一种快速冷启动甲醇制氢机系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及制氨领域，具体而言，设及一种快速冷启动甲醇制氨机系统。
【背景技术】
[0002] 氨能是未来能源发展战略的重要方向，也是最理想的能源之一，国际上已基本上 形成共识。在所有物质中，氨气是能量密度最大的气体，在燃烧相同重量的煤、汽油和氨气 的情况下，氨气产生的能量最多，且其燃烧的产物只有水，不产生任何污染物。氨储量大，分 布广，例如水中含有11%的氨，泥±里约有1.5%的氨，石油、煤炭、天然气、动植物体内等 都含有氨。
[0003] 随着人们对氨能源认识的普及，世界氨产量逐年上升，而制氨方法主要集中在电 解水制氨和从石油、煤炭和天然气中制取氨气。其中，电解水制氨要消耗大量电能，造成能 量浪费。采用化石能源或衍生物（如甲醇、乙醇、甲烧等）催化重整制氨配备氨气提纯装置 的技术得到快速发展，资源丰富，成本较低。
[0004] 燃料重整制氨技术往往需要先将重整催化剂溫度升高至合适溫度，方可发生 重整裂解反应。现有技术中为重整反应室升溫使用的是电加热的方式，如专利申请 CN201410622141.7所述。运种方式适用范围较窄，通常仅适用于有市电供应的环境，且往 往启动时间较长，尤其是当该制氨系统带动燃料电池时，常常不能快速冷启动。为解决此问 题，本发明设计了具有快速冷启动的甲醇制氨机系统及能够即时冷启动的甲醇燃料电池系 统。
【发明内容】
[0005] 在本发明的一方面提供了一种甲醇制氨机系统，包括：燃料模块，包括燃料储存装 置和燃料输送装置；制氨模块，包括用于处理燃料并制取氨气的燃料处理器和用于提纯氨 气的氨气提纯器，制氨模块与燃料模块连通且与客户端连通；甲醇制氨机系统还包括快速 冷启动驱动单元，其是用于加速甲醇制氨机系统的冷启动的装置。
[0006] 在一个优选实施方案中，快速冷启动驱动单元是不通过电加热的方式而将燃料处 理器加热的装置。
[0007] 在一个优选实施方案中，所述快速冷启动驱动单元是储氨材料组件，其用于储存 氨气W在所述甲醇制氨机系统冷启动时燃烧氨气从而加热所述燃料处理器，且在所述客户 端启动初期提供氨气。
[0008] 在一个优选实施方案中，所述储氨材料组件包括储氨材料、壳体和氨气输出阀。
[0009] 在一个优选实施方案中，所述储氨材料是液态储氨材料或固态储氨材料。
[0010] 在一个优选实施方案中，所述快速冷启动驱动单元是氨气瓶，其用于储存氨气W 在所述甲醇制氨机系统冷启动时燃烧氨气从而加热所述燃料处理器，且在所述客户端启动 初期提供氨气。
[0011] 在一个优选实施方案中，所述氨气瓶是低压氨气瓶。
[0012] 在一个优选实施方案中，所述氨气瓶是高压氨气瓶。
[0013] 在一个优选实施方案中，所述氨气瓶配备有一个氨气压缩机为其充气。
[0014] 在一个优选实施方案中，所述快速冷启动驱动单元是通过甲醇催化燃烧方式将所 述燃料处理器加热的装置，包括甲醇燃烧催化剂组件W及甲醇-空气混合器。
[0015] 在一个优选实施方案中，所述甲醇燃烧催化剂组件包括甲醇燃烧催化剂和催化剂 载体。
[0016] 在一个优选实施方案中，所述甲醇燃烧催化剂是销基催化剂。
[0017] 在一个优选实施方案中，所述甲醇燃烧催化剂是非销基催化剂。
[0018] 在一个优选实施方案中，所述催化剂载体是由陶瓷制成的。
[0019] 在一个优选实施方案中，所述催化剂载体是由非陶瓷耐高溫材质制成的。
[0020] 在一个优选实施方案中，所述快速冷启动驱动单元是采用微型燃料处理器提供富 氨燃料的装置。
[0021] 在一个优选实施方案中，所述快速冷启动驱动单元包括微型燃料处理器、加热器、 保溫壳体、甲醇水输送管路、富氨气体输送管路W及用于为所述加热器供电的蓄电池。
[0022] 在一个优选实施方案中，所述快速冷启动驱动单元是采用工业废热来加热所述燃 料处理器的装置。
[0023] 在一个优选实施方案中，所述快速冷启动驱动单元是采用高于250°C的工业废热 来加热所述燃料处理器的装置。
[0024] 在一个优选实施方案中，所述工业废热是气体废热或液体废热。
[0025] 在本发明的另一方面提供了一种甲醇燃料电池系统，其中根据本发明第一方面所 述的甲醇制氨机系统中的快速冷启动驱动单元被采用作为该甲醇燃料电池系统的冷启动 驱动装置。
[00%] 通过采用本发明，W额定产氨量5立方/小时的甲醇制氨机系统冷启动为例，该系 统中燃料处理器材料为侣合金，重量为28000g，比热为0. 897J/ (g.K)，燃料配比为水与甲 醇摩尔比1. 1 :1，燃料密度为0.8903g/cm3。经计算，该燃料处理器由20°C升溫至250°C，需 吸热 5776680J;由 25°C升溫至 250°C，需吸热 5651100J。
[0027] 上述
【发明内容】
只是概要，并且因此不可避免地包含对细节的简化、概括和省略；因 此，本领域的普通技术人员将理解该概要仅仅是为了进行说明，并非旨在W任何方式作出 限制。通过下面的【具体实施方式】，在此描述的运些装置和/或方法和/或其他发明主题的 其他方面、特征和优点将变得显而易见。
【附图说明】
[0028] 结合附图，由下面的描述W及所附的权利要求，本发明的上述W及其他特征将变 得更加显而易见。
[0029] 图1是根据本发明的一个实施方案的甲醇制氨机系统的示意图。
[0030]图2是根据本发明的一个实施方案的甲醇制氨机系统的快速冷启动驱动单元采 用储氨材料组件的示意图。
[0031]图3是根据本发明的一个实施方案的甲醇制氨机系统的快速冷启动驱动单元采 用氨气瓶的示意图。
[0032] 图4是根据本发明的一个实施方案的甲醇制氨机系统的快速冷启动驱动单元采 用甲醇催化燃烧方式的示意图。
[0033] 图5是根据本发明的一个实施方案的甲醇制氨机系统的快速冷启动驱动单元采 用微燃料处理器的示意图。
[0034] 图6是根据本发明的一个实施方案的甲醇制氨机系统的快速冷启动驱动单元采 用工业废热的示意图。
[0035] 图7是图5中的微燃料处理器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036] 在下文的【具体实施方式】中，将参照形成本说明书一部分的附图。在附图中，相似的 附图标记通常指代相似的部件，除非上下文中另行指出。在【具体实施方式】、附图和权利要求 书中所描述的示意性实施例并非旨在限制本发明。在不偏离在此展示的发明主题的原理和 范围的情况下，可W采用替代的实施例，也可W对实施例进行修订和改型。易于理解的是， 在本文中大致描述的W及附图中所图示的本发明的各方面可W在宽泛的配置变化中进行 排列、替换、组合、分拆和删节，所有运些排列、替换、组合、分拆和删节均落入本发明的范围 之内。
[0037] 在本发明的一个实施方案中提供了 一种快速冷启动的甲醇制氨机系统，该系统包 含燃料模块、甲醇制氨模块、燃料电池模块和快速冷启动驱动单元，其中甲醇制氨模块包含 燃料处理器和氨气提纯器。该系统基于甲醇低溫低压裂解重整和气体变压吸附脱附分离原 理制备纯氨。该系统由燃料模块提供燃料，输入燃料处理器，燃料处理器在一定溫度和压力 条件下将甲醇水溶