專利名稱：具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于內(nèi)燃機(jī)廢熱利用裝置，特別是一種具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置。
為改善內(nèi)燃機(jī)工作狀況、提高內(nèi)燃機(jī)熱效率、降低內(nèi)燃機(jī)燃料消耗、減少內(nèi)燃機(jī)污染物排放量，目前公開了各種利用串接在內(nèi)燃機(jī)排氣管上的用于助燃的余熱裂解制氫裝置，藉由內(nèi)燃機(jī)排氣管余熱將甲醇、乙醇等醇類燃料催化裂解為含氫、一氧化碳、微量甲烷及醚類的富氫氣體，并將該富氫氣體輸入內(nèi)燃機(jī)燃燒腔內(nèi)，使進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的汽油呈可充分燃燒的摻氫燃燒狀態(tài)，以提高內(nèi)燃機(jī)熱效率、降低內(nèi)燃機(jī)燃料消耗、減少內(nèi)燃機(jī)污染物排放量。
專利號(hào)為8810890.2及89203685.0的專利文獻(xiàn)，公開了串接在內(nèi)燃機(jī)排氣管上的用于助燃的余熱裂解制氫裝置。這兩種裝置的共同特點(diǎn)為只能在內(nèi)燃機(jī)排氣管上安裝的整體安裝式。當(dāng)其用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，其必須安裝在汽車底盤上，導(dǎo)致其難以在低底盤的車型上安裝使用。
為此，專利號(hào)94116320.0專利文獻(xiàn)，公開了組裝在內(nèi)燃機(jī)汽車尾氣消聲器中的用于助燃的余熱裂解制氫裝置。這種裝置雖解決了在低底盤汽車上安裝的問(wèn)題，但卻限制了制氫裝置的工作體積，亦即限制了醇類燃料的裂解量。此外還增加了內(nèi)燃機(jī)排氣背壓，使發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降，影響了內(nèi)燃機(jī)摻氫燃燒的效果。
上述各種用于助燃的余熱裂解制氫裝置皆為利用內(nèi)燃機(jī)排氣管尾氣的余熱直接加熱制氫裝置的裂解催化反應(yīng)床，難以保證裂解催化反應(yīng)床的溫度恒定，這將嚴(yán)重影響醇類燃料裂解富氫氣體的質(zhì)量及含氫量，造成該類余熱裂解制氫裝置難以與內(nèi)燃機(jī)配合協(xié)調(diào)工作，并影響制氫裝置中裂解催化劑的使用壽命。
本實(shí)用新型的目的是提供一種安裝位置不受限制、能保持催化反應(yīng)床恒溫、使用性能好的具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置。
本實(shí)用新型包括外置采熱結(jié)構(gòu)、裂解結(jié)構(gòu)、與裂解結(jié)構(gòu)連接的輸氣管及經(jīng)供料管與裂解結(jié)構(gòu)連接的醇類燃料貯存箱；外置采熱結(jié)構(gòu)置于內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣通路上；內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣的余熱經(jīng)外置采熱結(jié)構(gòu)引導(dǎo)至裂解結(jié)構(gòu)；裂解結(jié)構(gòu)、輸氣管及醇類燃料貯存箱集成為一體。
其中輸氣管外設(shè)有冷卻箱，輸氣管一端設(shè)有富氫氣體貯存箱；冷卻箱及富氫氣體貯存箱與裂解結(jié)構(gòu)集為一體。
裂解結(jié)構(gòu)包括殼體、復(fù)數(shù)熱交換管及催化劑；殼體外設(shè)有由巖棉及玻璃棉氈等保溫材料制成的保溫層，殼體兩端分別構(gòu)成延設(shè)進(jìn)入管及排出管的高溫腔及低溫腔，其中部構(gòu)成分別設(shè)有與輸氣管連接的輸出口的反應(yīng)室及經(jīng)供料管與醇類燃料貯存箱連接的輸入口的汽化室；復(fù)數(shù)熱交換管貫穿殼體的反應(yīng)室及醇類燃料汽化室，其兩端分別與殼體兩端的高溫腔及低溫腔連通；催化劑充填于殼體的反應(yīng)室內(nèi)。
在裂解結(jié)構(gòu)殼體與反應(yīng)室之間及復(fù)數(shù)熱交換管內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)蓄熱體。
裂解結(jié)構(gòu)殼體高溫腔及低溫腔的進(jìn)入管及排出管構(gòu)成擴(kuò)張腔和穿孔管結(jié)構(gòu)。
富氫氣體貯存箱設(shè)有控制氣閥及輸出信號(hào)反饋控制供醇泵的壓力傳感器。
由于本實(shí)用新型包括外置采熱結(jié)構(gòu)、裂解結(jié)構(gòu)、與裂解結(jié)構(gòu)連接的輸氣管及經(jīng)供料管與裂解結(jié)構(gòu)連接的醇類燃料貯存箱；外置采熱結(jié)構(gòu)置于內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣通路上；內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣的余熱經(jīng)外置采熱結(jié)構(gòu)引導(dǎo)至裂解結(jié)構(gòu)；裂解結(jié)構(gòu)、輸氣管及醇類燃料貯存箱集成為一體。組裝時(shí)，將外置采熱結(jié)構(gòu)置于內(nèi)燃機(jī)汽缸內(nèi)或排氣管上，將集成為一體的裂解結(jié)構(gòu)、輸氣管、冷卻箱、醇類燃料貯存箱及富氫氣體貯存箱安裝在車輛上的任意位置，可大幅度降低其制造及安裝成本，明顯改善其工作環(huán)境，并可隨內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷工況變化準(zhǔn)確調(diào)節(jié)其工作參數(shù)，使內(nèi)燃機(jī)在不同工況下獲得富氫氣體的最佳摻燒比例，不僅安裝位置不受限制，而且能保持催化反應(yīng)床恒溫、使用性能好，從而達(dá)到本實(shí)用新型的目的。


圖1、為本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意正視圖。
圖2、為集成為一體的裂解結(jié)構(gòu)、輸氣管、冷卻箱、醇類燃料貯存箱及富氫氣體貯存箱結(jié)構(gòu)示意正剖視圖。
圖3、為圖2中A-A剖視圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)闡述。
如
圖1所示，本實(shí)用新型包括外置采熱結(jié)構(gòu)1和集成為一體的裂解結(jié)構(gòu)2、輸氣管3、冷卻箱4、醇類燃料貯存箱5及富氫氣體貯存箱6。
外置采熱結(jié)構(gòu)1可為可調(diào)功率的高溫?zé)犸L(fēng)機(jī)，亦可為包括為熱交換介質(zhì)的油及高溫油泵的熱交換器。藉由外置采熱結(jié)構(gòu)1，控制內(nèi)燃機(jī)7排氣廢熱引導(dǎo)至安裝在任意位置的裂解結(jié)構(gòu)2。
如圖2、圖3所示，裂解結(jié)構(gòu)2包括殼體21、復(fù)數(shù)熱交換管22、復(fù)數(shù)蓄熱體23及催化劑24。
殼體21外設(shè)有由巖棉及玻璃棉氈等保溫材料制成的保溫層211，殼體21兩端分別構(gòu)成延設(shè)進(jìn)入管212的高溫腔213及延設(shè)排出管214的低溫腔215，進(jìn)入管212及排出管214構(gòu)成擴(kuò)張腔和穿孔管結(jié)構(gòu)，對(duì)進(jìn)入殼體21高溫腔213及低溫腔215的熱氣流進(jìn)行減壓，可起到消聲作用；其中部構(gòu)成分別設(shè)有輸出口216的反應(yīng)室217及輸入口218的醇類燃料汽化室219。復(fù)數(shù)熱交換管22貫穿殼體21的反應(yīng)室217及醇類燃料汽化室219，其兩端分別與殼體21兩端的高溫腔212及低溫腔214連通。蓄熱體23為金屬網(wǎng)板或液態(tài)導(dǎo)熱油等，并設(shè)于反應(yīng)室217與殼體212之間的熱氣流通道及復(fù)數(shù)熱交換管22內(nèi)，以使反應(yīng)室217保持恒溫。催化劑24充填于殼體21的反應(yīng)室217內(nèi)。醇類燃料貯存箱5設(shè)有供料泵51，并藉由供料管52與殼體21醇類燃料汽化室219輸入口218銜接。輸氣管3一端藉由法蓋31與殼體21反應(yīng)室217輸出口216銜接，另一端貫穿冷卻箱4后與富氫氣體貯存箱6銜接。富氫氣體貯存箱6銜接有控制氣閥61及壓力傳感器62，藉由壓力傳感器62監(jiān)測(cè)產(chǎn)氫量，并輸出信號(hào)反饋控制供醇泵51，使醇燃料的供應(yīng)量根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
組裝時(shí)，如
圖1所示，將外置采熱結(jié)構(gòu)1置于內(nèi)燃機(jī)7排氣管71上，將集成為一體的裂解結(jié)構(gòu)2、輸氣管3、冷卻箱4、醇類燃料貯存箱5及富氫氣體貯存箱6安裝在車輛上的任意位置，如行李箱內(nèi)，藉由為熱風(fēng)機(jī)或熱交換器的外置采熱結(jié)構(gòu)1，將內(nèi)燃機(jī)7排出的高溫廢氣的熱量引導(dǎo)至裂解結(jié)構(gòu)2的高溫腔213，并經(jīng)貫穿反應(yīng)室217及汽化室219的熱交換管22對(duì)首先對(duì)反應(yīng)室217內(nèi)催化劑24及汽化室219進(jìn)行加溫，隨后對(duì)其內(nèi)蓄熱體23加溫，使自供料管52進(jìn)入的醇類燃料在汽化室219被加溫后蒸發(fā)汽化，并進(jìn)入其內(nèi)，使其內(nèi)的催化劑24被加熱到250℃-300℃的反應(yīng)室217，即可將汽化的醇燃料裂解為含氫量為60％以上的富氫氣體，該富氫氣體經(jīng)與輸出口216銜接并貫穿冷卻箱4的輸氣管3輸入富氫氣體貯存箱6，并藉由富氫氣體貯存箱6內(nèi)壓力傳感器62控制醇類燃料貯存箱5的供料泵51，以調(diào)節(jié)醇燃料的供應(yīng)量控制產(chǎn)氫量；打開銜接于富氫氣體貯存箱6的控制氣閥61，使富氫氣體在內(nèi)燃機(jī)7抽吸負(fù)壓的作用下，經(jīng)富氫氣體輸送管8送入內(nèi)燃機(jī)7燃燒腔，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)7摻氫燃燒。余熱已被吸收的廢氣經(jīng)排氣管末端的消聲器排向大氣。
本實(shí)用新型可大幅度降低其制造及安裝成本，明顯改善其工作環(huán)境，并可隨內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷工況變化準(zhǔn)確調(diào)節(jié)其工作參數(shù)，使內(nèi)燃機(jī)在不同工況下獲得富氫氣體的最佳摻燒比例，在提高內(nèi)燃機(jī)熱效率的前堤下，使內(nèi)燃機(jī)排氣中的有害物質(zhì)平均減少80％。
藉由外置采熱結(jié)構(gòu)，允許將本實(shí)用新型安裝在任意位置，而不受內(nèi)燃機(jī)排氣管的限制，適用于各類輕、重車型的制造或改裝，為汽車尾氣排放污染的治理提供了實(shí)施容易、原料豐富、成本低、效果佳、適用范圍廣的先進(jìn)方案。
權(quán)利要求1.一種具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置，它包括裂解結(jié)構(gòu)、與裂解結(jié)構(gòu)連接的輸氣管及經(jīng)供料管與裂解結(jié)構(gòu)連接的醇類燃料貯存箱；其特征在于它還包括置于內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣通路上的外置采熱結(jié)構(gòu)；內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣的余熱經(jīng)外置采熱結(jié)構(gòu)引導(dǎo)至裂解結(jié)構(gòu)；裂解結(jié)構(gòu)、輸氣管及醇類燃料貯存箱集成為一體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置，其特征在于所述的輸氣管外設(shè)有冷卻箱，輸氣管一端設(shè)有富氫氣體貯存箱；冷卻箱及富氫氣體貯存箱與裂解結(jié)構(gòu)集為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置，其特征在于所述的裂解結(jié)構(gòu)包括殼體、復(fù)數(shù)熱交換管及催化劑；殼體外設(shè)有由巖棉及玻璃棉氈等保溫材料制成的保溫層，殼體兩端分別構(gòu)成延設(shè)進(jìn)入管及排出管的高溫腔及低溫腔，其中部構(gòu)成分別設(shè)有與輸氣管連接的輸出口的反應(yīng)室及經(jīng)供料管與醇類燃料貯存箱連接的輸入口的汽化室；復(fù)數(shù)熱交換管貫穿殼體的反應(yīng)室及醇類燃料汽化室，其兩端分別與殼體兩端的高溫腔及低溫腔連通；催化劑充填于殼體的反應(yīng)室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置，其特征在于在所述的裂解結(jié)構(gòu)殼體與反應(yīng)室之間及復(fù)數(shù)熱交換管內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)蓄熱體。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置，其特征在于所述的裂解結(jié)構(gòu)殼體高溫腔及低溫腔的進(jìn)入管及排出管構(gòu)成擴(kuò)張腔和穿孔管結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置，其特征在于所述的富氫氣體貯存箱設(shè)有控制氣閥及輸出信號(hào)反饋控制供醇泵的壓力傳感器。
專利摘要一種具有外置采熱結(jié)構(gòu)的余熱制氫裝置。為提供一種安裝方便、采熱充分、制氫定性定量、使用安全性能好、成本低的余熱制氫裝置,提出本實(shí)用新型,它包括外置采熱結(jié)構(gòu)、裂解結(jié)構(gòu)、與裂解結(jié)構(gòu)連接的輸氣管及經(jīng)供料管與裂解結(jié)構(gòu)連接的醇類燃料貯存箱;外置采熱結(jié)構(gòu)置于內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣通路上;內(nèi)燃機(jī)高溫廢氣的余熱經(jīng)外置采熱結(jié)構(gòu)引導(dǎo)至裂解結(jié)構(gòu);裂解結(jié)構(gòu)、輸氣管及醇類燃料貯存箱集成為一體。
文檔編號(hào)F02M25/12GK2396196SQ9924881
公開日2000年9月13日 申請(qǐng)日期1999年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月25日
發(fā)明者覃文華, 戴曉江 申請(qǐng)人:覃文華