专利名称：废热机载随行制氢装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于动力机械的制氢装置，尤其是应用于移动或固定 使用的各种内燃机、燃气涡轮发动机的废热机载随行制氢装置。
背景技术：
氢气发动机具有能量转换效率高、动力性能好和污染非常小的突出有 点。氢能将成为理想的清洁能源之一，并已引起极大的重视和广泛使用。但 氢能广泛利用的最大障碍在于其储存与配给的困难。其传统的工业制备方法 无法避免这一困难，解决这些问题的有效办法之一就是通过合适的具有高含 氢量的液体燃料的催化转化即时产生氢气。在众多的可能利用的液体燃料 中，低碳醇尤其是甲乙醇燃料，以其含氢量高、价廉、易储存、运输方便、 供远大于求而成为最佳选择。
目前，已有较多公知的醇燃料废热机载随行制氢技术，但这些技术都存 在不同程度或不同方面的缺陷或不足。典型的技术例如下
US4059076需要专门的辅机提供醇燃料裂解所必要的热量；GB1491138、 GB1485834、 DE2439873等需要空压机提供压力空气，以保证醇燃料部分氧化 所需要的氧气。这些技术，不仅增加了能耗，热效率低，还需要更多的辅机 或压缩机空间，既增大了制造成本，又增加了对存量机车改造的难度。
CN2050083U利用发动机排气废热为醇燃料裂解热源，降低了能耗，增大 了发动的热效率。但由于其醇燃料气化过热器与反应器管互为独立，虽然保 证了传热的均匀，但需要较大的空间才能安装。这一缺陷，尤其对于存量发 动机的改造是一大瓶颈。
ZL94116320.2和CN1951718A仍然利用发动机排气废热为醇燃料裂解热 源，具有热效率高的优点，并将醇燃料气化过热和反应器管置于同一装置中， 具有占用空间少的优势，但其存在四方面的不足其一是只能装填颗粒催化 剂，.机车行驶过程中的剧烈振动，催化剂极易相互摩擦而粉末化；其二是催 化剂受热不均匀，易于老化，使用周期短，运行成本高；其三是醇燃料反应
程短且不均，催化剂层温度不易控制，制氢速率不稳定。
发明内容
为了克服现有公知醇燃料废热机载随行制氢技术或装置的不足，本发明 提供一种可装填整体催化剂，传热均匀，醇燃料蒸汽的催化反应可以均匀逐 层推进，制氢速率稳定，结构紧凑，体积小，安装拆卸方便，催化剂使用寿 命长，充分利用各种内燃机，燃气涡轮发动机排气废热的废热机载随行制氢 装置。
本发明的目的所采用技术方案是，包括有外筒底的一端有尾气管，另一 端有法兰与外筒端盖之间用螺栓连接，外筒端盖上焊接有发动机排气进气 管，外筒的中心有中心管，其中心管左段装有蒸发过热器，蒸发过热器由左 右管板的中孔焊接在中心管上，左右管板间焊接有若干列管，左右管板的外 周焊接有蒸发过热器管组成，进料管通过带密封圈螺栓穿过外筒底后，焊接 穿过左管板进入蒸发过热器中，中心管的右段有杯形的反应器，中心管与反 应器底的中孔之间焊接连接，蒸发过热器右管板和反应器底之间焊接连接连 通管，反应器管幵口端面和中心管右端面有反应器端盖，反应器端盖一侧的 支撑管上开有孔，反应器端盖上焊接连接有混合氢气管，混合氢气管穿过外 筒端盖经带密封圈螺栓后穿出外筒。
本发明，带密封圈螺栓的外螺纹与外筒端盖的孔内螺纹啮合。
本发明，反应器管的外壁和外筒的内壁焊或冲压有凸块。
本发明，蒸发过热器内在进料管下可以装置料液分布板，列管外壁间的 空间可以填充网状及磁性填充物。
本发明，反应器内的两端可以安装有气流均布板。
本发明，反应器内可以安装热电偶。
本发明，在中心管内可以安装加热元件。
使用本发明时，首先外筒的排气进气管接上发动机排气管、尾气管直接 排空或接消声器，进料管接通发动机燃料泵出口高压管，混合氢气管接通发 动机燃料系统的氢气储藏或缓冲罐。在反应器管管内与中心之间装载有催化 剂，如铜——锌系等。发动机排出的废热气体从排气进气管进入， 一部分从
中心管流向尾气出气管，另外一部分从反应器端盖支撑上的孔，流经外筒内 壁与反应器管外壁之间的通道，流向蒸发过热器。排气经过蒸发过热器时， 部分中心管内壁通道，部分穿过蒸发过热器列管内壁通道，另外部分通过蒸 发过热器管外壁和外筒内壁间的通道，最后由尾气管流出。醇燃料从进料管 进入蒸发过热器内列管外壁的空间，经吸热气化过热后，通过连通管进入反 应器内，过热醇蒸汽从左至右移动的过程中，均匀吸热后逐层与催化剂接触 发生裂解或重整反应，经催化反应后产生的以氢气为主富氢混合氢气通过混 合氢气管进入储氢罐。
松动螺栓，打开外筒端盖，卸掉反应器和中心管右端安装的反应器端盖， 即可装、卸催化剂。
本发明是借助于发动机排气的废热为热源，来实现醇燃料催化裂解或重 整反应的。本发明的有益结果是其一，反应器采用大外径、薄催化剂层的 直管状结构，便于装载整体催化剂，这种结构尤其适用于有剧烈振动工况的 机车发动机，可以有效地防止颗粒催化剂因振动而相互摩擦产生的粉末化现 象；其二，有效地解决了现有技术中整体催化剂与单位体积催化剂装载粮的 矛盾；其三，醇燃料介质和废热排气的流向呈逆流状态，裂解或重整反应为 逆流换热过程，传热均匀无死角，有效地延长催化剂的使用周期；其四，因 逆流传热过程的均匀性和增加了有限空间的反应流程，裂解或重整反应可以 逐层均匀的进行，可以有效地提高氢气的转化率。
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明实施例剖视结构示意图。
图中1-外筒2-反应器3-反应器管4-反应器底5-右管板6-蒸 发过热器管7-左管板8-外筒底9-尾气管10-进料管11-带密封圈螺 栓 12-列管13-径定位凸14-蒸发过热器 15-连通管16-中心管 n-轴定位外凸18-轴定位内凸19-反应器端盖20-端盖支撑2卜法兰 22-螺栓23-外筒端盖24-混合氢气管25-排气进气管
具体实施例方式
如图1所示，包括有外筒底8的一端有尾气管9，另一端有法兰21与外 筒端盖23之间用螺栓22连接,外筒端盖23上焊接有发动机排气进气管25, 外筒1的中心有中心管16，其中心管16左段装有蒸发过热器14,蒸发过热 器14由左右管板7、 5的中孔焊接在中心管16上，左右管板7、 5间焊接有 若干列管12,左右管板7、 5的外周焊接有蒸发过热器管6组成，进料管10 通过带密封圈螺栓11穿过外筒底8后，焊接穿过左管板7进入蒸发过热器 16中，中心管16的右段有杯形的反应器2，中心管16与反应器底4的中孔 之间焊接连接，蒸发过热器14的右管板5和反应器底4之间焊接连接连通 管15，反应器管3开口端面和中心管16右端面有反应器端盖19，反应器端 盖19 一侧的支撑管20上开有孔，反应器端盖19上焊接连接有混合氢气管 24，混合氢气管24穿过外筒端盖23经带密封圈螺栓11后穿出外筒1。
权利要求
1、一种废热机载随行制氢装置，包括有外筒底(8)的一端有尾气管(9)，另一端有法兰(21)与外筒端盖(23)之间用螺栓(22)连接，外筒端盖(23)上焊接有发动机排气进气管(25)，其特征是外筒(1)的中心有中心管(16)，其中心管(16)左段装有蒸发过热器(14)，蒸发过热器(14)由左右管板(7、5)的中孔焊接在中心管(16)上，左右管板(7、5)间焊接有若干列管(12)，左右管板(7、5)的外周焊接有蒸发过热器管(6)组成，进料管(10)通过带密封圈螺栓(11)穿过外筒底(8)后，焊接穿过左管板(7)进入蒸发过热器(16)中，中心管(16)的右段有杯形的反应器(2)，中心管(16)与反应器底(4)的中孔之间焊接连接，蒸发过热器(14)的右管板(5)和反应器底(4)之间焊接连接连通管(15)，反应器管(3)开口端面和中心管(16)右端面有反应器端盖(19)，反应器端盖(19)一侧的支撑管(20)上开有孔，反应器端盖(19)上焊接连接有混合氢气管(24)，混合氢气管(24)穿过外筒端盖(23)经带密封圈螺栓(11)后穿出外筒(1)。
全文摘要
废热机载随行装置涉及动力机械的制氢装置。针对现有ZL94116320.2专利技术及CN1951718A，存在着传热不匀，催化剂易老化，不能装载整体催化剂的不足，而提出一种结构紧凑，传热均匀，利用发动机排气为热源的醇燃料裂解或重整制氢速率稳定的废热机载随行制氢装置。所采用技术方案是，反应器2采用大外径、薄催化剂层的直管状、蒸发过热器14为列管式结构。
文档编号C01B3/02GK101112968SQ200710078678
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月3日 优先权日2007年7月3日
发明者李钢坤 申请人:李钢坤