CN108952861A - 液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置和方法，装置包括膨胀机、发电机、混合气化器、升压床、换热器和节流膨胀分离器。节流膨胀分离器的氢气出口连接到升压床，升压床连接到混合气化器。节流膨胀分离器通过液态泵和换热器连接到混合气化器，混合气化器的出口通过膨胀机连接到节流膨胀分离器入口。高温余热气体管路连接到升压床的高温余热气体入口，升压床的余热气体出口通过低温余热气体管路连接换热器。加热后的氢气与工质的混合气进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电，氢气和工质循环使用。本发明充分利用工业废气的余热，产生一定压力的氢气和工质气体驱动膨胀机做功带动发电机发电，有利于节能减排，提高经济效益。

Description

液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置和方法

技术领域

本发明属于余热回收技术领域，涉及一种在液化工质中氢气升压床回收余热发电的方法和装置。

背景技术

能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础，在工业飞速发展、全球范围内能耗升高、能源短缺以及温室效应加剧的背景下，发展低碳环保、环境友好型经济成为了必然的选择。节能减排、开发利用节能新技术被喻为继煤炭、石油、天然气和水电之后的“第五种常规能源”，这既是减轻温室效应、降低热污染、保护环境的长远需要，也是缓解能源供应紧张、实现可持续发展的现实需求，最终达到资源、环境、经济、社会的协调发展。当前我国经济正处于持续高速发展时期，能源短缺问题已直接影响着各行各业的生产，发展循环经济、节约型经济成为了当务之急的事情。近年来，新兴的余热发电技术以其高新环保、吻合国家节能减排产业政策的要求等特性，应用领域十分广阔，市场需求潜力巨大。

当前在工业生产中至少有一半的热量以各种形式的余热被直接排放到大气中，这些排出、不加利用的热量不仅增加了企业的生产成本，而且会对环境造成严重污染，不利于经济社会的良性发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置，充分地利用设备尾气等各种高温气体余热，提高余热利用率，本发明的另一目的是提供一种利用余热发电的装置进行液化工质中氢气升压床回收余热发电的方法。

本发明的技术方案是：液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置，包括高温余热气体管路、低温余热气体管路、膨胀机和发电机，所述膨胀机和发电机同轴连接，装置设有混合气化器、升压床、换热器、节流膨胀分离器和液态泵。节流膨胀分离器设有混合气体入口、氢气出口和液态出口，氢气出口设有氢气过滤膜。所述升压床设有低温低压氢气入口、高温高压氢气出口、高温余热气体入口和余热气体出口，所述混合气化器设有氢气入口、液态入口和混合气体出口。所述换热器设有余热气体入口、低温余热气体出口、液态工质的管程进口和管程出口；所述节流膨胀分离器的氢气出口连接到升压床的低温低压氢气入口，所述升压床的高温高压氢气出口连接到混合气化器的氢气入口。所述节流膨胀分离器的液态出口通过液态泵连接到换热器的管程进口，换热器的管程出口连接到混合气化器的液态入口。所述混合气化器的混合气体出口通过膨胀机连接到节流膨胀分离器的混合气体入口；所述高温余热气体管路连接到升压床的高温余热气体入口，所述升压床的余热气体出口通过低温余热气体管路连接到换热器的低温余热气体入口。

所述升压床包括换热中心和升压床结构；换热中心设有高温余热气体入口、余热气体出口、一级换热器、二级换热器、三级换热器、一级氢气换热器和二级氢气换热器；升压床设有氢气检测器，升压床的外部包有充氮密封保护罩；高温余热气体入口依次通过一级换热器、二级换热器和三级换热器连接到余热气体出口；每组升压床结构分别设有1号氢反应床、2号氢反应床、3号氢反应床、缓冲罐和氢气泵， 1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床分别设有换热介质入口、换热介质出口、低压氢气入口和高压氢气出口；高压氢气出口设有过滤膜和阀门，低压氢气入口设有阀门。高压氢气出口通过高压氢气支管连接到高温高压氢气出口，低温低压氢气入口通过低压氢气支管、缓冲罐连接低压氢气入口。第一组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口分别连接到三通阀，三通阀一路出口经氢气泵、一级换热器和三通阀连接到换热介质入口，另一路经氢气泵、一级氢气换热器和三通阀连接到换热介质入口。第二组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口分别连接到四通阀，四通阀一路出口经氢气泵、二级换热器和四通阀连接到换热介质入口，一路经氢气泵、一级氢气换热器和四通阀连接到换热介质入口，第三路经氢气泵、二级氢气换热器和四通阀连接到换热介质入口。第三组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口分别连接到三通阀，三通阀一路出口经氢气泵、三级换热器和三通阀连接到换热介质入口，一路经氢气泵、二级氢气换热器和三通阀连接到换热介质入口。

所述1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床分别添加有金属氢化物，所述金属氢化物包括稀土系金属氢化物或其他系金属氢化物或两者的混合物。

所述升压床结构为单级或多级，每增设一级升压床，换热中心相应增设一级换热器和一级氢气换热器。不同组升压床结构的吸热一样或不一样，其中各组升压床结构的型式、结构以及金属储氢材料的种类和载量相同或不同，每组升压床结构内的各个氢反应床的型式、结构以及金属储氢材料的种类和载量相同或不同，三组升压床结构中1号氢反应床A、2号氢反应床B、3号氢反应床C的重量和体积可以相同，也可以不同。升压床的反应床的罐体由金属或非金属材料制成，设置有内保温或外保温或内、外保温措施，连接各个设备、单元的管道均可设置有内保温或外保温或内、外保温措施。换热介质包括氢气、惰性气体或性质稳定的液体和气体，采用非氢气换热介质时，过滤膜能分离氢气与非氢气换热介质。

本发明液化工质中氢气升压床回收余热发电装置的余热发电方法，过程为：利用带有高温余热的气体加热升压床，产生高压氢气；所述高压氢气与来自节流膨胀分离器并经液体液态泵加压后的液化工质混合送到混合气化器，低温液化工质被氢气和余热气体在混合气化器中气化；氢气与工质的混合气进入膨胀机膨胀做功，带动发电机发电；膨胀机做功后混合气体压力和温度下降，进入节流膨胀分离器分离；混合气在节流膨胀分离器中进一步膨胀冷却，使得气体工质全部液化并与气态氢气实现分离；分离后液相的液化工质经过液体液态泵加压后进入到混合气化器循环使用；分离后的氢气经过氢气过滤膜后进入升压床，氢气循环使用。

升压床的工作过程为：高温换热介质经高温余热气体入口，依次经一级换热器、二级换热器和三级换热器到余热气体出口进入换热器；升压床分为上、中、下三组升压床结构，分别为第一级升压床结构、第二级升压床结构、第三级升压床结构，每级升压床结构设有3个氢反应床：1号氢反应床、2号氢反应床、3号氢反应床；从升压床实现稳定放氢的方面考虑，整个工作过程设置分为三个阶段，放氢阶段，冷却及吸氢阶段，升温放氢准备阶段；

放氢阶段：

第一级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第一级氢反应床与一级换热器管程连通，由从一级换热器壳程通过的高温气体供给热量，使第一级氢反应床吸收热量并持续放出高压氢气，出一级换热器的高温气体温度下降；同时第一级氢反应床的高压氢气出口处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口进入高温高压氢气出口；

第二级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第二级氢反应床分别与二级换热器的管程和一级氢气换热器的管程连通，由从二级换热器壳程通过的高温气体和一级氢气换热器的壳程通过的高温氢气供给热量，使第二级氢反应床吸收热量并持续放出高压氢气，出二级换热器的高温气体温度下降，出一级氢气换热器壳程的高温氢气温度下降；同时第二级氢反应床高压氢气出口处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口进入高温高压氢气出口；

第三级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第三级氢反应床分别与三级换热器的管程和二级氢气换热器的管程连通，由从三级换热器壳程通过的高温气体和二级氢气换热器的壳程通过的高温氢气供给热量，使得第三级氢反应床吸收热量并持续放出高压氢气，出三级换热器的高温气体温度下降，出二级氢气换热器壳程的高温氢气温度下降；同时第三级氢反应床高压氢气出口处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口进入高温高压氢气出口；

冷却及吸氢阶段：

放氢阶段后进入冷却及吸氢阶段，先关闭高压氢气出口处的阀门；

第一级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第一级氢反应床与一级氢气换热器的壳程连通，与从一级氢气换热器的管程通过的低温氢气换热，先将放氢阶段结束时的显热传递给第二级氢反应床，第一级氢反应床温度下降，开始吸氢，这时打开低压氢气入口处的阀门，同样通过换热管路将吸氢时放出的热量传递给第二级氢反应床放氢时使用；

第二级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第二级氢反应床与二级氢气换热器的壳程连通，与从二级氢气换热器的管程通过的低温氢气换热，先将放氢阶段结束时的显热传递给第三级氢反应床，第二级氢反应床温度下降，开始吸氢，这时打开低压氢气入口处的阀门，同样通过换热管路将吸氢时放出的热量传递给第三级氢反应床放氢时使用；

升温放氢准备阶段：

冷却及吸氢阶段结束后进入升温放氢准备阶段，首先关闭低压氢气进口阀门；然后，换热管路出口阀门全闭，换热介质入口处的阀门微启，切换连通到：第一级氢反应床与一级换热器管程连通；第二级氢反应床与二级换热器的管程和一级氢气换热器的管程连通；第三级氢反应床与三级换热器的管程和二级氢气换热器的管程连通；将反应床内压力升至与换热管路压力相同；此为升压过程；

然后，换热介质出口阀门微启，切换连通到：第一级升压床结构与一级换热器管程连通；第二级升压床结构与二级换热器的管程和一级氢气换热器的管程连通；第三级升压床结构与三级换热器的管程和二级氢气换热器的管程连通；形成换热循环回路，将反应床内温度升高到第一级，第二级，第三级；此为升温过程；

最后，氢反应床内开始预放氢过程，微启高压氢气出口阀门，输出高压氢气；随着放氢增加，处于升温放氢准备阶段氢反应床的高压氢气出口阀门、换热介质出口阀门、换热介质入口阀门开度不断增加；于此相应地同一级中另一处于放氢阶段氢反应床的高压氢气出口阀门、换热介质出口阀门、换热介质入口阀门开度不断减少；最终，升温放氢准备阶段的氢反应床进入到放氢阶段，原放氢阶段的氢反应床进入到冷却及吸氢阶段。高温余热的气体包括工业生产的300～800℃的高温烟气。工质为乙烷、氮气、丙烷和丁烷，其它可液化气体作为工质也属于本发明的保护范围。

本发明液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置和方法，充分利用工业废气的余热，加热升压床使其放氢产生一定压力的氢气，并气化低温液态工质；然后利用带有一定压力的氢气和工质气体驱动膨胀机做功并带动发电机进行发电，有利于节能减排，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明在液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置的流程示意图；

图2为升压床的工作原理图；

其中：1—混合气化器、2—膨胀机、3—升压床、4—节流膨胀分离器、5—液态泵、6—氢气过滤膜、7—发电机、8—换热器、42—换热介质出口、47—高温余热气体入口、50—余热气体出口、53—高温高压氢气出口、54—低温低压氢气入口、61—三通阀、67—阀门、A—1号氢反应床、B—2号氢反应床、C—3号氢反应床、80—充氮密封保护罩、82—二级氢气换热器、83—缓冲罐、87—换热介质入口、90—四通阀、91—一级换热器、92—二级换热器、93—三级换热器、94—一级氢气换热器、101—氢气检测器、108—低压氢气入口、109—高压氢气出口。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明。本发明保护范围不限于实施例，本领域技术人员在权利要求限定的范围内做出任何改动也属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置，包括高温余热气体管路、低温余热气体管路、膨胀机2、发电机7、混合气化器1、升压床3、节流膨胀分离器4和液态泵5，膨胀机和发电机同轴连接。节流膨胀分离器设有混合气体入口、氢气出口和液态出口，氢气出口设有氢气过滤膜6。升压床设有低温低压氢气入口54、高温高压氢气出口53、高温余热气体入口47和余热气体出口50。混合气化器设有氢气入口、液态入口和混合气体出口。换热器设有余热气体入口、低温余热气体出口、液态工质的管程进口和管程出口。节流膨胀分离器的氢气出口连接到升压床的低温低压氢气入口，升压床的高温高压氢气出口连接到混合气化器的氢气入口。节流膨胀分离器的液态出口通过液态泵连接换热器的管程入口，换热器的管程出口连接到混合气化器的液态入口，混合气化器的混合气体出口通过膨胀机连接到节流膨胀分离器的混合气体入口。高温余热气体管路连接到升压床的高温余热气体入口47，升压床的余热气体出口50连接低温余热气体管路，低温余热气体管路连接换热器的低温余热气体入口。

如图2所示升压床3包括换热中心76、升压床结构。换热中心76设有高温余热气体入口47、余热气体出口50、一级换热器91、二级换热器92、三级换热器93、一级氢气换热器94和二级氢气换热器82。升压床设有氢气检测器101，升压床的外部包有充氮密封保护罩80。高温余热气体入口47依次通过一级换热器91、二级换热器92和三级换热器93连接到余热气体出口50。每组升压床结构分别设有1号氢反应床A、2号氢反应床B、3号氢反应床C、缓冲罐83和氢气泵95， 1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床分别设有换热介质入口87、换热介质出口42、低压氢气入口108和高压氢气出口109。高压氢气出口设有过滤膜和阀门，低压氢气入口设有阀门。高压氢气出口109通过高压氢气支管连接到高温高压氢气出口，低温低压氢气入口通过低压氢气支管、缓冲罐83连接低压氢气入口108。第一组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口42分别连接到三通阀61，三通阀一路出口经氢气泵95、一级换热器91和三通阀连接到换热介质入口87，另一路经氢气泵95、一级氢气换热器94和三通阀连接到换热介质入口87。第二组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口42分别连接到四通阀90，四通阀一路出口经氢气泵95、二级换热器92和四通阀连接到换热介质入口87，一路经氢气泵95、一级氢气换热器94和四通阀连接到换热介质入口，第三路经氢气泵95、二级氢气换热器82和四通阀连接到换热介质入口。第三组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口42分别连接到三通阀61，三通阀一路出口经氢气泵95、三级换热器93和三通阀连接到换热介质入口87，一路经氢气泵95、二级氢气换热器82和三通阀连接到换热介质入口。

本实施例以三级升压床结构为例，实际操作中升压床结构为单级或多级，每增设一级升压床，换热中心相应增设一级换热器和一级氢气换热器。不同组升压床结构的吸热一样或不一样，其中各组升压床结构的型式、结构以及金属储氢材料的种类和载量相同或不同，每组升压床结构内的各个氢反应床的型式、结构以及金属储氢材料的种类和载量相同或不同，三组升压床结构中1号氢反应床A、2号氢反应床B、3号氢反应床C的重量和体积可以相同，也可以不同。升压床的反应床的罐体由金属或非金属材料制成，设置有内保温或外保温或内、外保温措施，连接各个设备、单元的管道均可设置有内保温或外保温或内、外保温措施。换热介质包括氢气、惰性气体或性质稳定的液体和气体，采用非氢气换热介质时，高压氢气出口设置的过滤膜能分离氢气与非氢气换热介质。

本发明液化工质中氢气升压床回收余热发电的方法，过程为：利用高温余热加热升压床3，使其放氢以产生200℃、3.5MPa的高压氢气；高压氢气通过氢气入口送到混合气化器1。来至节流膨胀分离器4的-81℃、0.15MPa液体乙烷，经液态泵加压到-81℃、3.5MPa进入换热器的管程，与换热器壳程中的余热介质间接换热并部分气化后通过入口进入混合气化器，与进入混合气化器的高压氢气气化混合。混合气化器通过混合气体出口出来的150℃、3.5MPa的高压氢气与乙烷的混合气进入膨胀机7膨胀做功，膨胀到0.4MPa 、-45℃后，低压氢气和乙烷气的混合气进入节流膨胀分离器4；在节流膨胀分离器中，低压混合气进一步膨胀到0.15MPa来进行制冷，使得气体乙烷全部液化并与气态氢气实现分离；分离后液相-81℃、0.15MPa的液化乙烷经过液态泵5加压到3.5MPa后进入到混合气化器1循环使用；气相-81℃、0.15MPa的氢气经过氢气过滤膜6后进入升压床3，用于吸氢；吸氢饱和的升压床由外界的高温余热加热，放氢产生200℃、3.5MPa的高压氢气；重复以上循环过程。高温余热经加热升压床后降温到210℃，送到换热器进一步利用，最终降温到20℃外排。

升压床的工作过程为：高温换热介质经高温余热气体入口47，依次经一级换热器91、二级换热器92和三级换热器93到余热气体出口50进入换热器8。升压床分为上、中、下三组升压床结构，分别为第一级升压床结构、第二级升压床结构、第三级升压床结构，每级升压床结构设有3个氢反应床：1号氢反应床A、2号氢反应床B、3号氢反应床C。从升压床实现稳定放氢的方面考虑，整个工作过程设置分为三个阶段，放氢阶段，冷却及吸氢阶段，升温放氢准备阶段。假设每个阶段时长为2分钟，则工作时序安排每6分钟为一个循环。

放氢阶段：

第一级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第一级氢反应床与一级换热器91管程连通，由从一级换热器91壳程通过的高温气体（600℃）供给热量，使第一级氢反应床在500℃下吸收热量并持续放出3.5MPa的高压氢气，出一级换热器91的高温气体温度降至510℃；同时第一级氢反应床的高压氢气出口109处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口109进入高温高压氢气出口53。

第二级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第二级氢反应床分别与二级换热器92的管程和一级氢气换热器94的管程连通，由从二级换热器92壳程通过的高温气体（510℃）和一级氢气换热器94的壳程通过的高温氢气（350℃<t<500℃）供给热量，使第二级氢反应床在350℃下吸收热量并持续放出3.5MPa的高压氢气，出二级换热器82的高温气体温度降至350℃，出一级氢气换热器94壳程的高温氢气温度降至350℃；同时第二级氢反应床高压氢气出口109处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口109进入高温高压氢气出口53。

第三级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第三级氢反应床分别与三级换热器93的管程和二级氢气换热器82的管程连通，由从三级换热器93壳程通过的高温气体（350℃）和二级氢气换热器82的壳程通过的高温氢气（200<t<350℃）供给热量，使得第三级氢反应床在200℃下吸收热量并持续放出3.5MPa的高压氢气，出三级换热器93的高温气体温度降至210℃，出二级氢气换热器82壳程的高温氢气温度降至200℃。同时第三级氢反应床高压氢气出口109处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口109进入高温高压氢气出口53。

冷却及吸氢阶段：

放氢阶段后进入冷却及吸氢阶段，先关闭高压氢气出口109处的阀门；

第一级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第一级氢反应床与一级氢气换热器94的壳程连通，与从一级氢气换热器94的管程通过的低温氢气（来自处于放氢阶段的第二级氢反应床）换热，先将放氢阶段结束时的显热传递给第二级氢反应床，第一级氢反应床温度降至350℃后，开始吸氢，这时打开低压氢气入口108处的阀门，同样通过换热管路将吸氢时放出的热量传递给第二级氢反应床放氢时使用。

第二级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第二级氢反应床与二级氢气换热器82的壳程连通，与从二级氢气换热器82的管程通过的低温氢气（来自处于放氢阶段的第三级氢反应床）换热，先将放氢阶段结束时的显热传递给第三级氢反应床，第二级氢反应床温度降至200℃后，开始吸氢，这时打开低压氢气入口108处的阀门，同样通过换热管路将吸氢时放出的热量传递给第三级氢反应床放氢时使用。

升温放氢准备阶段：

冷却及吸氢阶段结束后进入升温放氢准备阶段，首先关闭低压氢气进口阀门。然后，换热管路出口阀门全闭，换热介质入口87处的阀门微启，切换连通到：第一级氢反应床与一级换热器91管程连通；第二级氢反应床与二级换热器92的管程和一级氢气换热器94的管程连通；第三级氢反应床与三级换热器93的管程和二级氢气换热器92的管程连通；将反应床内压力升至与换热管路压力相同（3.5MPa）；此为升压过程。

然后，换热介质出口42阀门微启，切换连通到：第一级升压床结构与一级换热器91管程连通；第二级升压床结构与二级换热器92的管程和一级氢气换热器94的管程连通；第三级升压床结构与三级换热器93的管程和二级氢气换热器82的管程连通；形成换热循环回路，将反应床内温度升高到第一级（500℃），第二级（350℃），第三级（200℃）；此为升温过程。

最后，氢反应床内开始预放氢过程，微启高压氢气出口109阀门，输出高压氢气；随着放氢增加，处于升温放氢准备阶段氢反应床的高压氢气出口109阀门、换热介质出口42阀门、换热介质入口87阀门开度不断增加；于此相应地同一级中另一处于放氢阶段氢反应床的高压氢气出口109阀门、换热介质出口42阀门、换热介质入口87阀门开度不断减少；最终，升温放氢准备阶段的氢反应床进入到放氢阶段，原放氢阶段的氢反应床进入到冷却及吸氢阶段。

整个装置采用两个循环：一个为氢气升压床吸/放氢循环、一个为乙烷气化/液化循环，将高温余热全部利用，通过膨胀机膨胀做功转化成电力外送。

实施例2

本实施例中与氢气混合的工质为氮气。利用高温余热加热升压床3，使其放氢以产生200℃、3.5MPa的高压氢气；高压氢气送到混合气化器1，与来至节流膨胀分离器4并经液态泵加压后的-196℃、3.5MPa的液氮混合，低温液氮在混合气化器中被高压氢气加热气化并升温到-95℃，高压氢气则降温到-95℃；混合气化器产生的-95℃、3.5MPa的高压氢气与氮气的混合气进入膨胀机7膨胀做功，膨胀到0.4MPa 、-177℃后，低压氢气和氮气的混合气进入节流膨胀分离器4；在节流膨胀分离器中，低压混合气进一步膨胀到0.15MPa来进行制冷，使得氮气液化并与气态氢气实现分离，氮气完全液化所需的冷量不足可采用其他制冷方法补充；分离后液相-196℃、0.15MPa的液氮经过液态泵5加压到3.5MPa后进入到混合气化器1循环使用；气相-196℃、0.15MPa的氢气经过氢气过滤膜6后进入升压床3，用于吸氢；吸氢饱和的升压床由外界的高温余热加热，放氢产生200℃、3.5MPa的高压氢气；重复以上循环过程。高温余热经加热升压床后降温到210℃，可送到混合气化器进一步利用，最终降温到20℃外排。本实例的装置流程与实施例1相同。

Claims (8)

1.一种液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置，包括高温余热气体管路、低温余热气体管路、膨胀机（2）和发电机（7），所述膨胀机和发电机同轴连接，其特征是，所述装置设有混合气化器（1）、升压床（3）、换热器（8）、节流膨胀分离器（4）和液态泵（5）；所述节流膨胀分离器设有混合气体入口、氢气出口和液态出口，氢气出口设有氢气过滤膜（6）；所述升压床设有低温低压氢气入口（54）、高温高压氢气出口（53）、高温余热气体入口（47）和余热气体出口（50），所述混合气化器设有氢气入口、液态入口和混合气体出口；所述换热器（8）设有余热气体入口、低温余热气体出口、液态工质的管程进口和管程出口；所述节流膨胀分离器（4）的氢气出口连接到升压床（3）的低温低压氢气入口（54），所述升压床（3）的高温高压氢气出口（53）连接到混合气化器（1）的氢气入口；所述节流膨胀分离器（4）的液态出口通过液态泵连接到换热器的管程进口，换热器的管程出口连接到混合气化器的液态入口；所述混合气化器（1）的混合气体出口通过膨胀机（2）连接到节流膨胀分离器（4）的混合气体入口；所述高温余热气体管路连接到升压床（3）的高温余热气体入口（47），所述升压床的余热气体出口（50）通过低温余热气体管路连接到换热器的低温余热气体入口。

2.根据权利要求1所述的液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置，其特征是：所述升压床（3）包括换热中心（76）和升压床结构；换热中心（76）设有高温余热气体入口（47）、余热气体出口（50）、一级换热器（91）、二级换热器（92）、三级换热器（93）、一级氢气换热器（94）和二级氢气换热器（82）；升压床设有氢气检测器（101），升压床的外部包有充氮密封保护罩（80）；高温余热气体入口（47）依次通过一级换热器（91）、二级换热器（92）和三级换热器（93）连接到余热气体出口（50）；每组升压床结构分别设有1号氢反应床（A）、2号氢反应床（B）、3号氢反应床（C）、缓冲罐（83）和氢气泵（95）， 1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床分别设有换热介质入口（87）、换热介质出口（42）、低压氢气入口（108）和高压氢气出口（109）；高压氢气出口设有过滤膜和阀门，低压氢气入口设有阀门；高压氢气出口（109）通过高压氢气支管连接到高温高压氢气出口，低温低压氢气入口通过低压氢气支管、缓冲罐（83）连接低压氢气入口（108）；第一组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口（42）分别连接到三通阀（61），三通阀一路出口经氢气泵（95）、一级换热器（91）和三通阀连接到换热介质入口（87），另一路经氢气泵（95）、一级氢气换热器（94）和三通阀连接到换热介质入口（87）；第二组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口（42）分别连接到四通阀（90），四通阀一路出口经氢气泵（95）、二级换热器（92）和四通阀连接到换热介质入口（87），一路经氢气泵（95）、一级氢气换热器（94）和四通阀连接到换热介质入口，第三路经氢气泵（95）、二级氢气换热器（82）和四通阀连接到换热介质入口；第三组升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口（42）分别连接到三通阀（61），三通阀一路出口经氢气泵（95）、三级换热器（93）和三通阀连接到换热介质入口（87），一路经氢气泵（95）、二级氢气换热器（82）和三通阀连接到换热介质入口。

3.根据权利要求2所述的液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置，其特征是：所述1号氢反应床（A）、2号氢反应床（B）和3号氢反应床（C）分别添加有金属氢化物，所述金属氢化物包括稀土系金属氢化物。

4.根据权利要求2所述的液化工质中氢气升压床回收余热发电的装置，其特征是：所述升压床结构为单级或多级，每增设一级升压床，换热中心相应增设一级换热器和一级氢气换热器；不同组升压床结构的吸热一样或不一样，其中各组升压床结构的型式、结构以及金属储氢材料的种类和载量相同或不同，每组升压床结构内的各个氢反应床的型式、结构以及金属储氢材料的种类和载量相同或不同，三组升压床结构中1号氢反应床A、2号氢反应床B、3号氢反应床C的重量和体积可以相同，也可以不同；升压床的反应床的罐体由金属或非金属材料制成，设置有内保温或外保温或内、外保温措施，连接各个设备、单元的管道均可设置有内保温或外保温或内、外保温措施；换热介质包括氢气、惰性气体或性质稳定的液体和气体，采用非氢气换热介质时，高压氢气出口设置的过滤膜能分离氢气与非氢气换热介质。

5.一种利用权利要求1液化工质中氢气升压床回收余热发电装置的余热发电方法，其特征是：利用带有高温余热的气体加热升压床（3），产生高压氢气；所述高压氢气与来自节流膨胀分离器（4）并经液体液态泵加压后的液化工质混合送到混合气化器（1），低温液化工质被氢气和余热气体加热并在混合气化器中气化；氢气与工质的混合气进入膨胀机（2）膨胀做功，带动发电机发电；膨胀机做功后混合气体压力和温度下降，进入节流膨胀分离器（4）分离；混合气在节流膨胀分离器中进一步膨胀冷却，使得气体工质全部液化并与气态氢气实现分离；分离后液相的液化工质经过液体液态泵（5）加压后进入到混合气化器（1）循环使用；分离后的氢气经过氢气过滤膜（6）后进入升压床（3），氢气循环使用。

6.根据权利要求5所述的液化工质中氢气升压床回收余热发电的方法，其特征是：所述升压床的工作过程为：高温换热介质经高温余热气体入口（47），依次经一级换热器（91）、二级换热器（92）和三级换热器（93）到余热气体出口（50）进入换热器（8）；升压床分为上、中、下三组升压床结构，分别为第一级升压床结构、第二级升压床结构、第三级升压床结构，每级升压床结构设有3个氢反应床：1号氢反应床（A）、2号氢反应床（B）、3号氢反应床（C）；从升压床实现稳定放氢的方面考虑，整个工作过程设置分为三个阶段，放氢阶段，冷却及吸氢阶段，升温放氢准备阶段；

放氢阶段：

第一级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第一级氢反应床与一级换热器管程连通，由从一级换热器壳程通过的高温气体供给热量，使第一级氢反应床吸收热量并持续放出高压氢气，出一级换热器的高温气体温度下降；同时第一级氢反应床的高压氢气出口处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口进入高温高压氢气出口；

第二级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第二级氢反应床分别与二级换热器的管程和一级氢气换热器的管程连通，由从二级换热器壳程通过的高温气体和一级氢气换热器的壳程通过的高温氢气供给热量，使第二级氢反应床吸收热量并持续放出高压氢气，出二级换热器的高温气体温度下降，出一级氢气换热器壳程的高温氢气温度下降；同时第二级氢反应床高压氢气出口处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口进入高温高压氢气出口；

第三级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第三级氢反应床分别与三级换热器的管程和二级氢气换热器的管程连通，由从三级换热器壳程通过的高温气体和二级氢气换热器的壳程通过的高温氢气供给热量，使得第三级氢反应床吸收热量并持续放出高压氢气，出三级换热器的高温气体温度下降，出二级氢气换热器壳程的高温氢气温度下降；同时第三级氢反应床高压氢气出口处的阀门打开，放出的高压氢气从高压氢气出口进入高温高压氢气出口；

冷却及吸氢阶段：

放氢阶段后进入冷却及吸氢阶段，先关闭高压氢气出口处的阀门；

第一级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第一级氢反应床与一级氢气换热器的壳程连通，与从一级氢气换热器的管程通过的低温氢气换热，先将放氢阶段结束时的显热传递给第二级氢反应床，第一级氢反应床温度下降，开始吸氢，这时打开低压氢气入口处的阀门，同样通过换热管路将吸氢时放出的热量传递给第二级氢反应床放氢时使用；

第二级升压床结构的氢气换热管路通过阀门切换使第二级氢反应床与二级氢气换热器的壳程连通，与从二级氢气换热器的管程通过的低温氢气换热，先将放氢阶段结束时的显热传递给第三级氢反应床，第二级氢反应床温度下降，开始吸氢，这时打开低压氢气入口处的阀门，同样通过换热管路将吸氢时放出的热量传递给第三级氢反应床放氢时使用；

升温放氢准备阶段：

冷却及吸氢阶段结束后进入升温放氢准备阶段，首先关闭低压氢气进口阀门；然后，换热管路出口阀门全闭，换热介质入口处的阀门微启，切换连通到：第一级氢反应床与一级换热器管程连通；第二级氢反应床与二级换热器的管程和一级氢气换热器的管程连通；第三级氢反应床与三级换热器的管程和二级氢气换热器的管程连通；将反应床内压力升至与换热管路压力相同；此为升压过程；

然后，换热介质出口阀门微启，切换连通到：第一级升压床结构与一级换热器管程连通；第二级升压床结构与二级换热器的管程和一级氢气换热器的管程连通；第三级升压床结构与三级换热器的管程和二级氢气换热器的管程连通；形成换热循环回路，将反应床内温度升高到第一级，第二级，第三级；此为升温过程；

最后，氢反应床内开始预放氢过程，微启高压氢气出口阀门，输出高压氢气；随着放氢增加，处于升温放氢准备阶段氢反应床的高压氢气出口阀门、换热介质出口阀门、换热介质入口阀门开度不断增加；于此相应地同一级中另一处于放氢阶段氢反应床的高压氢气出口阀门、换热介质出口阀门、换热介质入口阀门开度不断减少；最终，升温放氢准备阶段的氢反应床进入到放氢阶段，原放氢阶段的氢反应床进入到冷却及吸氢阶段。

7.根据权利要求5所述的液化工质中氢气升压床回收余热发电的方法，其特征是：所述高温余热的气体为工业生产的高温烟气。

8.根据权利要求5所述的液化工质中氢气升压床回收余热发电的方法，其特征是：所述工质包括乙烷、氮气、丙烷和丁烷。