專利名稱：隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以液態(tài)醇(或烴)燃料機(jī)載隨行催化轉(zhuǎn)化為富氫混合氣 體并以經(jīng)分離提純后的氫氣為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其 裝置，屬發(fā)動(dòng)機(jī)和能源技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的不斷枯竭和日夜增加的排放壓力，尋找環(huán)保的替代能源 早已受到世界各國(guó)的關(guān)注。氫氣和生物質(zhì)低碳醇(如乙醇等)已成公認(rèn)的比 較理想的清潔、替代能源。
氫燃料作為發(fā)動(dòng)機(jī)的直接能源具有能量轉(zhuǎn)換效率高、動(dòng)力性能好和污染 非常小的突出優(yōu)點(diǎn)。氫能將成為理想的清潔能源之一，已經(jīng)成為全球性的共 識(shí)。以純氫或氫和其它能源混合使用的各種混合動(dòng)力的機(jī)車已成為世界各國(guó) 研究的熱點(diǎn)。
但氫能的廣泛利用存在兩面的主要障礙，其一是大規(guī)模的生產(chǎn)氫氣的主 要手段，就目前技術(shù)還在于電解水，但是如果電解水的上游能源是來(lái)自地礦
資源，這樣的氫能不僅沒(méi)有替代能源的意義，相反是成本極高的高耗能態(tài)； 其二在于其儲(chǔ)存與配給的困難，氫氣不便于管道輸送和地面充氫站的投資成 本極高的問(wèn)題，已成為發(fā)展氫氣車的一大瓶頸。如CN1800617A公開的氫氣 車、寶馬汽車公司已經(jīng)上市的氫氣一汽油混合動(dòng)力汽車等均無(wú)法避免這一困 難。
以液態(tài)含氫燃料(低碳醇或烴)為氫載體，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣廢熱，將其 通過(guò)公知的催化反應(yīng)原理(直接裂解、或和水蒸汽重整、或和部份氧化)隨 車轉(zhuǎn)化為以氫氣為主，同時(shí)含有一定二氧化碳等氣體的富氫混合氣體，并以 此富氫混合氣體為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的隨行制氫技術(shù)，不僅能較好地解決地面充氫 機(jī)車的儲(chǔ)藏、配給和制造成本問(wèn)題；同時(shí)能改變現(xiàn)有技術(shù)直接燃燒醇(或烴) 類燃料的不科學(xué)的、高耗能的使用方式，因?yàn)閷⒁簯B(tài)的醇(或烴)燃料轉(zhuǎn)化 為氫氣后，其燃料的總熱值有20%以上增值，能較大地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，是節(jié)能降耗的有效途徑；并能大大改善排氣質(zhì)量。
代表性的公開技術(shù)如CN1401890A(醇?xì)浠烊及l(fā)動(dòng)機(jī)裝置)和CN1951718A (一種氫電混合動(dòng)力汽車)、99211816.6 (自身合成氫氣發(fā)動(dòng)機(jī))等。但這 些公知技術(shù)的不足在于
1、 為了減少或克服制氫過(guò)程中隨行制氫裝置的積炭現(xiàn)象，無(wú)論使用含 水醇或配備專用水箱，以控制催化制氫中有較大比例的水蒸氣重整反應(yīng)，水 蒸發(fā)時(shí)都存在嚴(yán)重的結(jié)垢問(wèn)題；對(duì)于定容燃料箱，其機(jī)車的續(xù)駛里程極短。 迄今為止，可以說(shuō)現(xiàn)有公知技術(shù)的隨行制氫系統(tǒng)的結(jié)垢現(xiàn)象和續(xù)駛里程極短 的不足問(wèn)題，是阻礙隨行制氫技術(shù)不能快速實(shí)用化的重要原因之一。
2、 隨行制氫系統(tǒng)中所產(chǎn)氫氣均為富氫混合氣體，使用混合氣體的發(fā)動(dòng) 機(jī)燃料系統(tǒng)在機(jī)車需要高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)會(huì)暴露出動(dòng)力不足的弱點(diǎn)，因?yàn)楦粴浠?合氣體中的不可燃燒成分稀釋了燃料氣體的熱值，當(dāng)機(jī)車處于高負(fù)荷運(yùn)行工 況時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出燃料熱值不足導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降的現(xiàn)象。
3、 在系統(tǒng)中增加專門的分離提純氫氣和脫硫裝置時(shí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)繁復(fù)、 控制方法相對(duì)復(fù)雜，減少或簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)備裝置、管道對(duì)于移動(dòng)機(jī)車有限的空 間和減少自重十分重要。
尤其要強(qiáng)調(diào)的是， 一、無(wú)論需要地面充氫的純氫汽車(如CN1800617A等) 還是氫氣混合動(dòng)力汽車(如寶馬公司的氫氣一汽油混合動(dòng)力汽車等)，為了 保證汽車的續(xù)駛里程，必須使用35 90MP以上的高壓或零下273° C超低溫 液氫裝灌，高壓儲(chǔ)氫必然加大機(jī)車的制造成本。二、混合動(dòng)力技術(shù)和使用的 復(fù)雜性，與其它能源的混合使用，無(wú)論是出于從汽油到純氫氣過(guò)渡的考慮， 還是用以其它能源來(lái)補(bǔ)充氫氣的動(dòng)力不足(每次燃燒時(shí)，因噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸 內(nèi)的氣態(tài)氫氣質(zhì)量不足而引起的動(dòng)力下降)，都是一種無(wú)奈的選擇，這種技 術(shù)使得制造成本加大，同時(shí)給機(jī)車用戶帶來(lái)極大的不便。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有公知技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種適用于機(jī)車的 只需地充液態(tài)含氫(低碳醇或烴等)燃料，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的廢熱為熱源， 按照公知的催化裂解、或和水蒸氣重整、或和部分氧化反應(yīng)原理將低能態(tài)的液態(tài)含氫燃料轉(zhuǎn)化為以氫氣為主的高能態(tài)的富氫混合氣體，再利用膜分離技
術(shù)從富氫混合氣體中分離提純氫氣，并以提純后的氫氣為發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料；間 接或直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中再生水(氫氣燃燒后的排氣為過(guò)熱水蒸氣)的技 術(shù)方案，完全解決了醇(或烴)燃料隨行制氫過(guò)程中，水蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的結(jié)垢 難題，并有效地提高了定容燃料箱機(jī)車的續(xù)駛里程，或免去隨車的專門水箱; 尤其是直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣再生水的技術(shù)方案，避免了水蒸發(fā)時(shí)消耗額外能 源，可以更加顯著提高機(jī)車的熱效率；將脫硫裝置(使用烴燃料的烴用型系 統(tǒng))與隨行制氫裝置集成為一體的緊湊型隨行制氫裝置，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、 節(jié)約了機(jī)車的有限空間。
本發(fā)明所采用技術(shù)方案是包括由制氫系統(tǒng)、氫氣分離提純裝置、氫氣 緩沖罐、發(fā)動(dòng)機(jī)、混合噴燃器和燃料回收系統(tǒng)組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系 統(tǒng)及其裝置，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)所用燃料為液態(tài)含氫燃料在隨行制氫裝置中 催化轉(zhuǎn)化生成的富氫混合氣體并經(jīng)分離膜分離提純的氫氣；燃料水蒸氣重整 制氫利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的再生水；烴燃料使用集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝 置。
本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)從富氫混合氣體中分離提純氫氣目的的技術(shù)方案采用公 知的膜分離技術(shù)。從富氫混合氣體中分離提純氫氣的分離膜以分離膜以金屬 或合金無(wú)機(jī)復(fù)合分離膜為適當(dāng)?shù)倪x擇，分離膜的形態(tài)可以是管狀、平板狀或 波紋板狀、巻膜等。作為實(shí)例之一，采用以具有均勻微孔、壁厚為約l毫米 的陶瓷管為支撐骨架，應(yīng)用化學(xué)氣相沉積法將鈀、鎳沉積于陶瓷管外(或內(nèi)) 壁，形成厚約2-5微米的薄膜，該膜的特性只有H2為穿透相，工作溫度 300-400° C，工作壓力0. 8-1Mpa，氫氣回收率可達(dá)85%以上，氫氣純度可達(dá) 99.5%。富氫混合氣體中的氫氣，吸附在管狀膜的表面并溶入膜相體中，溶 解的氫在濃度差及(來(lái)自加壓泵或和燃料泵)壓力的推動(dòng)下在相體中向膜的 另一側(cè)擴(kuò)散，擴(kuò)散至管狀膜的內(nèi)(或外)表面的氫進(jìn)行脫附，在管狀膜的內(nèi) (或外)側(cè)得到氫氣。因此，其工作方式可以有外壓式和內(nèi)壓式之分。 改變鈀、鎳金屬?gòu)?fù)合膜的厚度，可以調(diào)整所得氫氣的純度。對(duì)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)， 直接燃燒的氫氣純度控制在95%以內(nèi)(其余氣體主要為C(U ，有利于防止或 減少氫氣燃燒過(guò)程中的早然、爆燃現(xiàn)象，能有效地防止或減少NOx的產(chǎn)生，并能提高氫氣的回收率至93%以上。
通過(guò)分離膜實(shí)現(xiàn)從富氫混合氣體中分離提純氫氣的技術(shù)方案可以采用 將分離膜內(nèi)置于隨行制氫裝置中、將分離膜內(nèi)置于氫氣緩沖罐中、應(yīng)用獨(dú)立 氫氣分離提純裝置(管段式或板式)。因此，本發(fā)明的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料
系統(tǒng)相應(yīng)有三種技術(shù)方案
第一技術(shù)方案是由制氫系統(tǒng)、氫氣緩沖罐、發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料回收系統(tǒng)組成 的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于集成分離提純氫氣的分離 膜的緊湊型隨行制氫裝置的制氫系統(tǒng)；制氫系統(tǒng)的中間氫氣管與氫氣緩沖罐 的氫氣入口連接，氫氣緩沖罐的氫氣管(經(jīng)減壓閥等，附圖未示出)與發(fā)動(dòng) 機(jī)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過(guò)排氣管與混合噴燃器連通；制氫系統(tǒng)的中間廢氣管 (排出二氧化碳、水蒸氣和少量氫氣等)與燃料回收系統(tǒng)連接。
第二技術(shù)方案是由制氫系統(tǒng)、氫氣緩沖罐、發(fā)動(dòng)機(jī)和燃料回收系統(tǒng)組成 的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于集成管狀分離膜組件的氫 氣緩沖罐；制氫系統(tǒng)的富氫混合氣體管與氫氣緩沖罐的混合氣體分離腔入口 連接，氫氣緩沖罐的氫氣管(經(jīng)減壓閥等，附圖未示出)與發(fā)動(dòng)機(jī)連接，發(fā) 動(dòng)機(jī)排氣通過(guò)排氣管與混合噴燃器連通；氫氣緩沖罐的中間廢氣管(排出二 氧化碳、水蒸氣和少量氫氣等)與燃料回收系統(tǒng)連接。
第三技術(shù)方案是由制氫系統(tǒng)、氫氣分離提純裝置、氫氣緩沖罐、發(fā)動(dòng)機(jī) 和燃料回收系統(tǒng)組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于集成 分離膜組件的氫氣分離提純裝置；制氫系統(tǒng)的富氫混合氣體管與氫氣分離提 純裝置的混合氣體分離通道入口連接，氫氣分離提純裝置的中間氫氣管與氫 氣緩沖罐連接，氫氣緩沖罐的氫氣管(經(jīng)減壓閥等，附圖未示出)與發(fā)動(dòng)機(jī) 連接，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣通過(guò)排氣管與混合噴燃器連通；氫氣分離提純裝置的中間 廢氣管(排出二氧化碳、水蒸氣和少量氫氣等)與燃料回收系統(tǒng)連接。
本發(fā)明涉及的隨行制氫裝置，可以使用任何公知技術(shù)的隨行制氫裝置 (重整器)，尤其是本發(fā)明人申請(qǐng)的緊湊型隨行制氫裝置(集成分離膜的緊 湊型隨行制氫裝置、集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置、以及集成分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置)。
本發(fā)明涉及的集成管狀分離膜組件的氫氣緩沖罐，可以使用任何公知技 術(shù)的具有分離功能的氫氣緩沖罐，尤其是本發(fā)明提出的集成管狀分離膜的氫 氣緩沖罐。
本發(fā)明涉及的一種集成管狀分離膜的氫氣緩沖罐，其特征在于罐體內(nèi)空 間被焊接或粘接有管狀分離膜的管板分隔為氫氣緩沖腔和混合氣體分離腔
兩個(gè)腔室；氫氣緩沖腔與混合氣體分離腔之間，只有氫氣可以透過(guò)管狀分離 膜的微孔，其它成分氣體互為隔離；罐體上靠近氫氣緩沖腔一端的混合氣體 分離腔側(cè)有中間廢氣管。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器置于集成管狀分離膜和脫硫 腔的緊湊型隨行制氫裝置外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng) 進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、尾氣管及尾氣管上的再生水蒸發(fā)換熱器殼程、 燃料蒸發(fā)換熱器殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸 汽管進(jìn)入脫硫腔入口，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水 經(jīng)再生水管及再生水管上的再生水泵、再生水蒸發(fā)換熱器管程和再生水蒸汽 管進(jìn)入脫硫腔(出口)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化 反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò) 管狀分離膜的微孔進(jìn)入氫氣腔并經(jīng)中間氫氣管送入氫氣緩沖罐，非通透性二 氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器置于集成管狀分離膜的緊湊 型隨行制氫裝置外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、 換熱管管程、尾氣腔、尾氣管及尾氣管上的再生水蒸發(fā)換熱器殼程、燃料蒸 發(fā)換熱器殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管進(jìn) 入催化反應(yīng)腔入口，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng) 再生水管及再生水管上的再生水泵、再生水蒸發(fā)換熱器管程和再生水蒸汽管直接或與燃料蒸汽管混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后 在催化反應(yīng)腔內(nèi)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜段，富氫混合氣體中的 氫氣通過(guò)管狀分離膜的微孔進(jìn)入氫氣腔并經(jīng)中間氫氣管送入氫氣緩沖罐，非 通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器置于集成管狀分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制氫 裝置外、再生水蒸發(fā)器置于集成管狀分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置 的尾氣腔內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管 管程、尾氣腔、尾氣管及尾氣管上的燃料蒸發(fā)換熱器殼程后排出，燃料經(jīng)燃 料管、燃料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管進(jìn)入脫硫腔入口，加熱尾氣在燃料 蒸發(fā)換熱器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上的再生水泵、 尾氣腔內(nèi)的再生水蒸發(fā)器直接進(jìn)入脫硫腔(出口)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔與再 生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜段， 富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜的微孔進(jìn)入氫氣腔并經(jīng)中間氫氣管 送入氫氣緩沖罐；非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器置于集成管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置外、再 生水蒸發(fā)器置于集成管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置的尾氣腔內(nèi)；系統(tǒng)連 接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、尾氣 管及尾氣管上的燃料蒸發(fā)換熱器殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)換熱 器管程和燃料蒸汽管進(jìn)入催化反應(yīng)腔入口 ，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器殼程 內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上的再生水泵、尾氣腔內(nèi)的再生 水蒸發(fā)器直接或通過(guò)再生水蒸汽管與燃料蒸汽管混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔，燃 料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔內(nèi)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀 分離膜段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜的微孔進(jìn)入氫氣腔并經(jīng)中 間氫氣管送入氫氣緩沖罐，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸發(fā)器置于集成管狀分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝 置的尾氣腔內(nèi)、再生水蒸發(fā)器置于集成管狀分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制
氫裝置的進(jìn)氣腔內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、 換熱管管程、尾氣腔、尾氣管后排出，燃料經(jīng)燃料管、尾氣腔內(nèi)的燃料蒸發(fā) 器和燃料蒸汽管進(jìn)入脫硫腔入口 ，加熱尾氣在尾氣腔內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng) 再生水管及再生水管上的再生水泵、進(jìn)氣腔內(nèi)的再生水蒸發(fā)器直接進(jìn)入脫硫 腔(出口)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔生成 的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜 的微孔進(jìn)入氫氣腔并經(jīng)中間氫氣管送入氫氣緩沖罐，非通透性二氧化碳等廢 氣經(jīng)中間廢氣管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)器置于集成管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置的尾氣腔 內(nèi)、再生水蒸發(fā)器置于集成管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置的進(jìn)氣腔內(nèi)； 系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、 尾氣管后排出，燃料經(jīng)燃料管、尾氣腔內(nèi)的燃料蒸發(fā)器和燃料蒸汽管進(jìn)入催 化反應(yīng)腔，加熱尾氣在尾氣腔內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上 的再生水泵、進(jìn)氣腔內(nèi)的再生水蒸發(fā)器及再生水蒸汽管進(jìn)入催化反應(yīng)腔底 部，燃料蒸汽與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體流 經(jīng)管狀分離膜段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜的微孔進(jìn)入氫氣腔 并經(jīng)中間氫氣管送入氫氣緩沖罐，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管排 出。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸 發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器置于集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置外；系 統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、 尾氣管及尾氣管上的再生水蒸發(fā)換熱器殼程、燃料蒸發(fā)換熱器殼程后排出， 燃料經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管進(jìn)入脫硫腔入口，加熱尾 氣在燃料蒸發(fā)換熱器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上的再生水泵、再生水蒸發(fā)換熱器管程和再生水蒸汽管進(jìn)入脫硫腔(出口)，燃 料蒸汽經(jīng)脫硫腔與再生水蒸氣混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體 經(jīng)富氫混合氣體管送入集成分離膜組件的氫氣緩沖罐的混合氣體分離腔或 氫氣分離提純裝置的混合氣體分離腔。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸
發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器置于隨行制氫裝置外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自 混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、尾氣管及尾氣管上的 再生水蒸發(fā)換熱器殼程、燃料蒸發(fā)換熱器殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管、燃料 蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管進(jìn)入催化反應(yīng)腔入口 ，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換 熱器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上的再生水泵、再生水 蒸發(fā)換熱器管程和再生水蒸汽管直接或與燃料蒸汽管混合后進(jìn)入催化反應(yīng) 腔，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔內(nèi)生成的富氫混合氣體經(jīng)富 氫混合氣體管送入集成分離膜組件的氫氣緩沖罐的混合氣體分離腔或氫氣 分離提純裝置的混合氣體分離腔。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸 發(fā)換熱器置于集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置外、再生水蒸發(fā)器置于緊湊 型隨行制氫裝置的尾氣腔內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng) 進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、尾氣管及尾氣管上的燃料蒸發(fā)換熱器殼程后 排出，燃料經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管進(jìn)入脫硫腔，加熱 尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上 的再生水泵、尾氣腔內(nèi)的再生水蒸發(fā)器直接進(jìn)入脫硫腔，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔 和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔內(nèi)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體 管送入集成分離膜組件的氫氣緩沖罐的混合氣體分離腔或氫氣分離裝置的 混合氣體分離腔。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸 發(fā)換熱器置于隨行制氫裝置外、再生水蒸發(fā)器置于隨行制氫裝置的尾氣腔 內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、尾氣管及尾氣管上的燃料蒸發(fā)換熱器殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管、燃 料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管進(jìn)入催化反應(yīng)腔，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱 器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上的再生水泵、尾氣腔內(nèi) 的再生水蒸發(fā)器直接或通過(guò)再生水蒸汽管與燃料蒸汽管混合后進(jìn)入催化反 應(yīng)腔，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔內(nèi)生成的富氫混合氣體經(jīng) 富氫混合氣體管送入集成分離膜組件的氫氣緩沖罐的混合氣體分離腔或氫 氣分離提純裝置的混合氣體分離腔。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸 發(fā)器置于集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置的尾氣腔內(nèi)、再生水蒸發(fā)器置于
集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置的進(jìn)氣腔內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合 噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管管程、尾氣腔、尾氣管后排出，燃料經(jīng)燃 料管、尾氣腔內(nèi)的燃料蒸發(fā)器直接進(jìn)入脫硫腔，加熱尾氣在尾氣腔內(nèi)凝結(jié)的 冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上的再生水泵、進(jìn)氣腔內(nèi)的再生水蒸發(fā)器 直接進(jìn)入脫硫腔(出口)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催 化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管送入集成分離膜組件的氫 氣緩沖罐的混合氣體分離腔或氫氣分離提純裝置的混合氣體分離腔。
本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸 發(fā)器置于隨行制氫裝置的尾氣腔內(nèi)、再生水蒸發(fā)器置于隨行制氫裝置的進(jìn)氣 腔內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔、換熱管管程、 尾氣腔、尾氣管后排出，燃料經(jīng)燃料管、尾氣腔內(nèi)的燃料蒸發(fā)器直接進(jìn)入催 化反應(yīng)腔，加熱尾氣在尾氣腔內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管及再生水管上 的再生水泵、進(jìn)氣腔內(nèi)的再生水蒸發(fā)器和再生蒸汽管直接進(jìn)入催化反應(yīng)腔底 部，燃料蒸汽與再生水蒸氣混合后，在催化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體經(jīng)富 氫混合氣體管送入集成分離膜組件的氫氣緩沖罐的混合氣體分離腔或氫氣 分離提純裝置的混合氣體分離腔。
本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃 料蒸發(fā)換熱器置于集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置的尾氣腔外；系統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管進(jìn)入脫硫 腔，燃料蒸汽經(jīng)過(guò)脫硫腔與來(lái)自混合噴燃器的加熱氣(直接再生水蒸氣)在 進(jìn)氣腔混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔，燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反應(yīng)腔生成的 富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板進(jìn)入尾氣腔、經(jīng)富氫混合氣體管及富 氫混合氣體管上的燃料蒸發(fā)換熱器殼程、加壓泵后排出，在燃料蒸發(fā)換熱器 殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃
料蒸發(fā)換熱器置于單通道隨行制氫裝置的尾氣腔外；系統(tǒng)連接及流程為燃料 經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)換熱器管程和燃料蒸汽管，與混合噴燃器的加熱氣(直 接再生水蒸氣)混合后迸入進(jìn)氣腔、催化反應(yīng)腔，燃料蒸汽和再生水蒸氣在 催化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板進(jìn)入尾氣腔、經(jīng)富 氫混合氣體管及富氫混合氣體管上的燃料蒸發(fā)換熱器殼程、加壓泵后排出， 在燃料蒸發(fā)換熱器殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝水經(jīng)再生水管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃 料蒸發(fā)器置于集成脫硫腔的單通道緊湊型隨行制氫裝置的尾氣腔內(nèi)；系統(tǒng)連 接及流程為燃料經(jīng)燃料管、燃料蒸發(fā)器直接進(jìn)入脫硫腔，燃料蒸汽經(jīng)過(guò)脫硫 腔與來(lái)自混合噴燃器的加熱氣(直接再生水蒸氣)在進(jìn)氣腔混合后進(jìn)入催化 反應(yīng)腔，燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水 蒸氣透過(guò)多孔板進(jìn)入尾氣腔、經(jīng)富氫混合氣體管及富氫混合氣體管上的加壓 泵后排出，在尾氣腔內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管排出。
本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃 料蒸發(fā)器置于單通道隨行制氫裝置的尾氣腔內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃 料管、燃料蒸發(fā)器和燃料蒸汽管，直接進(jìn)入進(jìn)氣腔與來(lái)自混合噴燃器的加熱 氣(直接再生水蒸氣)混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔，燃料蒸汽和再生水蒸氣在催 化反應(yīng)腔生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板進(jìn)入尾氣腔、經(jīng)富氫 混合氣體管及富氫混合氣體管上的加壓泵后排出，在尾氣腔內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管排出。
本發(fā)明涉及的燃料回收系統(tǒng)，其特征在于源自燃料箱的燃料經(jīng)冷態(tài)燃料 管及冷態(tài)燃料管上的燃料泵、燃料回收換熱器管程、再經(jīng)燃料管送至制氫系
統(tǒng)；(富氫混合氣體經(jīng)分離提純氫氣以后的)中間廢氣經(jīng)中間廢氣管進(jìn)入燃 料回收換熱器殼程冷凝，廢氣中未反應(yīng)燃料蒸汽及部分水蒸氣被冷凝為液態(tài) 燃料和液態(tài)水后，經(jīng)燃料回收管及燃料回收管上的疏液閥(只能通過(guò)液體的 閥門，附圖未示出)送回燃料箱，廢氣中的二氧化碳及少量氫氣等不液化廢 氣，經(jīng)不液化廢氣管排出。
本發(fā)明涉及的液態(tài)含氫燃料，包括低碳醇(甲醇、乙醇，尤其是生物質(zhì) 乙醇)、烴(汽、柴油，尤其是低碳鏈烴)以及其它生物質(zhì)含氫燃料(生物 質(zhì)二甲醚等)。
本發(fā)明涉及的燃料回收系統(tǒng)，對(duì)于任何雙通道(即燃料通道與熱氣通道 相互隔離的)隨行制氫裝置制氫系統(tǒng)，不液化廢氣中含有少量的氫氣，可以 在混合噴燃器中作為輔助燃料燃燒，回收利用其中的少量氫氣的熱能，以減 少隨行制氫過(guò)程中的燃料損失，不液化廢氣管與混合噴燃器連接；對(duì)于使用 直接利用再生水蒸氣的單通道(即燃料和加熱氣直接混合的)隨行制氫裝置 的制氫系統(tǒng)，不液化廢氣只能在專門的燃燒器內(nèi)燃燒后間接地對(duì)空氣管加 熱、或和間接地對(duì)進(jìn)入混合噴燃器的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行再加熱，而不能直接引 入混合噴燃器燃燒。
本發(fā)明涉及的燃料回收系統(tǒng)，應(yīng)用于烴類燃料時(shí)，燃料箱上有必要設(shè)置 油水分離裝置(附圖未示出)，將在燃料回收換熱器殼程冷凝的再生凝結(jié)水 分離除去。
本發(fā)明涉及的混合噴燃器上，連接來(lái)自空氣泵(附圖未示出)的空氣管， 以提供輔助燃料燃燒所需氧氣。
本發(fā)明涉及的中間氫氣管中的氫氣，其溫度較高，其中含有大量的余熱，可以在中間氫氣管上設(shè)置換熱器(附圖未示出)，對(duì)作為輔助燃料氧化劑的 空氣進(jìn)行預(yù)熱，以回收中間氫氣管中氫氣的余熱。
本發(fā)明涉及的各種隨行制氫裝置的催化反應(yīng)腔入口 ，均可設(shè)置來(lái)自空氣 泵(附圖未示出)的空氣管引入定量空氣(利用其中的氧氣)，以控制催化 制氫反應(yīng)中有適當(dāng)比例的部分氧化反應(yīng)，利用部分氧化反應(yīng)的放熱效應(yīng)，有 利于快速啟動(dòng)反應(yīng)和提高定容隨行制氫裝置的產(chǎn)氣速率。
本發(fā)明涉及的各種隨行制氫裝置中，可以在催化反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置電加熱組 件(附圖未示出)或和在混合噴燃器上設(shè)置冷啟動(dòng)燃料管(附圖未示出)， 以滿足冷啟動(dòng)的需要。
本發(fā)明涉及的隨行制氫裝置中的混合噴燃器，不是專門的組件，其實(shí)質(zhì) 只是發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管和隨行制氫裝置之間的連接通道。
本發(fā)明涉及的集成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置適用于有脫硫需要的 烴類燃料，也適用于無(wú)脫硫需要的醇類燃料和使用耐硫催化劑的烴類燃料。 使用于無(wú)脫硫需要的燃料時(shí)，脫硫腔無(wú)需裝填脫硫劑。
本發(fā)明涉及的無(wú)脫硫腔隨行制氫裝置適用于無(wú)脫硫需要的醇類燃料和 使用耐硫催化劑的烴類燃料。
本發(fā)明涉及的制氫系統(tǒng)中，不局限于燃料蒸發(fā)換熱器管程通過(guò)燃料，殼 程通過(guò)加熱尾氣；亦可以改為管程通過(guò)加熱尾氣，殼程通過(guò)燃料，系統(tǒng)中管 道的連接作相應(yīng)變化。
本發(fā)明涉及的制氫系統(tǒng)中，不局限于再生水蒸發(fā)換熱器管程通過(guò)再生 水，殼程通過(guò)加熱尾氣；亦可以改為管程通過(guò)加熱尾氣，殼程通過(guò)再生水， 系統(tǒng)中管道的連接作相應(yīng)變化。
本發(fā)明涉及的雙通道隨行制氫裝置及其制氫系統(tǒng)，燃料通道中燃料的流 向相對(duì)于熱氣通道中加熱氣的流向不局限于逆流或順流。
本發(fā)明涉及的制氫系統(tǒng)，可以出將燃料蒸發(fā)器和再生水蒸發(fā)器同時(shí)內(nèi)置 于隨行制氫裝置的尾氣腔內(nèi)，但這種技術(shù)方案不僅會(huì)使得隨行制氫裝置的結(jié) 構(gòu)顯得繁復(fù)累贅，其使用效果也并不是最佳選擇。本發(fā)明的工作過(guò)程
本發(fā)明的運(yùn)行由專門的電控機(jī)構(gòu)按(附圖未示出)程序進(jìn)行控制。當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所有電磁閥(附圖未示出)均處關(guān)閉態(tài)，燃料泵、加壓 泵處非工作態(tài)。
啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，氫氣緩沖罐中的預(yù)儲(chǔ)氫氣經(jīng)氫氣管(及附圖未示出的減 壓閥等組件)向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃?xì)?，發(fā)動(dòng)機(jī)依據(jù)電控單元指令工作。隨著發(fā)動(dòng) 機(jī)的工作，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的廢熱作為隨行制氫裝置催化反應(yīng)的加熱熱源進(jìn)入 催化反應(yīng)腔，當(dāng)隨行制氫裝置中催化反應(yīng)腔的催化劑溫度達(dá)到正常工作溫度 時(shí)，燃料泵開始工作，根據(jù)催化反應(yīng)腔的溫度，燃料管道上的電磁閥(附圖 未示出)按比例開啟(控制有部分氧化反應(yīng)時(shí)，空氣泵也開始工作并向催化 反應(yīng)腔送入定量空氣)，送入燃料至隨行制氫裝置催化反應(yīng)腔中，燃料發(fā)生 蒸發(fā)、過(guò)熱及催化反應(yīng)等一系列變化和反應(yīng)，燃料催化轉(zhuǎn)化為以氫氣為主的 富氫混合氣體。
對(duì)于使用集成管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置的制氫系統(tǒng)，燃料催化 轉(zhuǎn)化的富氫混合氣體經(jīng)過(guò)管狀分離膜段時(shí)，氫氣透過(guò)分離膜微孔進(jìn)入氫氣腔
直接獲得分離提純后的氫氣，通過(guò)中間氫氣管送入氫氣緩沖罐；對(duì)于使用集 成分離膜的氫氣緩沖罐的制氫系統(tǒng)，隨行制氫裝置內(nèi)產(chǎn)生的富氫混合氣體經(jīng) 富氫混合氣體管送入集成分離膜的氫氣緩沖罐的混合氣體分離腔，氫氣透過(guò) 分離膜的微孔進(jìn)入氫氣緩沖腔；對(duì)于使用獨(dú)立氫氣分離提純裝置的制氫系 統(tǒng)，隨行制氫裝置內(nèi)產(chǎn)生的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管送入氫氣分離提 純裝置的混合氣體分離腔，氫氣透過(guò)分離膜的微孔進(jìn)入氫氣通道，并經(jīng)中間 氫氣管送入氫氣緩沖罐。分離提純氫氣后的二氧化碳等非透過(guò)性氣體經(jīng)中間 廢氣管送入燃料回收系統(tǒng)回收未反應(yīng)燃料。
燃料回收系統(tǒng)中，源自燃料箱的燃料經(jīng)冷態(tài)燃料管及冷態(tài)燃料管上的燃 料泵、燃料回收換熱器管程、再經(jīng)燃料管送至制氫系統(tǒng)。其過(guò)程中，冷態(tài)燃 料在換熱器中吸收來(lái)自中間廢氣的熱量，并使中間廢氣中的未反應(yīng)燃料和部 分水蒸氣冷凝降溫二凝結(jié)為液態(tài)燃料和冷凝水，液態(tài)燃料和冷凝水通過(guò)燃料 回收管送回燃料箱。二氧化碳及少量氫氣等不液化廢氣，通過(guò)燃料換熱器殼程上的不液化廢氣管送入混合噴燃器，燃燒不液化廢氣中少量的氫氣(對(duì)雙 通道型隨行制氫裝置制氫系統(tǒng))，或在專門的燃燒器中燃燒后對(duì)加熱空氣或 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行在加熱(對(duì)直接利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣再生水蒸汽的單通道隨行制 氫裝置系統(tǒng))以回收不液化廢氣氫氣的熱量。
本發(fā)明在氫氣緩沖罐中沒(méi)有預(yù)儲(chǔ)存氫氣或預(yù)儲(chǔ)存氫氣壓力不足的情況 下(如全新車、檢修時(shí)排空過(guò)氫氣、或其它事故所致)啟動(dòng)時(shí)，可以啟用專 門的電熱冷啟動(dòng)裝置，或直接向混合噴燃器噴入冷啟動(dòng)燃料加熱催化反應(yīng)腔 至催化反應(yīng)所需溫度，然后再進(jìn)入正常工作程序。
本發(fā)59，選用不同的催化劑，可以分別使用甲、乙醇等低碳醇類燃料， 也可以使用汽、柴油等烴類燃料，甚至可以使用其它生物質(zhì)含氫燃料。本發(fā) 明人力薦使用生物質(zhì)乙醇， 一方面生物質(zhì)乙醇是間接太陽(yáng)能，不依賴地球資
源；更因?yàn)槠淙紵辉黾哟髿鉁厥覛怏w的排放，其燃燒時(shí)排出的二氧化碳來(lái) 自于大氣，是真正的替代、清潔能源。
在生物質(zhì)乙醇尚不能大力推廣的過(guò)渡時(shí)期，本發(fā)明人力薦改變現(xiàn)有汽柴 油的使用方式，改直接燃燒為隨行制氫的燃燒方式，雖然仍然使用了地礦資 源，但可以有效地減少發(fā)動(dòng)機(jī)的燃耗、顯著提高機(jī)車的熱效率，同時(shí)可以有 效地改善發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的排放質(zhì)量，即使使用普通汽柴油，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣質(zhì)量也 能得到顯著的提高。
使用本發(fā)明有益結(jié)果是
完全地避免了氫燃料汽車的氫氣儲(chǔ)藏與配給問(wèn)題。 利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣廢熱為燃料催化轉(zhuǎn)化的主要熱源，將低能態(tài)的液態(tài)醇(或 烴)轉(zhuǎn)化為高能態(tài)的氫，克服了直接燃燒液態(tài)醇(或烴)存在的高燃耗問(wèn)題， 顯著提高了醇(烴)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
將富氫混合氣體隨行分離提純，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的能量密度， 一定程 度上克服了燃燒富氫混合氣體存在的高負(fù)荷動(dòng)力不足的缺點(diǎn)。 集成管狀分離膜或和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置，及集成分離膜的氫氣緩 沖罐中，大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約了有限的機(jī)車空間，使機(jī)車隨行制氫走向?qū)嵱没蔀榭赡堋?br> 直接或間接利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的再生水，從根本上解決了現(xiàn)有醇(或烴) 隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)因水蒸發(fā)產(chǎn)生結(jié)垢、續(xù)駛里程短或必須配置專用水箱的問(wèn)題 而導(dǎo)致隨行制氫技術(shù)不能實(shí)用化的最大難題。
解決了直接燃燒醇(或烴)燃料存在的排氣難以達(dá)到或難以跟上日益提 高的排氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。


下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的制氫系統(tǒng)具有分離提純氫氣功能的系統(tǒng)方框示意圖。
圖2是本發(fā)明的氫氣緩沖罐具有分離提純氫氣功能的系統(tǒng)方框示意圖。 圖3是本發(fā)明的具有獨(dú)立氫氣分離提純裝置的系統(tǒng)方框示意圖。 圖4是本發(fā)明的管狀分離膜工作原理(外壓和內(nèi)壓)示意圖。 圖5是本發(fā)明使用的一種示例性的內(nèi)置有分離膜的獨(dú)立氫氣分離提純裝 置示意圖。
圖6是本發(fā)明使用的一種示例性的內(nèi)置有管狀分離膜的氫氣緩沖罐示意圖。
圖7是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器、集成 管狀分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置的)具有分離純氫氣功能的制氫 系統(tǒng)示意圖。
圖8是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器、集成 管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置的)具有分離純氫氣功能的制氫系統(tǒng)示意
圖9是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器、內(nèi)置再生水蒸發(fā)器和集成 管狀分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置的)具有分離提純氫氣功能的制 氫系統(tǒng)示意圖。
圖10是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器、內(nèi)置再生水蒸發(fā)器和集 成管狀分離膜的緊湊型隨行制氫裝置的)具有分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)
7fC意圖o
圖ll是本發(fā)明的一種(內(nèi)置燃料蒸發(fā)器和再生水蒸發(fā)器、集成管狀分離膜和脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置的)具有分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng) 示意圖。
圖12是本發(fā)明的一種(內(nèi)置燃料蒸發(fā)器和再生水蒸發(fā)器、集成管狀分 離膜的緊湊型隨行制氫裝置的)具有分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)示意圖。
圖13是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器、集 成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖14是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器和再生水蒸發(fā)換熱器的隨 行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖15是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器、內(nèi)置再生水蒸發(fā)器、集 成脫硫腔的緊湊型隨行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖16是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器、內(nèi)置再生水蒸發(fā)器的隨 行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖17是本發(fā)明的一種(內(nèi)置燃料蒸發(fā)器和再生水蒸發(fā)器、集成脫硫腔 的緊湊型隨行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖18是本發(fā)明的一種(內(nèi)置燃料蒸發(fā)器和再生水蒸發(fā)器的隨行制氫裝 置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖19是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器、集成脫硫腔并直接利用 再生水蒸氣的隨行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖20是本發(fā)明的一種(外置燃料蒸發(fā)換熱器、直接利用再生水蒸氣的 隨行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖21是本發(fā)明的一種(內(nèi)置燃料蒸發(fā)器、集成脫硫腔并直接利用再生 水蒸氣的隨行制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖22是本發(fā)明的一種(內(nèi)置燃料蒸發(fā)器并直接利用再生水蒸氣的隨行 制氫裝置的)制氫系統(tǒng)示意圖。
圖23是本發(fā)明的燃料回收系統(tǒng)示意圖。
圖中
1-制氫系統(tǒng)2-氫氣緩沖罐3-內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)4-燃料回收系統(tǒng)5-混合噴燃器
a-燃料蒸發(fā)換熱器al-燃料蒸發(fā)器a01-燃料蒸汽管a02-再 生水管b-再生水蒸發(fā)換熱器bl-再生水蒸發(fā)器b01-再生水蒸汽管c-隨行制氫裝置cl-換熱管d-再生水泵e-分離加壓泵f-(燃料回收) 冷凝換熱器g-燃料泵h-燃料箱h01-冷態(tài)燃料管、f01-回收燃料管k-內(nèi)置分離膜的管段式或板式分離裝置m-(管狀)分離膜s-分離膜管板 sl-多孔板
001-(發(fā)動(dòng)機(jī))排氣進(jìn)氣腔002-催化反應(yīng)腔(筒體殼程)003-(純化) 氫氣腔004-尾氣腔005-脫硫腔
2001-氫氣緩沖腔2002-(富氫)混合氣分離腔
6001-氫氣通道6002-(富氫)混合氣體分離通道
000-空氣管 100-燃料管 101-尾氣管 102-中間氫氣管 103-中間 廢氣管(含二氧化碳、水蒸氣、未反應(yīng)燃料蒸汽及少量氫氣等)104-富氫 混合氣體201-氫氣管301-(發(fā)動(dòng)機(jī))排氣管401-不液化廢氣管(含二 氧化碳及少量氫氣、水蒸氣等)
實(shí)施例l
如圖1所示， 一種由制氫系統(tǒng)1、氫氣緩沖罐2、發(fā)動(dòng)機(jī)3和燃料回收 系統(tǒng)4組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于集成分離提純 氫氣的分離膜m的緊湊型隨行制氫裝置c的制氫系統(tǒng)1;制氫系統(tǒng)1的中間 氫氣管102與氫氣緩沖罐2的氫氣入口連接，氫氣緩沖罐2的氫氣管201(經(jīng) 減壓閥等，附圖未示出)與發(fā)動(dòng)機(jī)3連接，發(fā)動(dòng)機(jī)3排氣通過(guò)排氣管301與 混合噴燃器5連通；制氫系統(tǒng)1的中間廢氣管103 (排出二氧化碳、水蒸氣 和少量氫氣等)與燃料回收系統(tǒng)4連接。
實(shí)施例2
如圖2所示， 一種由制氫系統(tǒng)l、集成分離膜m組件的氫氣緩沖罐2、 發(fā)動(dòng)機(jī)3和燃料回收系統(tǒng)4組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特 征在于集成管狀分離膜m組件的氫氣緩沖罐2;制氫系統(tǒng)1的富氫混合氣體管104與氫氣緩沖罐2的混合氣體分離腔2002入口連接，氫氣緩沖罐2的 氫氣管201 (經(jīng)減壓閥等，附圖未示出)與發(fā)動(dòng)機(jī)3連接，發(fā)動(dòng)機(jī)3排氣通 過(guò)排氣管301與混合噴燃器5連通；氫氣緩沖罐2的中間廢氣管103 (排出 二氧化碳、水蒸氣和少量氫氣等)與燃料回收系統(tǒng)4連接。
實(shí)施例3
如圖3所示， 一種由制氫系統(tǒng)l、氫氣分離提純裝置6、氫氣緩沖罐2、 發(fā)動(dòng)機(jī)3和燃料回收系統(tǒng)4組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特 征在于集成分離膜m組件的氫氣分離提純裝置6;制氫系統(tǒng)1的富氫混合氣 體管104與氫氣分離提純裝置6的混合氣體分離通道6002入口連接，氫氣 分離提純裝置6的中間氫氣管102與氫氣緩沖罐2連接，氫氣緩沖罐2的氫 氣管201 (經(jīng)減壓閥等，附圖未示出)與發(fā)動(dòng)機(jī)3連接，發(fā)動(dòng)機(jī)3排氣通過(guò) 排氣管301與混合噴燃器5連通;氫氣分離提純裝置6的中間廢氣管103(排 出二氧化碳、水蒸氣和少量氫氣等)與燃料回收系統(tǒng)4連接。
實(shí)施例4
如圖6所示，本發(fā)明涉及的一種集成管狀分離膜組件的氫氣緩沖罐，其 特征在于罐體內(nèi)空間被焊接或粘接有管狀分離膜m的管板s分隔為氫氣緩沖 腔2001和混合氣體分離腔2002兩個(gè)腔室；氫氣緩沖腔2001與混合氣體分 離腔2002之間，只有氫氣可以透過(guò)管狀分離膜m的微孔，其它成分氣體互 為隔離；罐體上靠近氫氣緩沖腔2001 —端的混合氣體分離腔2002側(cè)有中間 廢氣管103。
實(shí)施例5
如圖7所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的 制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a和再生水蒸發(fā)換熱器b置于集 成管狀分離膜m和脫硫腔005的緊湊型隨行制氫裝置c外；系統(tǒng)連接及流程 為來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、 尾氣管101及尾氣管101上的再生水蒸發(fā)換熱器b殼程、燃料蒸發(fā)換熱器a -殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)換熱器a管程和燃料蒸汽管a01 進(jìn)入脫硫腔005入口 ，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生 水經(jīng)再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、再生水蒸發(fā)換熱器b管 程和再生水蒸汽管b01進(jìn)入脫硫腔005 (出口 )，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔005與再 生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜 m段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜m的微孔進(jìn)入氫氣腔003并經(jīng) 中間氫氣管102排出，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管103排出。
實(shí)施例6
如圖8所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的 制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a和再生水蒸發(fā)換熱器b置于集成管 狀分離膜m的緊湊型隨行制氫裝置c外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器 5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101及尾氣 管101上的再生水蒸發(fā)換熱器b殼程、燃料蒸發(fā)換熱器a殼程后排出，燃料 經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)換熱器a管程和燃料蒸汽管a01進(jìn)入催化反應(yīng)腔002 入口，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管 a02及再生水管a02上的再生水泵d、再生水蒸發(fā)換熱器b管程和再生水蒸 汽管b01直接或與燃料蒸汽管aOl混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔002，燃料蒸汽和 再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔002內(nèi)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜 m段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜m的微孔進(jìn)入氫氣腔003并經(jīng) 中間氫氣管102排出，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管103排出。
實(shí)施例7
如圖9所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的 制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a置于集成管狀分離膜m和脫硫腔 005的緊湊型隨行制氫裝置c外、再生水蒸發(fā)器bl置于集成管狀分離膜m 和脫硫腔005的緊湊型隨行制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為 來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾 氣管101及尾氣管101上的燃料蒸發(fā)換熱器a殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)換熱器a管程和燃料蒸汽管a01進(jìn)入脫硫腔005入口，加熱 尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生水 管a02上的再生水泵d、尾氣腔004內(nèi)的再生水蒸發(fā)器bl直接進(jìn)入脫硫腔 005 (出口)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔005與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔 002生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜m段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò) 管狀分離膜m的微孔進(jìn)入氫氣腔003并經(jīng)中間氫氣管102排出；非通透性二 氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管103排出。
實(shí)施例8
如圖10所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能 的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a置于集成管狀分離膜m的緊湊型 隨行制氫裝置c外、再生水蒸發(fā)器bl置于集成管狀分離膜m的緊湊型隨行 制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣 經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101及尾氣管101上的 燃料蒸發(fā)換熱器a殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)換熱器a管程 和燃料蒸汽管a01進(jìn)入催化反應(yīng)腔002入口 ，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a 殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、 尾氣腔004內(nèi)的再生水蒸發(fā)器bl直接或通過(guò)再生水蒸汽管b01與燃料蒸汽 管aOl混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔002，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反 應(yīng)腔002內(nèi)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜m段，富氫混合氣體中的氫 氣通過(guò)管狀分離膜m的微孔進(jìn)入氫氣腔003并經(jīng)中間氫氣管102排出，非通 透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管103排出。
實(shí)施例9
如圖11所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能 的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸發(fā)器al置于集成管狀分離膜m和脫硫腔005 的緊湊型隨行制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)、再生水蒸發(fā)器bl置于集成管狀 分離膜m和脫硫腔005的緊湊型隨行制氫裝置c的進(jìn)氣腔001內(nèi)；系統(tǒng)連接 及流程為來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101后排出，燃料經(jīng)燃料管100、尾氣腔004內(nèi)的燃料蒸發(fā)器 al和燃料蒸汽管a01進(jìn)入脫硫腔005入口 ，加熱尾氣在尾氣腔004內(nèi)凝結(jié)的 冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、進(jìn)氣腔001內(nèi) 的再生水蒸發(fā)器bl直接進(jìn)入脫硫腔005 (出口)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔005與 再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離 膜m段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜m的微孔進(jìn)入氫氣腔003并 經(jīng)中間氫氣管102排出，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管103排出。
實(shí)施例10
如圖12所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水和分離提純氫氣功能 的制氫系統(tǒng)，其特征在于燃料蒸發(fā)器al置于集成管狀分離膜m的緊湊型隨 行制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)、再生水蒸發(fā)器bl置于集成管狀分離膜m的 緊湊型隨行制氫裝置c的進(jìn)氣腔OOl內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器 5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101后排出， 燃料經(jīng)燃料管100、尾氣腔004內(nèi)的燃料蒸發(fā)器al和燃料蒸汽管a01進(jìn)入催 化反應(yīng)腔002，加熱尾氣在尾氣腔004內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02 及再生水管a02上的再生水泵d、進(jìn)氣腔001內(nèi)的再生水蒸發(fā)器bl及再生水 蒸汽管b01進(jìn)入催化反應(yīng)腔002底部，燃料蒸汽與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入 催化反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜m段，富氫混合氣體中 的氫氣通過(guò)管狀分離膜m的微孔進(jìn)入氫氣腔003并經(jīng)中間氫氣管102排出， 非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管103排出。
實(shí)施例ll
如圖13所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a和再生水蒸發(fā)換熱器b置于集成脫硫腔005的緊 湊型隨行制氫裝置c外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn) 氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101及尾氣管101上的再生 水蒸發(fā)換熱器b殼程、燃料蒸發(fā)換熱器a殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管IOO、 燃料蒸發(fā)換熱器a管程和燃料蒸汽管a01進(jìn)入脫硫腔005入口 ，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生水管a02 上的再生水泵d、再生水蒸發(fā)換熱器b管程和再生水蒸汽管b01進(jìn)入脫硫腔 005(出口 )，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔005與再生水蒸氣混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔002 生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管104送入集成分離膜m組件的氫氣緩 沖罐2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣體分離腔 6002。
實(shí)施例12
如圖14所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a和再生水蒸發(fā)換熱器b置于隨行制氫裝置c外； 系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001 、換熱管cl管程、 尾氣腔004、尾氣管101及尾氣管101上的再生水蒸發(fā)換熱器b殼程、燃料 蒸發(fā)換熱器a殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管KX)、燃料蒸發(fā)換熱器a管程和燃 料蒸汽管a01進(jìn)入催化反應(yīng)腔002入口 ，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程 內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、再生 水蒸發(fā)換熱器b管程和再生水蒸汽管b01直接或與燃料蒸汽管aOl混合后進(jìn) 入催化反應(yīng)腔002，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔002內(nèi)生成 的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管104送入集成分離膜m組件的氫氣緩沖罐 2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣體分離腔6002。
實(shí)施例13
如圖15所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a置于集成脫硫腔005的緊湊型隨行制氫裝置c外、 再生水蒸發(fā)器bl置于緊湊型隨行制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)；系統(tǒng)連接及 流程為來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔 004、尾氣管101及尾氣管101上的燃料蒸發(fā)換熱器a殼程后排出，燃料經(jīng) 燃料管IOO、燃料蒸發(fā)換熱器a管程和燃料蒸汽管a01進(jìn)入脫硫腔005，加 熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生 水管a02上的再生水泵d、尾氣腔004內(nèi)的再生水蒸發(fā)器bl直接進(jìn)入脫硫腔005，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔005和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔002內(nèi)生成 的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管104送入集成分離膜m組件的氫氣緩沖罐 2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣體分離腔6002。
實(shí)施例14
如圖16所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a置于隨行制氫裝置c外、再生水蒸發(fā)器bl置于 隨行制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器5的加 熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔OOl、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101及尾氣管101 上的燃料蒸發(fā)換熱器a殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)換熱器a 管程和燃料蒸汽管a01進(jìn)入催化反應(yīng)腔002，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器a 殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、 尾氣腔004內(nèi)的再生水蒸發(fā)器bl直接或通過(guò)再生水蒸汽管b01與燃料蒸汽 管aOl混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔002，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反 應(yīng)腔002內(nèi)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管104送入集成分離膜m組 件的氫氣緩沖罐2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣 體分離腔6002。
實(shí)施例15
如圖17所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)器al置于集成脫硫腔005的緊湊型隨行制氫裝置c的尾 氣腔004內(nèi)、再生水蒸發(fā)器bl置于集成脫硫腔005的緊湊型隨行制氫裝置c 的進(jìn)氣腔001內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔 001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101后排出，燃料經(jīng)燃料管IOO、 尾氣腔004內(nèi)的燃料蒸發(fā)器al直接進(jìn)入脫硫腔005，加熱尾氣在尾氣腔004 內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、進(jìn)氣 腔001內(nèi)的再生水蒸發(fā)器bl直接進(jìn)入脫硫腔005 (出口 )，燃料蒸汽經(jīng)脫硫 腔005與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體經(jīng)富 氫混合氣體管104送入集成分離膜m組件的氫氣緩沖罐2的混合氣體分離腔2002,或氫氣分離提純裝置6的混合氣體分離腔6002。 實(shí)施例16
如圖18所示，本發(fā)明涉及的一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)，其 特征在于燃料蒸發(fā)器al置于隨行制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)、再生水蒸發(fā) 器bl置于隨行制氫裝置c的進(jìn)氣腔001內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴 燃器5的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔001、換熱管cl管程、尾氣腔004、尾氣管101后 排出，燃料經(jīng)燃料管100、尾氣腔004內(nèi)的燃料蒸發(fā)器al直接進(jìn)入催化反應(yīng) 腔002，加熱尾氣在尾氣腔004內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02及再生 水管a02上的再生水泵d、進(jìn)氣腔001內(nèi)的再生水蒸發(fā)器bl和再生蒸汽管 b01直接進(jìn)入催化反應(yīng)腔002底部，燃料蒸汽與再生水蒸氣混合后，在催化 反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管104送入集成分離膜m組 件的氫氣緩沖罐2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣 體分離腔6002。
實(shí)施例17
如圖19所示，本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)， 其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a置于集成脫硫腔005的單通道緊湊型隨行制氫 裝置c外；系統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)換熱器a管程和 燃料蒸汽管a01進(jìn)入脫硫腔005，燃料蒸汽經(jīng)過(guò)脫硫腔005與來(lái)自混合噴燃 器5的加熱氣(直接再生水蒸氣)在進(jìn)氣腔001混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔002， 燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣 透過(guò)多孔板sl進(jìn)入尾氣腔004、經(jīng)富氫混合氣體管104及富氫混合氣體管 104上的燃料蒸發(fā)換熱器a殼程、加壓泵e后送入集成分離膜m組件的氫氣 緩沖罐2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣體分離腔 6002，在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02排出。
實(shí)施例18
如圖20所示，本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng),其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器a置于單通道隨行制氫裝置c外；系統(tǒng)連接及流 程為燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)換熱器a管程和燃料蒸汽管a01，與混合 噴燃器5的加熱氣(直接再生水蒸氣)混合后進(jìn)入進(jìn)氣腔001、催化反應(yīng)腔 002,燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體及過(guò)剩 水蒸氣透過(guò)多孔板si進(jìn)入尾氣腔004、經(jīng)富氫混合氣體管104及富氫混合氣 體管104上的燃料蒸發(fā)換熱器a殼程、加壓泵e后送入集成分離膜m組件的 氫氣緩沖罐2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣體分 離腔6002，在燃料蒸發(fā)換熱器a殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02 排出。
實(shí)施例19
如圖21所示，本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)， 其特征在于燃料蒸發(fā)器al置于集成脫硫腔005的單通道緊湊型隨行制氫裝 置c的尾氣腔005內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)器al 直接進(jìn)入脫硫腔005，燃料蒸汽經(jīng)過(guò)脫硫腔005與來(lái)自混合噴燃器5的加熱 氣(直接再生水蒸氣)在進(jìn)氣腔001混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔002，燃料蒸汽 和再生水蒸氣在催化反應(yīng)腔002生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔 板si進(jìn)入尾氣腔、經(jīng)富氫混合氣體管104及富氫混合氣體管104上的加壓 泵e后送入集成分離膜m組件的氫氣緩沖罐2的混合氣體分離腔2002，或氫 氣分離提純裝置6的混合氣體分離腔6002，在尾氣腔004內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生 水經(jīng)再生水管a02排出。
實(shí)施例20
如圖22所示，本發(fā)明涉及的一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)， 其特征在于燃料蒸發(fā)器al置于單通道隨行制氫裝置c的尾氣腔004內(nèi)；系 統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃料管100、燃料蒸發(fā)器al和燃料蒸汽管aOl，直接 進(jìn)入進(jìn)氣腔OOl與來(lái)自混合噴燃器5的加熱氣(直接再生水蒸氣)混合后進(jìn) 入催化反應(yīng)腔002，燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反應(yīng)腔002生成的富氫混 合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板si進(jìn)入尾氣腔004、經(jīng)富氫混合氣體管104及富氫混合氣體管104上的加壓泵e后送入集成分離膜m組件的氫氣緩沖罐 2的混合氣體分離腔2002，或氫氣分離提純裝置6的混合氣體分離腔6002， 在尾氣腔004內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管a02排出。
實(shí)施例21
如圖23所示，本發(fā)明涉及的燃料回收系統(tǒng)，其特征在于源自燃料箱h 的燃料經(jīng)冷態(tài)燃料管h01及冷態(tài)燃料管h01上的燃料泵g、燃料回收換熱器 f管程、再經(jīng)燃料管100送至制氫系統(tǒng)1;(富氫混合氣體經(jīng)分離提純氫氣以 后的)中間廢氣經(jīng)中間廢氣管103進(jìn)入燃料回收換熱器f殼程冷凝，廢氣中 未反應(yīng)燃料蒸汽及部分水蒸氣被冷凝為液態(tài)燃料和液態(tài)水后，經(jīng)燃料回收管 f02及燃料回收管f02上的疏液閥(只能通過(guò)液體的閥門，附圖未示出)送 回燃料箱h，廢氣中的二氧化碳及少量氫氣等不液化廢氣，經(jīng)不液化廢氣管 401排出。
此外，本發(fā)明的權(quán)利要求包括以下不具創(chuàng)造性的改動(dòng)
本發(fā)明涉及的制氫系統(tǒng)中，將燃料蒸發(fā)換熱器管程通過(guò)燃料、殼程通過(guò) 加熱尾氣，改為燃料蒸發(fā)換熱器管程通過(guò)加熱尾氣、殼程通過(guò)燃料，制氫系 統(tǒng)中管道的連接作相應(yīng)變化。
本發(fā)明涉及的制氫系統(tǒng)中，將再生水蒸發(fā)換熱器管程通過(guò)再生水、殼程 通過(guò)加熱尾氣，改為再生水蒸發(fā)換熱器管程通過(guò)加熱尾氣、殼程通過(guò)再生水, 制氫系統(tǒng)中管道的連接作相應(yīng)變化。
本發(fā)明涉及的雙通道隨行制氫裝置及其制氫系統(tǒng)，燃料通道中燃料的流 向相對(duì)于熱氣通道中加熱氣的流向作順利或逆流的改變。
本發(fā)明涉及的制氫系統(tǒng)，將燃料蒸發(fā)器和再生水蒸發(fā)器同時(shí)內(nèi)置于隨行 制氫裝置的尾氣腔內(nèi)。
權(quán)利要求
1、本發(fā)明涉及包括由制氫系統(tǒng)(1)、氫氣分離提純裝置(6)、氫氣緩沖罐(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)(3)、混合噴燃器(5)和燃料回收系統(tǒng)(4)組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)(3)所用燃料為液態(tài)含氫燃料在隨行制氫裝置(c)中催化轉(zhuǎn)化生成的富氫混合氣體并經(jīng)分離膜(m)分離提純的氫氣；燃料水蒸氣重整制氫利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的再生水；烴燃料使用集成脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種由 制氫系統(tǒng)(1)、氫氣緩沖罐(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)(3)和燃料回收系(4)統(tǒng)組成的 隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于集成分離提純氫氣的分離膜(m)的緊湊型隨行制氫裝置(c)的制氫系統(tǒng)(1);制氫系統(tǒng)(1)的中間氫 氣管(102)與氫氣緩沖罐(2)的氫氣入口連接，氫氣緩沖罐(2)的氫氣 管(201)與發(fā)動(dòng)機(jī)(3)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)(3)排氣通過(guò)排氣管(301)與混合 噴燃器(5)連通；制氫系統(tǒng)(1)的中間廢氣管(103)與燃料回收系統(tǒng)(4) 連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種由 制氫系統(tǒng)(1)、集成分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)(3)和燃料 回收系統(tǒng)(4)組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于集成管 狀分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2);制氫系統(tǒng)(l)的富氫混合氣體管(104)與 氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分離腔(2002)入口連接，氫氣緩沖罐(2)的氫氣管 (201)與發(fā)動(dòng)機(jī)(3)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)(3)排氣通過(guò)排氣管(301)與混合噴燃器(5) 連通；氫氣緩沖罐(2)的中間廢氣管(103)與燃料回收系統(tǒng)(4)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種由 制氫系統(tǒng)(l)、氫氣分離提純裝置(6)、氫氣緩沖罐(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)(3)和燃 料回收系統(tǒng)(4)組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于集 成分離膜(m)組件的氫氣分離提純裝置(6);制氫系統(tǒng)(1)的富氫混合氣 體管(104)與氫氣分離提純裝置(6)的混合氣體分離通道(6002)入口連接，氫氣分離提純裝置(6)的中間氫氣管(102)與氫氣緩沖罐(2)連接， 氫氣緩沖罐(2)的氫氣管(201)與發(fā)動(dòng)機(jī)(3)連接，發(fā)動(dòng)機(jī)(3)排氣通 過(guò)排氣管(301)與混合噴燃器(5)連通；氫氣分離提純裝置(6)的中間 廢氣管(103)與燃料回收系統(tǒng)(4)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種集 成管狀分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)，其特征在于罐體內(nèi)空間被焊接或粘 接有管狀分離膜(m)的管板(s)分隔為氫氣緩沖腔(2001)和混合氣體分離腔 (2002)兩個(gè)腔室；氫氣緩沖腔(2001)與混合氣體分離腔(2002)之間，只有氫 氣可以透過(guò)管狀分離膜(m)的微孔，其它成分氣體互為隔離；罐體上靠近氫 氣緩沖腔(2001) —端的混合氣體分離腔(2002)側(cè)有中間廢氣管(103)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種 具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸發(fā) 換熱器(a)和再生水蒸發(fā)換熱器(b)置于集成管狀分離膜(m)和脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c)夕h系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器 (5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣 管(101)及尾氣管(101)上的再生水蒸發(fā)換熱器(b)殼程、燃料蒸發(fā)換 熱器(a)殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管(100)、燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和 燃料蒸汽管U01)進(jìn)入脫硫腔(005)入口，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器(a) 殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水 泵(d)、再生水蒸發(fā)換熱器(b)管程和再生水蒸汽管(b01)進(jìn)入脫硫腔(005)， 燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔(005)與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)生 成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜(m)段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管 狀分離膜(m)的微孔進(jìn)入氫氣腔(003)并經(jīng)中間氫氣管(102)送入氫氣 緩沖罐(2)，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管(103)排出。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種 具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸發(fā) 換熱器(a)和再生水蒸發(fā)換熱器(b)置于集成管狀分離膜(m)的緊湊型隨行制氫裝置(C)外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101)及尾氣 管(101)上的再生水蒸發(fā)換熱器(b)殼程、燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程后 排出，燃料經(jīng)燃料管(100)、燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃料蒸汽管(a01) 進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)入口，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié) 的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、再 生水蒸發(fā)換熱器(b)管程和再生水蒸汽管(b01)直接或與燃料蒸汽管(a01) 混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔 (002)內(nèi)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜(m)段，富氫混合氣體中的氫氣 通過(guò)管狀分離膜(m)的微孔進(jìn)入氫氣腔(003)并經(jīng)中間氫氣管(102)送入氫 氣緩沖罐(2)，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管103排出。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種 具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸發(fā) 換熱器(a)置于集成管狀分離膜(m)和脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫 裝置(c)夕卜、再生水蒸發(fā)器(bl)置于集成管狀分離膜(m)和脫硫腔(005) 的緊湊型隨行制氫裝置(c)的尾氣腔(004)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混 合噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、 尾氣管(101)及尾氣管(101)上的燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程后排出，燃 料經(jīng)燃料管(100)、燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)進(jìn)入脫 硫腔(005)入口，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生 水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、尾氣腔(004) 內(nèi)的再生水蒸發(fā)器(bl)直接進(jìn)入脫硫腔(005)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔(005) 與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管 狀分離膜(m)段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜(m)的微孔進(jìn)入 氫氣腔(003)并經(jīng)中間氫氣管(102)送入氫氣緩沖罐(2);非通透性二氧 化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管(103)排出。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種 具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)(1),其特征在于燃料蒸發(fā) 換熱器(a)置于集成管狀分離膜(m)的緊湊型隨行制氫裝置(c)夕卜、再生水蒸發(fā)器(bl)置于集成管狀分離膜(m)的緊湊型隨行制氫裝置Cb)的 尾氣腔(004)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣 腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔9004)、尾氣管(101)及尾氣管(101) 上的燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管(100)、燃料蒸發(fā)換 熱器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)入口 ，加熱尾氣在燃 料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管 (a02)上的再生水泵(d)、尾氣腔(004)內(nèi)的再生水蒸發(fā)器(bl)直接或通過(guò)再 生水蒸汽管(b01)與燃料蒸汽管(a01)混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，燃料蒸 汽和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔(002)內(nèi)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀 分離膜9m)段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜(m)的微孔進(jìn)入氫 氣腔(003)并經(jīng)中間氫氣管(102)送入氫氣緩沖罐(2)，非通透性二氧化 碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管(103)排出。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，一 種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)(1),其特征在于燃料蒸 發(fā)器(al)置于集成管狀分離膜(m)和脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝 置(c)的尾氣腔(004)內(nèi)、再生水蒸發(fā)器(bl)置于集成管狀分離膜(m) 和脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c)的進(jìn)氣腔(001)內(nèi)；'系統(tǒng)連 接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl) 管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101)后排出，燃料經(jīng)燃料管(IOO)、尾氣腔(004) 內(nèi)的燃料蒸發(fā)器(al)和燃料蒸汽管(a01)進(jìn)入脫硫腔(005)入口 ，加熱 尾氣在尾氣腔(004)內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管(a02) 上的再生水泵(d)、進(jìn)氣腔(001)內(nèi)的再生水蒸發(fā)器(bl)直接進(jìn)入脫硫腔(005) ，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔(005)與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002) 生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀分離膜(m)段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管 狀分離膜(m)的微孔進(jìn)入氫氣腔(003)并經(jīng)中間氫氣管(102)送入氫氣緩沖罐(2)，非通透性二氧化碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管(103)排出。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，一 種具有利用再生水和分離提純氫氣功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸 發(fā)器(al)置于集成管狀分離膜(m)的緊湊型隨行制氫裝置(c)的尾氣腔(004)內(nèi)、再生水蒸發(fā)器(bl)置于集成管狀分離膜(m)的緊湊型隨行制 氫裝置(c)的進(jìn)氣腔(001)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5) 的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101)后 排出，燃料經(jīng)燃料管(IOO)、尾氣腔(004)內(nèi)的燃料蒸發(fā)器(al)和燃料蒸汽管 (a01)進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，加熱尾氣在尾氣腔(004)內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水 經(jīng)再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、進(jìn)氣腔(001)內(nèi)的再生 水蒸發(fā)器(bl)及再生水蒸汽管(b01)進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)底部，燃料蒸汽與 再生水蒸氣混合后，進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體流經(jīng)管狀 分離膜(m)段，富氫混合氣體中的氫氣通過(guò)管狀分離膜(m)的微孔進(jìn)入氫 氣腔(003)并經(jīng)中間氫氣管(102)送入氫氣緩沖罐(2)，非通透性二氧化 碳等廢氣經(jīng)中間廢氣管(103)排出。
12、 根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器(a) 和再生水蒸發(fā)換熱器(b)置于集成脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c) 外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管 (cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101)及尾氣管(101)上的再生水蒸發(fā) 換熱器(b)殼程、燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管(100)、 燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)進(jìn)入脫硫腔(005)入口， 加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02) 及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、再生水蒸發(fā)換熱器(b)管程和再生 水蒸汽管(b01)進(jìn)入脫硫腔(005)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔(005)與再生水蒸 氣混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管(104)送入集成分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分離腔(2002)， 或氫氣分離提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(l)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器(a)和 再生水蒸發(fā)換熱器(b)置于隨行制氫裝置(c)外；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合 噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101)及尾氣管(101)上的再生水蒸發(fā)換熱器(b)殼程、燃料蒸發(fā)換熱器(a) 殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管(100)、燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃料蒸汽管 (a01)進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)入口 ，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝 結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、再生 水蒸發(fā)換熱器(b)管程和再生水蒸汽管(b01)直接或與燃料蒸汽管(a01)混合 后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔(002) 內(nèi)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管(104)送入集成分離膜(m)組件 的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分離腔(2002)，或氫氣分離提純裝置(6)的 混合氣體分離腔(6002)。
14、根據(jù)權(quán)利要求1、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(l)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器(a)置 于集成脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c)外、再生水蒸發(fā)器(bl)置于緊 湊型隨行制氫裝置(c)的尾氣腔(004)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器 (5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(IOI) 及尾氣管(101)上的燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管(100)、 燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)進(jìn)入脫硫腔(005)，加熱尾氣在 燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管 (a02)上的再生水泵(d)、尾氣腔(004)內(nèi)的再生水蒸發(fā)器(bl)直接進(jìn)入脫硫 腔(005)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔(005)和再生水蒸氣混合后在催化反應(yīng)腔(002) 內(nèi)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管(104)送入集成分離膜(m)組件 的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分離腔(2002)，或氫氣分離提純裝置(6)的 混合氣體分離腔(6002)。
15、根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器(a)置 于隨行制氫 裝置(c)外、再生水蒸發(fā)器(bl)置于隨行制氫裝置(c)的尾氣腔 (004)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、 換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101)及尾氣管(101)上的燃料蒸發(fā) 換熱器(a)殼程后排出，燃料經(jīng)燃料管(IOO)、燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃 料蒸汽管(a01)進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，加熱尾氣在燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、 尾氣腔(004)內(nèi)的再生水蒸發(fā)器(bl)直接或通過(guò)再生水蒸汽管(b01)與燃料 蒸汽管(a01)混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸氣混合后在 催化反應(yīng)腔(002)內(nèi)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管(104)送入集成 分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分離腔(2002)，或氫氣分離 提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸發(fā)器(al)置 于集成脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c)的尾氣腔(004)內(nèi)、再 生水蒸發(fā)器(bl)置于集成脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c)的進(jìn) 氣腔(001)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101)后排出，燃料 經(jīng)燃料管(100)、尾氣腔(004)內(nèi)的燃料蒸發(fā)器(al)直接進(jìn)入脫硫腔(005)， 加熱尾氣在尾氣腔(004)內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)及再生水 管(a02)上的再生水泵(d)、進(jìn)氣腔(001)內(nèi)的再生水蒸發(fā)器(bl)直接 進(jìn)入脫硫腔(005)，燃料蒸汽經(jīng)脫硫腔(005)與再生水蒸氣混合后，進(jìn)入 催化反應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管(104)送入集成 分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分離腔(2002),或氫氣分離 提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)。
17、 根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(1)，其特征在于燃料蒸發(fā)器(al)置于隨行制氫裝置(c)的尾氣腔(004)內(nèi)、再生水蒸發(fā)器(bl)置于隨行 制氫裝置(c)的進(jìn)氣腔(001)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為來(lái)自混合噴燃器(5) 的加熱氣經(jīng)進(jìn)氣腔(001)、換熱管(cl)管程、尾氣腔(004)、尾氣管(101) 后排出，燃料經(jīng)燃料管(1000、尾氣腔(004)內(nèi)的燃料蒸發(fā)器(al)直接進(jìn)入 催化反應(yīng)腔(00)2，加熱尾氣在尾氣腔(004)內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管 (a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、進(jìn)氣腔(001)內(nèi)的再生水 蒸發(fā)器(bl)和再生蒸汽管(b01)直接進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)底部，燃料蒸 汽與再生水蒸氣混合后，在催化反應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體經(jīng)富氫混合氣體管(104)送入集成分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分 離腔(2002)，或氫氣分離提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)。
18、根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(l)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器 (a)置于集成脫硫腔(005)的單通道緊湊型隨行制氫裝置(cO外；系統(tǒng)連接及流 程為燃料經(jīng)燃料管(100)、燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)進(jìn)入 脫硫腔(005)，燃料蒸汽經(jīng)過(guò)脫硫腔(005)與來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣在 進(jìn)氣腔(001)混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反 應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板(sl)進(jìn)入尾氣腔 (004)、經(jīng)富氫混合氣體管(104)及富氫混合氣體管(104)上的燃料蒸發(fā)換熱 器(a)殼程、加壓泵(e)后送入集成分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混 合氣體分離腔(2002)，或氫氣分離提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)， 在燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)排出。
19、根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(l)，其特征在于燃料蒸發(fā)換熱器 (a)置于單通道隨行制氫裝置(c)外；系統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃料管(100)、 燃料蒸發(fā)換熱器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)，與混合噴燃器(5)的加熱氣混 合后進(jìn)入進(jìn)氣腔(OOl)、催化反應(yīng)腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反 應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板(sl)進(jìn)入尾氣腔 (004)、經(jīng)富氫混合氣體管(104)及富氫混合氣體管(104)上的燃料蒸發(fā)換熱 器(a)殼程、加壓泵(e)后送入集成分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混 合氣體分離腔(2002)，或氫氣分離提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)， 在燃料蒸發(fā)換熱器(a)殼程內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)排出。
20、根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(l)，其特征在于燃料蒸發(fā)器 (al)置于集成脫硫腔(005)的單通道緊湊型隨行制氫裝置(c)的尾氣腔(005) 內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃料管(IOO)、燃料蒸發(fā)器(al)直接進(jìn)入脫硫 腔(005)，燃料蒸汽經(jīng)過(guò)脫硫腔(005)與來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣在進(jìn)氣 腔(001)混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸氣在催化反應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板(sl)進(jìn)入尾氣腔(004)、 經(jīng)富氫混合氣體管(104)及富氫混合氣體管(104)上的加壓泵(e)后送入集成 分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分離腔(2002)，或氫氣分離 提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)，在尾氣腔(004)內(nèi)凝結(jié)的冷凝再 生水經(jīng)再生水管(a02)排出。
21、根據(jù)權(quán)利要求l、 3、 4所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置， 一種具有直接利用再生水功能的制氫系統(tǒng)(l)，其特征在于燃料蒸發(fā)器(al) 置于單通道隨行制氫裝置(c)的尾氣腔(004)內(nèi)；系統(tǒng)連接及流程為燃料經(jīng)燃 料管(IOO)、燃料蒸發(fā)器(al)和燃料蒸汽管(a01)，直接進(jìn)入進(jìn)氣腔(001)與 來(lái)自混合噴燃器(5)的加熱氣混合后進(jìn)入催化反應(yīng)腔(002),燃料蒸汽和再生 水蒸氣在催化反應(yīng)腔(002)生成的富氫混合氣體及過(guò)剩水蒸氣透過(guò)多孔板 (sl)進(jìn)入尾氣腔(004)、經(jīng)富氫混合氣體管(104)及富氫混合氣體管(104)上 的加壓泵(e)后送入集成分離膜(m)組件的氫氣緩沖罐(2)的混合氣體分 離腔(2002)，或氫氣分離提純裝置(6)的混合氣體分離腔(6002)，在尾氣 腔(004)內(nèi)凝結(jié)的冷凝再生水經(jīng)再生水管(a02)排出。
22、根據(jù)權(quán)利要求1所述的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，涉及的 液態(tài)含氫燃料，包括低碳醇(甲醇、乙醇，尤其是生物質(zhì)乙醇)、烴(尤其 是低碳鏈烴、汽柴油、航空燃油)以及其它生物質(zhì)含氫燃料(生物質(zhì)二甲醚 等。
全文摘要
一種包括由制氫系統(tǒng)(1)、氫氣分離提純裝置(6)、氫氣緩沖罐(2)、發(fā)動(dòng)機(jī)(3)、混合噴燃器(5)和燃料回收系統(tǒng)(4)組成的隨行制氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)及其裝置，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)(3)所用燃料為液態(tài)含氫燃料在隨行制氫裝置(c)中催化轉(zhuǎn)化生成的富氫混合氣體并經(jīng)分離膜(m)分離提純的氫氣；燃料水蒸氣重整制氫利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的再生水；烴燃料使用集成脫硫腔(005)的緊湊型隨行制氫裝置(c)。
文檔編號(hào)F02B43/00GK101289957SQ200810091439
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者李鋼坤 申請(qǐng)人:李鋼坤