CN213936267U - 一种甲醇为原料的发电*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种甲醇为原料的氢能发电***。本实用新型能够调节原料的组成，只需要配给一种原料，通过调节水碳比，既能给出满足催化转化的原料浓度，也能够给出电化学转化所需的原料浓度；并且能够调节最终氢气产品中上述两种来源的比例。如采用催化转化路线，只需输入热能即可；如采用电化学转化，输入电能即可，并可以经此途径引入可再生电能；***能够兼而有两种不同的氢气来源，在合适的比例下，不用膜分离、变压吸附等技术实现氢气的纯化，以符合燃料电池或其他氢燃料发电设备的需要；***中产生的水进一步回收在集水罐中，部分地打回至原料水罐再次利用，有效地提高了***物料的利用率，降低了尾气中可能存在的甲醇、甲醛等排放物。
Description
技术领域
本实用新型涉及发电技术领域，尤其是涉及一种甲醇为原料的发电***。
背景技术
能源和电力行业目前主要采用燃煤或燃气锅炉进行大规模集中发电、采用汽油机、柴油机等内燃机进行分布式发电。这些发电***的原料都来自于不可再生的化石能源(煤、石油、天然气)，并且在用能过程中会排放大量的CO2、硫氧化物(SOX)和氮氧化物(NOX)。随着国民经济的进一步提高，对能源需求的逐步增长，传统的发电方法不仅会加剧煤、石油、天然气等自然资源的消耗，还会导致温室效应、环境污染等生态问题。为了维护国家能源安全和应对环境保护的要求，开发绿色高效清洁替代能源应用技术、采用清洁能源进行发电是未来能源与电力行业的必然趋势。
氢气(H2)被认为是未来具有前景的一种能源物质，能够广泛用于能源、电力、化工等多个领域。氢气既能够从现有的煤和天然气制得，也能够从甲醇等绿色含氢气液体中制得，还能够采用可再生能源(如风能、电能)通过电解水、电解甲醇的方法制得。现有的氢气发电技术主要是利用氢燃料电池、氢涡轮发电、氢内燃机发电等方法。氢燃料电池利用质子交换膜燃料电池(PEMFC)实现，氢气与空气中的氧气发生燃烧反应，基于电化学原理释放电能。氢涡轮、氢内燃机利用氢燃料燃烧后产生的热能输出为机械能，从而带动发电机发电。然而，限制氢能广泛应用的主要原因在于氢气的储存和运输问题。具体的原因是：(1)常温常压下，氢气的体积能量密度低，大约为12.7MJ/m3。需要经过压缩或液化才能提高其提及能量密度，如在-253℃下对氢气进行液化，可以使氢气的体积能量密度提升至约10027MJ/m3。然而，在压缩和液化过程中损耗了大量能量，据估计氢气所携带总能量的30～33％被用于液化氢气。储存氢气所用的高压气瓶材料需要特殊制造，其加工及运输成本高昂。(2)由于氢气分子及其容易逸散，每天还会有0.1～1％的蒸发损失，带来不必要的浪费。(3)从安全性角度考虑，氢气的***极限是4.0v％～75.6v％，特别是在封闭空间内，氢气的安全性远低于其他燃料。
为了解决上述问题，已有方案采用甲醇作为储氢载体，通过催化裂解或者催化重整在线制氢，从而解决氢能的储运问题。然而在实际使用过程中，氢气的纯度难以直接达到氢燃料发电的要求。如果采用风能、太阳能电解水或甲醇产生氢气，其纯度能够达到要求，但是其产量和持续性难以保证。
因此，迫切需要一种以甲醇为原料进行富氢气体生产并用于发电的工艺及***技术，具备灵活调节操作工艺能满足不同氢气产品要求的功能。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种甲醇为原料的发电***，本实用新型的***转化路线灵活可调控，成本低。
本实用新型提供了一种甲醇为原料的发电***，包括：
甲醇溶液储罐、原料液一储罐、集水罐、蒸发器、反应器、纯化室、氢气缓冲罐、燃烧室、溶液配制罐、静态混合器、原料液二储罐、电解槽、氢气缓冲罐和发电***；
所述甲醇溶液储罐的液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐甲醇入口相连；
所述集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐的水入口相连；
所述原料液一储罐经出料管与所述蒸发器入口相连；
所述蒸发器气体出口与所述反应器入口相连；
所述反应器出口与所述纯化室入口相连；
所述纯化室氢气出口与所述氢气缓冲罐的重整氢气入口相连；
所述氢气缓冲罐泄压出口与所述燃烧室入口相连，所述燃烧室为蒸发器和反应器提供热源；
所述原料液一储罐液体出口经第三阀门与所述溶液配制罐原料液入口相连；所述集水罐的第二水出口经第四阀门与所述溶液配制罐水入口相连；
所述溶液配制罐液体出口经第五阀门与所述静态混合器入口相连；
所述静态混合器出口经第六阀门与所述原料液二储罐相连；
所述原料液二储罐经出料管与所述电解槽相连，电解电源对电解槽进行供电；
所述电解槽氢气出口与所述氢气缓冲罐的电解氢气入口相连；
所述氢气缓冲罐第二出口与所述发电***相连。
优选的，所述发电***中尾气排水管与所述集水罐第一入水口相连；
蒸发器水出口与所述集水罐第二入水口相连。
优选的，所述发电***中尾气排水管与所述集水罐第一入水口相连；
蒸发器水出口与所述集水罐第二入水口相连。
优选的，所述发电***中尾气气体出口与燃烧室入口相连；
所述燃烧室，既可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热为蒸发器加热，也可以是套在蒸发器外的壳体，与蒸发器构成一个整体；
所述燃烧室，既可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热为反应器加热，也可以是套在反应器外的壳体，与反应器构成一个整体；
所述燃烧室，可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热反应器和蒸发器加热，导热油先为反应器提供热量，再为蒸发器提供热量。
优选的，所述原料液一储罐用于储存甲醇重整制氢反应的原料；所述原料液一储罐中水和甲醇的摩尔比为1～5。
优选的，所述原料液二储罐用于储存水解甲醇制氢反应原料；所述原料液二储罐中的甲醇水溶液的摩尔浓度为4mol/L。
优选的，所述反应器中设置有甲醇重整催化剂；
优选的，所述电解电源选自太阳能、风能或其他外接电能。
优选的，所述缓冲罐中氢气压力为3.5atm～6atm。
优选的，所述氢气缓冲罐中氢气的浓度不高于纯化室中的氢气的浓度。
优选的，所述纯化室中氢气中一氧化碳的浓度为1ppm以下；所述缓冲罐中一氧化碳的浓度为0.2ppm以下。
与现有技术相比，本实用新型提供了一种甲醇为原料的发电***，包括：甲醇溶液储罐、原料液一储罐、集水罐、蒸发器、反应器、纯化室、氢气缓冲罐、燃烧室、溶液配制罐、静态混合器、原料液二储罐、电解槽、氢气缓冲罐和发电***；所述甲醇溶液储罐的液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐甲醇入口相连；所述集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐的水入口相连；所述原料液一储罐经出料管与所述蒸发器入口相连；所述蒸发器气体出口与所述反应器入口相连；所述反应器出口与所述纯化室入口相连；所述纯化室氢气出口与所述氢气缓冲罐的重整氢气入口相连；所述氢气缓冲罐泄压出口与所述燃烧室入口相连，所述燃烧室为蒸发器和反应器提供热源；所述原料液一储罐液体出口经第三阀门与所述溶液配制罐原料液入口相连；所述集水罐的第二水出口经第四阀门与所述溶液配制罐水入口相连；所述溶液配制罐液体出口经第五阀门与所述静态混合器入口相连；所述静态混合器出口经第六阀门与所述原料液二储罐相连；所述原料液二储罐经出料管与所述电解槽相连，电解电源对电解槽进行供电；所述电解槽氢气出口与所述氢气缓冲罐的电解氢气入口相连；所述氢气缓冲罐第二出口与所述发电***相连。本实用新型能够调节原料的组成，既能给出满足催化重整反应的原料浓度并根据工艺要求调节其水碳比，也能够给出电解甲醇所需的原料浓度；能够选择所需氢气的来源。如采用催化转化路线，只需输入热能即可，并可以经过此途径将尾气中热量充分回收；如采用电化学转化，输入电能即可，并可以皆由此电能输入路线，引入可再生电能；能够兼而有两种不同的氢气来源，在合适的比例下，能够不用膜分离、变压吸附等技术实现氢气的纯化，以符合燃料电池需要；氢气发电过程中产生的水进一步回收在集水罐中，部分地打回至原料水罐再次利用，有效地提高了***物料的利用率。另一方面，尾气中可能存在的未完全燃烧的甲醇和部分由于甲醇氧化而产生的甲醛等杂质也能够随着尾气中的水分进行回收，从而降低了排放物。
附图说明
图1为本实用新型甲醇为原料的发电***示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种甲醇为原料的发电***和方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都属于本实用新型保护的范围。本实用新型的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本实用新型内容、精神和范围内对本文的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本实用新型技术。
本实用新型提供了一种甲醇为原料的发电***，包括：
甲醇溶液储罐、原料液一储罐、集水罐、蒸发器、反应器、纯化室、氢气缓冲罐、燃烧室、溶液配制罐、静态混合器、原料液二储罐、电解槽、氢气缓冲罐和发电***；
所述甲醇溶液储罐的液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐甲醇入口相连；
所述集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐的水入口相连；
所述原料液一储罐经出料管与所述蒸发器入口相连；
所述蒸发器气体出口与所述反应器入口相连；
所述反应器出口与所述纯化室入口相连；
所述纯化室氢气出口与所述氢气缓冲罐的重整氢气入口相连；
所述氢气缓冲罐泄压出口与所述燃烧室入口相连，所述燃烧室为蒸发器和反应器提供热源；
所述原料液一储罐液体出口经第三阀门与所述溶液配制罐原料液入口相连；所述集水罐的第二水出口经第四阀门与所述溶液配制罐水入口相连；
所述溶液配制罐液体出口经第五阀门与所述静态混合器入口相连；
所述静态混合器出口经第六阀门与所述原料液二储罐相连；
所述原料液二储罐经出料管与所述电解槽相连，电解电源对电解槽进行供电；
所述电解槽氢气出口与所述氢气缓冲罐的电解氢气入口相连；
所述氢气缓冲罐第二出口与所述发电***相连。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括甲醇溶液储罐。甲醇溶液储罐储存甲醇，可以与集水罐中的水进行混合，配制不同比例的甲醇溶液。
甲醇溶液储罐的液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐甲醇入口相连。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括集水罐。所述集水罐用于承载水，本实用新型对于所述规格不进行限定，本领域技术人员熟知的，能满足本实用新型实用性的即可。
所述集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐的水入口相连。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括原料液一储罐。本实用新型所述原料液一储罐用于储存甲醇重整制氢反应的原料；所述原料液一储罐中甲醇和水的摩尔比优选为(1～5):1具体可以为1、2.5、3.5。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括蒸发器。所述原料液一储罐经出料管与所述蒸发器入口相连。蒸发器水出口与所述集水罐第二入水口相连。
本实用新型所述蒸发器不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括反应器。
所述蒸发器气体出口与所述反应器入口相连。所述反应器中设置有甲醇重整催化剂。本实用新型对其具体的种类不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。
甲醇溶液存储于甲醇溶液储罐1中，其中，甲醇和水摩尔比为1比1至1比0的甲醇溶液，当甲醇和水的摩尔比为1:0时，即为纯甲醇溶液。集水罐12中存有收集自燃烧室11、发电***24)等处的水。当阀门2和阀门3打开时，甲醇溶液储罐1中的甲醇溶液会和集水罐12中的水混合，阀门开度变化时，原料液一储罐4中的溶液浓度也发生变化。原料液一储罐4中存储的原料，用于基于热催化转化的甲醇重整制氢反应。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括纯化室、氢气缓冲罐和燃烧室。本实用新型所述反应器出口与所述纯化室入口相连。
其中，所述纯化室氢气出口与所述氢气缓冲罐的重整氢气入口相连。所述氢气缓冲罐泄压出口与所述燃烧室入口相连，所述燃烧室为蒸发器和反应器提供热源。本实用新型所述缓冲罐中氢气压力为3.5atm～6atm。过量气体通过罐体阀门输送到燃烧室内为***供给热量。
原料液一储罐4中的原料，经由原料液一出料管5进入蒸发器6，吸收热量后将液态原料转变为蒸汽状态。进入反应器7并吸收来自燃烧室11的热量，发生催化重整反应得到重整气。重整气的主要组成为氢气、二氧化碳、水，进入纯化室8，采用常规的方法除去水分、二氧化碳和大部分一氧化碳。纯化室8中，利用的都是已有的技术手段，如采用冷凝、吸附的方法除去水分，采用钙石灰、混合有机胺、氢氧化钙等物质吸附或吸收的方法除去二氧化碳，采用霍加拉特剂、载铜活性炭等一氧化碳吸附剂除去大部分一氧化碳；或可采用化学方法，通过选择性氧化、甲烷化等反应实现二氧化碳、一氧化碳浓度的降低。但是这类方法通常最多只能将氢气中的一氧化碳含量降低到1ppm，远远无法满足燃料电池对于0.2ppm的需求，一般需要采用膜分离、变压吸附(PSA)等技术，方可实现氢气的进一步纯化。从纯化室8中出来的氢气进入氢气缓冲罐9。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括溶液配制罐。
所述原料液一储罐液体出口经第三阀门与所述溶液配制罐原料液入口相连；所述集水罐的第二水出口经第四阀门与所述溶液配制罐水入口相连。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括静态混合器和原料液二储罐。所述溶液配制罐液体出口经第五阀门与所述静态混合器入口相连；所述静态混合器出口经第六阀门与所述原料液二储罐相连。
本实用新型对于所述静态混合器的具体型号和规格不进行限定，本领域技术人员熟知的能够混合溶液即可。
本实用新型所述原料液二储罐用于储存水解甲醇制氢反应原料；所述原料液二储罐中的甲醇水溶液的浓度优选为4mol/L。
具体的，当阀门13和阀门14打开时，原料液一储罐4中的溶液会进一步稀释并在溶剂固定的溶液配制罐15中获得浓度低于原料液一储罐4中的甲醇溶液。溶液配置时，先关闭阀门13和阀门16，打开阀门14，装入1/10溶液配制罐15体积的溶液后关闭阀门14并测量其重量以确定甲醇浓度，而后打开阀门13，在流量计的控制下向溶液配制罐15注入一定量的纯水，直到达到所需的浓度。而后关闭阀门13，打开阀门16和阀门18，将配置好的溶液经过静态混合器17，并进入原料液二储罐19。原料液二储罐19中存储的原料，用于基于电催化转化的电解甲醇制氢反应。
本实用新型提供的甲醇为原料的发电***，包括电解槽、氢气缓冲罐和发电***。
本实用新型所述原料液二储罐经出料管与所述电解槽相连，电解电源对电解槽进行供电；所述电解槽氢气出口与所述氢气缓冲罐的电解氢气入口相连；
所述氢气缓冲罐第二出口与所述发电***相连。
所述发电***中尾气排水管与所述集水罐第一入水口相连；所述发电***中尾气气体出口与燃烧室入口相连。
本实用新型所述燃烧室，既可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热为蒸发器加热，也可以是套在蒸发器外的壳体，与蒸发器构成一个整体；
本实用新型所述燃烧室，既可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热为反应器加热，也可以是套在反应器外的壳体，与反应器构成一个整体；
本实用新型所述燃烧室，可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热反应器和蒸发器加热，导热油先为反应器提供热量，再为蒸发器提供热量。
原料液二储罐19中的原料，经由原料液二出料管20进入电解槽21，通过电解电源22的电能，将液态原料转变为氢气和二氧化碳产物。其氢气产物23为纯氢气，不需要纯化直接进入氢气缓冲罐9。
氢气缓冲罐9中接收了来自甲醇重整得到的氢气和来自甲醇溶液电解得到的氢气，这两股物流在氢气缓冲罐中混合。由于两股氢气的纯度不同，通过调节两股氢气物流的比例，可以得到不同纯度的氢气产物。氢气缓冲罐9设置有两个出口，第一个出口引出流股10，用于调节压力，该流股进入燃烧室1燃烧，为重整反应提供部分热源；第二个出口为产品气出口，为符合燃料电池要求的产品氢气，直接供给发电***(4。
在***中，部分阀门、泵等设备并未在图中标示。燃烧室11的燃烧原料中还包括甲醇溶液，在此图中并未画出。氢气流股23在本案中为电解甲醇产生的氢气，应当指出，本方案提供了一种思路，即任何高纯度的氢气都可以通过流股23接入***，如氢气钢瓶供氢、固态氢化物供氢、金属与硫酸的反应产物等。
本实用新型所述电解电源选自太阳能、风能或其他外接电能。
图1为本实用新型甲醇为原料的发电***示意图。图中标号：
设备类：
1–甲醇溶液储罐；4–原料液一储罐。用于甲醇重整制氢反应。6–蒸发器；7–反应器；8–纯化室；9–氢气缓冲罐；11–燃烧室；12–集水罐；15–溶液配制罐；17–静态混合器；19–原料液二储罐；用于电解甲醇制氢反应。21–电解槽；22–电解电源；24–发电***，如燃料电池；
2、3、13、14、16、18–阀门；其中2为第一阀门，3为第二阀门，14为第三阀门，13为第四阀门，16为第五阀门，18为第六阀门。
管路类：
5–原料液一出料管；20–原料液二出料管；23–电解氢气入缓冲罐管；10–缓冲罐泄压出口；25–发电***尾气气体出口；26–发电***尾气排水管。
本实用新型提供了一种甲醇为原料的发电***，包括：甲醇溶液储罐液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐相连；集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐相连；所述原料液一储罐经出料管与蒸发器入口相连；蒸发器气体出口与所述反应器入口相连；反应器出口与所述纯化室入口相连；纯化室氢气出口与所述氢气缓冲罐的重整氢气入口相连；氢气缓冲罐泄压出口与所述燃烧室入口相连，所述燃烧室为蒸发器和反应器提供热源；原料液一储罐液体出口经第三阀门与所述溶液配制罐原料液入口相连；所述集水罐的第二水出口经第四阀门与所述溶液配制罐水入口相连；所述溶液配制罐液体出口经第五阀门与所述静态混合器入口相连；所述静态混合器出口经第六阀门与所述原料液二储罐相连；所述原料液二储罐经出料管与所述电解槽相连，电解电源对电解槽进行供电；电解槽氢气出口与氢气缓冲罐的电解氢气入口相连；氢气缓冲罐第二出口与发电***相连。本实用新型能够调节原料的组成，既能给出满足催化重整反应的原料浓度并根据工艺要求调节其水碳比，也能够给出电解甲醇所需的原料浓度；能够选择所需氢气的来源。如采用催化转化路线，只需输入热能即可，并可以经过此途径将尾气中热量充分回收；如采用电化学转化，输入电能即可，并可以皆由此电能输入路线，引入可再生电能；能够兼而有两种不同的氢气来源，在合适的比例下，能够不用膜分离、变压吸附等技术实现氢气的纯化，以符合燃料电池需要；氢气发电过程中产生的水进一步回收在集水罐中，部分地打回至原料水罐再次利用，有效地提高了***物料的利用率。另一方面，尾气中可能存在的未完全燃烧的甲醇和部分由于甲醇氧化而产生的甲醛等杂质也能够随着尾气中的水分进行回收，从而降低了排放物。
本实用新型提供了一种采用上述技术方案任意一项所述的***进行发电的方法，包括如下步骤：
催化转化模式和/或电化学转化模式；
所述催化转化模式具体为：甲醇溶液储罐中的甲醇和集水罐的水混合，经加热蒸发后进入反应器进行甲醇重整制氢反应，得到的氢气进入纯化室初步纯化，纯化，到达氢气缓冲罐中，进入发电***进行发电；
所述电化学转化模式具体为：原料液一储罐中的溶液经稀释、配制，得到稀释的甲醇溶液；所述稀释的甲醇溶液经电解槽电解，得到氢气，到达氢气缓冲罐中，进入发电***进行发电。
本实用新型所述发电方法包括催化转化模式。
所述催化转化模式具体为：甲醇溶液储罐中的甲醇和集水罐的水混合，经加热蒸发后进入反应器进行甲醇重整制氢反应，得到的氢气经纯化，到达氢气缓冲罐中，进入发电***进行发电。
本实用新型对于所述反应条件和具体参数不进行限定，本领域技术人员熟知的即可。
其中，当发电功率为1kW时，所述催化转化模式中原料的流量优选为18～25g/min。
通过催化转化模式产生的氢气，其一氧化碳浓度最低为1ppm。此种模式下，水和甲醇的摩尔比优选为3.5。
本实用新型所述发电方法包括电化学转化模式。所述电化学转化模式具体为：原料液一储罐中的溶液经稀释、配制，得到稀释的甲醇溶液；所述稀释的甲醇溶液经电解槽电解，得到氢气，进入发电***进行发电。
当发电功率为1kW时，所述电化学转化模式中原料的流量为30～50g/min。此种模式下，甲醇溶液的摩尔浓度优选为4mol/L。
按照本实用新型，所述催化转化模式中原料的流量与电化学转化模式中原料的流量比优选为0.35～0.8；更优选为0.35～0.75；最优选为0.7～0.8。
本实用新型中所涉及的制氢***可以是单独的催化转化路线产生氢气，也可以是单独的电化学转化产生氢气，也可以同时存在以上两个转化路线，将所产生的氢气归集到缓冲罐内，通过合适的工艺调优使其满足发电***需求。
所述两种制氢路线同时使用时，可以将氢气缓冲罐中的一氧化碳浓度降低至0.2ppm以下。
本实用新型氢气缓冲罐中氢气的浓度不高于纯化室中的氢气的浓度。优选的，所述纯化室中氢气中一氧化碳的浓度为1ppm以下；所述缓冲罐中一氧化碳的浓度为0.2ppm以下。
对应地，所述原料***能够通过简单的阀门开闭操作实现不同原料液的配置。在生产现场根据需要，以高浓度原料液和水按照不同比例配置所需的稀溶液。其有益效果在于，只需要高浓度的原料液和水，在运输过程中减少了物流的负担。在装置用于野外时，燃料配给车只需配送高浓度的甲醇液即可满足不同的工艺需求。此外，由于燃料电池等氢燃料发电***本身能够产生多余的水分，可以通过该装置回收用于配制甲醇溶液。
本实用新型提供了一种以甲醇为原料的制氢及发电***。将甲醇和水按照一定比例进行混合得到一定浓度的甲醇水溶液。根据不同的化学反应(如催化转化或电化学转化)配置不同浓度的甲醇水溶液，即原料液。原料液通过一系列化学转化制成富氢气体。富氢气体经过纯化后注入氢气缓冲罐，并进一步调节其纯度，作为燃料进行发电。发电过程中，含氢尾气与其他供热气体(如甲醇、氢气)混合后一同进入燃烧器，为***提供热量。燃烧器中产生的水经过换热冷却后收集至原料水储罐。
为了进一步说明本实用新型，以下结合实施例对本实用新型提供的一种甲醇为原料的发电***和方法进行详细描述。
实施例1
按照本实用新型连接好***：一种甲醇为原料的发电***，包括：甲醇溶液储罐液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐相连；集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐相连；所述原料液一储罐经出料管与蒸发器入口相连；蒸发器气体出口与所述反应器入口相连；反应器出口与所述纯化室入口相连；纯化室氢气出口与所述氢气缓冲罐的重整氢气入口相连；氢气缓冲罐泄压出口与所述燃烧室入口相连，所述燃烧室为蒸发器和反应器提供热源；原料液一储罐液体出口经第三阀门与所述溶液配制罐原料液入口相连；所述集水罐的第二水出口经第四阀门与所述溶液配制罐水入口相连；所述溶液配制罐液体出口经第五阀门与所述静态混合器入口相连；所述静态混合器出口经第六阀门与所述原料液二储罐相连；所述原料液二储罐经出料管与所述电解槽相连，电解电源对电解槽进行供电；电解槽氢气出口与氢气缓冲罐的电解氢气入口相连；氢气缓冲罐第二出口与发电***相连。发电***中尾气排水管与所述集水罐第一入水口相连；蒸发器水出口与所述集水罐第二入水口相连。发电***中尾气气体出口与燃烧室入口相连。反应器中设置有甲醇重整催化剂。缓冲罐中氢气压力为3.5atm～6atm。
实施例2
催化转化甲醇水混合溶液原料流量为19.24g/min，调节水和甲醇的摩尔比为2.5。调节电化学转化甲醇水混合溶液原料流量32.19g/min，其浓度为4mol/L，电化学产生氢气速率约为3.00g/min。***总共产生氢气4.50g/min，含CO为0.28ppm。这一过程消耗甲醇为9.80g/min。
实施例3
采用本实用新型实施例1的***，催化转化甲醇水混合溶液原料流量为19.24g/min，调节水和甲醇的摩尔比为2.5。调节电化学转化甲醇水混合溶液原料流量48.25g/min，其浓度为4mol/L，电化学产生氢气速率约为4.5g/min。***总共产生氢气6.0g/min，含CO为0.21ppm。这一过程消耗甲醇为11.95g/min。
实施例4
采用本实用新型实施例1的***，催化转化甲醇水混合溶液原料流量为21.49g/min，调节水和甲醇的摩尔比为3。调节电化学转化甲醇水混合溶液原料流量32.19g/min，其浓度为4mol/L，电化学产生氢气速率约为3.0g/min。***总共产生氢气4.5g/min，含CO为0.21ppm。这一过程消耗甲醇为9.67g/min。
实施例5
采用本实用新型实施例1的***，催化转化甲醇水混合溶液原料流量为23.75g/min，调节水和甲醇的摩尔比为3.5。调节电化学转化甲醇水混合溶液原料流量32.19/min，其浓度为4mol/L，电化学产生氢气速率约为3.0g/min。***总共产生氢气4.5g/min，含CO为0.17ppm。这一过程消耗甲醇为9.58g/min。
采用实施例2～4得到的产品中，一氧化碳含量仍然较高，无法满足燃料电池或其他氢燃料发电设备的需求。通过调节工艺参数，能够实现一氧化碳含量的优化。实施例3调节了电化学产氢的流量，最终产品中一氧化碳含量降低至0.21ppm。实施例4通过调节原料液一的浓度组成，亦可以达到同样的效果。在实施例5中可以看到，通过调节两种原料液的占比及其组成，能够实现一氧化碳的含量低于0.2ppm的指标。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种甲醇为原料的发电***，其特征在于，包括：
甲醇溶液储罐、原料液一储罐、集水罐、蒸发器、反应器、纯化室、氢气缓冲罐、燃烧室、溶液配制罐、静态混合器、原料液二储罐、电解槽、氢气缓冲罐和发电***；所述甲醇溶液储罐的液体出口经第一阀门与所述原料液一储罐甲醇入口相连；
所述集水罐的水出口经第二阀门与所述原料液一储罐的水入口相连；
所述原料液一储罐经出料管与所述蒸发器入口相连；
所述蒸发器气体出口与所述反应器入口相连；
所述反应器出口与所述纯化室入口相连；
所述纯化室氢气出口与所述氢气缓冲罐的重整氢气入口相连；
所述氢气缓冲罐泄压出口与所述燃烧室入口相连，所述燃烧室为蒸发器和反应器提供热源；
所述原料液一储罐液体出口经第三阀门与所述溶液配制罐原料液入口相连；所述集水罐的第二水出口经第四阀门与所述溶液配制罐水入口相连；
所述溶液配制罐液体出口经第五阀门与所述静态混合器入口相连；
所述静态混合器出口经第六阀门与所述原料液二储罐相连；
所述原料液二储罐经出料管与所述电解槽相连，电解电源对电解槽进行供电；
所述电解槽氢气出口与所述氢气缓冲罐的电解氢气入口相连；
所述氢气缓冲罐第二出口与所述发电***相连。
2.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述发电***中尾气排水管与所述集水罐第一入水口相连；
蒸发器水出口与所述集水罐第二入水口相连。
3.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述发电***中尾气气体出口与燃烧室入口相连；
所述燃烧室，既可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热为蒸发器加热，也可以是套在蒸发器外的壳体，与蒸发器构成一个整体；
所述燃烧室，既可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热为反应器加热，也可以是套在反应器外的壳体，与反应器构成一个整体；
所述燃烧室，可以是独立的燃料燃烧设备，通过导热油换热反应器和蒸发器加热，导热油先为反应器提供热量，再为蒸发器提供热量。
4.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述原料液一储罐用于储存甲醇重整制氢反应的原料；所述原料液一储罐中水和甲醇的摩尔比为1～5。
5.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述原料液二储罐用于储存水解甲醇制氢反应原料；所述原料液二储罐中的甲醇水溶液的摩尔浓度为4mol/L。
6.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述反应器中设置有甲醇重整催化剂。
7.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述电解电源选自太阳能、风能或其他外接电能。
8.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述缓冲罐中氢气压力为3.5atm～6atm。
9.根据权利要求1所述的发电***，其特征在于，所述氢气缓冲罐中氢气的浓度不高于纯化室中的氢气的浓度。
10.根据权利要求9所述的发电***，其特征在于，所述纯化室中氢气中一氧化碳的浓度为1ppm以下；所述缓冲罐中一氧化碳的浓度为0.2ppm以下。
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