LNG发动机废气重整制氢及分析装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种LNG发动机废气重整制氢及分析装置，包括原料供给部分、催化重整部分及测量分析部分。本实用新型专利技术的LNG发动机废气重整制氢及分析装置可以单独分析天然气水蒸气重整、干重整及部分氧化重整，也可以分析LNG发动机废气的重整；通过控制原料气的混合比例及水蒸气的输入量、控制重整温度，实现对不同混合比例情况下的重整产生的重整气进行研究分析，并实现了重整产物按照常温下液体和气体进行分离及在线测量的功能，以及实时测量不同条件下的重整效率。

Hydrogen production and analysis device for exhaust gas reforming of LNG engine

The utility model discloses a LNG engine exhaust reforming hydrogen production and analysis device, including the raw material supply part, the catalytic reforming part and the measurement analysis part. The utility model LNG engine exhaust gas reforming device can separate analysis and analysis of natural gas steam reforming, dry reforming and partial oxidation reforming, reforming can also LNG analysis of engine exhaust gas by mixing; and the water vapor input, control of raw gas control reforming temperature, analyze the implementation of reforming gas reforming under the condition of different mixing ratio, and realize the reforming of products were isolated and online measurement in accordance with the normal temperature of liquid and gas, reforming efficiency and real-time measurement under different conditions.

【技术实现步骤摘要】
LNG发动机废气重整制氢及分析装置
本技术属于内燃机废气后处理应用领域，具体涉及一种LNG发动机废气重整制氢及分析装置。
技术介绍
为了缓解能源短缺和减少环境污染问题，寻找替代能源和降低有害排放成为内燃机研究的两个重要领域，天然气因其排放较低而受到广泛关注。天然气作为一种替代燃料，具有排放清洁、经济性好、抗爆性好、热效率高、安全性高且储量丰富的优点，但也存在燃烧速率低、能量密度低、排气温度较高，不易储存和携带等缺点。与天然气相比，氢气以其来源多样、可再生、清洁环保等特点成为能源研究的热点。大量研究表明，氢气的扩散速度和火焰传播速度较其他燃料更快，辛烷值更高，可燃极限更宽，而点火能量较小。因此，在天然气中掺氢意味着发动机可以在极稀薄的混合气条件下工作，提高火焰的传播速率，因而能提高燃料经济性，降低NOx和HC等有害物质的排放量。发动机掺氢方式主要有直接掺氢和间接掺氢，LNG发动机废气重整制氢属于间接掺氢(以甲烷为例)，其过程包括甲烷水蒸气重整、干重整及部分氧化重整，其中前两个重整反应为强吸热反应，虽然部分氧化重整是放热反应，但所释放的热量无法弥补甲烷水蒸气重整和干重整，因此反应需要高温下进行，如650～900℃，反应条件为常压，反应生成H2和CO的摩尔之比大约为3，而重整所需的热量由外部提供。
技术实现思路
本技术的目的就是针对上述技术的不足，提供一种能实现天然气水蒸气重整、干重整、部分氧化重整的LNG发动机废气重整制氢及分析装置，解决了发动机不同工况下废气组分不同时的重整问题。为实现上述目的，本技术所设计的LNG发动机废气重整制氢及分析装置，包括原料供给部分、催化重整部分及测量分析部分；所述原料供给部分包括若干个原料气瓶、一个载气瓶、一个混气罐及一个蒸发器，以及水箱；每个所述原料气瓶均依次通过质量流量控制器和单向阀与所述混气罐入口相连，所述混气罐出口通过第一截止阀与所述蒸发器气体入口相连，所述水箱依次通过恒流液体泵和第二截止阀与所述蒸发器液体入口相连；所述催化重整部分包括入口通过第一三通阀与所述蒸发器出口相连的管式加热炉装置，且所述载气瓶依次通过第一质量流量控制器和第一单向阀与所述管式加热炉装置入口相连；所述测量分析部分包括入口通过第二三通阀与所述管式加热炉装置出口相连的冷凝器、入口与所述冷凝器出口相连的储液箱、与所述储液箱顶部气体出口相连的无水硫酸铜粉末瓶、入口通过第三截止阀与所述储液箱底部液体出口相连的汽化室及与所述汽化室出口相连的干燥器，所述干燥器和所述无水硫酸铜粉末瓶均分别通过第四截止阀和第五截止阀与所述气相色谱仪相连，且所述第一三通阀与所述第二三通阀通过管道连通。进一步地，所述管式加热炉装置包括管式加热炉、内置在所述管式加热炉内部恒温区的石英管、放置在所述石英管内部中间位置的催化床及测量所述石英管两端压差的压差表，其中，所述石英管入口均与所述第一单向阀和第一三通阀相连，所述石英管出口与所述第二三通阀相连，且所述第一单向阀位于所述第一三通阀与所述石英管入口之间。进一步地，所述测量分析部分还包括均与所述气相色谱仪相连的皂膜流量计和分析计算机。进一步地，所述若干个原料气瓶包括N2气瓶、CH4气瓶、O2气瓶、CO2气瓶及CO气瓶，且所述N2气瓶依次通过第二质量流量控制器和第二单向阀与所述混气罐入口相连，所述CH4气瓶依次通过第三质量流量控制器和第三单向阀与所述混气罐入口相连，所述O2气瓶依次通过第四质量流量控制器和第四单向阀与所述混气罐入口相连，所述CO2气瓶依次通过第五质量流量控制器和第五单向阀与所述混气罐入口相连，所述CO气瓶依次通过第六质量流量控制器和第六单向阀与所述混气罐入口相连。进一步地，所述管式加热炉装置还包括用于测量所述管式加热炉内温度的热电偶测温计。进一步地，所述无水硫酸铜粉末瓶与所述第五截止阀之间设置有第六截止阀。进一步地，所述催化床两端分别装有棉花球。与现有技术相比，本技术具有以下优点：本技术的LNG发动机废气重整制氢及分析装置可以单独分析天然气水蒸气重整、干重整及部分氧化重整，也可以分析LNG发动机废气的重整；通过控制原料气的混合比例及水蒸气的输入量、控制重整温度，实现对不同混合比例情况下的重整产生的重整气进行研究分析，并实现了重整产物按照常温下液体和气体进行分离及在线测量的功能，以及实时测量不同条件下的重整效率。附图说明图1为本技术LNG发动机废气重整制氢及分析装置装置流程示意图。图中各部件标号如下：氮气瓶1、CH4气瓶2、O2气瓶3、CO2气瓶4、CO气瓶5、载气6；第二质量流量控制器7、第三质量流量控制器8、第四质量流量控制器9、第五质量流量控制器10、第六质量流量控制器11、第一质量流量控制器12、第二单向阀13、第三单向阀14、第四单向阀15、第五单向阀16、第六单向阀17、混气罐18、第一截止阀19、水箱20、恒流液体泵21、第二截止阀22、蒸发器23、第一三通阀24、第一单向阀25、压差表26、棉花球27、石英管28、催化床29、管式加热炉30、热电偶测温计31、第二三通阀32、冷凝器33、储液箱34、第三截止阀35、汽化室36、干燥器37、无水硫酸铜粉末38、第六截止阀39、第五截止阀40、第四截止阀41、气相色谱仪42、分析计算机43、皂膜流量计44。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。如图1所示的LNG发动机废气重整制氢及分析装置，包括原料供给部分、催化重整部分及测量分析部分。原料供给部分包括若干个原料气瓶、一个载气瓶6、一个混气罐18及一个蒸发器23，以及水箱20，蒸发器23外表面缠有电加热带并包裹保温材料；每个原料气瓶均依次通过质量流量控制器和单向阀与混气罐18入口相连，混气罐18出口通过第一截止阀19与蒸发器23气体入口相连，水箱20依次通过恒流液体泵21和第二截止阀22与蒸发器23液体入口相连，该恒流液体泵21可以设置每分钟泵入蒸发器23的水量，从而提供充足的水蒸气。本实施例中若干个原料气瓶包括N2气瓶1、CH4气瓶2(也可以是乙烷或丙烷)、O2气瓶3、CO2气瓶4及CO气瓶5，N2气瓶1依次通过第二质量流量控制器7和第二单向阀13与混气罐18入口相连，CH4气瓶2依次通过第三质量流量控制器8和第三单向阀14与混气罐18入口相连，O2气瓶3依次通过第四质量流量控制器9和第四单向阀15与混气罐18入口相连，CO2气瓶4依次通过第五质量流量控制器10和第五单向阀16与混气罐18入口相连，CO气瓶5依次通过第六质量流量控制器11和第六单向阀17与混气罐18入口相连，使得各原料气体均由质量流量控制器控制流入混气罐18的质量流量，从而控制混合气的比例，而单向阀则是阻止混气罐18中的混合气回流入管道。催化重整部分包括入口通过第一三通阀24与蒸发器23出口相连的管式加热炉装置，本实施例中管式加热炉装置包括管式加热炉30、内置在管式加热炉30内部恒温区的石英管28、放置在石英管28内部中间位置的催化床29及测量石英管28两端压差的压差表26(压差表26用于分析重整反应进行时所产生的压降)，以及用于测量管式加热炉30内温度的热电偶测温计31，该热电偶测温计31实时测量管式加热炉30内的温度变化，满足重整本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LNG发动机废气重整制氢及分析装置，包括原料供给部分、催化重整部分及测量分析部分；其特征在于：所述原料供给部分包括若干个原料气瓶、一个载气瓶(6)、一个混气罐(18)及一个蒸发器(23)，以及水箱(20)；每个所述原料气瓶均依次通过质量流量控制器和单向阀与所述混气罐(18)入口相连，所述混气罐(18)出口通过第一截止阀(19)与所述蒸发器(23)气体入口相连，所述水箱(20)依次通过恒流液体泵(21)和第二截止阀(22)与所述蒸发器(23)液体入口相连；所述催化重整部分包括入口通过第一三通阀(24)与所述蒸发器(23)出口相连的管式加热炉装置，且所述载气瓶(6)依次通过第一质量流量控制器(12)和第一单向阀(25)与所述管式加热炉装置入口相连；所述测量分析部分包括入口通过第二三通阀(32)与所述管式加热炉装置出口相连的冷凝器(33)、入口与所述冷凝器(33)出口相连的储液箱(34)、与所述储液箱(34)顶部气体出口相连的无水硫酸铜粉末瓶(38)、入口通过第三截止阀(35)与所述储液箱(34)底部液体出口相连的汽化室(36)及与所述汽化室(36)出口相连的干燥器(37)，所述干燥器(37)和所述无水硫酸铜粉末瓶(38)均分别通过第四截止阀(41)和第五截止阀(40)与气相色谱仪(42)相连，且所述第一三通阀(24)与所述第二三通阀(32)通过管道连通。...

【技术特征摘要】
1.一种LNG发动机废气重整制氢及分析装置，包括原料供给部分、催化重整部分及测量分析部分；其特征在于：所述原料供给部分包括若干个原料气瓶、一个载气瓶(6)、一个混气罐(18)及一个蒸发器(23)，以及水箱(20)；每个所述原料气瓶均依次通过质量流量控制器和单向阀与所述混气罐(18)入口相连，所述混气罐(18)出口通过第一截止阀(19)与所述蒸发器(23)气体入口相连，所述水箱(20)依次通过恒流液体泵(21)和第二截止阀(22)与所述蒸发器(23)液体入口相连；所述催化重整部分包括入口通过第一三通阀(24)与所述蒸发器(23)出口相连的管式加热炉装置，且所述载气瓶(6)依次通过第一质量流量控制器(12)和第一单向阀(25)与所述管式加热炉装置入口相连；所述测量分析部分包括入口通过第二三通阀(32)与所述管式加热炉装置出口相连的冷凝器(33)、入口与所述冷凝器(33)出口相连的储液箱(34)、与所述储液箱(34)顶部气体出口相连的无水硫酸铜粉末瓶(38)、入口通过第三截止阀(35)与所述储液箱(34)底部液体出口相连的汽化室(36)及与所述汽化室(36)出口相连的干燥器(37)，所述干燥器(37)和所述无水硫酸铜粉末瓶(38)均分别通过第四截止阀(41)和第五截止阀(40)与气相色谱仪(42)相连，且所述第一三通阀(24)与所述第二三通阀(32)通过管道连通。2.根据权利要求1所述LNG发动机废气重整制氢及分析装置，其特征在于：所述管式加热炉装置包括管式加热炉(30)、内置在所述管式加热炉(30)内部恒温区的石英管(28)、放置在所述石英管(28)内部中间位置的催化床(29)及测量所述石英管(28)两端压差的压差表(26)，其中，所述石英管(28)入口均...

【专利技术属性】
技术研发人员：张尊华，魏文文，龙焱祥，李格升，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42