CN115263535A - 一种甲醇重整内燃机发电增程设备及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种甲醇重整内燃机发电增程设备及车辆，涉及内燃机技术领域，解决了现有技术中能量利用率低的问题，本发明包括发电机组和与之配套的水冷系统，其内燃机设置有用于向其燃烧室提供气体燃料的喷气器，所述发电机组电连接有电池储能系统，所述电池储能系统电连有电动机用于为所述电动机提供所需之电能；还包括重整反应器、甲醇水箱和甲醇泵；所述重整反应器的进气口和排气口分别连接所述甲醇泵和所述喷气器；所述甲醇水箱用于存储重整制氢使用的甲醇水溶液，所述甲醇泵用于将所述甲醇水箱存储的甲醇水溶液泵送至所述重整反应器；所述内燃机的排气管连接所述重整反应器用于提供重整制氢的热源。本发明与现有技术相比，其能量利用率较高。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，具体的说，是一种甲醇重整内燃机发电增程设备及车辆。
背景技术
在车辆上，传统内燃机工作过程中，只有三分之一的热量在做功，其余热量被排放到外部浪费掉，不仅能量利用率低而且会对环境造成较大污染，如果能将这个外排能量利用，对内燃机的效率将会是质的飞跃。
专利号为CN103693618A的中国发明专利公开了一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，其利用汽车的高温尾气作为制氢反应器重整制氢的加热源，但是内燃机工作所产生的余热并没有得到充分利用，任然浪费严重，为了提高能量利用率，一般会将所制得的多余氢气保存起来以供后面使用，一般方式是采用储气罐作为容器储存多余的氢气，这种能量储存方式单一，无法将其他形式的多余能量储存起来备用，导致能量利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于设计出一种甲醇重整内燃机发电增程设备及车辆，用以解决能量利用率低的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明提供了一种甲醇重整内燃机发电增程设备，包括发电机组，发电机组的内燃机配套有水冷系统，所述内燃机设置有用于向其燃烧室提供气体燃料的喷气器，所述发电机组电连接有电池储能系统，所述电池储能系统电连有电动机用于为所述电动机提供所需之电能；还包括重整反应器、甲醇水箱和甲醇泵；所述重整反应器的进气口和排气口分别连接所述甲醇泵和所述喷气器；所述甲醇水箱用于存储重整制氢使用的甲醇水溶液，所述甲醇泵用于将所述甲醇水箱存储的甲醇水溶液泵送至所述重整反应器；所述内燃机的排气管连接所述重整反应器用于提供重整制氢的热源。
采用上述设置结构时，发电机组运行过程中可为电池储能系统充电，电池储能系统可以为电动机提供电能用于驱动车辆，同时内燃机的高温尾气可为重整反应器提供反应所需的热量，在甲醇泵将甲醇水溶液从甲醇水箱中泵送至重整反应器后，在制氢催化作用下，甲醇会裂解反应生成CO和H2，并且CO会与水蒸气反应生成CO2和H2，得到CO2和H2的混合气用于供给内燃机继续运行。由于重整反应器利用了内燃机运行过程产生的高温尾气的能量，且同时通过发电机组将部分能量以电能储存在电池储能系统中储存起来备用，提高了能量的利用率，能够增加一定的运行时间，运用在车辆上时则可提高运行里程。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：还包括第一换热器，所述第一换热器的冷媒通道入口连接所述甲醇泵，所述第一换热器的冷媒通道出口连接所述重整反应器的进气口；所述内燃机的排气管串接所述第一换热器的热媒通道。
采用上述设置结构时，第一换热器与重整反应器同时利用了内燃机的高温尾气，进一步提高了能量的利用率，同时，甲醇水溶液可在第一换热器内受热升温汽化。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：还包括第二换热器；所述第二换热器的热媒通道接入所述水冷系统；所述第二换热器的冷媒通道入口连接所述甲醇泵，冷媒通道出口连接所述第一换热器的冷媒通道入口。
采用上述设置结构时，第二换热器的设置可以在第一换热器利用内燃机的排气热量的同时增加利用内燃机的水冷系统的热量，提高能量利用率，并且也使得甲醇水溶液在进入第一换热器前先经过第二换热器进行升温汽化，能够逐步提高甲醇水蒸汽的温度。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述甲醇泵连接有第二喷油器，所述第二喷油器连接所述第二换热器的冷媒通道入口，用于使甲醇水溶液雾化喷入所述第二换热器的冷媒通道。
采用上述设置结构时，第二喷油器的设置可以让甲醇水溶液以雾化形式喷入第二换热器的冷媒通道中，可以提高吸热汽化的效率。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述水冷系统的循环冷却水路中加注导热油。
采用上述设置结构时，水冷系统的冷却液为导热油时可以提高至冷却系统的温度，可以让甲醇水一次汽化，将甲醇水变成甲醇水蒸汽。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述重整反应器内还设置有热媒管道，所述内燃机的排气管依次串接所述重整反应器的热媒管道和所述第一换热器的热媒管道。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：还包括储气罐，所述重整反应器的排气口连接所述储气罐的进气口，所述储气罐的出气口通过减压阀与所述喷气器连接。
采用上述设置结构时，储气罐的设置可以将多余的氢气储存起来备用，并且可以配合减压阀来保证喷气器入口的压力恒定，以维持稳定的燃料供应。储气罐和电池储能系统配合可以以两种形式将多余的氢气和多余的电能储存起来，能够最大限度地利用能量。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述重整反应器的排气口与所述储气罐之间串接有一用于给所制得气体进行散热的第一散热器。
采用上述设置结构时，第一散热器的设置能够降低储气罐入口的混合气温度，使储气罐能储存更多的氢气。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：还包括无焰燃烧反应装置、风机、第三喷油器和第一喷油器；
所述甲醇泵分别连接第一喷油器、第二喷油器和第三喷油器，用于将甲醇水溶液分别泵送至各喷油器处；
所述第一喷油器与所述第一换热器的冷媒通道的入口连接，用于使甲醇水溶液雾化喷入所述第一换热器的冷媒通道；
所述内燃机的排气管串接位于所述重整反应器上游的无焰燃烧反应装置，所述无焰燃烧反应装置用于使甲醇与氧气在催化剂作用下发生氧化反应；所述风机接入所述内燃机的排气管用于向所述无焰燃烧反应装置提供所需之氧气；所述第三喷油器用于使甲醇水溶液雾化喷入所述无焰燃烧反应装置内提供所需之甲醇。
采用上述设置结构时，在发电机组为启动前，甲醇泵可将甲醇水溶液泵送至第三喷油器处，第三喷油器能将甲醇水溶液雾化后喷入无焰燃烧反应装置中氧化放热，可以为重整反应器和第一换热器提供热量，用于制氢，供发电机组冷启动使用，这样可以完全使用甲醇作为燃料。
本发明还提供了一种车辆，其搭载有上述的甲醇重整内燃机发电增程设备。
本发明具有以下优点及有益效果：
本发明中，发电机组运行过程中可为电池储能系统充电，电池储能系统可以为电动机提供电能用于驱动车辆，同时内燃机的高温尾气可为重整反应器提供反应所需的热量，在甲醇泵将甲醇水溶液从甲醇水箱中泵送至重整反应器后，在制氢催化作用下，甲醇会裂解反应生成CO和H2，并且CO会与水蒸气反应生成CO2和H2，得到CO2和H2的混合气用于供给内燃机继续运行。由于重整反应器利用了内燃机运行过程产生的高温尾气的能量，且同时通过发电机组将部分能量以电能储存在电池储能系统中储存起来备用，提高了能量的利用率，能够增加一定的运行时间，运用在车辆上时则可提高运行里程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例3的甲醇重整内燃机发电增程设备的驱动原理图；
图2是实施例4的甲醇重整内燃机发电增程设备的驱动原理图。
图中标记为：
1、发电机组；1a、喷气器；2、电池储能系统；3、电动机；4、重整反应器；5、第一换热器；6、甲醇水箱；7、甲醇泵；8、储气罐；9、第二换热器；10、第二喷油器；11、无焰燃烧反应装置；12、风机；13、第三喷油器；14、第一散热器；15、减压阀；16、冷却液循环泵；17、第二散热器；18、安全泄压阀；19、第一喷油器。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其能量利用率较高，如图1、图2所示，特别设置成下述结构：
该种甲醇重整内燃机发电增程设备采用甲醇和电的混合动力。甲醇通过重整反应器4重整制氢所得的氢气作为气体燃料驱动发电机组1的内燃机运行，内燃机组1的发出的多余电力通过电池存储，以混合动力形式提高能量利用率，实现增程目的。
该种甲醇重整内燃机发电增程设备包括有一套发电机组1，发电机组1包括通过联轴器连接的内燃机和发电机。
内燃机设置有用于向其燃烧室喷入氢气的喷气器1a。内燃机配套有水冷系统，该水冷系统包括循环冷却水路和配置于循环冷却水路中的冷却液循环泵16和第二散热器17。内燃机在工作过程中，活塞和缸体温度在1000℃以上，水冷系统可保证活塞和缸体不被高温破坏。内燃机在工作过程中，会产生700℃左右的废气，可利用废气的温度来进行甲醇水的重整制氢。
发电机组1的发电机与一电池储能系统2进行电连，电池储能系统2又与电动机3电连，电动机用于驱动车辆的车轮进行行驶。电池储能系统2为锂电储能系统，其用于为电动机3提供所需之电能。
甲醇水重整制氢中，热力学上的甲醇重整制氢是一个吸热反应过程，甲醇(CH3OH)和水在催化剂和一定温度作用下(吸热过程反应)产生C-H和C-O键的催化活性及C-C键的偶联反应，实现甲醇水重整变成为氢气(H2)和二氧化碳(CO2)，其总反应式为：CH3OH+H2O→CO2+3H2。
因此该种甲醇重整内燃机发电增程设备采用重整反应器4、甲醇水箱6和甲醇泵7制备氢气。该甲醇水箱6用于存储重整制氢所需的甲醇水溶液。甲醇水溶液为甲醇和水的混合溶液，理想的，一份甲醇水溶液使得其可在重整制氢过程中生成一份二氧化碳和三份氢气。该甲醇泵7整体设置于甲醇水箱6内，用于将甲醇水箱6存储的甲醇水溶液泵送出去作为重整制氢的原料。该重整反应器4具有一进气口和一排气口，其进气口和排气口分别通过管道连接甲醇泵7的出口和喷气器1a的入口。重整反应器4的进气口和排气口处分别设置有一单向阀，使得甲醇的流向只能从甲醇泵7单向地流入重整反应器4中，并使氢气只能单向地流出重整反应器4。甲醇水溶液经过重整反应器4后可在温度合适的情况下重整生成二氧化碳和氢气。
重整反应器4的温度由内燃机的高温尾气提供。内燃机的排气管与重整反应器4相连接用于将热量传递给重整反应器4提供重整制氢的热源。内燃机的排气管可缠绕在重整反应器4上对重整反应器4进行加热，为了获得较好的加热效果，优选的，本实施例中的该重整反应器4在现有设备的结构上在其内部增设一段热媒管道，同时让内燃机的排气管与重整反应器4的热媒管道串接在一起，使得内燃机通过其排气管串接重整反应器4。
在应用时，其甲醇水箱6中存储有重整制氢使用的甲醇水溶液。在内燃机完成启动后，内燃机的废气通过排气管对重整反应器4加热，当重整反应器4的温度达到250℃时，重整反应条件便成熟，此时可以启动甲醇泵7将甲醇水箱6存储的甲醇水溶液泵送至重整反应器4内，在催化剂作用下和一定的温度条件下，甲醇水受热蒸发并发生重整反应生成二氧化碳和氢气。氢气可通过喷气器1a供给内燃机使用作为持续运转的气态燃料。发电机发出的多余电能存储在电池储能系统2中，用于驱动电动机3或者为内燃机的电动马达或其他用电设备提供电能。
本实施例中，该种甲醇重整内燃机发电增程设备的发电机组1启动时可通过传统的供油管路完成启动，启动后可转为烧氢气。发电机组1运行过程中可为电池储能系统2充电，电池储能系统2可以为电动机3提供电能用于驱动车辆，同时内燃机的高温尾气可为重整反应器4提供反应所需的热量，在甲醇泵7将甲醇水溶液从甲醇水箱6中泵送至重整反应器4后，在制氢催化作用下，甲醇会裂解反应生成CO和H2，并且CO会与水蒸气反应生成CO2和H2，得到CO2和H2的混合气用于供给内燃机继续运行。由于重整反应器4利用了内燃机运行过程产生的高温尾气的能量，且同时通过发电机组1将部分能量以电能储存在电池储能系统2中储存起来备用，提高了能量的利用率，能够增加一定的运行时间，运用在车辆上时则可提高运行里程。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：
内燃机在工作过程中，活塞和缸体温度在1000℃以上，水冷系统可保证活塞和缸体不被高温破坏，水冷系统带走了大量的热量，为了充分提高内燃机的效率，需要进一步利用水冷系统的热量。
本实施例中，该种甲醇重整内燃机发电增程设备进一步提高了能量的利用率，具体提高了对内燃机的高温尾气的能量利用。
该种甲醇重整内燃机发电增程设备设置有一第一换热器5。该第一换热器5的冷媒通道入口通过管道与甲醇泵7的出口连接，第一换热器5的冷媒通道出口通过管道与重整反应器4的进气口连接。内燃机的排气管依次串接重整反应器4的热媒通道和第一换热器5的热媒通道，使内燃机的废气经重整反应器4后的余热为第一换热器5供热。
本实施例中，第一换热器5与重整反应器4同时利用了内燃机的高温尾气，进一步提高了能量的利用率，同时，甲醇水溶液可在第一换热器5内受热升温汽化。
作为本实施例的一种较佳实施方式，该种甲醇重整内燃机发电增程设备进一步利用了内燃机的水冷系统的废热。具体还设置了一第二换热器9。该第二换热器9的热媒通道接入水冷系统作为循环冷却水路的一段，第二换热器9的冷媒通道入口通过管道与甲醇泵7的出口连接，第二换热器9的冷媒通道出口通过管道与第一换热器5的冷媒通道入口连接。甲醇水溶液依次经过第二换热器9和第一换热器5时可以依次经过水冷系统和尾气两次加热汽化。第二换热器9的设置可以在第一换热器5利用内燃机的排气热量的同时增加利用内燃机的水冷系统的热量，提高能量利用率，并且也使得甲醇水溶液在进入第一换热器5前先经过第二换热器9进行升温汽化，能够逐步提高甲醇水蒸汽的温度。
作为本实施例的一种较佳实施方式，甲醇泵7的出口通过管道连接有一第二喷油器10，该第二喷油器10连接第二换热器9的冷媒通道入口，用于使甲醇水溶液雾化喷入第二换热器9的冷媒通道。第二喷油器10的设置可以让甲醇水溶液以雾化形式喷入第二换热器9的冷媒通道中，可以提高吸热汽化的效率。
作为本实施例的最佳实施方式，该水冷系统的循环冷却水路中加注的是导热油。导热油的存在可以提高至冷却系统的温度至120℃，可以让甲醇水一次汽化，将甲醇水变成甲醇水蒸汽。
实施例3：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：
本实施例中，该种甲醇重整内燃机发电增程设备通过存储过于的氢气来将内燃机的废热以氢气的形式储存起来，以提高能量的利用率。
该种甲醇重整内燃机发电增程设备设置有一储气罐8。重整反应器4的排气口通过管道连接储气罐8的进气口，储气罐8的出气口通过管道连接喷气器1a的入口，在储气罐8余喷气器1a之间设置有一减压阀15用来控制喷气压力。
储气罐8上安装有一排空口和压力计。储气罐8的设计压力为8bar，减压阀15保证喷气器1a入口的气压恒定在2bar。储气罐8的设置可以将多余的氢气储存起来备用，并且可以配合减压阀15来保证喷气器1a入口的压力恒定，以维持稳定的燃料供应。为了保证系统安全，在储气罐8上设置有泄压口，该泄压口通过一安全泄压阀18与内燃机的排气管于第一换热器5下游的位置连接，同时，重整反应器4进气口处的单向阀与第一换热器5之间的管路通过一安全泄压阀18与内燃机的排气管于第一换热器5下游的位置连接。当储气罐8的压力超过设定的8bar时，与之连接的安全泄压阀18打开，将多余的氢气泄出系统；当重整反应器4的进气口压力超过设定压力时，与之连接的安全泄压阀18打开，将多余的甲醇水蒸汽排出。
储气罐8的设置可以将多余的氢气储存起来备用，并且可以配合减压阀15来保证喷气器1a入口的压力恒定，以维持稳定的燃料供应。储气罐8和电池储能系统2配合可以以两种形式将多余的氢气和多余的电能储存起来，能够最大限度地利用能量。
作为本实施例的最佳实施方式，重整反应器4的排气口处的单向阀与储气罐8之间串接有一用于给所制得氢气进行散热降温的第一散热器14。第一散热器14的设置能够降低储气罐8入口的混合气温度，使储气罐8能储存更多的氢气。
为了获得各项参数，保证系统稳定运行。甲醇泵7的出口处设置有压力计和温度计，用以检测泵出的甲醇水的压力和温度。第一换热器5的冷媒通道出口处设置有温度计和pH传感器，用于检测甲醇水蒸汽的温度和氢离子浓度。重整反应器4设置有温度计，用于检测器内部反应温度。重整反应器4的热媒通道的入口和出口处分别设置有温度计。第二换热器9设置有温度计，用于检测器其温度，第二换热器9的冷媒通道出口处还设置有一温度计，用于检测排出的甲醇水蒸汽温度。无焰燃烧反应装置11的入口和出口处分别设置有一温度计。
实施例4：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：
本实施例中，该种甲醇重整内燃机发电增程设备以甲醇水箱6中存储的甲醇水溶液作为冷启动时的燃料。作为燃料的甲醇需要经重整反应器4制得氢气后供给发电机组1的内燃机使用。
由于在内燃机冷启动时可能没有足够的氢气储备，因此，需要在内燃机未启动时进行制氢。
该种甲醇重整内燃机发电增程设备设置有一无焰燃烧反应装置11、一风机12、一第三喷油器13和一第一喷油器19。
甲醇泵7的出口连接的管道具有三个分支，通过该三个分支与连接第一喷油器19、第二喷油器10和第三喷油器13同时连接，用于将甲醇水溶液分别泵送至各喷油器处。具体的，第一个分支与第二喷油器10的入口连接，第二个分支与第一喷油器19的入口连接，第三个分支与第三喷油器13的入口连接。第二换热器9的冷媒通道出口所连接的管道与第一喷油器19共同与第一换热器5的冷媒通道的入口连接。第一喷油器19与第一换热器5的冷媒通道的入口连接，用于使甲醇水溶液雾化喷入第一换热器5的冷媒通道。
内燃机的排气管串接无焰燃烧反应装置11，无焰燃烧反应装置11位于重整反应器4的上游，即较重整反应器4更靠近内燃机的排气口。无焰燃烧反应装置11用于使甲醇与氧气在催化剂作用下发生氧化反应。风机12接入内燃机的排气管用于向无焰燃烧反应装置11提供所需之氧气，第三喷油器13用于使甲醇水溶液雾化喷入内燃机的排气管或无焰燃烧反应装置11内提供所需之甲醇。
冷启动使用时，首先开启第三喷油器13、风机12和甲醇泵7，甲醇泵7将甲醇水箱6存储的甲醇水溶液泵送至第三喷油器13处，第三喷油器13使甲醇水溶液喷入无焰燃烧反应装置11内，甲醇水与风机12提供的空气发生氧化反应产生热量，所产生的热量用于给重整反应器4加热。当重整反应器4的温度达到250℃时，重整反应条件便成熟，此时可启动第一喷油器19，让甲醇水溶液直接喷入第一换热器5内后汽化再进入到重整反应器4内制氢。当储气罐8内存储的氢气足够，压力达到设定值后，可以对内燃机进行冷启动，冷启动完成后可启动第二喷油器10并关闭第一喷油器19、第三喷油器13和风机12，使甲醇水溶液经第二换热器9和第一换热器5后再进入重整反应器4中制氢。多余的氢气被储存在储气罐8中，发电机发出的多余电能存储在电池储能系统2中，用于驱动电动机3或者为内燃机的电动马达或其他用电设备提供电能。在发电机组1为启动前，甲醇泵7可将甲醇水溶液泵送至第三喷油器13处，第三喷油器13能将甲醇水溶液雾化后喷入无焰燃烧反应装置11中氧化放热，可以为重整反应器4和第一换热器5提供热量，用于制氢，供发电机组1冷启动使用，这样可以完全使用甲醇作为燃料。
实施例5：
本实施例在上述实施例的基础上进一步提供了一种搭载有甲醇重整内燃机发电增程设备的车辆，特别采用下述设置结构：
该种车辆搭载的甲醇重整内燃机发电增程设备能够使车辆的行驶里程提高。
该车辆使用时，冷启动使用时，首先开启第三喷油器13、风机12和甲醇泵7，甲醇泵7将甲醇水箱6存储的甲醇水溶液泵送至第三喷油器13处，第三喷油器13使甲醇水溶液喷入无焰燃烧反应装置11内，甲醇水与风机12提供的空气发生氧化反应产生热量，所产生的热量用于给重整反应器4加热。当重整反应器4的温度达到250℃时，重整反应条件便成熟，此时可启动第一喷油器19，让甲醇水溶液直接喷入第一换热器5内后汽化再进入到重整反应器4内制氢。当储气罐8内存储的氢气足够后，可以对内燃机进行冷启动，冷启动完成后可启动第二喷油器10并关闭第一喷油器19、第三喷油器13和风机12，使甲醇水溶液经第二换热器9和第一换热器5后再进入重整反应器4中制氢。多余的氢气被储存在储气罐8中，发电机发出的多余电能存储在电池储能系统2中，用于驱动电动机3或者为内燃机的电动马达或其他用电设备提供电能。
在启动完成后，内燃机运行过程中，活塞和缸体温度1000℃以上，会产生700℃左右的废气。通过废气对重整反应器4和第一换热器5加热，水冷系统对第二换热器9加热。第二喷油器10将甲醇水雾化喷入到第二换热器9内升温至110℃汽化，汽化的甲醇水蒸汽进入到第一换热器5内与从重整反应器4排出的250℃的废气热交换升温至230℃后流入重整反应器4内制氢，废气经第一换热器5后降温至150℃排出。从重整反应器4排出的250℃的氢气经过第一散热器14冷却至常温后进入储气罐8中。根据外界的功率需求，喷气器1a由程序控制向内燃机内喷入氢气以驱动内燃机持续工作，同时负责喷入甲醇的第一喷油器1a停止工作。
在运行过程中，可以通过无焰燃烧反应装置11通过常温氧化催化剂使甲醇与氧气发生氧化反应或者将有害气体与氧气发生氧化反应生成无害的二氧化碳，这个过程属于放热反应，气体温度升至800℃，高温气体通过重整反应器4为重整制氢反应提供热量，经重整反应吸热后的气体温度降低至250℃，从重整反应器4的热媒通道出口排出，再次经过第一换热器5给甲醇水蒸汽加热，温度降至150℃排出，完成整个内燃机尾气的净化和热利用。内燃机的水冷系统中的冷却液采用导热油进行冷却，使得其沸点温度可以提高至120℃，用这个循环热来加热甲醇水，可将甲醇水一次变成甲醇水蒸汽，然后甲醇水蒸汽通过第一换热器5进一步升温至230℃，进入重整反应器4制氢，制出来的氢气和二氧化碳的混合气通过内燃机燃烧做功。
内燃机由直接燃烧汽油或甲醇，变成燃烧氢气，效率可提高19％(甲醇热值21600kJ，重整制氢后热值26690.8125KJ)。传统内燃机工作过程中，三分之一的热量被浪费，重整制氢过程能够最大限度将发动机浪费的热回收利用，使得内燃机效率由30％提高至50％以上。
整个发电过程中，根据外界的功率需求，喷气器1a由程序控制喷入氢气，驱动发电机组1工作，整个发电过程中，内燃机按最经济的状态运行。发电机发出的多余电能储存在电池储能系统2中，电池储能系统2将电量合理的分配给电动机3和其他用电设备，整个发电过程，储气罐8、发电机组1的内燃机和电池储能系统2严格按照需求方(电动机3)和供给方(重整反应器4)的供需关系工作，当储气罐8储气量小于20％，重整反应器4按最大制氢量充气，当储气罐8储气量到60％时，重整反应器4制氢量按最大值的60％工作，当储气罐8储气量到80％时，重整反应器4开始处于怠速不制气状态，发电机组1的工作状态只有两种，正常发电状态和怠速状态，当电池储能系统2电量小于30％时，发电机组1开始正常发电状态，当电池储能系统2电量达到80％时，发电机组1处于怠速状态，这种双储能(储气罐和电池储能系统2储能)两状态(正常发电和怠速)的能量储用，最大限度节能状态，能将能源的利用率提升至50％以上。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种甲醇重整内燃机发电增程设备，包括发电机组(1)，发电机组(1)的内燃机配套有水冷系统，其特征在于：所述内燃机设置有用于向其燃烧室提供气体燃料的喷气器(1a)，所述发电机组(1)电连接有电池储能系统(2)，所述电池储能系统(2)电连有电动机(3)用于为所述电动机(3)提供所需之电能；
还包括重整反应器(4)、甲醇水箱(6)和甲醇泵(7)；所述重整反应器(4)的进气口和排气口分别连接所述甲醇泵(7)和所述喷气器(1a)；所述甲醇水箱(6)用于存储重整制氢使用的甲醇水溶液，所述甲醇泵(7)用于将所述甲醇水箱(6)存储的甲醇水溶液泵送至所述重整反应器(4)；所述内燃机的排气管连接所述重整反应器(4)用于提供重整制氢的热源。
2.根据权利要求1所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：还包括第一换热器(5)，所述第一换热器(5)的冷媒通道入口连接所述甲醇泵(7)，所述第一换热器(5)的冷媒通道出口连接所述重整反应器(4)的进气口；所述内燃机的排气管串接所述第一换热器(5)的热媒通道。
3.根据权利要求2所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：还包括第二换热器(9)；所述第二换热器(9)的热媒通道接入所述水冷系统；所述第二换热器(9)的冷媒通道入口连接所述甲醇泵(7)，冷媒通道出口连接所述第一换热器(5)的冷媒通道入口。
4.根据权利要求3所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：所述甲醇泵(7)连接有第二喷油器(10)，所述第二喷油器(10)连接所述第二换热器(9)的冷媒通道入口，用于使甲醇水溶液雾化喷入所述第二换热器(9)的冷媒通道。
5.根据权利要求3所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：所述水冷系统的循环冷却水路中加注导热油。
6.根据权利要求2所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：所述重整反应器(4)内还设置有热媒管道，所述内燃机的排气管依次串接所述重整反应器(4)的热媒管道和所述第一换热器(5)的热媒管道。
7.根据权利要求2所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：还包括储气罐(8)，所述重整反应器(4)的排气口连接所述储气罐(8)的进气口，所述储气罐(8)的出气口通过减压阀(15)与所述喷气器(1a)连接。
8.根据权利要求7所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：所述重整反应器(4)的排气口与所述储气罐(8)之间串接有一用于给所制得气体进行散热的第一散热器(14)。
9.根据权利要求2-8任一项所述的一种甲醇重整内燃机发电增程设备，其特征在于：还包括无焰燃烧反应装置(11)、风机(12)、第三喷油器(13)和第一喷油器(19)；
所述甲醇泵(7)分别连接第一喷油器(19)、第二喷油器(10)和第三喷油器(13)，用于将甲醇水溶液分别泵送至各喷油器处；
所述第一喷油器(19)与所述第一换热器(5)的冷媒通道的入口连接，用于使甲醇水溶液雾化喷入所述第一换热器(5)的冷媒通道；
所述内燃机的排气管串接位于所述重整反应器(4)上游的无焰燃烧反应装置(11)，所述无焰燃烧反应装置(11)用于使甲醇与氧气在催化剂作用下发生氧化反应；所述风机(12)接入所述内燃机的排气管用于向所述无焰燃烧反应装置(11)提供所需之氧气；所述第三喷油器(13)用于使甲醇水溶液雾化喷入所述无焰燃烧反应装置(11)内提供所需之甲醇。
10.一种车辆，其特征在于：搭载有权利要求1-9任一项所述的甲醇重整内燃机发电增程设备。
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