[實用新型]一種利用發動機尾氣熱量制取富氫氣體的在線甲醇重整器

有效

• 申請號: 201821845273.6
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN209383387U
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 陳雷;曾文;高旭;張維;楊聰;李政楷;劉凱;馬洪安
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學
• 主分類號: C01B3/22
• 分類號: C01B3/22;F01N5/02;F02M25/12
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李運萍

一種利用發動機尾氣熱量制取富氫氣體的在線甲醇重整器，重整器外殼套設于廢氣通道外側，廢氣通道的兩端分別與廢氣出口和廢氣進口固定連接，甲醇反應通道為剖面為拱形的管狀結構，其螺旋纏繞于廢氣通道的外表面，甲醇反應通道的拱頂采用選擇性透過材料制成，甲醇反應通道的內壁設置有催化劑涂層，甲醇反應通道的拱頂與重整器外殼的內壁固定連接，甲醇反應通道的拱底與廢氣通道的外表面固定連接，重整器外殼內壁、廢氣通道外壁與甲醇反應通道外壁之間形成密封的重整產物通道，本實用新型加快了甲醇裂解的反應速度，提高了工作效率，且系統小巧，且既可單獨使用重整器、也可與蒸發段配合使用，可滿足不同設備及工況的需求。

技術領域

本實用新型屬于尾氣余熱利用技術領域，具體涉及一種利用發動機尾氣熱量制取富氫氣體的在線甲醇重整器。

背景技術

與汽油、柴油、天然氣等傳統化石燃料相比，氫氣燃燒清潔，無顆粒、碳氫、一氧化碳等排放；若采用稀薄燃燒技術，氫氣燃燒可進一步實現零排放。因此，氫氣具有取代傳統化石燃料、成為發動機主要燃料的巨大潛力。

然而，氫氣在常溫常壓下為氣態，運輸及儲存不易，使用時需采取加壓的方法將其壓縮為高壓高密度的壓縮氫氣、并儲存于高壓容器中；同時，其分子量小、爆炸極限寬、燃燒速度快，在用作內燃機燃料時容易發生回火。這些性質導致使用氫氣燃料的危險性很高，發動機的工作安全性及可靠性無法保證。

研究表明，采用在線重整技術可使甲醇發生裂解反應，生成富含氫氣的可燃氣體，可有效改善發動機的點火及燃燒性能，并降低排放；而且，甲醇在常溫常壓條件下為液體，儲存及運輸十分方便。因此，采用在線重整技術將甲醇重整為富氫氣體、并實時供給發動機作為燃料，使得甲醇及其重整燃料具有在內燃機、航空發動機等領域應用的巨大潛力。

圖1提供了一種利用汽車尾氣余熱進行甲醇重整制氫的裝置(申請號：201310668754.X)。如圖所示，將工作空間隔離為蒸發空間和裂解空間兩部分。由于工作空間大，因此無法保證甲醇與催化劑、甲醇與廢氣充分接觸，因此其工作效率和速度較為低下。而且，由圖1可看出該方案尺寸較大，用在車載、機載等領域受到空間及重量的限制，使用不便。

實用新型內容

為實現利用發動機高溫尾氣的熱量，對甲醇燃料進行在線重整、并將甲醇燃料裂解為富氫可燃氣體供應發動機，改善發動機的燃燒及排放性能，本實用新型技術方案如下：

一種利用發動機尾氣熱量制取富氫氣體的在線甲醇重整器，包括重整器，所述重整器包括廢氣進口、廢氣出口、重整器體、甲醇反應通道和重整產物通道，重整器體包括重整器外殼和廢氣通道，重整器外殼套設于廢氣通道外側，廢氣通道的兩端分別與廢氣出口和廢氣進口固定連接，甲醇反應通道為剖面為拱形的管狀結構，其螺旋纏繞于廢氣通道的外表面，甲醇反應通道的拱頂采用選擇性透過材料制成，甲醇反應通道的內壁設置有催化劑涂層，甲醇反應通道的拱頂與重整器外殼的內壁固定連接，甲醇反應通道的拱底與廢氣通道的外表面固定連接，重整器外殼內壁、廢氣通道外壁與甲醇反應通道外壁之間形成密封的重整產物通道，甲醇反應通道的一端連通有重整甲醇進口，甲醇反應通道的另一端連通有重整甲醇出口，重整產物通道的一端連通有掃氣用尾氣進口，重整產物通道的另一端連通有重整燃氣出口。

所述重整器還包括第一熱電偶，所述第一熱電偶固定在廢氣進口擴張段上，且第一熱電偶的偶絲延伸至廢氣通道內部。

所述廢氣進口包括廢氣進口法蘭和廢氣進口擴張段，廢氣進口擴張段為一側窄口另一側寬口的筒體，其窄口一側與廢氣進口法蘭固定連接，其寬口一側與廢氣通道固定連接；

所述廢氣出口包括廢氣出口法蘭和廢氣出口收縮段，廢氣出口收縮段為一側窄口另一側寬口的筒體，其窄口一側與廢氣出口法蘭固定連接，其寬口一側與廢氣通道固定連接。

所述廢氣進口擴張段還連通有燃氣補氣管。