[實用新型]LNG發動機廢氣重整制氫及分析裝置

有效

• 申請號: 201720627091.0
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN206901755U
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 張尊華;魏文文;龍焱祥;李格升
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C01B3/38
• 分類號: C01B3/38;G01N30/02
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 胡鎮西,張繼巍

技術領域

本實用新型屬于內燃機廢氣后處理應用領域，具體涉及一種LNG發動機廢氣重整制氫及分析裝置。

背景技術

為了緩解能源短缺和減少環境污染問題，尋找替代能源和降低有害排放成為內燃機研究的兩個重要領域，天然氣因其排放較低而受到廣泛關注。天然氣作為一種替代燃料，具有排放清潔、經濟性好、抗爆性好、熱效率高、安全性高且儲量豐富的優點，但也存在燃燒速率低、能量密度低、排氣溫度較高，不易儲存和攜帶等缺點。

與天然氣相比，氫氣以其來源多樣、可再生、清潔環保等特點成為能源研究的熱點。大量研究表明，氫氣的擴散速度和火焰傳播速度較其他燃料更快，辛烷值更高，可燃極限更寬，而點火能量較小。因此，在天然氣中摻氫意味著發動機可以在極稀薄的混合氣條件下工作，提高火焰的傳播速率，因而能提高燃料經濟性，降低NO_x和HC等有害物質的排放量。

發動機摻氫方式主要有直接摻氫和間接摻氫，LNG發動機廢氣重整制氫屬于間接摻氫(以甲烷為例)，其過程包括甲烷水蒸氣重整、干重整及部分氧化重整，其中前兩個重整反應為強吸熱反應，雖然部分氧化重整是放熱反應，但所釋放的熱量無法彌補甲烷水蒸氣重整和干重整，因此反應需要高溫下進行，如650～900℃，反應條件為常壓，反應生成H₂和CO的摩爾之比大約為3，而重整所需的熱量由外部提供。

發明內容

本實用新型的目的就是針對上述技術的不足，提供一種能實現天然氣水蒸氣重整、干重整、部分氧化重整的LNG發動機廢氣重整制氫及分析裝置，解決了發動機不同工況下廢氣組分不同時的重整問題。

為實現上述目的，本實用新型所設計的LNG發動機廢氣重整制氫及分析裝置，包括原料供給部分、催化重整部分及測量分析部分；

所述原料供給部分包括若干個原料氣瓶、一個載氣瓶、一個混氣罐及一個蒸發器，以及水箱；每個所述原料氣瓶均依次通過質量流量控制器和單向閥與所述混氣罐入口相連，所述混氣罐出口通過第一截止閥與所述蒸發器氣體入口相連，所述水箱依次通過恒流液體泵和第二截止閥與所述蒸發器液體入口相連；

所述催化重整部分包括入口通過第一三通閥與所述蒸發器出口相連的管式加熱爐裝置，且所述載氣瓶依次通過第一質量流量控制器和第一單向閥與所述管式加熱爐裝置入口相連；

所述測量分析部分包括入口通過第二三通閥與所述管式加熱爐裝置出口相連的冷凝器、入口與所述冷凝器出口相連的儲液箱、與所述儲液箱頂部氣體出口相連的無水硫酸銅粉末瓶、入口通過第三截止閥與所述儲液箱底部液體出口相連的汽化室及與所述汽化室出口相連的干燥器，所述干燥器和所述無水硫酸銅粉末瓶均分別通過第四截止閥和第五截止閥與所述氣相色譜儀相連，且所述第一三通閥與所述第二三通閥通過管道連通。

進一步地，所述管式加熱爐裝置包括管式加熱爐、內置在所述管式加熱爐內部恒溫區的石英管、放置在所述石英管內部中間位置的催化床及測量所述石英管兩端壓差的壓差表，其中，所述石英管入口均與所述第一單向閥和第一三通閥相連，所述石英管出口與所述第二三通閥相連，且所述第一單向閥位于所述第一三通閥與所述石英管入口之間。

進一步地，所述測量分析部分還包括均與所述氣相色譜儀相連的皂膜流量計和分析計算機。

進一步地，所述若干個原料氣瓶包括N₂氣瓶、CH₄氣瓶、O₂氣瓶、CO₂氣瓶及CO氣瓶，且所述N₂氣瓶依次通過第二質量流量控制器和第二單向閥與所述混氣罐入口相連，所述CH₄氣瓶依次通過第三質量流量控制器和第三單向閥與所述混氣罐入口相連，所述O₂氣瓶依次通過第四質量流量控制器和第四單向閥與所述混氣罐入口相連，所述CO₂氣瓶依次通過第五質量流量控制器和第五單向閥與所述混氣罐入口相連，所述CO氣瓶依次通過第六質量流量控制器和第六單向閥與所述混氣罐入口相連。

進一步地，所述管式加熱爐裝置還包括用于測量所述管式加熱爐內溫度的熱電偶測溫計。

進一步地，所述無水硫酸銅粉末瓶與所述第五截止閥之間設置有第六截止閥。

進一步地，所述催化床兩端分別裝有棉花球。