一种甲醇发动机余热回收制氢装置及其制氢方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种应用于甲醇发动机技术领域的甲醇发动机余热回收制氢装置，所述的甲醇发动机余热回收制氢装置的排气管(1)内设置电控尾气调节阀(6)，高温导热流体输送管路(3)一端与高温导热流体箱体(2)的流体输出口连通，高温导热流体输送管路(3)另一端依次经过余热回收器(8)的换热管路(10)、重整器(11)的重整器管路(12)、蒸发器(13)的蒸发器管路(14)、预热器(15)的预热器管路(16)后与高温导热流体箱体(2)的流体回收口连通，本发明专利技术所述的甲醇发动机余热回收制氢装置及其制氢方法，能够利用尾气给系统导热流体加热，高温导热流体提供制氢的热量，使得换热、制氢过程不受发动机工况变化影响，提高发动机性能。

【技术实现步骤摘要】
一种甲醇发动机余热回收制氢装置及其制氢方法
本专利技术属于甲醇发动机
，更具体地说，是涉及一种甲醇发动机余热回收制氢装置，本专利技术还涉及一种甲醇发动机余热回收制氢方法。
技术介绍
当今世界面临着石油能源危机和环境污染两大问题。能源和环境问题已成为影响中国乃至世界经济和社会发展的重要因素。因此，积极寻求和发展清洁能源已成为一个重大课题，改变石油短缺和环境污染的重要途径就是减少对石油的依赖，开发绿色高效清洁的代替能源。甲醇等作为清洁高效能源的代表，部分企业正在研发甲醇发动机并向市场推广应用。甲醇具有清洁排放低、经济性好、同等动力性、高效制造存储和运输等各方面的优势，成为一个石油替代能源的首选。当前为了开发更高热效率和更低排放的甲醇发动机，尾气余热回收进行甲醇裂解或者重整制氢，再开发掺氢燃烧的醇氢发动机，是一个研发的方向。现有的余热回收制氢技术是直接将发动机尾气引入制氢装置中，利用尾气热量，为制氢装置提供反应需要的热量。现有装置的主要有如下几个方面的缺点。缺点一，系统中甲醇制氢装置是气体与气体换热，换热效率较低；缺点二，汽车发动机尾气的流量和温度随着发动机工况实时变化，无法为制氢装置提供稳定的反应温度，进而导致系统效率低下；缺点三：发动机尾气需要依次流经各反应/换热器，导致排气阻力增大，影响发动机性能。因此，现有结构不能满足要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：针对现有技术不足，提供一种结构简单，控制可靠安全，能够采用高温导热流体作为中间导热介质，利用尾气给系统导热流体加热，高温导热流体提供制氢的热量，从而利用液-气热交换原理，换热、制氢效率明显提升，同时，使得换热、制氢过程不受发动机工况变化影响，确保整个制氢过程在高效的温度反应区间进行，提高发动机性能的甲醇发动机余热回收制氢装置。要解决以上所述的技术问题，本专利技术采取的技术方案为：本专利技术为一种甲醇发动机余热回收制氢装置，包括排气管、高温导热流体箱体、高温导热流体输送管路、甲醇水溶液箱体、甲醇水溶液输送管路，所述的排气管内设置电控尾气调节阀，排气管位于电控尾气调节阀前部的供应管与余热回收器的高温尾气进口连通，余热回收器的高温尾气出口与排气管位于电控尾气调节阀后部的回流管连通，高温导热流体输送管路一端与高温导热流体箱体的流体输出口连通，高温导热流体输送管路另一端依次经过余热回收器的换热管路、重整器的重整器管路、蒸发器的蒸发器管路、预热器的预热器管路后与高温导热流体箱体的流体回收口连通，甲醇水溶液输送管路一端与甲醇水溶液箱体的供应管路连通，甲醇水溶液输送管路另一端依次经过预热器、蒸发器、重整器后通过氢气出口与氢气储存罐连通。所述的排气管包括三元催化器，三元催化器位于排气管的最尾端，供应管与余热回收器的高温尾气进口连通，余热回收器的高温尾气出口与三元催化器位于电控尾气调节阀后部的回收管连通。所述的高温导热流体箱体与余热回收器之间的高温导热流体输送管路上设置高温导热流体泵，高温导热流体泵与控制部件连接。所述的甲醇水溶液箱体和预热器之间的甲醇水溶液输送管路上设置甲醇水溶液泵，甲醇水溶液泵与控制部件连接。所述的三元催化器、余热回收器、重整器、蒸发器、预热器上分别设置温度传感器和压力传感器，每个温度传感器和压力传感器分别与控制部件连接。所述的电控尾气调节阀与控制部件连接。所述的高温导热流体泵和余热回收器之间的高温导热流体输送管路上设置高温导热流体流量计，所述的高温导热流体流量计与控制部件连接。所述的甲醇水溶液泵与甲醇水溶液箱体之间的甲醇水溶液输送管路上设置甲醇水溶液流量控制器，甲醇水溶液流量控制器与控制部件连接。本专利技术还涉及一种工艺简单，控制可靠安全，能够采用高温导热流体作为中间导热介质，利用尾气给系统导热流体加热，高温导热流体提供制氢的热量，从而利用液-气热交换原理，换热、制氢效率明显提升，同时，使得换热、制氢过程不受发动机工况变化影响，确保整个制氢过程在高效的温度反应区间进行，提高发动机性能的甲醇发动机余热回收制氢方法。所述的制氢方法的步骤为：1)甲醇发动机启动后，排气管的三元催化器的实际温度未到达控制部件内设定的工作温度时，控制部件控制电控尾气调节阀处于开启状态，发动机高温尾气不流经余热回收器，而是从三元催化器排出，甲醇发动机余热回收制氢装置暂不工作；2)三元催化器的实际温度超过工作温度后，控制部件控制电控尾气调节阀处于关闭状态，高温尾气通过余热回收器的高温尾气进口进入余热回收器，再从余热回收器的高温尾气出口流过三元催化器的回流管排出；三元催化器的实际温度超过工作温度后，控制部件同时控制高温导热流体泵启动，高温导热流体依次经过余热回收器的换热管路、重整器的重整器管路、蒸发器的蒸发器管路、预热器的预热器管路后从流体回收口流回高温导热流体箱体。3)重整器、蒸发器、预热器的实际温度均超过控制部件内设置的工作温度时，控制部件控制甲醇水溶液泵启动，甲醇水溶液依次经过预热器、蒸发器、重整器后制备形成氢气，而后通过氢气出口进入氢气储存罐储存，完成余热回收制氢。所述的甲醇发动机余热回收制氢过程中，甲醇水溶液的供给量与高温导热流体的流量同时达到控制部件内设定的最大量时，控制部件控制电控尾气调节阀部分开启，排出部分高温烟气。采用本专利技术的技术方案，能得到以下的有益效果：本专利技术所述的甲醇发动机余热回收制氢装置及其制氢方法，采用高温导热流体作为中间导热介质，利用高温尾气给系统导热流体加热，制氢装置制氢时各部件的热量由高温导热流体提供热，重整器(重整反应装置)是利用液-气热交换原理，实现制氢，效率明显提升；另一方面，通过调节高温导热流体的流量，可以使制氢装置各部件的温度保持相对稳定，不受发动机的工况变化影响，进而确保整个制氢化学反应在高效的温度反应区间进行。上述结构，进行甲醇发动机余热回收制氢时，甲醇发动机启动后，排气管的三元催化器的实际温度未到达控制部件内设定的工作温度时，控制部件控制电控尾气调节阀处于开启状态，发动机高温尾气不流经余热回收器，而是从三元催化器排出，甲醇发动机余热回收制氢装置暂不工作；三元催化器的实际温度超过工作温度后，控制部件控制电控尾气调节阀处于关闭状态，高温尾气通过余热回收器的高温尾气进口进入余热回收器，再从余热回收器的高温尾气出口流过三元催化器的回流管排出；三元催化器的实际温度超过工作温度后，控制部件同时控制高温导热流体泵启动，高温导热流体依次经过余热回收器的换热管路、重整器的重整器管路、蒸发器的蒸发器管路、预热器的预热器管路后从流体回收口流回高温导热流体箱体。重整器、蒸发器、预热器的实际温度均超过控制部件内设置的工作温度时，控制部件控制甲醇水溶液泵启动，甲醇水溶液依次经过预热器、蒸发器、重整器后制备形成氢气，而后通过氢气出口进入氢气储存罐储存，完成余热回收制氢。氢气储存罐的氢气供应发动机工作。本专利技术所述的甲醇发动机余热回收制氢装置及其制氢方法，装置结构简单，方法工艺简单，控制可靠安全，能够采用高温导热流体作为中间导热介质，利用尾气给系统导热流体加热，高温导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种甲醇发动机余热回收制氢装置，其特征在于：包括排气管(1)、高温导热流体箱体(2)、高温导热流体输送管路(3)、甲醇水溶液箱体(4)、甲醇水溶液输送管路(5)，所述的排气管(1)内设置电控尾气调节阀(6)，排气管(1)位于电控尾气调节阀(6)前部的供应管(7)与余热回收器(8)的高温尾气进口连通，余热回收器(8)的高温尾气出口与排气管(1)位于电控尾气调节阀(6)后部的回流管(9)连通，高温导热流体输送管路(3)一端与高温导热流体箱体(2)的流体输出口连通，高温导热流体输送管路(3)另一端依次经过余热回收器(8)的换热管路(10)、重整器(11)的重整器管路(12)、蒸发器(13)的蒸发器管路(14)、预热器(15)的预热器管路(16)后与高温导热流体箱体(2)的流体回收口连通，甲醇水溶液输送管路(5)一端与甲醇水溶液箱体(4)的供应管路连通，甲醇水溶液输送管路(5)另一端依次经过预热器(15)、蒸发器(13)、重整器(11)后通过氢气出口(17)与氢气储存罐(18)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种甲醇发动机余热回收制氢装置，其特征在于：包括排气管(1)、高温导热流体箱体(2)、高温导热流体输送管路(3)、甲醇水溶液箱体(4)、甲醇水溶液输送管路(5)，所述的排气管(1)内设置电控尾气调节阀(6)，排气管(1)位于电控尾气调节阀(6)前部的供应管(7)与余热回收器(8)的高温尾气进口连通，余热回收器(8)的高温尾气出口与排气管(1)位于电控尾气调节阀(6)后部的回流管(9)连通，高温导热流体输送管路(3)一端与高温导热流体箱体(2)的流体输出口连通，高温导热流体输送管路(3)另一端依次经过余热回收器(8)的换热管路(10)、重整器(11)的重整器管路(12)、蒸发器(13)的蒸发器管路(14)、预热器(15)的预热器管路(16)后与高温导热流体箱体(2)的流体回收口连通，甲醇水溶液输送管路(5)一端与甲醇水溶液箱体(4)的供应管路连通，甲醇水溶液输送管路(5)另一端依次经过预热器(15)、蒸发器(13)、重整器(11)后通过氢气出口(17)与氢气储存罐(18)连通。


2.根据权利要求1所述的甲醇发动机余热回收制氢装置，其特征在于：所述的排气管(1)包括三元催化器(19)，三元催化器(19)位于排气管(1)的最尾端，所述的供应管(7)与余热回收器(8)的高温尾气进口连通，余热回收器(8)的高温尾气出口与三元催化器(19)位于电控尾气调节阀(6)后部的回收管(9)连通。


3.根据权利要求1或2所述的甲醇发动机余热回收制氢装置，其特征在于：所述的高温导热流体箱体(2)与余热回收器(8)之间的高温导热流体输送管路(3)上设置高温导热流体泵(20)，高温导热流体泵(20)与控制部件(22)连接。


4.根据权利要求1或2所述的甲醇发动机余热回收制氢装置，其特征在于：所述的甲醇水溶液箱体(4)和预热器(15)之间的甲醇水溶液输送管路(5)上设置甲醇水溶液泵(21)，甲醇水溶液泵(21)与控制部件(22)连接。


5.根据权利要求2所述的甲醇发动机余热回收制氢装置，其特征在于：所述的三元催化器(19)、余热回收器(8)、重整器(11)、蒸发器(13)、预热器(15)上分别设置温度传感器和压力传感器，每个温度传感器和压力传感器分别与控制部件(22)连接。


6.根据权利要求1或2所述的甲醇发动机余热回收制氢装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，范礼，崔国亮，张振豪，周海皎，丁万龙，
申请(专利权)人：杰锋汽车动力系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34