[发明专利]热机-氢反应床联合循环系统

说明书

本发明涉及一种热机‑氢反应床联合循环系统，包括热机、氢气压缩单元、中间再热器和膨胀机。氢气压缩单元设有至少一组氢反应床，每组至少两台氢反应床，氢反应床之间相互连通。膨胀机为多级膨胀机，热机的热介质出口通过氢反应床和中间再热器连接到尾气排放口。氢气压缩单元的氢反应床连接到膨胀机入口，膨胀机的一级出口和/或二级出口与中间再热器或氢气压缩单元连接，中间再热器或氢气压缩单元的出口与膨胀机的下一级进口连接，膨胀机出口连接到氢气压缩单元的氢反应床。本发明通过热机与氢气压缩单元的氢反应床联合，充分利用热机做功后的尾气余热加热金属氢化物，产生高压氢气推动膨胀机做功，有利于提高热效率。

技术领域

本发明属于氢能源动力设备技术领域，涉及一种氢气动力循环利用设备，具体涉及一种热机-氢反应床联合循环系统。

背景技术

进入二十一世纪，汽车发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是车用发动机的主要机种。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响，以及减少大气污染和汽车发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。取代化石能源经济的新能源经济，或者说后石油时代的新能源经济将是“氢能源经济”、“低碳经济”及其核能、太阳能、风能、水能、生物质能、地热等多元化能源现代化利用相辅相成的新能源经济。氢能源是众多替代能源中的一种可再生资源，热值高，并且燃烧后大部分生成物是水蒸气，是一种理想的绿色燃料。作为代用燃料的氢能源可以解决二大难题：一是石油燃料储量有限，二是使用石油燃料带来的环境污染。

氢能源是未来的能源主体，氢能源汽车、氢燃料电池日渐进入人们的生活当中。氢能源在内燃机车、火箭、汽车、船舶、交通工具以及以氢为动力的燃料电池等方面有着广泛的应用前景。随着氢能源时代即将到来，氢能源汽车逐步推广使用，环保节能的金属氢化物反应床成为近年世界范围的压缩系统研究的热点。现有技术的氢反应床的氢能源利用率低，不能满足氢能源汽车及其它动力设备的需求。

发明内容

本发明的目的是提供热机-氢反应床联合循环系统，通过热机与氢反应床联合，利用换热使氢反应床释放出氢气携带较高的能量，驱动膨胀机做功，提高氢能源设备的热效率和氢反应床的氢能源的利用率。

本发明的技术方案是：一种热机-氢反应床联合循环系统，包括热机和氢气压缩单元，氢气压缩单元设有至少一组氢反应床，每组至少两台氢反应床，氢反应床之间相互连通。其特征是：系统设有中间再热器和膨胀机，膨胀机为三级膨胀机，设有一级叶轮、二级叶轮、三级叶轮、膨胀机入口、一级出口、二级进口、二级出口、三级进口和膨胀机出口。热机的热介质出口通过氢气压缩单元的氢反应床和中间再热器连接到尾气排放口。氢气压缩单元的氢反应床连接到膨胀机入口，膨胀机的一级出口和/或二级出口与中间再热器或氢气压缩单元连接，中间再热器或氢气压缩单元的出口与膨胀机的下一级进口连接，膨胀机出口连接到氢气压缩单元的氢反应床。

热机为烟气轮机、燃气轮机、蒸汽轮机、活塞式发动机和吸氢反应器。热机的燃料为气体燃料或液体燃料，热介质为烟气、热水、蒸汽或循环氢气。热机的动力输出轴与发电机或动力设备连接，膨胀机的动力输出轴与发电机或动力设备连接。氢气压缩单元中氢反应床中金属氢化物为稀土类为主的物质。