CN2485438Y - 环保节能的汽车余热裂解制氢装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种环保节能的汽车余热裂解制氢装置,包括壳体、前后废气连接管、前后废气分配腔、醇类入口、裂解气出口和裂解室和辅助电热栓,所述辅助电热栓分布于裂解室内。由于采用辅助电热栓,发动机在低温低速运行时,电热栓接通发热,使裂解温度迅速提高,采用了中心短路管分流方式,并通过自动控制使裂解温度不会过高,环保节能的汽车余热裂解制氢装置可以在低速,短途行驶以及高速长途时都能正常工作。

Description

环保节能的汽车余热裂解制氢装置

本实用新型涉及一种利用余热的裂解反应装置，尤其涉及一种环保节能的汽车余热裂解制氢装置。

目前公开的各种余热制氢装置是利用内燃机排出废气的显热将醇类裂解成氢和一氧化碳等可燃气体，引入内燃机中与汽油或柴油混合掺烧，由于氢气的燃烧速度大大高于雾状的汽油或柴油，故掺入氢后引燃了其他燃油雾，使其在内燃机中燃烧完全，从而提高了内燃机的热效率，实现尾气在机内的自净，减少了排气中的一氧化碳和碳氢化合物等有害气体。

专利号为9411632.2、名称为《余热制氢发动机》的专利文献，公开了一种余热制氢装置，其特点在于发动机的排气***和环保节能的汽车余热裂解制氢装置组合为一体，其结构比较复杂，增加了尾气排放的背压，使发动机的动力下降。

专利号为98225685.X、名称为《汽车节油降污器上的催化裂解反应器》和专利号为99248815.X、名称为《具有外置采热结构的余热制氢装置》的专利文献在专利号为88108905.2、名称为《醇裂解反应器》和专利号为89203685.0、名称为《车用醇类改质装置》的专利文献的基础上，公开了一种将裂解器，输气管，燃料贮存箱集成为一体，使其安装位置不受限制。但其结构复杂。

以上各种余热制氢装置，在实际使用过程中都存在升温速度慢的问题，特别是当汽车在短途，低速行驶时，床温尚未达到要求时，已经到达目的地，使该装置失去使用价值。而当在长途高速行驶时，床温又过高，毁坏催化剂。它们在供料***中，都使用泵注入燃料，难以和变化的车速配合，当车速低时，裂解气压力增大，使用不安全，同时燃料注入过多，裂解不完全。

本实用新型的目的在于，提供一种在低温低速行驶时仍能使裂解反应

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种环保节能的汽车余热裂解制氢装置，包括裂解反应器，所述反应器包括壳体、前后废气连接管、前后废气分配腔、醇类入口、裂解气出口和裂解室、，其特征是：还包括辅助电热栓，所述辅助电热栓分布于裂解室内。

本实用新型由于采用辅助电热栓，发动机在低温低速运行时，电热栓接通发热，使裂解温度迅速提高，环保节能的汽车余热裂解制氢装置可以在低速，短途行驶时正常工作。

下面结合附图本实用新型作进一步的详细的说明；

图1为本实用新型汽车余热裂解制氢装置的纵向局部剖视图。

图2为本实用新型汽车余热裂解制氢装置的横向局部剖视图。

图3为本实用新型汽车余热裂解制氢装置的俯视图。

图4为本实用新型在汽车上运用的安装***图。

如图1，2，3所示，该环保节能的汽车余热裂解制氢装置的反应器33包括由壳体1，前孔板2，后孔板3，前后废气连接法兰4、5，前后废气连接管6、7，前后废气分配腔8、9，中心短路管10，醇类入口11，顶盖12、14，中间隔板13，裂解气出口15(主要是氢气)，废气短路活门轴16，废气短路活门18，曲柄17，辅助电热栓21，矿渣棉保温层22，热交换列管23，测温孔24等组成。所述的辅助电热栓21为一组长条形栓体，它均匀的分布于前裂解室19内；前裂解室19和后裂解室20内的热交换列管23之间填满催化剂，两室间被中间隔板13分隔成下部连通的U形结构，在醇裂解反应器的两侧有保温层22。

如果不采用中间隔板13把裂解室分为前后两个，则反应器33在车上使用时需要竖直放置，以保证气固两相充分接触。此时电热栓21位于反应器33的上部裂解室内。

如图4所示，本实用新型环保节能的汽车余热裂解制氢装置进一步包括醇类贮存箱34、裂解气贮存箱35、流量计36、智能数字化多点控温仪37，电磁阀38、39，气动阀40和热电偶41。

本实用新型安装在汽车上使用时，是将反应器33的前后废气连接管8、9，用前后废气连接法兰4、5连接在汽车的排气管***以前的管路上。将醇类(此例中用甲醇)贮存箱34、裂解气贮存箱35(此例中裂解气主要是氢气和少量一氧化碳)，安装在汽车底盘的适当位置，将智能数字化多点控温仪37安装在驾驶台的仪表板的空位上，如果不便安装在仪表板上，也可以固定在驾驶员容易观察到的位置。流量计36不需要经常观察，可以安装在发动机31附近的适当位置处。电磁阀38安装在裂解气贮存箱35附近，电磁阀39安装在反应器33附近，气动阀40安装在反应器33上，与曲柄17连接起来。醇类贮存箱34、流量计36和反应器33的醇类入口11经管线G1和管线G2相连接，其中，流量计36放在醇类贮存箱34的后面。电磁阀38、裂解气贮存箱35和反应器33的裂解气出口15经管线G5和管线G6相连接。电磁阀38和发动机31的化油器32经管线G7连接。气动阀40和电磁阀39的出口经硬塑料管将管线G3连接，电磁阀39的入口与发动机31经硬塑料管将管线G4相连。气动阀40靠发动机31的负压推动(因它通过管路G3、电磁阀39和管路G4连至发动机31，从而引入了所需要的负压)，靠电磁阀39控制，废气短路活门18由气动阀40控制其开闭。其中所述的管线为铜管或耐压塑料管及橡胶管等。

反应器33的热电偶41(用于测温)经补偿导线X1连接到数字化多点控温仪37的输入端，电磁阀39经普通导线X2与数字化多点控温仪37相连接。电磁阀38经普通导线X3与数字化多点控温仪37相连接。反应器33经普通导线X4与辅助电热栓21和数字化多点控温仪37通过中间继电器相连接。

本实用新型的反应器33及其***设备安装完成以后。应对所有管路和反应器33进行密封检查，不能漏气。

本实用新型的具体实施例的运行过程如下：

在运行时，反应器33由发动机31的废气和辅助电热栓21加热，迅速升温。到所须温度时，电磁阀38打开，反应器33产生的裂解气通过管路G5、G6、G7进入发动机31的化油器32，同时关闭辅助电热栓21。当温度超过最佳裂解温度时，数字化多点控温仪37发出指令，通过电磁阀39，气动阀40打开废气短路活门18，废气直通***，裂解温度逐渐下降，从而保证了反应器一直在最佳的温度，顺利的完成醇类代燃的过程。

本实用新型余热裂解制氢装置的运行是完全自动进行的，整个装置由一台智能数字化多点控温仪37和一组执行机构全自动控制，不增加驾驶员的操作动作，使用简单，驾驶员能集中精力驾驶，保证行车的安全。

使用了本实用新型环保节能的汽车余热裂解制氢装置，可以达到甲醇替代比1∶1，排气中的一氧化碳可比原车降低50％，碳氢化合物降低30％，氮氧化合物降低30％以上。

本实用新型醇类裂解反应器33在中心设有一短路管10，当床温超过最佳裂解温度时，打开中心短路管活门18，发动机31排出的废气大部分直接排出机外，使裂解温度不再升高，同时降低了尾气排放的背压。

本实用新型的供料***，利用发动机31产生的负压，使燃料自动吸入环保节能的汽车余热裂解制氢装置中，整个***处于负压操作状态，当发动机31转速高须加大供氢量时，负压增大，吸入的燃料多，产生的裂解气多。当发动机31转速低，用氢少时，负压减小，吸入的燃料少。不需要供料泵和控制***就能达到燃料自控的效果。使用也十分安全。

本实用新型所采用的环保节能的汽车余热裂解制氢装置只在反应器的两侧设置保温层，降低了安装高度，简化了设备结构，降低了制造成本。

本实用新型在供料管路上设一流量计，可随时观察***的运行情况，便于检查***故障，控制料液的最大流量。

Claims (8)

1、一种环保节能的汽车余热裂解制氢装置，包括裂解反应器(33)，所述反应器(33)包括壳体(1)、前后废气连接管(6、7)、前后废气分配腔(8、9)、醇类入口(11)、裂解气出口(15)和裂解室(19、20)，其特征是：还包括辅助电热栓(21)，所述辅助电热栓分布于裂解室(19)内。

2、如权利要求1所述的环保节能的汽车余热裂解制氢装置，其特征是：还包括中间隔板(13)，它把裂解室分隔成两个，分别称为前裂解室(19)和后裂解室(20)，两者下部相通，形成一个U形气路；相应地，前后连接管(6、7)和前后废气分配腔(8、9)分别位于前裂解室(19)和后裂解室(20)；所述的辅助电热栓(21)为一组长条形电热栓，它们均匀的分布于前裂解室(19)内。

3、如权利要求1或2所述的环保节能的汽车余热裂解制氢装置，其特征是它还包括废气短路装置，该装置包括中心短路管(10)、废气短路活门轴(16)、废气短路活门(18)和曲柄(17)，所述中心短路管(10)位于反应器(33)的中部，连通前后废气连接管(6、7)，曲柄(17)与控制短路活门轴(16)相连，用于控制废气短路活门(18)的开闭，废气短路活门(18)位于中心短路管(10)的出口。

4、如权利要求1或2所述的环保节能的汽车余热裂解制氢装置，其特征是它还包括醇类贮存箱(34)、裂解气贮存箱(35)、智能数字化多点控温仪(37)、第一二电磁阀(38、39)、气动阀(40)和热电偶(41)；所述第一电磁阀(38)、裂解气贮存箱(35)和反应器(33)的裂解气出口(15)三者之间依次由管线(G5、G6)相连，第一电磁阀(38)和发动机(31)的化油器(32)经管线(G7)连接，气动阀(40)和第二电磁阀(39)的出口经管线(G3)连接，第二电磁阀(39)的入口与发动机(31)经管线(G4)相连，废气短路活门(18)由电磁气动阀控制其开闭，气动阀(40)与反应器(33)上的曲柄(17)相连；反应器(33)内的热电偶(41)经补偿导线(X1)连接到数字化多点控温仪(37)的输入端，第二磁阀(39)经普通导线(X2)与数字化多点控温仪(37)相连，第一电磁阀(38)经普通导线(X3)与数字化多点控温仪(37)相连，反应器(33)中的辅助电热栓(21)经普通导线(X4)和中间继电器与数字化多点控温仪(37)相连接。

5、如权利要求3所述的环保节能的汽车余热裂解制氢装置，其特征是它还包括醇类贮存箱(34)、裂解气贮存箱(35)、智能数字化多点控温仪(37)、第一二电磁阀(38、39)、气动阀(40)和热电偶(41)；所述第一电磁阀(38)、裂解气贮存箱(35)和反应器(33)的氢气出口(15)三者之间依次由管线(G5、G6)相连，第一电磁阀(38)和发动机(31)的化油器(32)经管线(G7)连接，气动阀(40)和第二电磁阀(39)的出口经管线(G3)连接，第二电磁阀(39)的入口与发动机(31)经管线(G4)相连，废气短路活门(18)由电磁气动阀控制其开闭，气动阀(40)与反应器(33)上的曲柄(17)相连；反应器(33)内的热电偶(41)经补偿导线(X1)连接到数字化多点控温仪(37)的输入端，第二磁阀(39)经普通导线(X2)与数字化多点控温仪(37)相连，第一电磁阀(38)经普通导线(X3)与数字化多点控温仪(37)相连，反应器(33)中的辅助电热栓(21)经普通导线(X4)和中间继电器与数字化多点控温仪(37)相连接。

6、如权利要求1或2所述的环保节能的汽车余热裂解制氢装置，其特征是还包括保温层(22)，该保温层(22)位于环保节能的汽车余热裂解制氢装置(33)的两侧。

7、如权利要求3所述的环保节能的汽车余热裂解制氢装置，其特征是还包括保温层(22)，该保温层(22)位于环保节能的汽车余热裂解制氢装置(33)的两侧。

8、如权利要求4所述的环保节能的汽车余热裂解制氢装置，其特征是它还包括流量计(36)，与醇类贮存箱(34)相连接。

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