本发明涉及二氧化碳预热低温氨燃料燃烧供气的，尤其是涉及基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统及其监测方法。
背景技术：
1、我国处于发展高速期能源消耗巨大，现阶段主要都是火力发电，为实现火力发电的二氧化碳净零排放，正积极探索用氨取代天然气和燃煤等传统燃料的方法，由于氨燃料一般储存为液态需要转化成气体通过烧嘴喷入燃气或燃煤锅炉或内燃机，但液氨是低温液体，如果不经升温直接喷入烧嘴中燃烧，而且液氨气化带走大量的热，会使火焰熄灭，进而导致燃烧效率降低，火焰不稳定甚至熄灭，从而影响火力发电的稳定性和安全性。
技术实现思路
1、为了解决传统火力发电采用液氨气化带走大量的热导致燃烧效率降低影响火力发电的稳定性和安全性的问题，本技术提供基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统及其监测方法。
2、本技术提供的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统采用如下的技术方案：
3、基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，包括液氨加热器、二氧化碳液化机构和氨燃料燃烧器，所述二氧化碳液化机构的液氨入口管道与液氨供应管线连接，所述二氧化碳液化机构的液氨出口管道与所述液氨加热器的液氨入口管道连接，所述液氨加热器的液氨出口管道连接有液氨调节管线的一端，液氨调节管线的另一端与所述氨燃料燃烧器连接，所述液氨加热器的二氧化碳入口管道与气态二氧化碳供应调节管路连接，所述液氨加热器的二氧化碳出口管道与所述二氧化碳液化机构的二氧化碳入口管道连接，所述二氧化碳液化机构的二氧化碳出口管道用于输出液态二氧化碳进行储存；
4、所述二氧化碳液化机构一方面用于液化气态二氧化碳，另一方面用于对液氨进行一级预热，当气态二氧化碳供应管线向所述液氨加热器通入气态二氧化碳时，所述液氨加热器用于将气态二氧化碳的热能传递至一级预热好的液氨，以对液氨进行二级预热，所述氨燃料燃烧器用于气化液氨后形成的氨气并引燃氨气。
5、通过采用上述技术方案，液氨加热器、二氧化碳液化机构和氨燃料燃烧器之间形成了有效的热交换和能量传递通道，能够实现液氨在逐级预热的过程中得到充分气化并燃烧，同时利用气态二氧化碳的热能进行预热，确保了液氨在进入氨燃料燃烧器之前被加热至合适的温度，从而提高了氨气燃烧的效率，减少了能源损耗并确保了整个供气系统的高效运作。
6、优选的，所述氨燃料燃烧器包括烧嘴、设于所述烧嘴内侧的气化腔室、入口端与所述气化腔室连通的氨气预热调压管路，和设于所述烧嘴内侧的点火电极，所述气化腔室内设有与所述液氨调节管线相互连通的喷嘴，所述气化腔室用于气化通过所述喷嘴喷出的液氨，以生成氨气，所述氨气预热调压管路的出口端与所述烧嘴连接，以使在所述气化腔室生成的氨气通过所述氨气预热调压管路进行预热调压后回流至所述烧嘴，所述点火电极连接有点火电源，所述点火电源通过所述点火电极点燃预热调压后回流至所述烧嘴的氨气，所述烧嘴连接有天然气管线，所述天然气管线用于给初期点火燃烧的氨气化提供温度。
7、通过采用上述技术方案，氨燃料燃烧器内设置的喷嘴能够有效地将液氨雾化，并通过气化腔室快速气化为氨气，同时在点火电极的引燃下，实现氨气的充分燃烧。预热调压管路能够调节氨气的温度和压力，确保气化后的氨气能够稳定回流至烧嘴进行燃烧，这种设计提升了燃烧的稳定性和燃烧效率，并通过调节空气和氨气的混合比例，确保了点火过程的安全性和燃烧过程的平稳性。
8、优选的，所述氨气预热调压管路包括预热管道、折流管道和调压管道，所述预热管道一端与所述气化腔室相互连通，另一端与所述折流管道的一端连接，所述折流管道的另一端穿出所述烧嘴后与所述调压管道的一端连接，所述调压管道的另一端与所述烧嘴连接，所述预热管道和所述折流管道用于将氨气升温至对应易燃温度，所述调压管道用于将氨气调压至对应气压，所述烧嘴连接有空气管线，所述空气管线用于通入空气，以使回流至所述烧嘴内的氨气和空气按照一定比例混合，以便于所述点火电极点燃。
9、通过采用上述技术方案，氨气预热调压管路中的预热管道、折流管道和调压管道相互配合，能够对气化后的氨气进行温度和压力的精确调控。氨气经过预热管道和折流管道后，能够在进入燃烧室之前达到易燃温度，同时通过调压管道将氨气调节至适合燃烧的压力范围。这种预热和调压设计有效地提高了氨气的燃烧性能，使得点火电极能够更加可靠地引燃氨气，从而提高了燃烧的效率与稳定性。
10、优选的，所述液氨调节管线包括流量控制仪表管路和安全阀机构，所述流量控制仪表管路的一端与所述液氨加热器连接，另一端与所述氨燃料燃烧器连接，所述流量控制仪表管路与所述氨燃料燃烧器之间的连接节点与所述安全阀机构连接。
11、通过采用上述技术方案，液氨调节管线中设置的流量控制仪表管路和安全阀机构能够确保液氨在供给氨燃料燃烧器的过程中，流量和压力能够得到有效控制，并且在出现异常情况时，安全阀机构能够及时发挥作用，防止液氨过量或压力过大导致的系统故障或危险。这种设计提高了整个液氨供应系统的安全性和稳定性，从而保证了氨燃料的安全燃烧。
12、优选的，所述二氧化碳液化机构包括与所述液氨加热器连接的二氧化碳气液分离缓冲罐、与所述二氧化碳气液分离缓冲罐连接的二氧化碳升压压缩机、与所述二氧化碳升压压缩机连接的二氧化碳干燥器，和与所述二氧化碳干燥器连接的液化器；
13、经过所述液氨加热器的气态二氧化碳依次通过所述二氧化碳气液分离缓冲罐进行气液分离和压缩缓存、通过所述二氧化碳升压压缩机进行升压压缩，和通过所述二氧化碳干燥器进行干燥脱水后，在所述液化器内进行液化。
14、通过采用上述技术方案，二氧化碳液化机构通过二氧化碳气液分离缓冲罐、升压压缩机和干燥器等组件的协同作用，能够有效实现二氧化碳的气液分离、升压压缩和干燥处理，使得二氧化碳在进入液化器之前能够达到适合液化的温度和压力条件。这种处理方式不仅提高了二氧化碳的液化效率，还能减少系统中水分和其他杂质对液化过程的影响，从而确保液化二氧化碳的质量和纯度。
15、优选的，所述液化器的液氨入口端作为所述二氧化碳液化机构的液氨入口管道，与所述液氨供应管线之间通过设有液氨增压泵进行连接，所述二氧化碳干燥器包括液氨-二氧化碳预冷器、第一水-二氧化碳冷却器和干燥机，所述液氨-二氧化碳预冷器的液氨入口端与所述液化器的液氨出口端连接，所述液氨-二氧化碳预冷器的液氨出口端与所述二氧化碳气液分离缓冲罐连接，所述干燥机与所述第一水-二氧化碳冷却器的二氧化碳入口端连接，所述第一水-二氧化碳冷却器的出口端与所述液氨-二氧化碳预冷器的二氧化碳入口端连接，所述液氨-二氧化碳预冷器的二氧化碳出口端与所述液化器的二氧化碳入口端连接，所述液化器的二氧化碳出口端连接有液态二氧化碳储罐；
16、二氧化碳在进入所述干燥机进行干燥后，依次进入所述第一水-二氧化碳冷却器进行一级降温，和进入所述液氨-二氧化碳预冷器进行二级降温，以及进入所述液化器进行液化降温，而液氨在进入液化器中传递热量至二氧化碳进行液化降温，以及在进入液氨-二氧化碳预冷器中传递热量至二氧化碳进行二级降温。
17、通过采用上述技术方案，液化器与液氨增压泵相连接，能够在液氨供应过程中通过增压泵提升液氨的压力，确保液氨在管道中保持液相状态，并通过液氨-二氧化碳预冷器、第一水-二氧化碳冷却器等组件进行有效的热交换，使二氧化碳在降温的同时，液氨也能够得到逐步加热，从而为液氨的二级预热和氨燃料燃烧器的供气提供稳定的温度条件，提升系统的工作效率。
18、优选的，所述液态二氧化碳储罐包括罐体、与罐体连接的储罐液位计，和一端与所述储罐液位计连接的排液管线调节阀组，所述排液管线调节阀组的另一端连接有液态二氧化碳转运槽车，所述储罐液位计用于测量液位，当液位过高时，通过所述排液管线调节阀组排出至液态二氧化碳转运槽车。
19、通过采用上述技术方案，液态二氧化碳储罐中的液位计和排液管线调节阀组相互配合，能够实时监测储罐内的液态二氧化碳液位，并通过调节阀组在液位过高时进行液态二氧化碳的排放处理，确保储罐内液位保持在安全范围内。这种设计不仅提高了系统的自动化水平，还避免了液态二氧化碳过量积累导致的潜在风险，从而确保系统的运行安全。
20、优选的，所述液态二氧化碳储罐连接有气液分离器，所述气液分离器连接有压力控制阀组，以用于控制气液分离器的压力，进而使所述气液分离器将不凝汽与二氧化碳液滴分离。
21、通过采用上述技术方案，气液分离器与压力控制阀组的组合设计，能够有效地控制气液分离器内的压力，确保不凝汽和液态二氧化碳的分离过程更加顺利。通过这种分离，能够提高液态二氧化碳的纯度，减少系统中不凝汽对储存和使用液态二氧化碳造成的影响，同时确保系统的压力控制更加精准，进而提升系统整体的运行效率和安全性。
22、优选的，所述干燥机与所述二氧化碳升压压缩机之间设有第二水-二氧化碳冷却器。
23、通过采用上述技术方案，干燥机与二氧化碳升压压缩机之间设置的第二水-二氧化碳冷却器，能够在二氧化碳的升压压缩后进一步降温，使得二氧化碳的温度控制在适合干燥和液化的范围内。这种设计不仅确保了二氧化碳的干燥过程更加高效，同时也为后续的液化处理提供了适宜的温度条件，从而提高了二氧化碳液化的效率和稳定性。
24、一种基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统的监测方法，使用基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，所述监测方法包括：
25、确定液氨加热器、二氧化碳液化机构和氨燃料燃烧器中包含的单元节点；
26、获取进入所述单元节点的前置可测参数，和进入所述单元节点后的后置可测参数，对比所述前置可测参数和后置可测参数，以生成对应的参数差值；
27、获取所述单元节点的节点类型，根据所述节点类型确定对应的权重系数和预设置信区间；
28、判断所述权重系数和参数差值相乘后获得的权重乘积是否落入所述预设置信区间，若是，则根据所述权重乘积确定对应所述单元节点的一类风险等级，若否，则获取所述权重乘积和所述预设置信区间的程度差值，根据所述程度差值确定所述单元节点的二类风险等级；
29、获取各个所述二类风险等级的分布特征，根据所述分布特征匹配对应的风险事件；
30、确定所述风险事件的程度量值，根据所述程度量值执行对应的报警动作。
31、通过采用上述技术方案，基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统的监测方法，能够通过对液氨加热器、二氧化碳液化机构和氨燃料燃烧器等单元节点的监测，实时获取前置和后置的参数对比，并根据权重系数和参数差值进行风险等级的判断。这种方法不仅能够提前预判潜在的风险事件，还能够及时发出报警信号，确保系统在出现问题时能够快速响应，从而提高了整个系统的安全性和可靠性。
32、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
33、1、液氨加热器、二氧化碳液化机构和氨燃料燃烧器之间形成了有效的热交换和能量传递通道，能够实现液氨在逐级预热的过程中得到充分气化并燃烧，同时利用气态二氧化碳的热能进行预热，确保了液氨在进入氨燃料燃烧器之前被加热至合适的温度，从而提高了氨气燃烧的效率，减少了能源损耗并确保了整个供气系统的高效运作，即首先液氨通过液氨供应管线进入二氧化碳液化机构，在此处，气态二氧化碳被液化的同时，液氨经过一级预热。之后，预热后的液氨进入液氨加热器，通过气态二氧化碳进一步加热，实现液氨的二级预热。在这个过程中，气态二氧化碳的热能被有效传递给液氨，最终将液氨加热至气化状态，并通过调压装置将气态氨送入氨燃料燃烧器进行燃烧。这样不仅减少了传统气化设备如气化器和压力缓冲罐，还利用了二氧化碳液化过程中的余热，提高了能量利用效率，达到节能减排的效果。
34、2、液氨是低温液体，如果不经升温直接喷入烧嘴中燃烧，而且液氨气化带走大量的热，可能会使火焰熄灭，本发明利用二氧化碳液化前的余热加热液氨，同时利用液氨的冷能液化二氧化碳实现节能减排，经过加热气化的氨，经过调压通入燃烧器烧嘴，实现预热燃烧，相比传统气化流程减少了气化器、压力缓冲罐等设备，节约了投资。
1.基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，包括液氨加热器(1)、二氧化碳液化机构(2)和氨燃料燃烧器(3)，所述二氧化碳液化机构(2)的液氨入口管道与液氨供应管线连接，所述二氧化碳液化机构(2)的液氨出口管道与所述液氨加热器(1)的液氨入口管道连接，所述液氨加热器(1)的液氨出口管道连接有液氨调节管线(4)的一端，液氨调节管线(4)的另一端与所述氨燃料燃烧器(3)连接，所述液氨加热器(1)的二氧化碳入口管道与气态二氧化碳供应调节管路连接，所述液氨加热器(1)的二氧化碳出口管道与所述二氧化碳液化机构(2)的二氧化碳入口管道连接，所述二氧化碳液化机构(2)的二氧化碳出口管道用于输出液态二氧化碳进行储存；
2.根据权利要求1所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述氨燃料燃烧器(3)包括烧嘴(31)、设于所述烧嘴(31)内侧的气化腔室(32)、入口端与所述气化腔室(32)连通的氨气预热调压管路(33)，和设于所述烧嘴(31)内侧的点火电极(34)，所述气化腔室(32)内设有与所述液氨调节管线(4)相互连通的喷嘴(35)，所述气化腔室(32)用于气化通过所述喷嘴(35)喷出的液氨，以生成氨气，所述氨气预热调压管路(33)的出口端与所述烧嘴(31)连接，以使在所述气化腔室(32)生成的氨气通过所述氨气预热调压管路(33)进行预热调压后回流至所述烧嘴(31)，所述点火电极(34)连接有点火电源，所述点火电源通过所述点火电极(34)点燃预热调压后回流至所述烧嘴(31)的氨气，所述烧嘴(31)连接有天然气管线，所述天然气管线用于给初期点火燃烧的氨气化提供温度。
3.根据权利要求2所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述氨气预热调压管路(33)包括预热管道(331)、折流管道(332)和调压管道(333)，所述预热管道(331)一端与所述气化腔室(32)相互连通，另一端与所述折流管道(332)的一端连接，所述折流管道(332)的另一端穿出所述烧嘴(31)后与所述调压管道(333)的一端连接，所述调压管道(333)的另一端与所述烧嘴(31)连接，所述预热管道(331)和所述折流管道(332)用于将氨气升温至对应易燃温度，所述调压管道(333)用于将氨气调压至对应气压，所述烧嘴(31)连接有空气管线，所述空气管线用于通入空气，以使回流至所述烧嘴(31)内的氨气和空气按照一定比例混合，以便于所述点火电极(34)点燃。
4.根据权利要求2所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述液氨调节管线(4)包括流量控制仪表管路(41)和安全阀机构(42)，所述流量控制仪表管路(41)的一端与所述液氨加热器(1)连接，另一端与所述氨燃料燃烧器(3)连接，所述流量控制仪表管路(41)与所述氨燃料燃烧器(3)之间的连接节点与所述安全阀机构(42)连接。
5.根据权利要求1所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述二氧化碳液化机构(2)包括与所述液氨加热器(1)连接的二氧化碳气液分离缓冲罐(21)、与所述二氧化碳气液分离缓冲罐(21)连接的二氧化碳升压压缩机(22)、与所述二氧化碳升压压缩机(22)连接的二氧化碳干燥器(23)，和与所述二氧化碳干燥器(23)连接的液化器(24)；
6.根据权利要求5所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述液化器(24)的液氨入口端作为所述二氧化碳液化机构(2)的液氨入口管道，与所述液氨供应管线之间通过设有液氨增压泵(5)进行连接，所述二氧化碳干燥器(23)包括液氨-二氧化碳预冷器(231)、第一水-二氧化碳冷却器(232)和干燥机(233)，所述液氨-二氧化碳预冷器(231)的液氨入口端与所述液化器(24)的液氨出口端连接，所述液氨-二氧化碳预冷器(231)的液氨出口端与所述二氧化碳气液分离缓冲罐(21)连接，所述干燥机(233)与所述第一水-二氧化碳冷却器(232)的二氧化碳入口端连接，所述第一水-二氧化碳冷却器(232)的出口端与所述液氨-二氧化碳预冷器(231)的二氧化碳入口端连接，所述液氨-二氧化碳预冷器(231)的二氧化碳出口端与所述液化器(24)的二氧化碳入口端连接，所述液化器(24)的二氧化碳出口端连接有液态二氧化碳储罐(25)；
7.根据权利要求6所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述液态二氧化碳储罐(25)包括罐体、与罐体连接的储罐液位计(251)，和一端与所述储罐液位计(251)连接的排液管线调节阀组(252)，所述排液管线调节阀组(252)的另一端连接有液态二氧化碳转运槽车，所述储罐液位计(251)用于测量液位，当液位过高时，通过所述排液管线调节阀组(252)排出至液态二氧化碳转运槽车。
8.根据权利要求6所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述液态二氧化碳储罐(25)连接有气液分离器(26)，所述气液分离器(26)连接有压力控制阀组(27)，以用于控制气液分离器(26)的压力，进而使所述气液分离器(26)将不凝汽与二氧化碳液滴分离。
9.根据权利要求6所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述干燥机(233)与所述二氧化碳升压压缩机(22)之间设有第二水-二氧化碳冷却器(221)。
10.一种基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统的监测方法，使用如权利要求1-9任一项所述的基于二氧化碳预热氨燃料燃烧供气系统，其特征在于，所述监测方法包括：
