[發(fā)明專利]醇類催化裂解制氫裝置及其在液體燃料汽車上的應(yīng)用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610183258.9
• 申請日: 2016-03-28
• 公開（公告）號: CN105649828B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張樹
• 申請（專利權(quán)）人: 張樹
• 主分類號: F02M25/12
• 分類號: F02M25/12;F02M27/02;F01N5/02
• 代理公司: 北京雙收知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11241
• 代理人: 樓湖斌

一種醇類催化裂解制氫裝置及其在液體燃料汽車上的應(yīng)用方法，該裝置中的進(jìn)氣歧管接口設(shè)置在靠近預(yù)熱管的外殼側(cè)壁上，出氣歧管接口設(shè)置在靠近反應(yīng)室的外殼側(cè)壁上，進(jìn)氣歧管接口與出氣歧管接口之間的催化劑中設(shè)置有至少一條與催化劑密封隔開的第一尾氣通道，反應(yīng)室底部設(shè)有醇類噴射器，分解出的氫氣和一氧化碳依次經(jīng)過單向閥、儲(chǔ)氣罐及多個(gè)電磁閥后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)各缸進(jìn)氣歧管進(jìn)氣門處的。本發(fā)明能增大尾氣與催化劑的接觸面積，提高尾氣熱量利用率，更好地利用、保護(hù)催化劑，延長催化劑使用壽命，改善發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)升溫、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃燒狀況，使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)各缸進(jìn)氣歧管進(jìn)氣門處的氫氣的量能夠隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而改變，實(shí)現(xiàn)氫氣與燃料的最佳配比。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及甲醇制氫技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種小型電控雙熱源醇類催化裂解制氫裝置及其在液體燃料汽車上的應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

氫是目前最輕分子，它在自然界以化合物的方式存在。氫氣與氧氣化合時(shí)會(huì)釋放出大量能量。氫氣易于和空氣均勻混合，其著火極限為4.1～75％，最大火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?91cm/s，最大火焰?zhèn)鞑ニ俣仁瞧偷?.72倍。使用氫與汽油、柴油、天然氣混合燃料，會(huì)帶來經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性和發(fā)動(dòng)機(jī)派發(fā)性能的改善，其原因氫的燃燒速度快，原燃料摻入一定比例的氫氣后，會(huì)大大縮短燃料的速燃期，使燃燒效率增加。尤其是在柴油機(jī)中加入氫氣后，由于氫氣的著火極限很寬(4.1～75％)，氣缸內(nèi)溫度一旦達(dá)到其著火溫度，氫氣便著火燃燒。由于氫氣的火焰?zhèn)鞑ニ俣缺炔裼涂斓枚啵苿?dòng)柴油一起燃燒，使氣缸內(nèi)火焰?zhèn)鞑ニ俣忍岣撸剂细烊紵共裼蜋C(jī)速燃期縮短。在這一時(shí)期，由于燃燒速度加快，消耗的燃料也比原來多，使緩燃期的可燃混合氣濃度下降，降低了缺氧條件下柴油的數(shù)量，減少柴油裂解，產(chǎn)生游離碳的因素。緩燃期縮短，破壞了碳煙(PM2.5)形成的條件，可以大幅度的降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的顆粒排放。適量的摻入氫氣，即可保持柴油發(fā)動(dòng)機(jī)原來的特性，還可以達(dá)到無顆粒物排放。目前，現(xiàn)有技術(shù)的制氫方法多數(shù)采用醇類裂解制氫方法，比如甲醇或乙醇，它們是碳、氫、氧的化合物，在加熱、減壓、催化的情況下會(huì)分解成氫氣(H₂)和一氧化碳(CO)。

本申請人已申請的授權(quán)公告號為CN1111647C的發(fā)明專利公開了一種降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙的方法及其消煙凈化裝置，其主要特點(diǎn)在于利用車輛尾氣和低壓電加熱器的供熱，使醇類催化裂解得到氫氣(H₂)和一氧化碳(CO)，從而能夠經(jīng)濟(jì)、簡便地大幅度降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙，達(dá)到低碳煙，甚至無碳煙排放，并同時(shí)降低NO_x的排放。

然而經(jīng)過多年地不斷實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)該消煙凈化裝置存在兩個(gè)缺陷：1、進(jìn)入到醇類裂解反應(yīng)室中的發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣與反應(yīng)室中的催化劑的接觸面積比較少，即催化劑的吸熱面積比較小，從而降低了發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱量的利用率；2、原裝置中需要進(jìn)行催化裂解的甲醇是通過甲醇泵的工作從甲醇箱中定量地泵入甲醇裂解反應(yīng)室中，由于甲醇量不是按需要供給，因此催化劑的能力沒有被完全地利用，也不能較好地保護(hù)催化劑，最終導(dǎo)致縮短催化劑的使用壽命。

與此同時(shí)，我們還發(fā)現(xiàn)原降低發(fā)動(dòng)機(jī)碳煙方法也存在以下兩個(gè)缺陷：1、我們知道，發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)升溫、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃燒狀況很差，排放量大，而原方法只通過一個(gè)壓力平衡罐和一個(gè)電磁閥將原消煙凈化裝置的氫氣和一氧化碳排氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管總管入口處連通，壓力平衡罐的容積很小，只起到進(jìn)氣時(shí)平衡壓力的作用，基本不儲(chǔ)存氫氣，因此該方法無法改善發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)升溫、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃燒狀況；2、原方法將氫氣和一氧化碳只引入到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管總管入口處，因此進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)各缸進(jìn)氣歧管進(jìn)氣門處的氫氣和一氧化碳分配量存在較大的差異。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種不但能夠有效增大發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣與催化劑的接觸面積，提高發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱量的利用率，而且可以更好地利用催化劑的能力，較好地保護(hù)催化劑，延長催化劑的使用壽命的醇類催化裂解制氫裝置。