本發(fā)明涉及氨分解，尤其涉及一種氨分解系統(tǒng)及氨發(fā)動機排氣耦合供熱控制方法。

背景技術(shù)：

1、氨發(fā)動機運行時，在發(fā)動機氣缸內(nèi)，由于作為主燃料的氨本身不易點燃而且層流燃燒速度慢，因此需要通入一部分的氫進入氣缸以對氨燃料進行射流引燃，而車載氨燃料自身是氫的高含量載體，適合通過車載在線氨裂解制造氫氣。

2、現(xiàn)時氨分解技術(shù)中大多數(shù)采用電加熱，然而在氨發(fā)動機車輛平臺無法長期提供大量電能，無法直接采用電加熱的方式。部分氨分解技術(shù)中會利用氨發(fā)動機排氣中含有的熱能，但不同工況下的氨發(fā)動機排氣流量與溫度具有顯著變化，導(dǎo)致最終排氣的溫度波動較大，難以直接為氨分解供熱。因此，亟需一種可利用氨發(fā)動機排氣對氨分解提供穩(wěn)定供熱的系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種氨分解系統(tǒng)及氨發(fā)動機排氣耦合供熱控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個或多個技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題的解決方案是：

3、一種氨分解系統(tǒng)，包括：供熱模塊，包括第一殼體與進料點火燃燒裝置，所述第一殼體的一側(cè)設(shè)置有連接管，所述第一殼體內(nèi)設(shè)置有燃燒室，所述進料點火燃燒裝置連接于所述第一殼體對應(yīng)燃燒室的外側(cè)，所述進料點火燃燒裝置可在所述燃燒室內(nèi)燃燒；氨分解模塊，包括第二殼體與分解管，所述第二殼體內(nèi)設(shè)置有第一隔板與第二隔板，所述第一隔板將所述第二殼體沿水平方向分隔形成換熱腔與排氣腔，所述第二隔板將所述排氣腔上方分隔形成進氣腔，所述第二殼體對應(yīng)所述進氣腔的位置設(shè)置有進氣口，所述第二殼體對應(yīng)所述排氣腔的位置設(shè)置有出氣口，所述第二殼體對應(yīng)換熱腔的位置設(shè)置有供熱管與第一排氣管，所述供熱管連接于所述第一殼體，所述燃燒室可向所述供熱管排氣，所述分解管的一端連接于所述第一隔板靠近所述換熱腔的一側(cè)，所述分解管的另一端彎折穿過第一隔板并連接于所述第二隔板靠近所述排氣腔的一側(cè)，所述分解管的兩端分別與所述進氣腔與所述排氣腔連通。

4、該技術(shù)方案至少具有如下的有益效果：連接管用于接入至外設(shè)的氨發(fā)動機，第二殼體上的進氣口與進料點火燃燒裝置則連接至外設(shè)的氨燃料輸入源，工作時，氨發(fā)動機在工作或排氣沖程中產(chǎn)生的氣體通過連接管排入至第一殼體內(nèi)，進料點火燃燒裝置在燃燒室內(nèi)燃燒，使得燃燒室具有較高的溫度，此時進入第一殼體內(nèi)的氨發(fā)動機排氣與燃燒室換熱，提高氨發(fā)動機排氣熱通量，并對燃燒室降溫保護，有利于燃燒室長時間穩(wěn)定工作，升溫后的氨發(fā)動機排氣進入至供熱管內(nèi)，與燃燒室燃燒后排入至供熱管內(nèi)燃燒氣體相互混合，形成高溫混合氣體，向換熱腔提供高品位熱能，從進氣口進入進氣腔的氨氣流入分解管內(nèi)，沿著分解管先經(jīng)過排氣腔，再進入至換熱腔內(nèi)加熱升溫，分解管位于換熱腔內(nèi)的部分可裝入催化劑，當(dāng)氨氣經(jīng)過催化劑時，與催化劑接觸作用產(chǎn)生氫氮混合氣，流出分解管并進入至排氣腔內(nèi)，此時的氫氮混合氣溫度較高，而分解管部分位于排氣腔內(nèi)，氫氮混合氣可對剛進入分解管的氨氣先預(yù)熱，保證氨氣可在換熱腔內(nèi)能升溫至所需要的溫度，提高熱利用率，而氫氮混合氣自身溫度降低后，從出氣口排出，如此可利用氨發(fā)動機的排氣對氨分解提供高品位的熱能，并且整體換熱效率高、工作穩(wěn)定性強。

5、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述供熱管與所述第一排氣管設(shè)置于所述第二殼體遠離所述排氣腔的一側(cè)，所述第二殼體內(nèi)側(cè)位于所述供熱管與所述第一排氣管之間的位置設(shè)置有擋板，所述擋板向所述第一隔板的方向延伸，所述分解管彎折穿過所述擋板后再彎折穿過所述第一隔板，所述擋板與所述第一隔板之間形成有氣流間隙。擋板將第二殼體內(nèi)部沿上下方向分成供氣體曲折流動的空間，從供熱管進入第二殼體的高溫混合氣體可直接對向上穿過擋板的分解管部分加熱升溫，在實際應(yīng)用中可將催化劑裝入該部分的分解管內(nèi)，保證氨氣在分解時能夠達到足夠的溫度，高溫混合氣體沿著擋板流動至第一隔板處，從氣流間隙向下進入擋板下方的空間內(nèi)，此時可對分解管位于第一隔板與擋板之間的部分進行加熱，從而對接觸催化劑前的氨進行加熱升溫，最后從第一排氣管處排出，如此可提高高溫混合氣體與分解管的換熱效率。

6、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述擋板頂側(cè)沿靠近第一隔板的方向間隔設(shè)置有多個擾流板。高溫混合氣體沿著擋板流動時會被多個擾流板阻擋，利用擾流板對高溫混合氣體的阻擋可以使高溫混合氣體產(chǎn)生回流，延緩高溫混合氣體在換熱腔的換熱時間，強化對分解管的加熱。

7、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述第一殼體連接有第二排氣管，所述第二排氣管上設(shè)置有流量控制閥。從連接管進入第一殼體的部分氨發(fā)動機排氣進入至供熱管內(nèi)，作為對氨分解提供熱量的換熱工質(zhì)，而部分氨發(fā)動機排氣則從第二排氣管排出，在使用時可通過流量控制閥控制從第二排氣管處排出的氨發(fā)動機排氣量，從而調(diào)整供熱管內(nèi)高溫混合氣體的溫度與流量。

8、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述第一排氣管連接于所述第二排氣管，所述第一排氣管連接于所述第二排氣管的位置相對所述流量控制閥而更靠近所述第二排氣管的氣流末端。第一排氣管與第二排氣管相連接，可將第一排氣管與第二排氣管的排氣統(tǒng)一連接至同一下級氣體處理模塊，提高整體安裝使用的便捷性。

9、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述排氣腔內(nèi)設(shè)置有多個折流板，上下相鄰兩個所述折流板沿上下方向相互錯開。從分解管排出至排氣腔的氫氮混合氣可對剛進入分解管內(nèi)的氨氣進行預(yù)熱升溫，而多個上下相互錯開的折流板可將排氣腔內(nèi)形成一個對氣體蛇形地導(dǎo)向流動的空間，如此可延長氫氮混合氣在排氣腔內(nèi)的流動行程與換熱時間，提高對分解管內(nèi)氨氣的預(yù)熱效果。

10、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述燃燒室外側(cè)與所述第一殼體內(nèi)側(cè)之間設(shè)置有換熱間隙，所述燃燒室的上下兩端分別延伸至第一殼體的內(nèi)頂側(cè)與內(nèi)底側(cè)，所述第一殼體頂側(cè)正對所述燃燒室的位置設(shè)置有導(dǎo)氣管，所述導(dǎo)氣管連接于所述供熱管。進料點火燃燒裝置在燃燒室內(nèi)燃燒時，其熱量向位于燃燒室與第一殼體之間的換熱間隙散出，此時從連接管進入第一殼體的氨發(fā)動機排氣可環(huán)繞燃燒室流動，既可延長氨發(fā)動機排氣的流動行程，提高與燃燒室的換熱效果，又可更好地對燃燒室降溫保護，而在燃燒室燃燒后的排氣從導(dǎo)氣管進入至供熱管內(nèi)，與直接從第一殼體進入供熱管的氨發(fā)動機排氣混合。

11、一種氨發(fā)動機排氣耦合供熱控制方法，應(yīng)用上述的氨分解系統(tǒng)，包括：

12、將所述氨發(fā)動機排氣口接入至所述連接管，并向所述連接管排氣；

13、向所述進料點火燃燒裝置供入氨燃料與空氣；

14、根據(jù)向所述進料點火燃燒裝置供入氨燃料與空氣的流量控制所述供熱管內(nèi)的熱通量。

15、該技術(shù)方案至少具有如下的有益效果：在利用氨發(fā)動機排氣對氨分解供熱時，氨發(fā)動機在冷機啟動、低工況怠速、高速大負荷等不同的工況下，其排氣熱通量與流量亦不相同，此時可通過控制向進料點火燃燒裝置供入的氨燃料與空氣流量，對供熱管內(nèi)的熱通量進行調(diào)節(jié)，從而穩(wěn)定地向氨分解模塊進行供熱。

16、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述根據(jù)向所述進料點火燃燒裝置供入氨燃料與空氣的流量控制所述供熱管內(nèi)的熱通量，包括：

17、獲取所述連接管內(nèi)的氣流溫度與流量，記為排氣熱通量；

18、判斷所述排氣熱通量是否小于預(yù)設(shè)目標(biāo)熱通量，當(dāng)所述排氣熱通量小于所述預(yù)設(shè)目標(biāo)熱通量時，控制增大向所述進料點火燃燒裝置供入氨燃料與空氣。

19、作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述根據(jù)向所述進料點火燃燒裝置供入氨燃料與空氣的流量控制所述供熱管內(nèi)的熱通量，還包括：

20、當(dāng)所述排氣熱通量不小于所述預(yù)設(shè)目標(biāo)熱通量時，控制減小向所述進料點火燃燒裝置供入氨燃料與空氣。