CN101270709A - 随行制氢发动机燃料系统 - Google Patents

Abstract

一种以液态含氢燃料机载随行催化转化为富氢混合气体，并以富氢混合气体作为发动机燃料的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统(1)，和烃用型系统使用集成脱硫腔(004)的紧凑型随行制氢装置(c)，系统简洁紧凑，占用空间少，制氢过程不结垢、定容燃料箱机车续驶里程长，便于实用化。

Description

随行制氢发动机燃料系统

所属技术领域

本发明涉及一种以液态含氢燃料(低碳醇或烃等)机载随行催化转化为富氢混合气体，并以富氢混合气体作为发动机燃料的随行制氢发动机燃料系统，或以富氢混合气体和液态含氢燃料混合燃烧的随行制氢发动机燃料系统，尤其适用于车、船等运输机械，属发动机和能源技术领域。

背景技术

随着石油资源的不断枯竭和日夜增加的排放压力，寻找环保的替代能源早已受到世界各国的关注。氢气和生物质低碳醇(如乙醇等)已成公认的比较理想的清洁、替代能源。

氢燃料作为发动机的直接能源具有能量转换效率高、动力性能好和污染非常小的突出优点。氢能将成为理想的清洁能源之一，已经成为全球性的共识。以纯氢或氢和其它能源混合使用的各种混合动力的机车已成为世界各国研究的热点。

但氢能的广泛利用存在两面的主要障碍，其一是大规模的生产氢气的主要手段，就目前技术还在于电解水，但是如果电解水的上游能源是来自地矿资源，这样的氢能不仅没有替代能源的意义，相反是成本极高的高耗能态；其二在于其储存与配给的困难，氢气不便于管道输送和地面充氢站的投资成本极高的问题，已成为发展氢气车的一大瓶颈。如CN1800617A公开的氢气车、宝马汽车公司已经上市的氢气-汽油双燃料汽车等均无法避免这一困难。

以液态含氢燃料(低碳醇或烃等)为氢载体，利用发动机排气废热，将其通过公知的催化反应原理(直接裂解、或和水蒸汽重整、或和部份氧化)随车转化为以氢气为主，同时含有一定二氧化碳等气体的富氢混合气体，并以此富氢混合气体为发动机燃料的随行制氢技术，不仅能较好地解决地面充氢机车的储藏、配给和制造成本问题；同时能改变现有技术直接燃烧醇(或烃等)类燃料的不科学的、高耗能的使用方式，因为将液态含氢燃料转化为氢气后，其燃料的总热值有20％以上增值，能较大程度地提高发动机的热效率，是节能降耗的有效途径；并能大大改善排气质量。

代表性的公开技术如CN1401890A(醇氢混燃发动机装置)和CN1951718A(一种氢电混合动力汽车)、99211816.6(自身合成氢气发动机)等。但这些公知技术的不足在于：

1、为了减少或克服制氢过程中随行制氢装置的积炭现象，无论使用含水醇或配备专用水箱，以控制催化制氢中有较大比例的水蒸气重整反应，水蒸发时都存在严重的结垢问题；对于定容燃料箱，其机车的续驶里程极短。迄今为止，可以说现有公知技术的随行制氢系统的结垢现象和续驶里程极短的不足问题，是阻碍随行制氢技术不能快速实用化的重要原因之一。

2、对烃用型燃料系统需要增加专门的脱硫装置，系统结构繁复，减少自重或简化系统设备装置、管道对于移动机车有限的空间和降低燃耗十分重要。

3、随行制氢系统中所产氢气均为富氢混合气体，使用混合气体的发动机燃料系统在机车需要高负荷运行时会暴露出动力不足的弱点，因为富氢混合气体中的不可燃烧成分稀释了燃料气体的热值，当机车处于高负荷运行工况时，就会表现出燃料热值不足导致发动机动力下降的现象。

此外，需要地面充氢的纯氢汽车(如CN1800617A等)还是氢气混合动力汽车(如宝马公司的氢气-汽油混合动力汽车等)，为了保证汽车的续驶里程，必须使用35～90MP以上的高压或零下273℃超低温液氢装灌，高压储氢必然显著增加机车的制造成本。

发明内容

为了克服现有公知技术的不足，本发明的目的是提供一种适用于机车的只需地充液态含氢燃料(低碳醇或烃等)，利用发动机排气中的废热为热源，按照公知的催化裂解、或和水蒸气重整、或和部分氧化反应原理将低能态的液态含氢燃料转化为以氢气为主的高能态的富氢混合气体；回收利用发动机排气中再生水(氢气燃烧后的排气为过热水蒸气)的技术方案，完全解决了液态含氢燃料随行制氢过程中，水蒸发时产生的结垢难题或和免去随车的专门水箱，显著地提高了定容燃料箱机车的续驶里程；将脱硫装置(对烃用型系统)与随行制氢装置集成为一体的紧凑型随行制氢装置，简化了系统结构、节约了机车的有限空间；以富氢混合气体与液态含氢燃料混合燃烧的气液混燃方式克服混合气体在高负荷状态动力不足的缺点，气液混燃时，以富氢混合气体为主，直燃液态燃料为辅。

本发明的核心技术在于回收利用发动机排气中的再生水、(对烃用型系统)使用集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置、使用内置节温器的随行制氢装置(不需要任何外援性手段和排气的旁路管道即能自动调控温度)和富氢混合气体与液态含氢燃料的混合燃烧方式。

本发明涉及的随行制氢装置可以使用多种公知技术的随行制氢装置(或重整器)，尤其可以使用本发明人申请的发明专利紧凑型随行制氢装置、(具有节温器的)废热机载随行制氢装置、一种多用途热交换反应装置等。

本发明所采用技术方案

包括由制氢系统、燃料箱、氢气缓冲罐、氢气恒压轨、发动机组成的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用(发动机排气)再生水功能的制氢系统；烃用型系统使用集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置；发动机所用燃料为液态含氢燃料在随行制氢装置中催化转化生成的富氢混合气体或富氢混合气体与液态含氢燃料的混合物。具体的技术方案有两种：

第一技术方案是由制氢系统、燃料箱、氢气缓冲罐、氢气恒压轨、发动机组成的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统的中间氢气管与氢气缓冲罐的入口连接，氢气缓冲罐的氢气管与氢气恒压轨连接，氢气恒压轨的氢气支管与发动机上的燃料喷嘴连接，发动机排气通过排气管与制氢系统连接，制氢系统的尾气通过尾气管排出，燃料箱中的燃料通过燃料管及燃料管上的燃料泵送入制氢系统，氢气缓冲罐的燃料回收管与燃料箱连接。

第二技术方案是由制氢系统、燃料箱、氢气缓冲罐、氢气恒压轨、发动机组成的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统的中间氢气管与氢气缓冲罐的入口连接，氢气缓冲罐的氢气管与氢气恒压轨连接，氢气恒压轨的氢气支管与发动机上的燃料喷嘴(电喷)连接，发动机排气通过排气管与制氢系统连接，制氢系统的尾气通过尾气管排出，燃料箱中的燃料通过燃料管及燃料管上的燃料泵送入制氢系统，氢气缓冲罐的燃料回收管与燃料箱连接，在燃料管的分流点上连接的直燃液体燃料管经直燃液体燃料管上的支管与发动机上的燃料喷嘴连接，以实现气液混燃。

本发明涉及的一种具有利用再生水功能的(烃用型)制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器和再生水蒸发换热器置于集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置外；系统连接及流程为来自发动机排气的加热气经进气腔、换热管管程、尾气腔、尾气管及尾气管上的再生水蒸发换热器壳程、燃料蒸发换热器壳程后排出，燃料经燃料管、燃料蒸发换热器管程和燃料蒸汽管进入脱硫腔入口，加热尾气在燃料蒸发换热器壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管及再生水管上的再生水泵、再生水蒸发换热器管程和再生水蒸汽管进入脱硫腔(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔与再生水蒸气混合后进入催化反应腔生成的富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

本发明涉及的一种具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器和再生水蒸发换热器置于随行制氢装置外；系统连接及流程为来自发动机排气的加热气经进气腔、换热管管程、尾气腔、尾气管及尾气管上的再生水蒸发换热器壳程、燃料蒸发换热器壳程后排出，燃料经燃料管、燃料蒸发换热器管程和燃料蒸汽管进入催化反应腔入口，加热尾气在燃料蒸发换热器壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管及再生水管上的再生水泵、再生水蒸发换热器管程和再生水蒸汽管直接或与燃料蒸汽管混合后进入催化反应腔，燃料蒸汽和再生水蒸气混合后在催化反应腔内生成的富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

本发明涉及的一种具有利用再生水功能的(烃用型)制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器置于集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置外、再生水蒸发器置于紧凑型随行制氢装置的尾气腔内；系统连接及流程为来自发动机排气的加热气经进气腔、换热管管程、尾气腔、尾气管及尾气管上的燃料蒸发换热器壳程后排出，燃料经燃料管、燃料蒸发换热器管程和燃料蒸汽管进入脱硫腔，加热尾气在燃料蒸发换热器壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管及再生水管上的再生水泵、尾气腔内的再生水蒸发器直接进入脱硫腔，燃料蒸汽经脱硫腔和再生水蒸气混合后在催化反应腔内生成的富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

本发明涉及的一种具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器置于随行制氢装置外、再生水蒸发器置于随行制氢装置的尾气腔内；系统连接及流程为来自发动机排气的加热气经进气腔、换热管管程、尾气腔、尾气管及尾气管上的燃料蒸发换热器壳程后排出，燃料经燃料管、燃料蒸发换热器管程和燃料蒸汽管进入催化反应腔，加热尾气在燃料蒸发换热器壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管及再生水管上的再生水泵、尾气腔内的再生水蒸发器直接或通过再生水蒸汽管与燃料蒸汽管混合后进入催化反应腔，燃料蒸汽和再生水蒸气混合后在催化反应腔内生成的富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

本发明涉及的一种具有利用再生水功能的(烃用型)制氢系统，其特征在于燃料蒸发器置于集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的尾气腔内、再生水蒸发器置于集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的进气腔内；系统连接及流程为来自发动机排气的加热气经进气腔、换热管管程、尾气腔、尾气管后排出，燃料经燃料管、尾气腔内的燃料蒸发器直接进入脱硫腔，加热尾气在尾气腔内凝结的冷凝再生水经再生水管及再生水管上的再生水泵、进气腔内的再生水蒸发器直接进入脱硫腔(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔与再生水蒸气混合后，进入催化反应腔生成的富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

本发明涉及的一种具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器置于随行制氢装置的尾气腔内、再生水蒸发器置于随行制氢装置的进气腔内；系统连接及流程为来自发动机排气的加热气经进气腔、换热管管程、尾气腔、尾气管后排出，燃料经燃料管、尾气腔内的燃料蒸发器直接进入催化反应腔，加热尾气在尾气腔内凝结的冷凝再生水经再生水管及再生水管上的再生水泵、进气腔内的再生水蒸发器和再生蒸汽管直接进入催化反应腔底部，燃料蒸汽与再生水蒸气混合后，在催化反应腔生成的富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

本发明涉及的液态含氢燃料，包括低碳醇(甲醇、乙醇，尤其是生物质乙醇)、烃(汽、柴油，尤其是低碳链烃)以及其它生物质含氢燃料(生物质二甲醚等)。

本发明涉及的气液混燃的混合喷嘴，其特征在于气液混合喷嘴直接安装于发动机的气缸盖上或空气进气歧管上。

本发明涉及的气液混燃除使用气液混合喷嘴外，也可使用独立的气体燃料喷嘴(富氢混合氢气)和独立的液体燃料喷嘴，并有以下几种安装组合：气体燃料喷嘴安装于发动机的气缸盖上，液体燃料喷嘴安装于发动机的空气进气歧管上；气体燃料喷嘴安装于发动机的空气进气歧管上，液体燃料喷嘴安装于发动机的气缸盖上；气体燃料喷嘴和液体燃料喷嘴同时安装于发动机气缸盖上或歧管上。

本发明，使用醇类燃料时，可以在直燃液体燃料管路上串接直燃液体燃料预热器，以改善因醇汽化潜热高导致的雾化较差的不足。

本发明涉及的各种随行制氢装置的催化反应腔入口，均可设置来自空气泵(附图未示出)的空气管引入定量空气(利用其中的氧气)，以控制催化制氢反应中有部分氧化反应，利用部分氧化反应的放热效应，有利于快速启动反应和提高定容随行制氢装置的产气速率。

本发明涉及的各种随行制氢装置中，可以在催化反应腔内设置电加热组件(附图未示出)或和在进气腔中设置冷启动喷燃器并引入辅助燃料管(附图未示出)，以满足冷启动的需要。

本发明涉及的集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置适用于有脱硫需要的烃类燃料，也适用于无脱硫需要的醇类燃料和使用耐硫催化剂的烃类燃料，使用于无脱硫需要的燃料时，脱硫腔无需装填脱硫剂。

本发明涉及的无脱硫腔随行制氢装置适用于无脱硫需要的醇类燃料和使用耐硫催化剂的烃类燃料。

本发明涉及的制氢系统中，不局限于燃料蒸发换热器管程通过燃料，壳程通过加热尾气；亦可以改为管程通过加热尾气，壳程通过燃料，系统中管道的连接作相应变化。

本发明涉及的制氢系统中，不局限于再生水蒸发换热器管程通过再生水，壳程通过加热尾气；亦可以改为管程通过加热尾气，壳程通过再生水，系统中管道的连接作相应变化。

本发明涉及的其制氢系统，随行制氢装置内燃料的流向相对于排气热气的流向不局限于逆流或顺流。

本发明涉及的制氢系统，可以将燃料蒸发器和再生水蒸发器同时内置于随行制氢装置的尾气腔内，但这种技术方案不仅会使得随行制氢装置的结构显得繁复累赘，其使用效果也并不是最佳。

本发明的工作过程

本发明的运行由专门的电控机构按(附图未示出)程序进行控制。当发动机在停止状态时，所有电磁阀(附图未示出)均处关闭态，燃料泵、再生水泵处非工作态。

对于没有直燃液体燃料的系统：

启动发动机时，氢气缓冲罐中的预储氢气经氢气管(及附图未示出的减压阀等组件)向发动机供应燃气，发动机依据电控单元指令工作。随着发动机的工作，发动机的排气的废热作为随行制氢装置催化反应的加热热源进入催化反应腔，当随行制氢装置中催化反应腔的催化剂温度达到正常工作温度时，燃料泵开始工作，根据催化反应腔的温度，燃料管道上的电磁阀(附图未示出)按比例开启(控制有部分氧化反应时，空气泵也开始工作并向催化反应腔送入定量空气)，送入燃料至随行制氢装置催化反应腔中，燃料发生蒸发、过热及催化反应等一系列变化和反应，燃料催化转化为以氢气为主的富氢混合气体，富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

在氢气缓冲罐中没有预储存氢气或预储存氢气压力不足的情况下(如全新车、检修时排空过氢气、或其它事故所致)启动时，可以启用专门的电热冷启动装置，或直接向混合喷燃器喷入冷启动燃料加热催化反应腔至催化反应所需温度，然后再进入正常工作程序。

对于加装有直燃液体燃料的气液混燃系统：

启动发动机时，氢气缓冲罐中的预储氢气经氢气管(及附图未示出的减压阀等组件)向发动机供应燃气，发动机依据电控单元指令工作。随着发动机的工作，发动机的排气的废热作为随行制氢装置催化反应的加热热源进入催化反应腔，当随行制氢装置中催化反应腔的催化剂温度达到正常工作温度时，燃料泵开始工作，根据催化反应腔的温度，燃料管道上的电磁阀(附图未示出)按比例开启(控制有部分氧化反应时，空气泵也开始工作并向催化反应腔送入定量空气)，送入燃料至随行制氢装置催化反应腔中，燃料发生蒸发、过热及催化反应等一系列变化和反应，燃料催化转化为以氢气为主的富氢混合气体，富氢混合气体经中间氢气管送入氢气缓冲罐。

启动发动机时，在氢气缓冲罐中没有预储存氢气或预储存氢气压力不足的情况下(如全新车、检修时排空过氢气、或其它事故所致)，可以启用专门的电热冷启动装置，或直接想发动机喷射直燃液体燃料，点燃发动机，利用发动机排气微热加热催化反应腔至催化反应所需温度，然后再进入正常工作程序。

本发明，选用不同的催化剂，可以分别使用甲、乙醇等低碳醇类燃料，也可以使用汽、柴油等烃类燃料，甚至可以使用其它生物质含氢燃料。本发明人力荐使用生物质乙醇，一方面生物质乙醇是间接太阳能，不依赖地球资源；更因为其燃烧不增加大气温室气体的排放，其燃烧时排出的二氧化碳来自于大气，是真正的替代、清洁能源。

在生物质乙醇尚不能大力推广的过渡时期，本发明人力荐改变现有汽柴油的使用方式，改直接燃烧为随行制氢的燃烧方式，虽然仍然使用了地矿资源，但可以有效地减少发动机的燃耗、显著提高机车的热效率，同时可以有效地改善发动机排气的排放质量，即使使用普通汽柴油，发动机排气质量也能得到显著的提高。

当储氢罐内氢气的压力不足以正常启动发动机时，启动时，电控单元只运行直燃液体燃料泵和打开氢醇共体喷射器中的直燃液体燃料通道，发动机通过直接燃烧醇燃料开始工作，随着发动机的启动，发动机的排气管排出的废热气体将随行制氢装置加热，当随行制氢装置中的催化剂温度达到正常工作温度时，电控高压醇阀打开，混合氢气泵开始运行，随行制氢装置中的催化剂不断将醇转化为混合氢气，并打开电控进氢阀，混合氢气在混合氢气泵的加压作用下，将混合氢气泵入储氢罐。醇氢关内的氢气压力不断升高，当氢气压力上升到正常工作压力时，电控单元将指令电控恒压阀打开，氢气恒压轨和氢气支管充满恒压氢气，同时指令氢醇共体喷射器中的氢气通道进入工作状态，氢醇共体喷射器中直燃液体燃料通道转为根据混合氢气的压力、含量及机车行驶中的负荷工况工作的状态。

本发明的突出有点在于

完全地避免了氢燃料汽车的氢气储藏与配给问题；克服了直接燃烧液体含氢燃料燃烧不完全和未有效的利用发动机排气废热而引起的高能耗问题，极大的提高发动机的热效率；改善了直接燃烧液体含氢燃料发动机的尾气排放质量；采用气液混燃的系统，有效地克服了只燃烧富氢混合气体机车可能存在的高负荷动力不足的缺点；使用生物质液体含氢燃料(乙醇、二甲醚等)时，本发明为日益枯竭的地矿资源的替代能源的科学使用方法做好了准备。

附图说明

下面结合附图进一步说明本发明。

图1是本发明使用富氢混合气体的燃料系统示意图。

图2是本发明使用气液混燃的燃料系统示意图。

图3是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器和再生水蒸发换热器、集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的)制氢系统示意图。

图4是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器和再生水蒸发换热器的随行制氢装置的)制氢系统示意图。

图5是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器、内置再生水蒸发器的集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的)制氢系统示意图。

图6是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器、内置再生水蒸发器的随行制氢装置的)制氢系统示意图。

图7是本发明的一种(内置燃料蒸发器和再生水蒸发器、集成脱硫腔的随行制氢装置的)制氢系统示意图。

图8是本发明的一种(内置燃料蒸发器和再生水蒸发器的随行制氢装置的)制氢系统示意图。

图中：

1-制氢系统  2-燃料箱  3-氢气缓冲罐  4-氢气恒压轨  5-发动机

101-尾气管  102-中间氢气管  21-燃料泵  22-分流点

a-燃料蒸发换热器  b-再生水蒸发换热其  c-随行制氢装置  d-再生水泵  a1-燃料蒸发器  b1-再生水蒸发器  c1-换热管

a01-燃料蒸汽管  a02-再生水管  b01-再生水蒸汽管

001-进气腔  002-催化反应腔  003-尾气腔  004-脱硫腔

201-燃料管  2011-直燃液体燃料管  20111-直燃液体燃料支管

301-燃料回收管  302-氢气管

401-氢气支管

51-燃料喷嘴  501-排气管

实施例1

如图1所示，包括由制氢系统1、燃料箱2、氢气缓冲罐3、氢气恒压轨4、发动机5组成的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统1的中间氢气管102与氢气缓冲罐3的入口连接，氢气缓冲罐3的氢气管302与氢气恒压轨4连接，氢气恒压轨4的氢气支管401与发动机5上的燃料喷嘴51连接，发动机5排气通过排气管501与制氢系统1连接，制氢系统1的尾气通过尾气管101排出，燃料箱2中的燃料通过燃料管201及燃料管201上的燃料泵21送入制氢系统1，氢气缓冲罐3的燃料回收管301与燃料箱2连接。

实施例2

如图2所示，包括由制氢系统1、燃料箱2、3、氢气恒压轨、氢气恒压轨4、发动机5组成的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统1的中间氢气管102与氢气缓冲罐3的入口连接，氢气缓冲罐3的氢气管302与氢气恒压轨4连接，氢气恒压轨4的氢气支管401与发动机5上的燃料喷嘴51连接，发动机5排气通过排气管501与制氢系统1连接，制氢系统1的尾气通过尾气管101排出，燃料箱2中的燃料通过燃料管201及燃料管201上的燃料泵21送入制氢系统1，氢气缓冲罐3的燃料回收管301与燃料箱2连接，在燃料管201的分流点22上连接的直燃液体燃料管2011经直燃液体燃料管2011上的支管20111与发动机5上的燃料喷嘴51连接，以实现气液混燃。

实施例3

如图3所示，本发明涉及的一种具有利用再生水功能的(烃用型)制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a和再生水蒸发换热器b置于集成脱硫腔004的紧凑型随行制氢装置c外；系统连接及流程为来自发动机5排气的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔003、尾气管101及尾气管101上的再生水蒸发换热器b壳程、燃料蒸发换热器a壳程后排出，燃料经燃料管201、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔004入口，加热尾气在燃料蒸发换热器a壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、再生水蒸发换热器b1管程和再生水蒸汽管b01进入脱硫腔004(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔004与再生水蒸气混合后进入催化反应腔002生成的富氢混合气体经中间氢气管102送入氢气缓冲罐3。

实施例4

如图4所示，本发明涉及的一种具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a和再生水蒸发换热器b置于随行制氢装置c外；系统连接及流程为来自发动机5排气的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔003、尾气管101及尾气管101上的再生水蒸发换热器b壳程、燃料蒸发换热器a壳程后排出，燃料经燃料管201、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入催化反应腔002入口，加热尾气在燃料蒸发换热器a壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、再生水蒸发换热器b管程和再生水蒸汽管b01直接或与燃料蒸汽管a01混合后进入催化反应腔002，燃料蒸汽和再生水蒸气混合后在催化反应腔002内生成的富氢混合气体经中间氢气管102送入氢气缓冲罐3。

实施例5

如图5所示，本发明涉及的一种具有利用再生水功能的(烃用型)制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a置于集成脱硫腔004的紧凑型随行制氢装置c外、再生水蒸发器b1置于集成脱硫腔004的紧凑型随行制氢装置c的尾气腔003内；系统连接及流程为来自发动机5排气的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔003、尾气管101及尾气管101上的燃料蒸发换热器a壳程后排出，燃料经燃料管201、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔004，加热尾气在燃料蒸发换热器a壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、尾气腔003内的再生水蒸发器b1直接进入脱硫腔004，燃料蒸汽经脱硫腔004和再生水蒸气混合后在催化反应腔002内生成的富氢混合气体经中间氢气管102送入氢气缓冲罐3。

实施例6

如图6所示，本发明涉及的一种具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a置于随行制氢装置c外、再生水蒸发器b1置于随行制氢装置c的尾气腔003内；系统连接及流程为来自发动机5排气的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔003、尾气管101及尾气管101上的燃料蒸发换热器a壳程后排出，燃料经燃料管201、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入催化反应腔002，加热尾气在燃料蒸发换热器a壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、尾气腔003内的再生水蒸发器b1直接或通过再生水蒸汽管b01与燃料蒸汽管a01混合后进入催化反应腔002，燃料蒸汽和再生水蒸气混合后在催化反应腔002内生成的富氢混合气体经中间氢气管102送入氢气缓冲罐3。

实施例7

如图7所示，本发明涉及的一种具有利用再生水功能的(烃用型)制氢系统，其特征在于燃料蒸发器a1置于集成脱硫腔004的紧凑型随行制氢装置c的尾气腔003内、再生水蒸发器b1置于集成脱硫腔004的紧凑型随行制氢装置c的进气腔001内；系统连接及流程为来自发动机5排气的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔003、尾气管101后排出，燃料经燃料管201、尾气腔003内的燃料蒸发器a1直接进入脱硫腔004，加热尾气在尾气腔003内凝结的冷凝再生水经再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、进气腔001内的再生水蒸发器b1直接进入脱硫腔004(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔004与再生水蒸气混合后，进入催化反应腔002生成的富氢混合气体经中间氢气管102送入氢气缓冲罐3。

实施例8

如图8所示，本发明涉及的一种具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器a1置于随行制氢装置c的尾气腔003内、再生水蒸发器b1置于随行制氢装置c的进气腔001内；系统连接及流程为来自发动机5排气的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔003、尾气管101后排出，燃料经燃料管201、尾气腔003内的燃料蒸发器a1直接进入催化反应腔002，加热尾气在尾气腔003内凝结的冷凝再生水经再生水管a02及再生水管a02上的再生水泵d、进气腔001内的再生水蒸发器b1和再生蒸汽管b01直接进入催化反应腔002底部，燃料蒸汽与再生水蒸气混合后，在催化反应腔002生成的富氢混合气体经中间氢气管102送入氢气缓冲罐3。

此外，本发明的权利要求包括以下具有相同思路的改动方案：

本发明涉及的制氢系统中，不局限于燃料蒸发换热器管程通过燃料，壳程通过加热尾气；亦可以改为管程通过加热尾气，壳程通过燃料，系统中管道的连接作相应变化。

本发明涉及的制氢系统中，不局限于再生水蒸发换热器管程通过再生水，壳程通过加热尾气；亦可以改为管程通过加热尾气，壳程通过再生水，系统中管道的连接作相应变化。

本发明涉及的制氢系统中，随行制氢装置内燃料的流向相对于排气热气的流向不局限于逆流或顺流。

本发明涉及的制氢系统，将燃料蒸发器和再生水蒸发器同时内置于随行制氢装置的尾气腔内。

Claims (10)

1、本发明涉及包括由制氢系统(1)、燃料箱(2)、氢气缓冲罐(3)、氢气恒压轨4、发动机(5)组成的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统(1)，烃用型系统使用集成脱硫腔(004)的紧凑型随行制氢装置(c)。

2、根据权利要求1所述的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统(1)的中间氢气管(102)与氢气缓冲罐(3)的入口连接，氢气缓冲罐(3)的氢气管(302)与氢气恒压轨(4)连接，氢气恒压轨(4)的氢气支管(401)与发动机(5)上的燃料喷嘴(51)连接，发动机(5)排气通过排气管(501)与制氢系统(1)连接，制氢系统(1)的尾气通过尾气管(101)排出，燃料箱(2)中的燃料通过燃料管(201)及燃料管(201)上的燃料泵(21)送入制氢系统(1)，氢气缓冲罐(3)的燃料回收管(301)与燃料箱(2)连接。

3、根据权利要求1、所述的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于具有利用再生水功能的制氢系统(1)的中间氢气管(102)与氢气缓冲罐(3)的入口连接，氢气缓冲罐(3)的氢气管(302)与氢气恒压轨(4)连接，氢气恒压轨(4)的氢气支管(401)与发动机(5)上的燃料喷嘴(51)连接，发动机(5)排气通过排气管(501)与制氢系统(1)连接，制氢系统(1)的尾气通过尾气管(101)排出，燃料箱(2)中的燃料通过燃料管(201)及燃料管(201)上的燃料泵(21)送入制氢系统(1)，氢气缓冲罐(3)的燃料回收管(301)与燃料箱(2)连接，在燃料管(201)的分流点(22)上连接的直燃液体燃料管(2011)经直燃液体燃料管(2011)上的支管(20111)与发动机(5)上的燃料喷嘴(51)连接，以实现气液混燃。

4、根据权利要求1、2、3所述的随行制氢发动机燃料系统涉及的具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器(a)和再生水蒸发换热器(b)置于集成脱硫腔(004)的紧凑型随行制氢装置(c)外；系统连接及流程为来自发动机(5)排气的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(003)、尾气管(101)及尾气管(101)上的再生水蒸发换热器(b)壳程、燃料蒸发换热器(a)壳程后排出，燃料经燃料管(201)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(004)入口，加热尾气在燃料蒸发换热器(a)壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、再生水蒸发换热器(b1)管程和再生水蒸汽管(b01)进入脱硫腔(004)，燃料蒸汽经脱硫腔(004)与再生水蒸气混合后进入催化反应腔(002)生成的富氢混合气体经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(3)。

5、根据权利要求1、2、3所述的随行制氢发动机燃料系统涉及的具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器(a)和再生水蒸发换热器(b)置于随行制氢装置(c)外；系统连接及流程为来自发动机(5)排气的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(003)、尾气管(101)及尾气管(101)上的再生水蒸发换热器(b)壳程、燃料蒸发换热器(a)壳程后排出，燃料经燃料管(201)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入催化反应腔(002)入口，加热尾气在燃料蒸发换热器(a)壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、再生水蒸发换热器(b)管程和再生水蒸汽管(b01)直接或与燃料蒸汽管(a01)混合后进入催化反应腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸气混合后在催化反应腔(002)内生成的富氢混合气体经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(3)。

6、根据权利要求1、2、3所述的随行制氢发动机燃料系统涉及的具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器(a)置于集成脱硫腔(004)的紧凑型随行制氢装置(c)外、再生水蒸发器(b1)置于集成脱硫腔(004)的紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(003)内；系统连接及流程为来自发动机(5)排气的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(003)、尾气管(101)及尾气管(101)上的燃料蒸发换热器(a)壳程后排出，燃料经燃料管(201)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(004)，加热尾气在燃料蒸发换热器(a)壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、尾气腔(003)内的再生水蒸发器(b1)直接进入脱硫腔(004)，燃料蒸汽经脱硫腔(004)和再生水蒸气混合后在催化反应腔(002)内生成的富氢混合气体经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(3)。

7、根据权利要求1、2、3所述的随行制氢发动机燃料系统涉及的具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器(a)置于随行制氢装置(c)外、再生水蒸发器(b1)置于随行制氢装置(c)的尾气腔(003)内；系统连接及流程为来自发动机(5)排气的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(003)、尾气管(101)及尾气管(101)上的燃料蒸发换热器(a)壳程后排出，燃料经燃料管(201)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入催化反应腔(002)，加热尾气在燃料蒸发换热器(a)壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、尾气腔(003)内的再生水蒸发器(b1)直接或通过再生水蒸汽管(b01)与燃料蒸汽管(a01)混合后进入催化反应腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸气混合后在催化反应腔(002)内生成的富氢混合气体经中间氢气管(1020送入氢气缓冲罐(3)。

8、根据权利要求1、2、3所述的随行制氢发动机燃料系统涉及的具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于集成脱硫腔(004)的紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(003)内、再生水蒸发器(b1)置于集成脱硫腔(004)的紧凑型随行制氢装置(c)的进气腔(001)内；系统连接及流程为来自发动机(5)排气的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(003)、尾气管(101)后排出，燃料经燃料管(201)、尾气腔(003)内的燃料蒸发器(a1)直接进入脱硫腔(004)，加热尾气在尾气腔(003)内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、进气腔(001)内的再生水蒸发器(b1)直接进入脱硫腔(004)，燃料蒸汽经脱硫腔(004)与再生水蒸气混合后，进入催化反应腔(002)生成的富氢混合气体经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(3)。

9、根据权利要求1、2、3所述的随行制氢发动机燃料系统涉及的具有利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于随行制氢装置(c)的尾气腔(003)内、再生水蒸发器(b1)置于随行制氢装置(c)的进气腔(001)内；系统连接及流程为来自发动机(5)排气的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(003)、尾气管(101)后排出，燃料经燃料管(201)、尾气腔(003)内的燃料蒸发器(a1)直接进入催化反应腔(002)，加热尾气在尾气腔(003)内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)及再生水管(a02)上的再生水泵(d)、进气腔(001)内的再生水蒸发器(b1)和再生蒸汽管(b01)直接进入催化反应腔(002)底部，燃料蒸汽与再生水蒸气混合后，在催化反应腔(002)生成的富氢混合气体经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(3)。

10、根据权利要求1、2、3所述的随行制氢发动机燃料系统，其特征在于随行制氢系统(1)中所用的初始燃料为液态含氢燃料。

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