内置节温器的废热机载随行制氢装置制造方法及图纸

内置节温器的废热机载随行装置涉及动力机械的制氢装置。针对现有ＺＬ９４１１６３２０．２专利技术及ＣＮ１９５１７１８Ａ，存在着传热不匀，催化剂易老化，不能装载整体催化剂及燃料系统结构和控制较复杂的不足，而提出一种结构紧凑，传热均匀，利用尾气为热源的醇燃料裂解或重整制氢速率稳定，且内置节温器的废热机载随行制氢装置。所采用技术方案是，反应器２采用大外径、薄催化剂层的直管状，蒸发过热器１６为列管式结构。由于内置节温器５，发动机燃料系统结构和控制方法简化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种应用于动力机械的制氢装置，尤其是应用于移动或固定使用的各种内燃机、燃气涡轮发动机的废热机载随行制氢装置。
技术介绍
氢气发动机具有能量转换效率高、动力性能好和污染非常小的突出有点。氢能将成为理想的清洁能源之一，并已引起极大的重视和广泛使用。但氢能广泛利用的最大障碍在于其储存与配给的困难。其传统的工业制备方法无法避免这一困难，解决这些问题的有效办法之一就是通过合适的具有高含氢量的液体燃料的催化转化即时产生氢气。在众多的可能利用的液体燃料中，低碳醇尤其是甲乙醇燃料，以其含氢量高、价廉、易储存、运输方便、供远大于求而成为最佳选择。目前，已有较多公知的醇燃料废热机载随行制氢技术，但这些技术都存在不同程度或不同方面的缺陷或不足。典型的技术例如下US4059076需要专门的辅机提供醇燃料裂解所必要的热量；GB1491138、GB1485834、DE2439873等需要空压机提供压力空气，以保证醇燃料部分氧化所需要的氧气。这些技术，不仅增加了能耗，热效率低，还需要更多的辅机或压缩机空间，既增大了制造成本，又增加了对存量机车改造的难度。CN2050083U利用发动机排气废热为醇燃料裂解热源，降低了能耗，增大了发动的热效率。但由于其醇燃料气化过热器与反应器管互为独立，虽然保证了传热的均匀，但需要较大的空间才能安装。这一缺陷，尤其对于存量发动机的改造是一大瓶颈。ZL94116320.2和CN1951718A仍然利用发动机排气废热为醇燃料裂解热源，具有热效率高的优点，并将醇燃料气化过热和反应器管置于同一装置中，具有占用空间少的优势，但其存在四方面的不足其一是只能装填颗粒催化剂，机车行驶过程中的剧烈振动，催化剂极易相互摩擦而粉末化；其二是催化剂受热不均匀，易于老化，使用周期短，运行成本高；其三是醇燃料反应程短且不均，催化剂层温度不易控制，制氢速率不稳定；其四是需要外援性的控制手段才能调控裂解器温度，使系统结构和控制复杂化。
技术实现思路
为了克服现有公知醇燃料废热机载随行制氢技术或装置的不足，本专利技术提供一种可装填整体催化剂，无需外援性手段即能自动调节控制温度，传热均匀，醇燃料蒸汽的催化反应可以均匀逐层推进，制氢速率稳定，结构紧凑，体积小，安装拆卸方便，催化剂使用寿命长，充分利用各种内燃机，燃气涡轮发动机排气废热的内置节温器的废热机载随行制氢装置。本专利技术的目的所采用技术方案是，包括有外筒底的一端有尾气管，另一端有法兰与外筒端盖之间用螺栓连接，外筒端盖上焊接有发动机排气进气管，外筒的中心有中心管，其中心管左段装有蒸发过热器，蒸发过热器由左右管板的中孔焊接在中心管上，左右管板间焊接有若干列管，左右管板的外周焊接有蒸发过热器管组成，进料管通过带密封圈螺栓穿过外筒底后，焊接穿过左管板进入蒸发过热器中，中心管的中部段有节温器，节温器由节气门，轴，卷曲状的双金属片，调节定位螺栓和中心管的部分段组成，节气门固定于穿过中心管的轴上，并位于中心管内，卷曲状双金属片的一端固定于穿过中心管的外壁的轴上，另一端固定于调节定位螺栓上，中心管的右段有杯形的反应器，中心管与反应器底的中孔之间焊接连接，蒸发过热器右管板和反应器底之间焊接连接连通管，反应器管开口端面和中心管右端面有反应器端盖，反应器端盖一侧的支撑管上开有孔，反应器端盖上焊接连接有混合氢气管，混合氢气管穿过外筒端盖经带密封圈螺栓后穿出外筒。本专利技术，带密封圈螺栓的外螺纹与外筒端盖的孔内螺纹啮合。本专利技术，反应器管的外壁和外筒的内壁焊或冲压有凸块。本专利技术，节温器可以安装于蒸发过热器左管板外侧的中心管的延伸段上。本专利技术，蒸发过热器内在进料管下可以装置料液分布板，列管外壁间的空间可以填充网状及磁性填充物。本专利技术，反应器内的两端可以安装有气流均布板。本专利技术，反应器内可以安装热电偶。本专利技术，在中心管内可以安装加热元件。使用本专利技术时，首先外筒的排气进气管接上发动机排气管、尾气管直接排空或接消声器，进料管接通发动机燃料泵出口高压管，混合氢气管接通发动机燃料系统的氢气储藏或缓冲罐。在反应器管管内与中心之间装载有催化剂，如铜——锌系等。发动机排出的废热气体从排气进气管进入，一部分从中心管流向尾气出气管，另外一部分从反应器端盖支撑上的孔，流经外筒内壁与反应器管外壁之间的通道，流向蒸发过热器。排气经过蒸发过热器时，部分中心管内壁通道，部分穿过蒸发过热器列管内壁通道，另外部分通过蒸发过热器管外壁和外筒内壁间的通道，最后由尾气管流出。醇燃料从进料管进入蒸发过热器内列管外壁的空间，经吸热气化过热后，通过连通管进入反应器内，过热醇蒸汽从左至右移动的过程中，均匀吸热后逐层与催化剂接触发生裂解或重整反应，经催化反应后产生的以氢气为主富氢混合氢气通过混合氢气管进入储氢罐。受排气温度的影响，节温器中呈卷曲状的双金属片发生卷曲变化，而带动轴旋转，而轴上的节气门也随之转动，使得中心管中的排气流量发生变化，从而达到自动调节反应器内温度的目的。松动螺栓，打开外筒端盖，卸掉反应器和中心管右端安装的反应器端盖，即可装、卸催化剂。本专利技术是借助于发动机排气的废热为热源，来实现醇燃料催化裂解或重整反应的。本专利技术的有益结果是其一，反应器采用大外径、薄催化剂层的直管状结构，便于装载整体催化剂，这种结构尤其适用于有剧烈振动工况的机车发动机，可以有效地防止颗粒催化剂因振动而相互摩擦产生的粉末化现象；其二，有效地解决了现有技术中整体催化剂与单位体积催化剂装载粮的矛盾；其三，醇燃料介质和废热排气的流向呈逆流状态，裂解或重整反应为逆流换热过程，传热均匀无死角，有效地延长催化剂的使用周期；其四，因逆流传热过程的均匀性和增加了有限空间的反应流程，裂解或重整反应可以逐层均匀的进行，可以有效地提高氢气的转化率；其五，因内置了双金属节温器，无需外源性的控制手段即可实现装置内部温度的自动调节，简化了发动机燃料系统必须的调温排气旁路系统和控制手段。附图说明下面结合附图进一步说明本专利技术。图1是本专利技术实施例剖视结构示意图。图中1-外筒 2-反应器 3-反应器管 4-反应器底 5-节温器 6-节气门 7-右管板 8-蒸发过热器管 9-左管板 10-外筒底 11-尾气管12-进料管 13-带密封圈螺栓 14-列管 15-径定位凸 16-蒸发过热器17-连通管 18-轴 19-双金属片 20-调节定位螺栓 21-轴定位外凸 22-轴定位内凸 23-反应器端盖 24-端盖支撑 25-法兰 26-螺栓 27-外筒端盖 28-混合氢气管 29-排气进气管 30-中心管具体实施方式如图1所示，包括有外筒底10的一端有尾气管11，另一端有法兰25与外筒端盖27之间用螺栓26连接，外筒端盖27上焊接有发动机排气进气管29，外筒1的中心有中心管30，其中心管30左段装有蒸发过热器16，蒸发过热器16由左右管板9、7的中孔焊接在中心管30上，左右管板9、7间焊接有若干列管14，左右管板9、7的外周焊接有蒸发过热器管8组成，进料管12通过带密封圈螺栓13穿过外筒底10后，焊接穿过左管板9进入蒸发过热器16中，中心管30的中部段有节温器5，节温器5由节气门6，轴18，卷曲状的双金属片19，调节定位螺栓20和中心管30的部分段组成，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置节温器的废热机载随行制氢装置，包括有外筒底（１０）的一端有尾气管（１１），另一端有法兰（２５）与外筒端盖（２７）之间用螺栓（２６）连接，外筒端盖（２７）上焊接有发动机排气进气管（２９），其特征是外筒（１）的中心有中心管（３０），其中心管（３０）左段装有蒸发过热器（１６），蒸发过热器（１６）由左右管板（９、７）的中孔焊接在中心管（３０）上，左右管板（９、７）间焊接有若干列管（１４），左右管板（９、７）的外周焊接有蒸发过热器管（８）组成，进料管（１２）通过带密封圈螺栓（１３）穿过外筒底（１０）后，焊接穿过左管板（９）进入蒸发过热器（１６）中，中心管（３０）的中部段有节温器（５），节温器（５）由节气门（６），轴（１８），卷曲状的双金属片（１９），调节定位螺栓（２０）和中心管（３０）的部分段组成，节气门（６）固定于穿过中心管（３０）的轴（１８）上，并位于中心管（３０）内，卷曲状的双金属片（１９）的一端固定于穿过中心管（３０）的外壁的轴（１８）上，另一端固定于调节定位螺栓（２０）上，中心管（３０）的右段有杯形的反应器（２），中心管（３０）与反应器底（４）的中孔之间焊接连接，蒸发过热器（１６）右管板（７）和反应器底（４）之间焊接连接连通管（１７），反应器管（３）开口端面和中心管（３０）右端面有反应器端盖（２３），反应器端盖（２３）一侧的支撑管（２４）上开有孔，反应器端盖（２３）上焊接连接有混合氢气管（２８），混合氢气管（２８）穿过外筒端盖（２７）经带密封圈螺栓（１３）后穿出外筒（１）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李钢坤，
申请(专利权)人：李钢坤，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]