第三氨流量阀(11)连接于氨供给装置(1)之出口与选择催化还原装置(5)之进口之间。
一较佳实施例之中：还包括空气流量阀(13)，它设置于氨发动机(3)之进口处。
一较佳实施例之中：还包括控制电路(12)，该控制电路信号连接第一氨流量阀(2)、第二氨流量阀(7)、第三氨流量阀(11)和空气流量阀(13)，且控制电路(12)信号连接加热装置和尾气检测装置(6)。
一较佳实施例之中：所述尾气检测装置(6)包括用于检测NOX之浓度的NOX传感器和用于检测NH3之浓度的NH3传感器。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.通过氨、氨裂解装置产生的氢和空气混合作为燃料进入氨发动机以产生动能，且尾气中的NOX经过选择催化还原装置进行净化，接着对净化后的尾气通过尾气检测装置进行检测，若尾气排放符合标准则直接排放于大气中，若尾气排放不符合标准则可调节各流量阀以调整各燃料之含量以使尾气符合标准。该发动机系统不仅能减少对化石燃料的过度使用，减少二氧化碳气体的排放，且对尾气进行净化处理，更加环保。
2.换热器能将氨发动机燃烧的尾气中的热量加热氨裂解装置所需的氨，废热循环利用，节约能源，减少成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1绘示了一较佳实施例的一种氨发动机系统的原理框图。
图2绘示了另一较佳实施例的一种氨发动机系统的原理框图。
图3绘示了氨裂解装置的温度控制逻辑原理图。
具体实施方式
请查阅图1，一种氨发动机系统的一较佳实施例，所述的一种氨发动机系统，它包括氨供给装置1、用于产生氢的氨裂解装置10、用于加热氨裂解装置10所需的氨的加热装置、氨发动机3、用于尾气中的NOX进行净化处理的选择催化还原装置5、用于检测尾气中NOX浓度和NH3浓度的尾气检测装置6和控制电路12。
所述氨供给装置1用于提供氨。氨供给装置1之出口连接氨发动机3之进口、氨裂解装置10之进口和选择催化还原装置5之进口。本实施例中，氨供给装置提供的氨为气态氨。
氨发动机3之进口还与氨裂解装置10之出口以及外界空气相接通，氨发动机3之出口连接选择催化还原装置5之进口。本实施例中，氨裂解装置10的氨裂解催化剂，可以用载有钌、铑、镍或铁的催化剂。
本实施例中，所述加热装置包括用于对氨裂解装置10所需的氨进行加热的加热器9和用于检测该氨温度的温度传感器8，温度传感器8处于氨发动机3和加热器9之间，加热器9连接氨裂解装置10，且加热器9和温度传感器8均信号连接控制电路12。
选择催化还原装置5之出口连接尾气检测装置6之进口，尾气从尾气检测装置6之出口排出。本实施例中，所述选择催化还原装置5中采用的催化剂可以是具有二氧化钛的多孔结构，也可以由具有Si、O、Al作为主要成分并且含有Fe离子的沸石构成，也可以是钒催化剂(V2O5)，该催化剂在氨存在的状态下能够将排气中所含的NOx选择性地还原。
本实施例中，所述尾气检测装置6包括用于检测NOX之浓度的NOX传感器和用于检测NH3之浓度的NH3传感器，NOX传感器和NH3传感器均信号连接控制电路12。
本实施例中，该发动机系统还包括用于将氨发动机3燃烧的尾气中的热量加热氨裂解装置10所需的氨的换热器4，换热器4具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第一输入端连接氨发动机3之出口，第一输出端连接选择催化还原装置5之进口，第二输入端连接氨供给装置1，第二输出端连接加热装置之进口。由于氨发动机3全负荷工作状态时其尾气温度有700摄氏度甚至更高，氨发动机冷、热启动怠速状态时其尾气温度也有250-350摄氏度，引入该换热器，将发动机尾气中的废热用来加热氨裂解装置中所需的氨，为氨气的裂解提供所需的热量，实现废热的有效利用。
本实施例中，该发动机系统还包括第一氨流量阀2、第二氨流量阀7和第三氨流量阀11，第一氨流量阀2连接于氨供给装置1之出口与氨发动机3之进口之间，第二氨流量阀7连接于氨供给装置1之出口与加热装置之进口之间，第三氨流量阀11连接于氨供给装置1之出口与选择催化还原装置5之进口之间，且该三个氨流量阀均信号连接控制电路12。
本实施例中，第二氨流量阀7连接于氨供给装置1之出口与换热器4之第二输入端之间。
本实施例中，该发动机系统还包括空气流量阀13，它设置于氨发动机3之进口处，控制电路12信号连接该空气流量阀13。
尾气检测装置6中的传感器检测的信号传输至控制电路12，控制电路12根据该信号控制第一氨流量阀2、第二氨流量阀7、第三氨流量阀11以及空气流量阀13之开度，以保证尾气中的NOX浓度和NH3浓度维持在一定数值。
如图3所示，为氨裂解装置的温度控制逻辑原理图。控制电路12接收来自温度传感器8的信号，并控制加热器9的工作情况。如果氨发动机3工作，首先，执行步骤C1。在步骤C1中，温度传感器8检测氨裂解装置中氨的温度并反馈至控制电路，控制电路12判断温度传感器8之温度是否达到300摄氏度，即，进入氨裂解装置10的氨温度是否达到裂解反应所需要的温度。若温度传感器8检测的温度低于300摄氏度，则控制电路12启动加热器9对氨裂解装置中的氨进行加热，直至氨裂解装置中的氨之温度达到300摄氏度以上则控制电路12控制加热器9停止对氨裂解装置中的氨进行加热。
通过氨、氨裂解装置产生的氢和空气混合作为燃料进入氨发动机以产生动能，且尾气中的NOX经过选择催化还原装置进行净化，接着对净化后的尾气通过尾气检测装置进行检测，若尾气排放符合标准则直接排放于大气中，若尾气排放不符合标准则可通过控制电路调节各流量阀以调整各燃料之含量以使尾气符合标准。该发动机系统不仅能减少对化石燃料的过度使用，减少二氧化碳气体的排放，且对尾气进行净化处理，更加环保。
如图2所示，一种氨发动机系统的另一较佳实施例。该实施例与上一实施例的区别在于，本实施例中的换热器之位置与上一实施例不同，其第一输入端连接尾气检测装置6之出口，第一输出端与外界接通，第二输入端连接氨供给装置1，第二输出端连接加热装置之进口。
以上所述，仅为本实用新型较佳实施例而已，故不能依此限定本实用新型实施的范围，即依本实用新型专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖的范围内。
Claims (8)
1.一种氨发动机系统，其特征在于：它包括用于提供氨的氨供给装置(1)、用于产生氢的氨裂解装置(10)、用于加热氨裂解装置(10)中所需的氨的加热装置、氨发动机(3)、用于对尾气中的NOX进行净化处理的选择催化还原装置(5)和用于检测尾气中NOX浓度及NH3浓度的尾气检测装置(6)；
氨供给装置(1)之出口连接氨发动机(3)之进口、氨裂解装置(10)之进口和选择催化还原装置(5)之进口；
氨发动机(3)之进口还与氨裂解装置(10)之出口以及外界空气相接通，氨发动机(3)之出口连接选择催化还原装置(5)之进口；
选择催化还原装置(5)之出口连接尾气检测装置(6)之进口，尾气从尾气检测装置(6)之出口排出。
2.根据权利要求1所述的一种氨发动机系统，其特征在于：所述加热装置包括用于对氨裂解装置(10)所需的氨进行加热的加热器(9)和用于检测该氨温度的温度传感器(8)，温度传感器(8)处于氨发动机(3)和加热器(9)之间，加热器(9)连接氨裂解装置(10)。
3.根据权利要求1所述的一种氨发动机系统，其特征在于：还包括用于将氨发动机(3)燃烧的尾气中的热量加热氨裂解装置(10)所需的氨的换热器(4)，换热器(4)具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第一输入端连接氨发动机(3)之出口，第一输出端连接选择催化还原装置(5)之进口，第二输入端连接氨供给装置(1)之出口，第二输出端连接加热装置之进口。
4.根据权利要求1所述的一种氨发动机系统，其特征在于：还包括用于将氨发动机(3)燃烧的尾气中的热量加热氨裂解装置(10)所需的氨的换热器(4)，换热器(4)具有第一输入端、第二输入端、第一输出端和第二输出端，第一输入端连接尾气检测装置(6)之出口，第一输出端与外界接通，第二输入端连接氨供给装置(1)之出口，第二输出端连接加热装置之进口。
5.根据权利要求1所述的一种氨发动机系统，其特征在于：还包括第一氨流量阀(2)、第二氨流量阀(7)和第三氨流量阀(11)，第一氨流量阀(2)连接于氨供给装置(1)之出口与氨发动机(3)之进口之间，第二氨流量阀(7)连接于氨供给装置(1)之出口与加热装置之进口之间，第三氨流量阀(11)连接于氨供给装置(1)之出口与选择催化还原装置(5)之进口之间。
6.根据权利要求5所述的一种氨发动机系统，其特征在于：还包括空气流量阀(13)，它设置于氨发动机(3)之进口处。
7.根据权利要求6所述的一种氨发动机系统，其特征在于：还包括控制电路(12)，该控制电路信号连接第一氨流量阀(2)、第二氨流量阀(7)、第三氨流量阀(11)和空气流量阀(13)，且控制电路(12)信号连接加热装置和尾气检测装置(6)。
8.根据权利要求1所述的一种氨发动机系统，其特征在于：所述尾气检测装置(6)包括用于检测NOX之浓度的NOX传感器和用于检测NH3之浓度的NH3传感器。
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