醇?xì)鋭恿Ρ眉捌潋?qū)動方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種醇?xì)鋭恿Ρ眉捌潋?qū)動方法，所述醇?xì)鋭恿Ρ冒ㄖ茪湓O(shè)備、氫內(nèi)燃機、泵體；所述制氫設(shè)備用以利用醇與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機；氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體。所述制氫設(shè)備包括原料輸送通道、熱量回收裝置、重整室、燃燒室。本發(fā)明提出的醇?xì)鋭恿Ρ眉捌潋?qū)動方法，可利用甲醇水制備氫氣，而后利用制備的氫氣為泵體提供動力；本發(fā)明體積小、效率高、方便移動使用。此外，本發(fā)明制氫效率高，且可以快速啟動，且無需大量的其他能源（如電能等）。
【專利說明】醇?xì)鋭恿Ρ眉捌潋?qū)動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于驅(qū)動設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種泵體，尤其涉及一種醇?xì)鋭恿Ρ茫煌瑫r，本發(fā)明還涉及一種醇?xì)鋭恿Ρ玫尿?qū)動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多的新能源中，氫能將會成為21世紀(jì)最理想的能源。這是因為，在燃燒相同重量的煤、汽油和氫氣的情況下，氫氣產(chǎn)生的能量最多，而且它燃燒的產(chǎn)物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環(huán)境；而煤和石油燃燒生成的是二氧化碳和二氧化硫，可分別產(chǎn)生溫室效應(yīng)和酸雨。煤和石油的儲量是有限的，而氫主要存于水中，燃燒后唯一的產(chǎn)物也是水，可源源不斷地產(chǎn)生氫氣，永遠(yuǎn)不會用完。
[0003]氫是一種無色的氣體。燃燒一克氫能釋放出142千焦?fàn)柕臒崃浚瞧桶l(fā)熱量的3倍。氫的重量特別輕，它比汽油、天然氣、煤油都輕多了，因而攜帶、運送方便，是航天、航空等高速飛行交通工具最合適的燃料。氫在氧氣里能夠燃燒，氫氣火焰的溫度可高達(dá)2500°C，因而人們常用氫氣切割或者焊接鋼鐵材料。
[0004]在大自然中，氫的分布很廣泛。水就是氫的大“倉庫”，其中含有11%的氫。泥土里約有1.5%的氫；石油、煤炭、天然氣、動植物體內(nèi)等都含有氫。氫的主體是以化合物水的形式存在的，而地球表面約70%為水所覆蓋，儲水量很大，因此可以說，氫是“取之不盡、用之不竭”的能源。如果能用合適的方法從水中制取氫，那么氫也將是一種價格相當(dāng)便宜的能源。
[0005]氫的用途很廣，適用性強。它不僅能用作燃料，而且金屬氫化物具有化學(xué)能、熱能和機械能相互轉(zhuǎn)換的功能。例如，儲氫金屬具有吸氫放熱和吸熱放氫的本領(lǐng)，可將熱量儲存起來，作為房間內(nèi)取暖和空調(diào)使用。
[0006]氫作為氣體燃料，首先被應(yīng)用在汽車上。1976年5月，美國研制出一種以氫作燃料的汽車；后來，日本也研制成功一種以液態(tài)氫為燃料的汽車；70年代末期，前聯(lián)邦德國的奔馳汽車公司已對氫氣進(jìn)行了試驗，他們僅用了五千克氫，就使汽車行駛了 110公里。
[0007]用氫作為汽車燃料，不僅干凈，在低溫下容易發(fā)動，而且對發(fā)動機的腐蝕作用小，可延長發(fā)動機的使用壽命。由于氫氣與空氣能夠均勻混合，完全可省去一般汽車上所用的汽化器，從而可簡化現(xiàn)有汽車的構(gòu)造。更令人感興趣的是，只要在汽油中加入4%的氫氣。用它作為汽車發(fā)動機燃料，就可節(jié)油40 %，而且無需對汽油發(fā)動機作多大的改進(jìn)。
[0008]氫氣在一定壓力和溫度下很容易變成液體，因而將它用鐵罐車、公路拖車或者輪船運輸都很方便。液態(tài)的氫既可用作汽車、飛機的燃料，也可用作火箭、導(dǎo)彈的燃料。美國飛往月球的“阿波羅”號宇宙飛船和我國發(fā)射人造衛(wèi)星的長征運載火箭，都是用液態(tài)氫作燃料的。
[0009]另外，使用氫一氫燃料電池還可以把氫能直接轉(zhuǎn)化成電能，使氫能的利用更為方便。目前，這種燃料電池已在宇宙飛船和潛水艇上得到使用，效果不錯。當(dāng)然，由于成本較高，一時還難以普遍使用。[0010]現(xiàn)在世界上氫的年產(chǎn)量約為3600萬噸，其中絕大部分是從石油、煤炭和天然氣中制取的，這就得消耗本來就很緊缺的礦物燃料；另有4%的氫是用電解水的方法制取的，但消耗的電能太多，很不劃算，因此，人們正在積極探索研究制氫新方法。而用甲醇、水重整制氫可減少化工生產(chǎn)中的能耗和降低成本，有望替代被稱為“電老虎”的“電解水制氫”的工藝，利用先進(jìn)的甲醇蒸氣重整——變壓吸附技術(shù)制取純氫和富含CO2的混合氣體，經(jīng)過進(jìn)一步的后處理，可同時得到氫氣和二氧化碳?xì)狻?br> [0011]甲醇與水蒸氣在一定的溫度、壓力條件下通過催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生甲醇裂解反應(yīng)和一氧化碳的變換反應(yīng)，生成氫和二氧化碳，這是一個多組份、多反應(yīng)的氣固催化反應(yīng)系統(tǒng)。反應(yīng)方程如下:
[0012]CH3OH ^ C0+2H2(I)
[0013]H2CHCO — C02+H2(2)
[0014]CH30H+H20 — C02+3H2 (3)
[0015]重整反應(yīng)生成的H2和CO2,再經(jīng)過鈀膜分離將H2和CO2分離，得到高純氫氣。變壓吸附法的耗能高、設(shè)備大，且不適合小規(guī)模的氫氣制備。
[0016]現(xiàn)有的制氫設(shè)備，冷啟動通常需要很長時間，一般至少在5小時以上，有的設(shè)備甚至需要I天時間啟動。而熱啟動需要耗費大量能源，使重整室(通常需要400°C以上)等設(shè)備處于高溫狀態(tài)。
[0017]因此，如何使制氫設(shè)備既實現(xiàn)快速冷啟動、又能保證節(jié)約能源(還需要實用性強)是目前業(yè)界需要迫切解決的問題。
[0018]此外，在干旱季節(jié)，需要用水泵抽水灌溉田地，目前普遍的方法是利用電能驅(qū)動水泵。然而，農(nóng)業(yè)用地通常面積大，`修建電路工程量浩大，而使用效率卻很低。有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種便于農(nóng)業(yè)灌溉的水泵，以克服現(xiàn)有水泵的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種醇?xì)鋭恿Ρ?，可利用甲醇水制備氫氣，而后利用制備的氫氣為泵體提供動力，本發(fā)明體積小、效率高、方便移動使用。
[0020]此外，本發(fā)明還提供一種醇?xì)鋭恿Ρ玫尿?qū)動方法，可利用甲醇水制備氫氣，而后利用制備的氫氣為泵體提供動力，本發(fā)明體積小、效率高、方便移動使用。
[0021]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0022]一種醇?xì)鋭恿Ρ?，所述醇?xì)鋭恿Ρ冒?制氫設(shè)備、氫內(nèi)燃機、泵體；
[0023]所述制氫設(shè)備用以利用甲醇(也可以是乙醇等其他醇類)與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機；氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體；
[0024]所述制氫設(shè)備包括:加熱啟動裝置、精密流量泵、原料輸送通道、熱量回收裝置、重整室、燃燒室、保溫層；
[0025]所述加熱啟動裝置用來在制氫設(shè)備冷啟動時加熱甲醇，直至甲醇?xì)饣?，利用氣化的甲醇燃燒放熱，作為制氫設(shè)備的啟動能源；所述加熱啟動裝置包括加熱機構(gòu)、第二氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I~2mm，第二氣化管路緊密地纏繞于加熱機構(gòu)上；所述第二氣化管路的一端連接液體儲存容器，將甲醇送入第二氣化管路中；第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點，甲醇從第二氣化管路輸出后直接自燃；
[0026]所述精密流量泵連接原料輸送通道，原料輸送通道的一部分設(shè)置于熱量回收裝置中，熱量回收裝置輸出從重整室排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道內(nèi)的原料甲醇水混合液加熱；原料輸送通道包括一段或多段螺旋管，同時，原料輸送通道位于熱量回收裝置中的部分由一根管路分成一束直徑更小的管路，使得甲醇水混合液加熱更加充分；
[0027]所述重整室的外壁設(shè)有第一氣化管路，經(jīng)過熱量回收裝置加熱的甲醇水混合液在第一氣化管路中被重整室外壁的高溫加熱氣化，進(jìn)入重整室重整；
[0028]所述重整室內(nèi)存放催化劑，用于重整反應(yīng)；重整室還設(shè)有分流機構(gòu)，用以將一部分制得的富氫氣體輸出，同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室，燃燒供熱；重整室設(shè)有能量分配閥(限流閥)，輸送至燃燒室的富氫氣體通過能量分配閥控制；
[0029]所述燃燒室設(shè)置于重整室的外部，將重整室包裹；燃燒室內(nèi)通過燃燒氣化的甲醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室加熱；燃燒室設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有風(fēng)機，將空間吹入燃燒室內(nèi)；
[0030]所述保溫層設(shè)置于燃燒室的外部，將燃燒室包裹，用以保持燃燒室的高溫，減少外界對燃燒室的溫度干擾；
[0031]所述重整室內(nèi)還設(shè)有熱電偶，用以感應(yīng)重整室的溫度，并反饋至制氫設(shè)備的電控系統(tǒng)，用以控制重整室的溫度。
[0032]制氫設(shè)備與氫內(nèi)燃機通過傳輸管路連接，醇?xì)鋭恿Ρ迷谥茪湓O(shè)備與氫內(nèi)燃機之間設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路；
[0033]所述氣體壓力傳感器設(shè)置于傳輸管路中，用以感應(yīng)傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值區(qū)間進(jìn)行比對；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定閾值區(qū)間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設(shè)定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設(shè)定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫設(shè)備，通過燃燒為制氫設(shè)備的需加熱設(shè)備進(jìn)行加熱；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述制氫設(shè)備加快原料的輸送速度。
[0034]一種醇?xì)鋭恿Ρ?，所述醇?xì)鋭恿Ρ冒?制氫設(shè)備、氫內(nèi)燃機、泵體；
[0035]所述制氫設(shè)備用以利用甲醇與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機；氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體。
[0036]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設(shè)備包括原料輸送通道、熱量回收裝置、重
整室、燃燒室；
[0037]所述原料輸送通道的一部分設(shè)置于熱量回收裝置中，熱量回收裝置輸出從重整室排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道內(nèi)的原料甲醇水混合液加熱；
[0038]所述重整室的外壁設(shè)有第一氣化管路，經(jīng)過熱量回收裝置加熱的甲醇水混合液在第一氣化管路中被加熱氣化，進(jìn)入重整室重整；
[0039]所述重整室內(nèi)存放催化劑，用于重整反應(yīng)；重整室還設(shè)有分流機構(gòu)，用以將一部分制得的富氫氣體輸出，同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室，燃燒供熱；重整室設(shè)有能量分配閥(限流閥)，輸送至燃燒室的富氫氣體通過限流閥控制；
[0040]所述燃燒室設(shè)置于重整室的外部，燃燒室內(nèi)通過燃燒氣化的甲醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室加熱。
[0041]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述加熱啟動裝置用來在制氫設(shè)備冷啟動時加熱甲醇，直至甲醇?xì)饣?，利用氣化的甲醇燃燒放熱，作為制氫設(shè)備的啟動能源；
[0042]所述加熱啟動裝置包括加熱機構(gòu)、第二氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I?2mm，第二氣化管路緊密地纏繞于加熱機構(gòu)上；
[0043]所述第二氣化管路的一端連接液體儲存容器，將甲醇送入第二氣化管路中；第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點，甲醇從第二氣化管路輸出后直接自燃。
[0044]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述原料輸送通道包括一段或多段螺旋管，同時，原料輸送通道位于熱量回收裝置中的部分由一根管路分成一束直徑更小的管路，使得甲醇水混合液加熱更加充分。
[0045]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設(shè)備還包括保溫層，該保溫層設(shè)置于燃燒室的外部，將燃燒室包裹，用以保持燃燒室的高溫，減少外界對燃燒室的溫度干擾。
[0046]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，制氫設(shè)備與氫內(nèi)燃機通過傳輸管路連接，醇?xì)鋭恿Ρ迷谥茪湓O(shè)備與氫內(nèi)燃機之間設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路；所述氣體壓力傳感器設(shè)置于傳輸管路中，用以感應(yīng)傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值區(qū)間進(jìn)行比對；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定閾值區(qū)間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設(shè)定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設(shè)定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫設(shè)備，通過燃燒為制氫設(shè)備的需加熱設(shè)備進(jìn)行加熱；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述制氫設(shè)備加快原料的輸送速度。
[0047]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述重整室內(nèi)還設(shè)有熱電偶，用以感應(yīng)重整室的溫度，并反饋至制氫設(shè)備的電控系統(tǒng)，用以控制重整室的溫度。
[0048]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述燃燒室將重整室包裹；燃燒室設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有風(fēng)機，將空間吹入燃燒室內(nèi)。
[0049]一種上述醇?xì)鋭恿Ρ玫尿?qū)動方法，所述驅(qū)動方法包括如下步驟:
[0050]制氫設(shè)備利用甲醇與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機；
[0051 ] 氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體。
[0052]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制氫設(shè)備制備氫氣或富氫氣體包括如下步驟:
[0053]通過泵體將原料從原料儲存容器中抽出，進(jìn)入原料輸送通道；
[0054]原料輸送通道的一部分設(shè)置于熱量回收裝置中，熱量回收裝置輸出從重整室排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道內(nèi)的原料甲醇水混合液加熱；[0055]經(jīng)過熱量回收裝置加熱的甲醇水混合液進(jìn)入設(shè)置于重整室的外壁設(shè)有第一氣化管路，在第一氣化管路中被加熱氣化，進(jìn)入重整室；
[0056]被氣化的甲醇水在重整室內(nèi)進(jìn)行重整反應(yīng)；重整室設(shè)有分流機構(gòu)，將一部分制得的富氫氣體輸出；同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室，燃燒室內(nèi)通過燃燒氣化的甲醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室加熱；重整室設(shè)有限流閥(能量分配閥)，輸送至燃燒室的富氫氣體通過限流閥控制。
[0057]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明提出的醇?xì)鋭恿Ρ眉捌潋?qū)動方法，可利用甲醇水制備氫氣，而后利用制備的氫氣為泵體提供動力；本發(fā)明體積小、效率高、方便移動使用。此外，本發(fā)明制氫效率高，且可以快速啟動，且無需大量的其他能源(如電能等)。
[0058]本發(fā)明先利用醇水制備氫氣，而后通過氫氣燃燒放熱作為發(fā)動機的啟動能源，相比直接燃燒甲醇(等醇類)，可以減少PM2.5的排放。因為在利用甲醇制備氫氣的過程中，通過催化劑對甲醇進(jìn)行了選擇性催化，可以有效減少對空氣污染的氣體的排放。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0059]圖1為本發(fā)明醇?xì)鋭恿Ρ玫慕M成示意圖。
[0060]圖2為本發(fā)明制氫設(shè)備的組成示意圖。
[0061]圖3為實施例三中醇?xì)鋭恿Ρ玫慕M成示意圖。
【具體實施方式】
[0062]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0063]實施例一
[0064]請參閱圖1，本發(fā)明揭示了一種醇?xì)鋭恿Ρ茫龃細(xì)鋭恿Ρ冒?制氫設(shè)備100、氫內(nèi)燃機200、泵體300 ;所述制氫設(shè)備100用以利用甲醇(也可以為乙醇等其他醇類)與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機200 ;氫內(nèi)燃機200利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體300。氫內(nèi)燃機200、泵體300為本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，這里不做贅述。
[0065]請參閱圖2,所述制氫設(shè)備100可以制得氫氣含量在25?35%的富氫氣體。所述制氫設(shè)備包括:加熱啟動裝置1、精密流量泵2、原料輸送通道4、熱量回收裝置3、重整室5、燃燒室7、保溫層8。
[0066]所述加熱啟動裝置I用來在制氫設(shè)備冷啟動時加熱甲醇，直至甲醇?xì)饣?，利用氣化的甲醇燃燒放熱，作為制氫設(shè)備的啟動能源。所述加熱啟動裝置I包括加熱機構(gòu)、第二氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I?2mm，第二氣化管路緊密地纏繞于加熱機構(gòu)上。所述第二氣化管路的一端連接液體儲存容器，將甲醇送入第二氣化管路中；第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點，甲醇從第二氣化管路輸出后直接自燃。
[0067]所述精密流量泵2連接原料輸送通道4，原料輸送通道4的一部分設(shè)置于熱量回收裝置3中，熱量回收裝置3輸出從重整室5排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道4內(nèi)的原料甲醇水混合液加熱。原料輸送通道4包括一段或多段螺旋管，同時，原料輸送通道4位于熱量回收裝置3中的部分由一根管路分成一束(若干根)直徑更小的管路(一束管路的直徑與一根管路的直徑相當(dāng))，使得甲醇水混合液加熱更加充分。本實施例中，原料輸送通道4在進(jìn)入熱量回收裝置3之前，管路直徑為6~8_，進(jìn)入熱量回收裝置3后，管路被分為若干根直徑為I~3_的管路，這樣設(shè)計可以進(jìn)一步提高熱交換效率，從而使甲醇水混合液加熱更加充分。
[0068]所述重整室5的外壁設(shè)有第一氣化管路6，經(jīng)過熱量回收裝置3加熱的甲醇水混合液在第一氣化管路6中被重整室5外壁的高溫加熱氣化，而后進(jìn)入重整室5重整。
[0069]所述重整室5內(nèi)存放催化劑，用于重整反應(yīng)。重整室5還設(shè)有分流機構(gòu)，用以將一部分制得的富氫氣體輸出存儲或使用，同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室7，燃燒供熱；重整室5設(shè)有限流閥(能量分配閥)11，輸送至燃燒室7的富氫氣體通過限流閥(能量分配閥)11控制。
[0070]所述燃燒室7設(shè)置于重整室5的外部，將重整室5包裹；燃燒室7內(nèi)通過燃燒氣化的甲醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室5加熱；燃燒室7設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 10，進(jìn)風(fēng)口10處設(shè)有風(fēng)機，將空間吹入燃燒室7內(nèi)。
[0071]所述保溫層8設(shè)置于燃燒室7的外部，將燃燒室7包裹，用以保持燃燒室7的高溫，減少外界對燃燒室7的溫度干擾。
[0072]所述重整室5內(nèi)還設(shè)有熱電偶9，用以感應(yīng)重整室5的溫度，并反饋至制氫設(shè)備的電控系統(tǒng)，用以控制重整室5的溫度。
[0073]制氫設(shè)備100的運行條件:重整室內(nèi)催化劑燃燒腔溫度達(dá)到400°C以上，如設(shè)定為4000C (催化劑在400左右時催化效率最好)。剛啟動時，由加熱啟動裝置通過氣化甲醇，使甲醇燃燒的方式為重整室加熱。待重整室產(chǎn)生大量氫氣后，加熱啟動裝置停止運行；由泵入的醇水混合液(60%甲醇)經(jīng)重整室的反應(yīng)爐反應(yīng)產(chǎn)生氫氣后分流一部分用于重整室的加熱，提供反應(yīng)爐所需熱量。
`[0074]上述制氫設(shè)備的啟動及運行過程包括如下步驟:
[0075]1、加熱啟動裝置進(jìn)行預(yù)熱五分鐘后，把甲醇泵入加熱裝置中使之汽化從而通往燃燒腔進(jìn)行燃燒加熱制氫設(shè)備；
[0076]2、加熱至一定溫度后，泵入醇水混合液，通過氣化盤管加熱汽化成氣體通往重整室的反應(yīng)腔，由這些蒸汽帶動反應(yīng)腔內(nèi)催化劑溫度的上升；蒸汽經(jīng)過反應(yīng)腔后一部分通過限流閥(能量分配閥)到達(dá)燃燒腔進(jìn)行燃燒加熱；
[0077]3、加熱啟動裝置加熱至一定溫度，反應(yīng)腔內(nèi)開始進(jìn)行重整反應(yīng)產(chǎn)生大量氫氣，停止對加熱裝置的加熱以及甲醇的泵入；用反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣及其它混合氣分流一部分經(jīng)過限流閥通往燃燒腔燃燒用于設(shè)備的運行加熱，另一部分由管道接往外部使用。
[0078]以上介紹了本發(fā)明醇?xì)鋭恿Ρ玫慕M成，本發(fā)明在揭示上述醇?xì)鋭恿Ρ玫耐瑫r，還揭示一種上述醇?xì)鋭恿Ρ玫尿?qū)動方法，所述驅(qū)動方法包括如下步驟:
[0079]【步驟SI】制氫設(shè)備利用甲醇與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機；
[0080]【步驟S2】氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體。
[0081]在步驟SI中，所述制氫設(shè)備制備氫氣或富氫氣體包括如下步驟:
[0082]步驟SlO、制氣設(shè)備冷啟動步驟；在制氣設(shè)備冷啟動時，加熱啟動裝直加熱甲醇，直至甲醇?xì)饣?，利用氣化的甲醇燃燒放熱，作為制氫設(shè)備的啟動能源；當(dāng)富氫機制得大量的氫氣后則停止加熱啟動裝置的運行。[0083]所述加熱啟動裝置包括加熱機構(gòu)、第二氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I?2mm，第二氣化管路緊密地纏繞于加熱機構(gòu)上；
[0084]所述第二氣化管路的一端連接液體儲存容器，將甲醇送入第二氣化管路中；第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第二氣化管路的另一端輸出被氣化的甲醇，且輸出的甲醇溫度達(dá)到自燃點，甲醇從第二氣化管路輸出后直接自燃。
[0085]步驟S11、通過泵體將原料從原料儲存容器中抽出，進(jìn)入原料輸送通道；
[0086]步驟S12、原料輸送通道的一部分設(shè)置于熱量回收裝置中，熱量回收裝置輸出從重整室排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道內(nèi)的原料甲醇水混合液加熱；
[0087]步驟S13、經(jīng)過熱量回收裝置加熱的甲醇水混合液進(jìn)入設(shè)置于重整室的外壁設(shè)有第一氣化管路，在第一氣化管路中被加熱氣化，進(jìn)入重整室；
[0088]步驟S14、被氣化的甲醇水在重整室內(nèi)進(jìn)行重整反應(yīng)；重整室設(shè)有分流機構(gòu)，將一部分制得的富氫氣體輸出；同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室，燃燒室內(nèi)通過燃燒氣化的甲醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室加熱；重整室設(shè)有限流閥(能量分配閥)，輸送至燃燒室的富氫氣體通過限流閥(能量分配閥)控制。
[0089]實施例二
[0090]本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，原料輸送裝置可以為精密流量泵2以外的其他輸送裝置。
[0091]此外，原料輸送裝置提供動力，將液體儲存容器中的原料輸送至制氫設(shè)備；所述原料輸送裝置向原料提供0.15?5MPa的壓強，使得制氫設(shè)備制得的氫氣具有足夠的壓強。
[0092]實施例三
[0093]本實施例與實施例一的區(qū)別在于，本實施例中，制氫設(shè)備與氫內(nèi)燃機通過傳輸管路連接，醇?xì)鋭恿Ρ迷谥茪湓O(shè)備與氫內(nèi)燃機之間設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)。如圖3所示，所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)20包括微處理器21、氣體壓力傳感器22、閥門控制器23、出氣閥24、出氣管路25。
[0094]所述氣體壓力傳感器22設(shè)置于傳輸管路中，用以感應(yīng)傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器21 ;所述微處理器21將從氣體壓力傳感器22接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值區(qū)間進(jìn)行比對，并以此控制出氣閥24的開關(guān)。當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定閾值區(qū)間的最大值，微處理器21控制閥門控制器23打開出氣閥設(shè)定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設(shè)定范圍。同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫設(shè)備，通過燃燒為制氫設(shè)備的需加熱設(shè)備進(jìn)行加熱；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述制氫設(shè)備加快原料的輸送速度。
[0095]綜上所述，本發(fā)明提出的醇?xì)鋭恿Ρ眉捌潋?qū)動方法，可利用甲醇水制備氫氣，而后利用制備的氫氣為泵體提供動力；本發(fā)明體積小、效率高、方便移動使用。此外，本發(fā)明制氫效率高，且可以快速啟動，且無需大量的其他能源(如電能等)。本發(fā)明先利用醇水制備氫氣，而后通過氫氣燃燒放熱作為發(fā)動機的啟動能源；在利用甲醇制備氫氣的過程中，通過催化劑對甲醇進(jìn)行了選擇性催化，相比直接燃燒甲醇(等醇類)，可以有效減少對空氣污染的氣體的排放，減少PM2.5的排放。[0096]這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實施例中。這里所披露的實施例的變形和改變是可能的，對于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、材料和部件來實現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對這里所披露的實施例進(jìn)行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種醇?xì)鋭恿Ρ?，其特征在于，所述醇?xì)鋭恿Ρ冒?制氫設(shè)備、氫內(nèi)燃機、泵體； 所述制氫設(shè)備用以利用醇與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機；氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體； 所述制氫設(shè)備包括:加熱啟動裝置、精密流量泵、原料輸送通道、熱量回收裝置、重整室、燃燒室、保溫層； 所述加熱啟動裝置用來在制氫設(shè)備冷啟動時加熱醇，直至醇?xì)饣?，利用氣化的醇燃燒放熱，作為制氫設(shè)備的啟動能源；所述加熱啟動裝置包括加熱機構(gòu)、第二氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為1~2mm，第二氣化管路緊密地纏繞于加熱機構(gòu)上；所述第二氣化管路的一端連接液體儲存容器，將醇送入第二氣化管路中；第二氣化管路的另一端輸出被氣化的醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第二氣化管路的另一端輸出被氣化的醇，且輸出的醇溫度達(dá)到自燃點，醇從第二氣化管路輸出后直接自燃； 所述精密流量泵連接原料輸送通道，原料輸送通道的一部分設(shè)置于熱量回收裝置中，熱量回收裝置輸出從重整室排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道內(nèi)的原料醇水混合液加熱；原料輸送通道包括一段或多段螺旋管，同時，原料輸送通道位于熱量回收裝置中的部分由一根管路分成一束直徑更小的管路，使得醇水混合液加熱更加充分； 所述重整室的外壁設(shè)有第一氣化管路，經(jīng)過熱量回收裝置加熱的醇水混合液在第一氣化管路中被重整室外壁的高溫加熱氣化,進(jìn)入重整室重整； 所述重整室內(nèi)存放催化劑，用于重整反應(yīng)；重整室還設(shè)有分流機構(gòu)，用以將一部分制得的富氫氣體輸出，同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室，燃燒供熱；重整室設(shè)有能量分配閥，輸送至燃燒室的富氫氣體通過能量分配閥控制； 所述燃燒室設(shè)置于重整室的外部，將重整室包裹；燃燒室內(nèi)通過燃燒氣化的醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室加熱；燃燒室設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有風(fēng)機，將空間吹入燃燒室內(nèi)； 所述保溫層設(shè)置于燃燒室的外部，將燃燒室包裹，用以保持燃燒室的高溫，減少外界對燃燒室的溫度干擾； 所述重整室內(nèi)還設(shè)有熱電偶，用以感應(yīng)重整室的溫度，并反饋至制氫設(shè)備的電控系統(tǒng)，用以控制重整室的溫度； 制氫設(shè)備與氫內(nèi)燃機通過傳輸管路連接，醇?xì)鋭恿Ρ迷谥茪湓O(shè)備與氫內(nèi)燃機之間設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路； 所述氣體壓力傳感器設(shè)置于傳輸管路中，用以感應(yīng)傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值區(qū)間進(jìn)行比對；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定閾值區(qū)間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設(shè)定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設(shè)定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫設(shè)備，通過燃燒為制氫設(shè)備的需加熱設(shè)備進(jìn)行加熱；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述制氫設(shè)備加快原料的輸送速度。
2.一種醇?xì)鋭恿Ρ?，其特征在于，所述醇?xì)鋭恿Ρ冒?制氫設(shè)備、氫內(nèi)燃機、泵體；所述制氫設(shè)備用以利用醇與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機；氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醇?xì)鋭恿Ρ?，其特征在? 所述制氫設(shè)備包括原料輸送通道、熱量回收裝置、重整室、燃燒室； 所述原料輸送通道的一部分設(shè)置于熱量回收裝置中，熱量回收裝置輸出從重整室排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道內(nèi)的原料醇水混合液加熱； 所述重整室的外壁設(shè)有第一氣化管路，經(jīng)過熱量回收裝置加熱的醇水混合液在第一氣化管路中被加熱氣化，進(jìn)入重整室重整； 所述重整室內(nèi)存放催化劑，用于重整反應(yīng)；重整室還設(shè)有分流機構(gòu)，用以將一部分制得的富氫氣體輸出，同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室，燃燒供熱；重整室設(shè)有能量分配閥，輸送至燃燒室的富氫氣體通過能量分配閥控制； 所述燃燒室設(shè)置于重整室的外部，燃燒室內(nèi)通過燃燒氣化的醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室加熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醇?xì)鋭恿Ρ茫涮卣髟谟? 所述制氫設(shè)備還包括加熱啟動裝置，用來在制氫設(shè)備冷啟動時加熱醇，直至醇?xì)饣?，利用氣化的醇燃燒放熱，作為制氫設(shè)備的啟動能源； 所述加熱啟動裝置包括加熱機構(gòu)、第二氣化管路，氣化管路的內(nèi)徑為I~2mm，第二氣化管路緊密地纏繞于加熱機構(gòu)上； 所述第二氣化管路的一端連接液體儲存容器，將醇送入第二氣化管路中；第二氣化管路的另一端輸出被氣化的醇，而后通過點火機構(gòu)點火燃燒；或者，第二氣化管路的另一端輸出被氣化的醇，且輸出的醇溫度達(dá)到自燃點，醇從第二氣化管路輸出后直接自燃。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醇?xì)鋭恿Ρ?，其特征在? 所述原料輸送通道包括一段或多段螺旋管，同時，原料輸送通道位于熱量回收裝置中的部分由一根管路分成一束直徑更小的管路，使得醇水混合液加熱更加充分。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醇?xì)鋭恿Ρ?，其特征在? 所述制氫設(shè)備還包括保溫層，該保溫層設(shè)置于燃燒室的外部，將燃燒室包裹，用以保持燃燒室的高溫，減少外界對燃燒室的溫度干擾； 所述重整室內(nèi)還設(shè)有熱電偶，用以感應(yīng)重整室的溫度，并反饋至制氫設(shè)備的電控系統(tǒng)，用以控制重整室的溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醇?xì)鋭恿Ρ?，其特征在? 制氫設(shè)備與氫內(nèi)燃機通過傳輸管路連接，醇?xì)鋭恿Ρ迷谥茪湓O(shè)備與氫內(nèi)燃機之間設(shè)有氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)；所述氣壓調(diào)節(jié)子系統(tǒng)包括微處理器、氣體壓力傳感器、閥門控制器、出氣閥、出氣管路； 所述氣體壓力傳感器設(shè)置于傳輸管路中，用以感應(yīng)傳輸管路中的氣壓數(shù)據(jù)，并將感應(yīng)的氣壓數(shù)據(jù)發(fā)送至微處理器；所述微處理器將從氣體壓力傳感器接收的該氣壓數(shù)據(jù)與設(shè)定閾值區(qū)間進(jìn)行比對；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定閾值區(qū)間的最大值，微處理器控制閥門控制器打開出氣閥設(shè)定時間，使得傳輸管路中氣壓處于設(shè)定范圍，同時出氣管路的一端連接出氣閥，另一端連接所述制氫設(shè)備，通過燃燒為制氫設(shè)備的需加熱設(shè)備進(jìn)行加熱；當(dāng)接收到的壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定閾值區(qū)間的最小值，微處理器控制所述制氫設(shè)備加快原料的輸送速度。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醇?xì)鋭恿Ρ?，其特征在?所述燃燒室將重整室包裹；燃燒室設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口處設(shè)有風(fēng)機，將空間吹入燃燒室內(nèi)。
9.一種權(quán)利要求1至8之一所述醇?xì)鋭恿Ρ玫尿?qū)動方法，其特征在于，所述驅(qū)動方法包括如下步驟: 制氫設(shè)備利用醇與水制備氫氣或富氫氣體，將制備的氫氣或富氫氣體輸送至氫內(nèi)燃機； 氫內(nèi)燃機利用接收的氫氣驅(qū)動所述泵體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動方法，其特征在于: 所述制氫設(shè)備制備氫氣或富氫氣體包括如下步驟: 通過泵體將原料從原料儲存容器中抽出，進(jìn)入原料輸送通道； 原料輸送通道的一部分設(shè)置于熱量回收裝置中，熱量回收裝置輸出從重整室排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體，利用排出的高溫余氣或/和高溫富氫氣體為原料輸送通道內(nèi)的原料醇水混合液加熱； 經(jīng)過熱量回收裝置加熱的醇水混合液進(jìn)入設(shè)置于重整室的外壁設(shè)有第一氣化管路，在第一氣化管路中被加熱氣化，進(jìn)入重整室； 被氣化的醇水在重整室內(nèi)進(jìn)行重整反應(yīng)；重整室設(shè)有分流機構(gòu)，將一部分制得的富氫氣體輸出；同時將一部分制得的富氫氣體輸送至燃燒室，燃燒室內(nèi)通過燃燒氣化的醇或/和富氫氣體或/和尾氣放熱，為重整室加熱；重整室設(shè)有能量分配閥，輸送至燃燒室的富氫氣體通過能量分配閥控制。
【文檔編號】F04B17/05GK103807130SQ201310630097
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】向華, 向得夫, 孫婧菁 申請人:上海合既得動氫機器有限公司