本發明涉及氨氣燃燒裝置技術領域，一種氨氣的流化床燃燒裝置和發電系統及其燃燒方法；所述燃燒裝置包括流化床燃燒器殼體、流化床床層、布風板、增壓室、助燃氣體進氣口、燃料氣進氣管和煙氣排氣口；布風板整體安裝在流化床燃燒器殼體的下部，流化床床層布置在布風板的上表面上；增壓室位于布風板下方；助燃氣體進氣口設置在增壓室上；燃料氣進氣管固定在布風板上，且與布風板內腔連通；煙氣排氣口設置在流化床燃燒器殼體的上部。本發明設計的流化床燃燒裝置徹底解決了氨氣燃燒面臨的著火能高、火焰傳播速度低、著火濃度范圍窄、不易穩定燃燒的問題。使得發電系統能夠成功地使用氨氣作為燃料，從而帶來顯著的二氧化碳減排效果。

技術領域

本發明涉及氨氣燃燒裝置技術領域，尤其涉及一種氨氣的流化床燃燒裝置，基于該裝置的發電系統以及基于該發電系統的燃燒方法。

背景技術

本發明背景技術中公開的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不必然被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已經成為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

自工業革命以來，大量煤、石油和天然氣等化石燃料的燃燒導致大氣層二氧化碳濃度升高，造成全球氣候變化，帶來寒帶冰川融化、海平面上升、熱帶地區林火頻發等諸多問題，已經嚴重影響了人類社會的可持續發展。與化石燃料相比，氨氣(NH₃)不含碳元素，因此，氨氣的燃燒不會釋放出二氧化碳。同時，氨氣與氫相比具有容易液化的顯著優勢。此外，氨氣是最為常用的化學品之一，儲藏及運輸設施完善，可以作為替代燃料大規模推廣使用，能夠有效降低二氧化碳排放。

氨可以完全通過可再生資源來制取，比如用太陽能、風能電解水獲取氫氣；分離空氣獲得氮氣，然后合成氨氣。對于氨氣的燃燒技術，申請號為201080004187.2的中國專利文獻公開了一種氨氣的內燃機燃燒技術，用于為交通運輸裝置提供動力。但本發明人發現內燃機技術不適用于大規模發電應用。再例如，申請號為201910739277.9的中國專利文獻公開了一種氨氣的燃燒控制方法和裝置，但本發明人發現該方法和裝置主要用于為工業生產提供熱量，并不不適用于大規模發電應用。

發明內容

本發明的主要目的是解決氨氣不易點燃、燃燒速率低、燃燒火焰不穩定，難以用于大規模發電的問題，因為與甲烷等燃氣相比，氨氣的最小點火能較高，導致氨氣不易被點燃，氨氣與氧氣的反應活性相對較弱，導致其燃燒速率相對較慢。為此，本發明提出了一種氨氣的流化床燃燒裝置，并基于該燃燒裝置提出了一系列不同的發電系統。該發電系統以氨氣作為燃料，實現了大規模發電過程的零二氧化碳排放。

為解決上述問題，實現上述目的，本發明公開如下所述的技術方案。

本發明的第一方面，提供一種氨氣的流化床燃燒裝置，包括：流化床燃燒器殼體、流化床床層、布風板、增壓室、助燃氣體進氣口、燃料氣進氣管和煙氣排氣口。所述布風板安裝在流化床燃燒器殼體的下部，所述流化床床層布置在布風板的上表面上；所述增壓室位于布風板下方；所述助燃氣體進氣口設置在增壓室上；所述燃料氣進氣管與布風板連通；所述煙氣排氣口設置在流化床燃燒器殼體的上部。

進一步地，所述布風板包括上平板、下平板、助燃氣體通道、燃料氣通道和布風板內腔。所述上平板、下平板均固定在流化床燃燒器殼體內壁上，從而圍成布風板內腔。助燃氣體通道由若干根穿透上平板、下平板的管道組成；所述燃料氣通道由若干根穿透上平板的管道組成；所述燃料氣進氣管固定在下平板上，且與布風板內腔連通。

本發明的布風板使燃料氣體和助燃氣體分別進入流化床層后再進行混合、燃燒，而不是先預混后再送入流化床層燃燒，能夠有效規避預混合帶來的回火和爆炸等安全隱患。

進一步地，所述助燃氣體通道和/或燃料氣通道的上端，即噴嘴處設有風帽結構，且風帽結構的側壁上開設氣孔，防止床料顆粒進入通道造成堵塞。

進一步地，所述煙氣排氣口的煙氣排出管路上設置有氨氣逃逸催化器，有利于凈化煙氣，減小污染。