1.本发明涉及新能源技术领域，具体为一种用水和空气生产燃料液氨的装置及其使用方 法。
背景技术：
2.为了减少温室气体的排放，需要采用零碳燃料来取代燃煤、燃油等化石燃料，而零碳 液氨燃料(nh3)因其零碳组合、多相兼容、热值较高、零级污染、适用性好、有产业基础 和原料充足等优点，是最为符合零碳燃料使用中技术和经济的要求。
3.中国实用新型专利一种氨智能合成系统，公开号为cn21691111u，通过将空气中的氮 气和电解水分离氢气来合成氨气，再通过冷凝器生产液氨。由于零碳液氨燃料地域分布不均 匀，其贮存和运输负担十分沉重而且长期存在。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种用水和空气生产燃料液氨的装置及其使用方法，以解决液 氨燃料的贮存和运输不方便的问题。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种生产燃料液氨的装置，其特征在于：包括液氮 加工系统和氢气加工系统，所述液氮加工系统生成的液氮与氢气加工系统生成的氢气通过液 氨加工系统进行合成液氨。
6.进一步的，所述氢气加工系统包括贮水罐，所述贮水罐连通压滤式电解器，所述压滤 式电解器电解水得到氢气，所述氢气进入贮氢罐，所述贮氢罐连通氢气压缩机，所述氢气压 缩机产生的氢气进入混合气贮罐。
7.进一步的，所述液氮加工系统包括空气过滤器，所述空气过滤器连通液氮机，所述液 氮机分离出的氮气进入氮气压缩机，所述氮气压缩机连通所述混合气贮罐。
8.优选的，所述液氮机(2)采用空气深度冷冻机分离液化机组，降低成本。
9.为了便于收集利用氧气，所述液氮机分离出的氧气和压滤式电解器电解水得到氧气分 别存入贮氧罐一和贮氧罐二中。
10.进一步，所述液氨加工系统包括氮氢的混合气体压缩机，所述混合气体压缩机对氮氢 混合气进行压缩，压缩后的混合气进入氨合成塔进行混合气的氨合成，生成的氨进入贮氨罐 中贮存。
11.优选的，所述混合气体压缩机内氢气与液氮的摩尔比为3∶1，输出气压为20mpa ～36mpa。
12.一种生产燃料液氨的装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：s1、先将水通过电解得到氢气，对氢气进行压缩；将空气通过过滤分离出氮气，把氮气压缩 成液氮；s2、将氢气和液氮按3∶1的摩尔比进行混合加压至20mpa～36mpa；s3、压缩后的混合气配以催化剂，反应温度≥500℃下合成氨。
13.一种生产燃料液氨的装置的应用，其特征在于：生产燃料液氨的装置应用于汽车、船 舶、飞机、火力发电厂和民用供气系统的任一种中。
14.有益效果：1、具备可持续使用：燃料液氨的生产和使用可以实现亿年数量级的循环持续使用，因地球上 的日光、大气和水不会全部减少消亡，因此采用本方案有充足的生产用水和空气供应，液氨 将源源不断的产生；2、实现内闭循环再生：即用水和空气来生产燃料氨，在机动车、船舶、飞机和发电站上燃烧 使用后又恢复成氮气和水蒸气，又可进一步生产氨的循环，从而构成一个完全闭合的环形产 业链，且可持续无限循环；3、规模可大可小：由于生产工艺已经大幅度简化，液氮、氢气和液氨转运贮存方便，故其规 模可以根据需要可大可小；4、生产成本低：与其他制氨原料如煤炭、原油、天然气相比，用水和空气作原料，除n、h 和o元素以外，没有其他的元素参加反应，也不需要脱碳工序，甲烷化工序；并且目前市场 上的液氮的价格在800元左右一吨，原料价格低，压滤电解器实现无变压器无低电压大电流， 使其生产成本更加低；5、环境保护清洁：零碳燃料氨能源体系在生产、贮存、运输和使用过程中，全只与水和空气 的变化相关，因而没有任何对环境的污染，是最为清洁的产、用链环；6、促进就业：就业人员众多，倘若在不太长的时间内，用零碳液氨完全代替碳基燃料煤炭、 石油和天然气，则液氨的年产量当在几十亿吨的数量级，姑且对大、中型合成氨的产量不论， 单就在县级和村级可建的小微合成氨厂及其关联产业链就完全可以长久地解决千万人以上的 人员稳定就业。
附图说明
15.图1为本实施例1的结构示意图。
16.附图标记：1、空气过滤器；2、液氮机；3、贮氧罐一；4、氮气压缩机；5、混合气 贮罐；6、混合气体压缩机；7、贮氢罐；8、氢气压缩机；9、压滤式电解器；10、贮氧罐二； 11、贮水罐；12、氨合成塔；13、贮氨罐；14、氨燃烧设备。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这 些实施方式，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求 的保护范围内。
18.实施例1一种生产燃料液氨的装置，包括液氮加工系统和氢气加工系统，所述液氮加工系统生成的液 氮与氢气加工系统生成的氢气通过液氨加工系统进行合成液氨，液氨通过液氨燃烧设备14燃 烧生成的氮气和水分别回到所述液氮加工系统和氢气加工系统进行循环。
19.所述氢气加工系统包括贮水罐11，所述贮水罐11连通压滤式电解器9，所述压滤式电 解器9电解水得到氢气，所述氢气进入贮氢罐7，所述贮氢罐7连通氢气压缩机8，所述氢
气 压缩机8产生的氢气进入混合气贮罐5；所述液氮加工系统包括空气过滤器1，所述空气过滤 器1连通液氮机2，所述液氮机2分离出的氮气进入氮气压缩机4，所述氮气压缩机4连通所 述混合气贮罐5，所述液氮机2分离出的氧气和压滤式电解器9电解水得到氧气分别存入贮 氧罐一3和贮氧罐二10中，所述液氨加工系统包括氮氢的混合气体压缩机6，所述混合气体 压缩机6对氮氢混合气进行压缩，压缩后的混合气进入氨合成塔12进行混合气的氨合成，生 成的氨进入贮氨罐13中贮存，所述贮氨罐13连通氨燃烧设备14，所述氨燃烧设备14产生 的水和氮气分别通入所述贮水罐11和空气过滤器1形成循环。
20.优选制氨原料：原料1：纯净水，在水中含有氢的质量百分比达11.1％，其余成分为氧，可用于医用和工业氧 化剂；原料2：空气，在空气中含有氮气的质量百分比为75.5％，其余成分中的氧气可用作工业、水 生养殖通氧用途；原料3：工艺操作所使用的电源，本方案优先选用以下零碳绿色电能：水电电力、风电电能、 光伏电能、生物质发出的电能、水煤气制氨发电的电能、油煤气制氨发电的电能、天然气发 电的电能、核电电能和低谷电负荷时段的富余电能。
21.一种生产燃料液氨的装置的使用方法，具体步骤如下：s1、先将水通过电解得到氢气，把氢气压缩成氢气；将空气通过过滤分离出氮气，把氮气压 缩成液氮；s2、将氢气和液氮按3∶1进行混合加压至25mpa；s3、压缩后的混合气配以催化剂，反应温度≥500℃下合成氨；s4、合成氨通入燃烧设备，燃烧产生水和氮气；s5、水和氮气重复上述s1-s4形成循环使用。
22.一种生产燃料液氨的装置应用于汽车、船舶、飞机、火力发电厂和民用供气系统的任 一种中。
23.氢气加工工艺：购纯净水于所述贮水罐11，按化工行业的纯净水标准
→
进入所述压滤 式电解器9对水进行电解(可采用槽式电解器，每槽单独安装，不影响其他槽使用得到氢气和 氧气)
→
用所述氢气压缩机8压缩氢气，压强≥0.3mpa
→
进入混合气贮罐5待用。
24.液氮加工工艺：用所述空气过滤器1对空气过滤
→
空气中的氮气与氢气分离
→
用所述 氮气压缩机4压缩氮气，压强≥0.3mpa
→
进入所述混合气贮罐5待用，罐内氮气∶氢气＝1∶3。
25.混合气加工工艺：所述混合气贮罐5
→
所述混合气体压缩机6对混合气进行压缩
→
进 入所述氨合成塔12进行混合气体的氨合成，生成氨，采用该合成氨工业领域的常规氨合成塔
ꢀ→
输出氨进入冷冻所述贮氨罐13，以液态氨贮存待用
→
按产品供应预定，将液氨燃料用管道、 槽车或压力罐输送到用户、车用、船用、火力发电厂用、航空用、工业炉及民间使用
→
燃烧 后成为氮气和水回到地球水圈和大气圈完成燃料工质的完全无害而永续的全循环。
26.实施例2工艺流程优选越简约越好，越安全越好，具体的氢气加工工艺：购纯净水于所述贮水罐11中
ꢀ→
进入所述压滤式电解器9电解水得到氢气
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进所述贮氢罐7贮存
→
用所述氢气
压缩机8压 缩氢气
→
进入所述混合气贮罐5待用。
27.液氮加工工艺：用所述空气过滤器1对空气过滤(采用常规的空气过滤材料)
→
采用 空气深度冷冻机分离液化机组对空气中的氮气与氢气分离
→
用所述氮气压缩机4压缩氮气
→ꢀ
进入所述混合气贮罐5待用。
28.混合气加工工艺：所述混合气贮罐5
→
所述混合气体压缩机6对混合气进行压缩
→
进 入所述氨合成塔12进行混合气体的氨合成，生成氨，采用该合成氨工业领域的常规氨合成塔
ꢀ→
输出氨进入冷冻所述贮氨罐13，以液态氨贮存待用
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按产品供应预定，将液氨燃料用管道、 槽车或压力罐输送到用户、车用、船用、火力发电厂用、航空用、工业炉及民间使用
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燃烧 后成为氮气回到地球水圈和大气圈完成燃料工质的完全无害而永续的全循环。