基于甲醇水制氢发电系统的空调系统的制作方法_2

文档序号:8695562阅读:来源:国知局

[0026]图3为本实用新型一优选实施例的整体结构方框图。
[0027]图4为重整器的分散结构示意图。
[0028]图5为重整器启动装置的整体结构示意图。
[0029]图6为重整器启动装置的杯座部分结构不意图。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
[0031]如图1所示,一种基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,包括甲醇水重整制氢设备1、燃料电池2及热电混合空调设备3,其中:
[0032]甲醇水重整制氢设备1,用于甲醇和水发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池2,在重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给热电混合空调设备3的吸热式制冷单元31;
[0033]燃料电池2,用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能,产生的电能为热电混合空调设备3的用电式空调单元32供电;
[0034]热电混合空调设备3,包括吸热式制冷单元31及用电式空调单元32,吸热式制冷单元31可吸收甲醇水重整制氢设备I排出的废气中的热量而制冷,用电式空调单元32可消耗燃料电池2产生的电能而制冷。
[0035]采用热电混合空调设备后,甲醇水能量的利用率大幅度提高,一方面,热电混合空调设备的用电式空调单元能利用燃料电池产生的电制冷,另一方面,热电混合空调设备的吸热式制冷单元能利用甲醇水制氢设备的废气中的热量制冷,从而使得甲醇水能量的利用率高。例如:若废气中的热量占到了耗费的甲醇水能量的30%,燃料电池产生的电能占到了耗费的甲醇水能量的45%,那么,本实用新型空调系统的甲醇水能量利用率将大幅度提高至75%。
[0036]如图2所示,所述吸热式制冷单元31包括发生器311、冷凝器312、第一节流阀313、蒸发器314、吸收器315、溶液热交换器316及溶液泵317,其中:
[0037]发生器311,用于使从吸收器315泵送过来的溴化锂稀熔液吸收所述甲醇水重整制氢设备I排出的废气中的热量而沸腾浓缩,产生高压制冷剂蒸汽和溴化锂浓熔液;高压制冷剂蒸汽输送给冷凝器312,溴化锂浓熔液经溶液热交换器316换热后输送给吸收器315 ;
[0038]冷凝器312,用于高压制冷剂蒸汽冷凝成高压制冷剂液体,释放出的冷凝热量由冷却介质带走,该冷却介质优选为冷却水;高压制冷剂液体经第一节流阀313节流为蒸发压力下的制冷剂液体,进入蒸发器314 ;
[0039]蒸发器314,用于制冷剂液体蒸发汽化吸热,产生制冷量,蒸发的低压蒸汽进入吸收器315 ;
[0040]吸收器315,用于使从发生器311输送过来的溴化锂浓溶液吸收从蒸发器314输送过来的低压蒸汽,产生溴化锂稀溶液;
[0041]溶液泵317,用于将吸收器315中的溴化锂稀溶液泵送至发生器311 ;在泵送过程中,该溴化锂稀溶液经过所述溶液热交换器316,与溴化锂浓熔液换热。
[0042]由于发生器和冷凝器的压力较高,而吸收器和蒸发器的压力较低,因此,优选为把发生器和冷凝器布置在一个空间内,而把吸收器和蒸发器布置在另一个空间内。又由于吸热式制冷单元工作时处于高真空状态下,因此优选为把它的外壳设计成圆筒形结构。把高压部分布置在上方,低压部分布置在下方,中间用溶液槽隔开。此外,在发生器向吸收器输送溴化锂浓熔液的管道中可安装第二节流阀318。
[0043]如图3所示,所述甲醇水重整制氢设备I包括甲醇水储存容器11、原料输送装置12、重整器13及膜分离装置14 ;所述原料输送装置12通过输送管道分别连接甲醇水储存容器11及重整器13,该原料输送装置12将甲醇水储存容器11中的甲醇水原料输送至重整器13 ;结合参照图4,所述重整器13包括换热器131、气化室、重整室、分离室及废气排放装置131,所述膜分离装置14设置于分离室内,分离室设置于重整室内的上部;所述甲醇水原料在换热器131中换热后进入气化室汽化;汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室,重整室内设有催化剂,重整室下部及中部温度为300-420°C,所述重整室上部的温度为400-570°C,在重整室内,甲醇与水蒸气在1-5M Pa的压力条件下通过催化剂,在催化剂的作用下,发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢气和二氧化碳,这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统,反应方程为:⑴CH3OH — CO+2H2、(2) H2CHCO — C02+H2、(3)CH30H+H20 — C02+3H2,重整反应生成的4和CO 2;重整室与分离室通过连接管路连接,连接管路的全部或部分设置于重整室的上部,能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体;所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲,使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近;所述分离室内的温度设定为350-570°C,从分离室内的膜分离装置14的产气端得到氢气;所述重整器13制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器13运行,燃烧后产生的废气通过废气排放装置132排出至所述吸热式制冷单元31。所述膜分离装置14为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置14,镀膜层为钯银合金,钯银合金的质量百分比钯占75%-78%,银占22%-25%。
[0044]如图4-图6所示,所述重整器13 —端安装有启动装置4,该启动装置4包括杯座41,杯座41上安装有原料输入管道42、加热气化管道43、点火装置44及温度探测装置45 ;所述原料输入管道42可输入甲醇和水原料,原料输入管道42与加热气化管道43相连通,甲醇和水原料经原料输入管道42进入加热气化管道43后,从加热气化管道43的末端输出;所述点火装置44的位置与加热气化管道43的末端相对应,用于对加热气化管道43中输出的甲醇和水原料进行点火,甲醇和水原料经点火装置44点火后燃烧,可对加热气化管道43进行加热,使加热气化管道43中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度,进而为重整器13加热;所述温度探测装置45用于探测加热气化管道43旁的温度;所述重整器13启动制氢后,重整器13制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器13运行。重整器13正是利用启动装置4为重整器13加热,才令重整器13启动,进而发生重整反应,启动时间在5分钟内即可完成,非常快速,启动完成后,启动装置4关闭。
[0045]如图4-图6所示,所述杯座41包括安装部411及安装部上方的液体容纳部412,所述原料输入管道42、加热气化管道43、点火装置44及温度探测装置45均安装于杯座之安装部411上,所述液体容纳部412可容纳从加热气化管道43末端输出的甲醇和水原料,所述液体容纳部412上端还设有液体防溅盖413。原料输入管道42输入甲醇和水原料后,经加热气化管道43输出时,多余的甲醇和水原料可容纳于杯座之液体容纳部412中,当然,在甲醇和水原料迅速燃烧后,液体容纳部412中的甲醇和水原料也会气化燃烧。所述液体防溅盖413可防止液体容纳部412中的甲醇和水原料在气化燃烧时四处飞溅。所述加热气化管道43依次包括直通管段431、螺旋管段432及上拱形管段433,所述甲醇和水原料可经直通管段431上升至最高位置后,再经螺旋管段432螺旋下降,再经上拱形管段433后输出。这样,启动装置4开始工作时,甲醇和水原料进入加热气化管道43,甲醇和水原料在上拱形管段433的作用下,甲醇和水原料会以滴落的方式从上拱形管段433的末端滴出,以便点火装置进行点火;点火成功之后,由于螺旋管段432的整体长度比较长,受热面积大,因此,螺旋管段432中的甲醇和水原料能充分受热气化。
[0046]如图4、图5所示,所述杯座41的底侧安装有进风盖板46,该进风盖板设有风道461,外界空气可经该风道进入至重整器13内,从该风道461进入的外界空气可为启动装置4提供氧气,也可为重整器13提供氧气
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