醇類催化裂解制氫裝置及其在液體燃料汽車上的應(yīng)用方法制造方法及圖紙

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)明專利技術(shù)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)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

：本專利技術(shù)涉及甲醇制氫
，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。
技術(shù)介紹
：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?，燃料更快燃燒，使柴油機(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(qǐng)人已申請(qǐng)的授權(quán)公告號(hào)為CN1111647C的專利技術(shù)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NOx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。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
：本專利技術(shù)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。本專利技術(shù)要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是，提供一種醇類催化裂解制氫裝置在液體燃料汽車上的應(yīng)用方法，該方法不但可以較好地改善發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)升溫、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的燃燒狀況，而且還能便于定量控制，使進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)各缸進(jìn)氣歧管進(jìn)氣門處的氫氣和一氧化碳的量能夠隨發(fā)動(dòng)機(jī)工況的變化而改變，從而實(shí)現(xiàn)氫氣與燃料的最佳配比。本專利技術(shù)的技術(shù)解決方案是，提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的醇類催化裂解制氫裝置，它包括進(jìn)氣歧管接口、出氣歧管接口、具有保溫層的外殼、填充有催化劑的反應(yīng)室、置于外殼內(nèi)且與反應(yīng)室底部連通的預(yù)熱管以及置于催化劑中的電加熱器和溫度傳感器，外殼頂部設(shè)有與預(yù)熱管連接相通的醇類入口，反應(yīng)室上方的外殼頂部設(shè)有法蘭盤以及與其連接的蓋板，蓋板上設(shè)有排氣口、電加熱器的接線出口及溫度傳感器的出口，其中，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催化劑中設(shè)置有至少一條第一尾氣通道，第一尾氣通道是與催化密封隔開的，反應(yīng)室底部設(shè)有一個(gè)與預(yù)熱管連接相通的醇類噴射器。優(yōu)選地，本專利技術(shù)所述的醇類催化裂解制氫裝置，其中，尾氣通道的數(shù)量可為二～六條。采用以上結(jié)構(gòu)后，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)醇類催化裂解制氫裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、由于進(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，因此剛由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣首先是對(duì)預(yù)熱管加熱，此時(shí)的尾氣具有足夠的熱量，因此本專利技術(shù)可以減少預(yù)熱管的數(shù)量，換句話說，在預(yù)熱管受熱面積較小的情況下也可以很好地對(duì)預(yù)熱管進(jìn)行加熱。2、本專利技術(shù)在催化劑與殼體之間原本具有第二尾氣通道的情況下，在進(jìn)氣歧管接口與出氣歧管接口之間的催化劑中又設(shè)置了至少一條第一尾氣通道，這使得進(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大大增加，即催化劑的吸熱面積大大增加，從而有效提高了發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣熱量的利用率。3、反應(yīng)室底部設(shè)置的與預(yù)熱管連接相通的醇類噴射器不但通過其多個(gè)噴口的噴射，使醇類液體更便于霧化、蒸發(fā)，而且可以在車輛控制系統(tǒng)的控制下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，按照實(shí)際需求，將醇類噴射給催化劑，從而充分利用催化劑的能力，較好地保護(hù)催化劑，延長催化劑的使用壽命。本專利技術(shù)另一個(gè)技術(shù)解決方案是，提供一種醇類催化裂解制氫裝置在液體燃料汽車上的應(yīng)用方法，該方法包括以下步驟：①通過與點(diǎn)火開關(guān)連接的泵的工作，將醇類液體箱中甲醇或乙醇泵入預(yù)熱管中；②將發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣通過靠近預(yù)熱管一側(cè)的進(jìn)氣歧管接口引入到裂解制氫裝置的外殼內(nèi)，從而首先對(duì)預(yù)熱管中醇類液體進(jìn)行加熱，使之成為醇類蒸汽，然后再通過至少三條以上的尾氣通道對(duì)反應(yīng)室中的催化劑進(jìn)行加熱；③在步驟②中，車輛控制系統(tǒng)發(fā)出指令，控制醇類噴射器按照實(shí)際需求將加熱后的預(yù)熱管中的醇類蒸汽噴入到反應(yīng)室中，并經(jīng)加熱后的催化劑的作用分解出氫氣和一氧化碳；④將分解出的氫氣和一氧化碳從排氣口排出，并依次經(jīng)過儲(chǔ)氣罐及多個(gè)與車輛控制系統(tǒng)連接的電磁閥，儲(chǔ)氣罐內(nèi)設(shè)置一個(gè)與車輛控制系統(tǒng)連接的壓力傳感器，多個(gè)電磁閥分別與發(fā)動(dòng)機(jī)各缸進(jìn)氣歧管進(jìn)氣門連接相通，儲(chǔ)氣罐的作用是冷卻、降壓及存儲(chǔ)氫氣和一氧化碳，車輛控制系統(tǒng)依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工況發(fā)出指令，打開各個(gè)電磁閥，氫氣和一氧化碳噴入發(fā)動(dòng)機(jī)各缸進(jìn)氣歧管進(jìn)氣門處，和新鮮空氣一同進(jìn)入燃燒室，壓縮后參與燃燒。通過采用以上步驟，醇類催化裂解制氫裝置在液體燃料汽車本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種醇類催化裂解制氫裝置，它包括進(jìn)氣歧管接口(13)、出氣歧管接口(14)、具有保溫層的外殼(1)、填充有催化劑(2)的反應(yīng)室(3)、置于外殼(1)內(nèi)且與反應(yīng)室(3)底部連通的預(yù)熱管(4)以及置于催化劑(2)中的電加熱器(5)和溫度傳感器(6)，所述外殼(1)頂部設(shè)有與預(yù)熱管(4)連接相通的醇類入口(7)，所述反應(yīng)室(3)上方的外殼(1)頂部設(shè)有法蘭盤(8)以及與其連接的蓋板(9)，所述蓋板(9)上設(shè)有排氣口(10)、電加熱器(5)的接線出口(11)及溫度傳感器(6)的出口(12)，其特征在于：所述進(jìn)氣歧管接口(13)設(shè)置在靠近預(yù)熱管(4)的外殼(1)側(cè)壁上，所述出氣歧管接口(14)設(shè)置在靠近反應(yīng)室(3)的外殼(1)側(cè)壁上，所述進(jìn)氣歧管接口(13)與出氣歧管接口(14)之間的催化劑(2)中設(shè)置有至少一條第一尾氣通道(15)，所述第一尾氣通道(15)是與催化劑(2)密封隔開的，所述反應(yīng)室(3)底部設(shè)有一個(gè)與預(yù)熱管(4)連接相通的醇類噴射器(16)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種醇類催化裂解制氫裝置，它包括進(jìn)氣歧管接口(13)、出氣歧管接口(14)、具有
保溫層的外殼(1)、填充有催化劑(2)的反應(yīng)室(3)、置于外殼(1)內(nèi)且與反應(yīng)室(3)底
部連通的預(yù)熱管(4)以及置于催化劑(2)中的電加熱器(5)和溫度傳感器(6)，所述外殼
(1)頂部設(shè)有與預(yù)熱管(4)連接相通的醇類入口(7)，所述反應(yīng)室(3)上方的外殼(1)
頂部設(shè)有法蘭盤(8)以及與其連接的蓋板(9)，所述蓋板(9)上設(shè)有排氣口(10)、電加熱
器(5)的接線出口(11)及溫度傳感器(6)的出口(12)，其特征在于：所述進(jìn)氣歧管接口
(13)設(shè)置在靠近預(yù)熱管(4)的外殼(1)側(cè)壁上，所述出氣歧管接口(14)設(shè)置在靠近反
應(yīng)室(3)的外殼(1)側(cè)壁上，所述進(jìn)氣歧管接口(13)與出氣歧管接口(14)之間的催化
劑(2)中設(shè)置有至少一條第一尾氣通道(15)，所述第一尾氣通道(15)是與催化劑(2)密
封隔開的，所述反應(yīng)室(3)底部設(shè)有一個(gè)與預(yù)熱管(4)連接相通的醇類噴射器(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醇類催化裂解制氫裝置，其特征在于：所述尾氣通道(15)的
數(shù)量為二～六條。
3.一種如權(quán)利要求1-2所述的醇類催化裂解制氫裝置在液體燃料汽車上的應(yīng)用方法，其
特征在于：該應(yīng)用方法包括以下步驟：
①通過與點(diǎn)火開關(guān)(17)連接的泵(18)的工作，將醇類液體箱(22)中甲醇或乙醇泵
入預(yù)熱管(4)中；
②將發(fā)動(dòng)機(jī)(19)排出的尾氣通過靠近預(yù)熱管(4)一側(cè)的進(jìn)氣歧管接口(13)引入到
裂解制氫裝置(21)的外殼(1)內(nèi)，從而首先對(duì)預(yù)熱管(4)中醇類液體進(jìn)行加熱，使之成
為醇類蒸汽，然后再通過催化劑(2...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張樹，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：張樹，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11