一种甲醇重整制氢尾气排放装置的制作方法

本发明涉及甲醇重整制氢技术领域，具体为一种甲醇重整制氢尾气排放装置。

背景技术：

甲醇重整制氢发电过程分为电堆和重整升温阶段和发电阶段两个阶段，升温阶段的热量来源主要由尿素喷嘴定量雾化甲醇水和风机吹进的空气混合，经过无焰催化剂氧化反应获得，在这个过程中，排放物主要为二氧化碳和水蒸汽，以前为了保证甲醇水与氧气充分反应，只有通过加大送风装置的送风量来实现。

这种方法表面上是可行的，但实际上有很多不利，首先由于强调燃烧充分，尾气达标，空气量的注入会超过反应很多，造成热量损失严重，重整室和电堆温度上升较慢，延长发电的等待时间；其次不同环境下，由于条件的改变，控制程序不能全部适应，造成氧气的短时或长时间的缺少，甲醇反应不充分，从而尾气中含有一氧化碳和甲醇蒸汽，造成环境问题。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种甲醇重整制氢尾气排放装置，通过氧气传感器监测自所述尾气出口管排出尾气的氧气浓度来调节送风装置送风量的大小，从而使甲醇水在制氢重整器内与氧气充分反应，减少甲醇水自所述尾气排入到大气中的同时减少热量损失。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种甲醇重整制氢尾气排放装置，包括送风装置、反应箱、制氢重整器、定量喷射器，所述送风装置送风端与反应箱的一端连通，所述反应箱另一端与所述制氢重整器供热端连接，所述制氢重整器远离反应箱端设有尾气出口管，氧气传感器连接于所述制氢重整器远离反应箱端，且所述氧气传感器检测头端贯穿所述重整器内腔并靠近所述尾气出口管设置，用以检测自所述尾气出口管排出尾气的氧气浓度，所述定量喷射器连接于所述反应箱其侧端靠近送风装置位置，所述反应箱内填充有催化物质。

优选的，所述反应箱内腔的顶部和底部均固定连接有连接板，并且两个连接板的一侧之间均通过螺钉固定连接有第一催化筒，所述第一催化筒内腔的顶部和底部之间通过销钉固定连接有第一催化剂块，所述第一催化筒的表面固定连接有螺纹板，并且螺纹板的表面通过螺纹槽螺纹连接有第二催化筒，所述第二催化筒内腔的顶部和底部之间通过销钉固定连接有第二催化剂块。

优选的，所述第二催化筒远离第一催化筒的一侧连通有进气斗，并且进气斗的表面与反应箱的内壁接触，所述进气斗进气端靠近送风装置设置。

优选的，所述送风装置包括风机罩，所述风机罩内腔的一侧通过支撑板固定连接有伺服电机，且所述伺服电机的输出端固定连接有通风扇叶，所述风机罩的一侧通过开口连通有连通箱，所述连通箱侧端连通有空气进管，所述空气进管进气端与所述连通箱侧端连通，所述空气进管出气端连通于所述反应箱靠近送风装置的一端。

优选的，所述反应箱侧端连通有氢气进管，所述氢气进管连通于所述反应箱其侧端靠近送风装置位置。

优选的，所述重整器的底部固定连接有安装支架，并且安装支架的内部开设有安装孔。

优选的，所述风机罩内侧壁固定连接有电箱，所述电箱内腔固定连接有中央处理器，所述中央处理器分别与所述伺服电机、定量喷射器和氧气传感器连接。

优选的，所述风机罩包括罩壳主体，所述罩壳主体的罩口环设有沿边，所述沿边上周向分布有多个等距排列的安装孔，所述连通箱靠近风机罩的一端设有与所述沿边配合连接的台阶边沿，所述安装孔之间设置有多个通风槽口，多个所述通风槽口等距排布与所述安装孔之间，多个所述通风槽口其一端连接于所述罩壳主体外边沿端，多个所述通风槽口其另一端呈倾斜式设置，所述通风槽口表面开设有条状排风口，所述罩壳主体表面中心处设有圆形封板，所述圆形封板上设有环形排风口，所述环形出风口的外侧边缘处设置有循环槽孔，所述环形排风口上分别设置有外环圈和内环圈，所述外环圈上贯穿设有开孔，所述内环圈设置于所述外环圈的一侧，且所述内环圈内部设置有转动扇叶，所述环形排风口的中心处设置有排气盖，所述排气盖包括：外固定圈、中心挡片、螺旋圈、固定杆和定位杆，所述中心挡片的背面中部环设有多个导向块，所述导向块的个数为所述固定杆和定位杆的数量之和，所述固定杆和定位杆的数量相等且相间分布，所述螺旋圈设于外固定圈和中心挡片之间，所述螺旋圈与所述中心挡片共面设置，所述固定条的外端设有回状勾，所述固定杆与外固定圈、中心挡片、螺旋圈之间的交点通过焊接固定，所述固定条与外固定圈、中心挡片、螺旋圈之间的交点通过焊接固定。

优选的，所述定量喷射器包括阀体和阀盖，所述阀盖与阀体配合连接，所述甲醇入口管的底端与所述阀体的顶端连通，所述阀体的一端设有喷油口，所述喷油口上连接有喷头，所述喷头包括一端设为敞口且与所述喷油口固定连接的喷嘴外壳、设于所述喷嘴外壳内的喷嘴芯体、罩设于所述喷嘴外壳敞口端的喷嘴帽体，所述喷嘴外壳包括与所述喷油口固定连接的卡接端、固定设于所述卡接端一端且用于安装所述喷嘴芯体的安装端、设于所述安装端远离所述卡接端一端且外径与所述喷嘴帽体内径适配的连接端，所述连接端与所述喷嘴帽体通过螺纹连接，所述卡接端的外径小于所述安装端的外径，所述卡接端内设有进油孔，所述安装端内设有与所述喷嘴芯体外径适配的安装孔，所述安装孔的内径大于所述进油孔的内径，所述安装孔与进油孔连接的一侧面设为弧面，所述连接端外侧壁设有螺纹，所述连接端外侧套设有密封圈，所述喷嘴芯体包括设于所述安装孔内且一端面与所述安装孔侧面适配并与所述进油孔接触的堵头、固定设于所述堵头远离所述进油孔一端的第一弹簧、一端穿设于所述第一弹簧内且与所述第一弹簧转动连接的喷射头，所述喷射头外侧壁设有与所述进油孔方向一致的液体流动凹槽，所述喷射头靠近所述第一弹簧的一端固定设有与所述第一弹簧卡接的卡接轴，所述堵头靠近进油孔的一端设为球面结构并堵住所述进油孔，所述喷嘴帽体包括一端设为敞口且内径与所述连接端外径适配的第二壳体、设于所述第二壳体靠近所述连接端内侧壁且与所述密封圈适配的密封圈安装槽、设于远离所述连接端一端面中间位置的出油口，所述第二壳体远离所述密封圈安装槽的内侧壁设有与所述连接端外侧壁的螺纹啮合的螺纹。

(三)有益效果

本发明提供了一种甲醇重整制氢尾气排放装置。具备以下有益效果：

(1)该甲醇重整制氢尾气排放装置，通过在尾气出口管位置加装有氧气传感器，实时监测自所述尾气出口管排出尾气的氧气浓度，当尾气的氧气浓度高于一定值时，间接表示在反应箱内，过量的风量造成过量的氧气被送入到反应箱内与甲醇水混合后与催化物质反应，过量的风量会加快热量从尾气出口管排出，造成热量损失严重，此时通过减小送风装置的送风量，以达到风量与氧气浓度的平衡；当尾气的氧气浓度低于一定值时，间接表示在反应箱内，与甲醇水混合的氧气不足，过剩的甲醇水从尾气出口管排出，造成环境污染，不足量的氧气表示送风装置提供的风量不足，此时通过增大送风装置的送风量，以达到风量与氧气浓度的平衡。

(2)该甲醇重整制氢尾气排放装置，所述反应箱侧端连通有氢气进管，甲醇水与氧气混合后与催化物质反应产生热量并供给制氢重整器，所述制氢重整器获得热量来源后工作并制备氢气，制氢重整器制备的氢气供给其后端的燃料电堆发电时，部分未反应的氢气自氢气进管重新回到反应箱内，形成闭环线路，未反应的氢气与氧气混合后在催化物质的作用下发生反应，从而消耗掉未反应的氢气，通过在尾气出口管位置加装的氧气传感器，实时监测自所述尾气出口管排出尾气的氧气浓度，当尾气的氧气浓度高于一定值时，检测表示在反应箱内，过量的风量造成过量的氧气被送入到反应箱内与未反应的氢气混合后在催化物质的作用下发生反应，此时通过减小送风装置的送风量，以达到风量与氧气浓度的平衡；当尾气的氧气浓度低于一定值时，间接表示在反应箱内，与未反应氢气混合的氧气不足，过剩的未反应氢气从尾气出口管排出，造成尾气中含氢量多，造成环境污染，从而从根本上解决两个阶段中送风装置带入空气量过多或过少的问题，能够闭环控制尾气环保达标，避免了尾气中的一氧化碳和氢气对环境造成的污染，实用性强。

通过重整器的底部固定连接有安装支架，并且安装支架的内部开设有安装孔，风机罩的内部开设有进风网孔，连通箱的背面连通有空气进管，并且空气进管远离连通箱的一端与反应箱的内腔连通，反应箱的一端与重整器的一侧连通，甲醇入口管的底端与定量喷射器的顶端连通，并且定量喷射器的底端与反应箱的内腔连通，风机罩内腔的一侧通过支撑板固定连接有伺服电机，便于使用者进行安装使用，且整体稳定性强。

附图说明

图1为本发明结构的立体图；

图2为本发明风机罩结构的剖视图；

图3为本发明反应箱结构的剖视图；

图4为本发明系统的结构原理框图；

图5为本发明风机罩整体结构示意图；

图6为本发明排气盖整体结构示意图；

图7为本发明定量喷射器剖视图；

图8为本发明喷头剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种技术方案：一种甲醇重整制氢尾气排放装置，包括送风装置1、反应箱2、制氢重整器3、定量喷射器5，所述送风装置1送风端与反应箱2的一端连通，所述反应箱2另一端与所述制氢重整器3供热端连接，所述制氢重整器3远离反应箱2端设有尾气出口管18，氧气传感器24连接于所述制氢重整器3远离反应箱2端，且所述氧气传感器24检测头端贯穿所述重整器3内腔并靠近所述尾气出口管18设置，用以检测自所述尾气出口管18排出尾气的氧气浓度，所述定量喷射器5连接于所述反应箱2其侧端靠近送风装置1位置，所述反应箱2内填充有催化物质。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过定量喷射器5向所述反应箱2内喷射甲醛水，在尾气出口管18位置加装有氧气传感器24，实时监测自所述尾气出口管18排出尾气的氧气浓度，当尾气的氧气浓度高于一定值时，间接表示在反应箱2内，过量的风量造成过量的氧气被送入到反应箱2内与甲醇水混合后与催化物质反应，过量的风量会加快热量从尾气出口管18排出，造成热量损失严重，此时通过减小送风装置1的送风量，以达到风量与氧气浓度的平衡；当尾气的氧气浓度低于一定值时，间接表示在反应箱2内，与甲醇水混合的氧气不足，过剩的甲醇水从尾气出口管18排出，造成环境污染，不足量的氧气表示送风装置1提供的风量不足，此时通过增大送风装置1的送风量，以达到风量与氧气浓度的平衡。

举例来说，在定量喷射器5喷射甲醇水量一定的前提下，将所述氧气浓度定值设为3％，氧气传感器24的型号为jcj175a，甲醇水的喷入量与空气完全燃烧通过下面反应式计算得来的，ch3oh+o2＝co2+2h2o(空气中氧气含量21％)，为了尾气排放达标，会让通风扇叶7吹入的风量大于理论值，但由于环境温度以及不同的加热状态，甲醇水燃烧不充分，排放物中不可避免有一氧化碳的成份，造成空气污染，不完全反应方程式如下，ch3oh＝co+2h2，o2+2h2(g)＝2h2o，通过氧气传感器24实时监测尾气中氧气的含量，我们只要在控制系统加入尾气中氧含量在3％的条件，当通过氧气传感器24监测到尾气中氧气含量大于3％时，减少送风装置1的送风量，当通过氧气传感器24监测到尾气中氧气含量大于3％时，增大送风装置1的送风量。

如图2所示，在一个实施例中，所述反应箱2内腔的顶部和底部均固定连接有连接板10，并且两个连接板10的一侧之间均通过螺钉11固定连接有第一催化筒12，所述第一催化筒12内腔的顶部和底部之间通过销钉固定连接有第一催化剂块13，所述第一催化筒12的表面固定连接有螺纹板14，并且螺纹板14的表面通过螺纹槽15螺纹连接有第二催化筒16，所述第二催化筒16内腔的顶部和底部之间通过销钉固定连接有第二催化剂块17。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：反应箱2内腔的顶部和底部均固定连接有连接板10，并且两个连接板10的一侧之间均通过螺钉11固定连接有第一催化筒12，第一催化筒12内腔的顶部和底部之间通过销钉固定连接有第一催化剂块13，第一催化筒12的表面固定连接有螺纹板14，并且螺纹板14的表面通过螺纹槽15螺纹连接有第二催化筒16，第二催化筒16远离第一催化筒12的一侧连通有进气斗21，并且进气斗21的表面与反应箱2的内壁接触，第二催化筒16内腔的顶部和底部之间通过销钉固定连接有第二催化剂块17，当使用者需要对第一催化剂块13和第二催化剂块17进行清洗时，这时使用者就可以松开螺钉11，然后将第一催化筒12和第二催化筒16相互转动，这样使用者就可以将第一催化筒12和第二催化筒16分开，然后将第一催化剂块13和第二催化剂块17取出进行清洗，这样可以便于使用者其进行清洗。

在一个实施例中，所述第二催化筒16远离第一催化筒12的一侧连通有进气斗21，并且进气斗21的表面与反应箱2的内壁接触，所述进气斗21进气端靠近送风装置1设置。

如图3所示，在一个实施例中，所述送风装置1包括风机罩101，所述风机罩101内腔的一侧通过支撑板固定连接有伺服电机6，且所述伺服电机6的输出端固定连接有通风扇叶7，所述风机罩101的一侧通过开口连通有连通箱8，所述连通箱8侧端连通有空气进管19，所述空气进管19进气端与所述连通箱8侧端连通，所述空气进管19出气端连通于所述反应箱2靠近送风装置1的一端。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：伺服电机6运作带动与其输出端固定连接的通风扇叶7转动，以产生一定风量，并导入到连通箱8内，导入到连通箱8内的风自空气进管19导入到反应箱2内。

在一个实施例中，所述反应箱2侧端连通有氢气进管20，所述氢气进管20连通于所述反应箱2其侧端靠近送风装置1位置。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：所述反应箱2侧端连通有氢气进管20，甲醇水与氧气混合后与催化物质反应产生热量并供给制氢重整器3，所述制氢重整器3获得热量来源后工作并制备氢气，制氢重整器3制备的氢气供给其后端的燃料电堆发电时，部分未反应的氢气自氢气进管20重新回到反应箱2内，形成闭环线路，未反应的氢气与氧气混合后在催化物质的作用下发生反应，从而消耗掉未反应的氢气，通过氧气传感器24实时监测尾气中氧气的含量，当通过氧气传感器24监测到尾气中氧气含量大于3％时，减少送风装置1的送风量，当通过氧气传感器24监测到尾气中氧气含量大于3％时，增大送风装置1的送风量。

在一个实施例中，所述重整器3的底部固定连接有安装支架22，并且安装支架22的内部开设有安装孔23，使用者可通过安装支架22和安装孔23对该装置进行安装。

如图4所示，在一个实施例中，所述风机罩101内侧壁固定连接有电箱25，所述电箱25内腔固定连接有中央处理器26，所述中央处理器26分别与所述伺服电机6、定量喷射器5和氧气传感器24连接。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：预先通过中央处理器26设置3％的氧气浓度值，所述氧气传感器24实时监测自所述尾气出口管排出尾气的氧气浓度，并上传给中央处理器26，中央处理器26实时接收自所述氧气传感器24上传的氧气浓度值并与预先设置的3％氧气浓度值进行比较，当上传的氧气浓度值高于3％时，中央处理器26向所述送风装置1发出减少风量工作指令，伺服电机6减慢转速，当上传的氧气浓度低于3％时，中央处理器26向所述送风装置1发出增大风量工作指令，伺服电机6增大转速，通过中央处理器26实现风量与氧气浓度的自动互补。

如图5、图6所示，在一个实施例中，所述风机罩101包括罩壳主体1-1，所述罩壳主体1-1的罩口环设有沿边1-2，所述沿边1-2上周向分布有多个等距排列的安装孔1-3，所述连通箱8靠近风机罩101的一端设有与所述沿边1-2配合连接的台阶边沿，所述安装孔1-3之间设置有多个通风槽口1-4，多个所述通风槽口1-4等距排布与所述安装孔1-3之间，多个所述通风槽口1-4其一端连接于所述罩壳主体1-1外边沿端，多个所述通风槽口1-4其另一端呈倾斜式设置，所述通风槽口1-4表面开设有条状排风口1-5，所述罩壳主体1-1表面中心处设有圆形封板1-6，所述圆形封板1-6上设有环形排风口1-7，所述环形出风口1-7的外侧边缘处设置有循环槽孔1-8，所述环形排风口1-7上分别设置有外环圈1-9和内环圈1-11，所述外环圈1-9上贯穿设有开孔，所述内环圈1-11设置于所述外环圈1-9的一侧，且所述内环圈1-11内部设置有转动扇叶，所述环形排风口1-7的中心处设置有排气盖1-12，所述排气盖1-12包括：外固定圈1-121、中心挡片1-122、螺旋圈1-123、固定杆1-124和定位杆1-125，所述中心挡片1-122的背面中部环设有多个导向块1-126，所述导向块1-126的个数为所述固定杆1-124和定位杆1-125的数量之和，所述固定杆1-124和定位杆1-125的数量相等且相间分布，所述螺旋圈1-123设于外固定圈1-121和中心挡片1-122之间，所述螺旋圈1-123与所述中心挡片1-122共面设置，所述固定条1-125的外端设有回状勾1-127，所述固定杆1-124与外固定圈1-121、中心挡片1-122、螺旋圈1-123之间的交点通过焊接固定，所述固定条1-125与外固定圈1-121、中心挡片1-122、螺旋圈1-123之间的交点通过焊接固定。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：通过沿边1-2上设有的安装孔1-3实现所述沿边1-2与所述台阶边沿之间的连接，通过设置有倾斜式设置的通风槽口1-4、条形排风口1-5、环形排风口1-7和循环槽孔1-8，所述通风槽口1-4表面开设有条形排风口1-5，该罩壳主体1-1可四面出风，所述通风槽口1-4靠近所述罩壳主体1-1内部的一端呈倾斜式设置，且所述条形排风口1-5由大到小、顺时针排序，与风机旋转方向一致，更利于出风效果，罩壳主体1-1表面中心处开设有环形排风口1-7，所述环形排风口1-7的外侧边缘处设置有循环槽孔1-8，通过设置有环形排风口1-7，所述循环槽孔1-8可以根据风向进行循环出风，促使风量能最大化被输送出去，提高了罩壳主体1-1的出风冷却效果，所述排气盖1-12生产加工过程简明合理，生产效率高，对劳动力要求低，所述回状勾1-127通过螺丝将固定条1-125与所述环形排风口1-7边沿端紧固连接，回状勾1-127与固定条1-125之间一体弯制成型，减少额外开孔的麻烦，中心挡片1-122既提高了整体结构强度，增强防护作用，又避免影响风力流动。

如图7、图8所示，在一个实施例中，所述定量喷射器5包括阀体5-1和阀盖5-2，所述阀盖5-2与阀体5-1配合连接，所述甲醇入口管4的底端与所述阀体5-1的顶端连通，所述阀体5-1的一端设有喷油口5-3，所述喷油口5-3上连接有喷头5-4，所述喷头5-4包括一端设为敞口且与所述喷油口5-3固定连接的喷嘴外壳5-41、设于所述喷嘴外壳5-41内的喷嘴芯体5-42、罩设于所述喷嘴外壳5-41敞口端的喷嘴帽体5-43，所述喷嘴外壳5-41包括与所述喷油口5-3固定连接的卡接端5-411、固定设于所述卡接端5-411一端且用于安装所述喷嘴芯体5-42的安装端5-412、设于所述安装端5-412远离所述卡接端5-411一端且外径与所述喷嘴帽体5-43内径适配的连接端5-413，所述连接端5-413与所述喷嘴帽体5-43通过螺纹连接，所述卡接端5-411的外径小于所述安装端5-412的外径，所述卡接端5-411内设有进油孔，所述安装端5-412内设有与所述喷嘴芯体5-42外径适配的安装孔，所述安装孔的内径大于所述进油孔的内径，所述安装孔与进油孔连接的一侧面设为弧面，所述连接端5-413外侧壁设有螺纹，所述连接端5-413外侧套设有密封圈5-414，所述喷嘴芯体5-42包括设于所述安装孔内且一端面与所述安装孔侧面适配并与所述进油孔接触的堵头5-421、固定设于所述堵头5-421远离所述进油孔一端的第一弹簧5-422、一端穿设于所述第一弹簧5-422内且与所述第一弹簧5-422转动连接的喷射头5-423，所述喷射头5-423外侧壁设有与所述进油孔方向一致的液体流动凹槽5-424，所述喷射头5-423靠近所述第一弹簧5-422的一端固定设有与所述第一弹簧5-422卡接的卡接轴5-425，所述堵头5-421靠近进油孔的一端设为球面结构并堵住所述进油孔，所述喷嘴帽体5-43包括一端设为敞口且内径与所述连接端5-413外径适配的第二壳体5-431、设于所述第二壳体5-431靠近所述连接端5-413内侧壁且与所述密封圈5-414适配的密封圈安装槽5-432、设于远离所述连接端5-413一端面中间位置的出油口5-433，所述第二壳体5-431远离所述密封圈安装槽5-432的内侧壁设有与所述连接端5-413外侧壁的螺纹啮合的螺纹。

上述技术方案的工作原理和有益效果为：油输入到喷头5-4内，油流入喷头5-4的进油孔，喷头5-4内的堵头5-421在的进油压力下向远离卡接端5-411的方向上挤压第一弹簧5-422，使堵头5-421离开进油孔不与进油孔接触，从而使油可以从进油孔流入安装端5-412并通过液体流动凹槽5-424流到第二壳体5-431内，第二壳体5-431内的油通过第二壳体5-431一端的喷射头5-423喷出。当进油孔内液压消失，堵头5-421在第一弹簧5-422的弹力作用下向进油孔移动并重新密封住进油孔，从而增强了喷头5-4的密封性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。