[发明专利]一种制氢机排气及泄压系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于制氢设备技术领域，涉及一种制氢机，尤其涉及一种制氢机排气及泄压系统；同时，本发明还涉及一种制氢机排气及泄压系统的控制方法。

背景技术

环境污染、能源危机日益严峻，开发新能源成为解决该问题的有效途径。氢能高效、环保是公认的未来理想能源，正吸引着越来越多的研究人员投入到氢能的研究和开发之中。电化学和热化学是氢利用的两种方式，电化学在常温下释放能量，产物是水，几乎对环境无任何污染。

目前，主要的制氢技术包括化石燃料重整制氢、水电解制氢、太阳能制氢、生物质制氢等。众多可用于燃料重整的原料中，甲醇等低碳醇燃料来源广泛，可从生物质制取，价格低廉，制备工艺条件缓和，碳化污染小，是用于移动氢源的理想原料选择。

目前，甲醇重整制氢方式主要有三种方式：自热重整、部分氧化重整和蒸汽重整。甲醇水蒸汽自热重整是甲醇水、脱盐水混合经加热汽化后进度重整反应器在一定的温度、压力和催化剂条件下发生甲醇裂解和一氧化碳水汽转化反应，具有反应温度低、出口H₂含量高且CO含量少等特点。其反应原理如下：

甲醇分解：CH₃OH→CO+2H₂

水汽转化：H₂O+CO→CO₂+H₂

甲醇重整制氢反应温度在220-250℃，是吸热反应。自热重整需要提纯后的尾气燃烧提供热量，因此必须提供稳定的燃烧热。当系统尾气过多的时候，重整温度会过高，导致重整气中CO含量升高、催化剂的活性和寿命下降。重整反应是在反应腔内进行即重整室，重整室是直接受火的承压设备，当重整压力过高时会对重整室产生损害。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的制氢机结构，以便克服现有制氢机结构存在的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种制氢机排气及泄压系统，保证重整室的压力和温度稳定，提高制氢机制氢效率，同时能有效延长设备使用寿命。

此外，本发明还提供一种制氢机排气及泄压系统的控制方法，保证重整室的压力和温度稳定，提高制氢机制氢效率，同时能有效延长设备使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种制氢机排气及泄压系统，所述系统包括：重整室、原料箱、提纯系统、纯氢排放阀、泄压安全阀、尾气回热阀、尾气排放阀；

所述重整室分别连接原料箱、提纯系统；重整室与原料箱之间设有微型泵，将原料箱内的甲醇水泵入重整室内汽化后进入催化剂层进行重整反应；

所述重整室设有输送管路、泄压管路；输送管路连接提纯系统，将重整产生的富氢输送至提纯系统提纯；泄压管路设有泄压安全阀；

所述提纯系统设有纯氢输送管路、尾气回热管路；所述纯氢输送管路设有纯氢排放阀，通过纯氢排放阀输送至氢燃料电池；所述尾气回热管路设有尾气回热阀，富氢尾气通过尾气回热阀进入重整室的加热系统，提供甲醇水汽化热及重整反应的热量；所述尾气回热管路分别连接重整室、尾气排放管路，尾气排放管路设有尾气排放阀；

所述重整室内设有压力传感器、温度传感器、控制电路，压力传感器用以感应重整室内的压强，温度传感器用以感应重整室内的温度；所述控制电路分别连接压力传感器、温度传感器、纯氢排放阀、泄压安全阀、尾气回热阀、尾气排放阀；

甲醇水蒸汽进入重整室后发生化学反应，生成富氢，与此同时系统压力升高；重整室设计最高使用压力为P1，当泵异常工作，进入重整室的甲醇水蒸汽会更多，导致系统压力升高，压力超出P1，会影响设备的安全使用；当重整室的液压传感器探测压力超过P1时，泄压安全阀自动打开，避免系统超压，程序将系统自动切换至关机状态，并通过远程监控系统将数据回传至监控中心，通知维修人员现场检测故障原因；P1为15bar；

自热重整需要提纯后的尾气燃烧提供热量，当尾气过量，系统超过设定最高使用温度T1时，尾气长闭阀打开，并且根据重整温度与T1的差值，自动控制排气时间，做到间隙性排气，避免重整室压力出现较大波动，同时降低重整室温度，延长系统使用寿命；T1为310℃。

一种制氢机排气及泄压系统，所述系统包括：重整室、原料箱、提纯系统；

所述重整室分别连接原料箱、提纯系统；

所述重整室设有泄压管路、输送管路，泄压管路设有泄压安全阀，输送管路连接提纯系统；