CN101289957A - 随行制氢发动机燃料系统及其装置 - Google Patents

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CN101289957A CNA2008100914394A CN200810091439A CN101289957A CN 101289957 A CN101289957 A CN 101289957A CN A2008100914394 A CNA2008100914394 A CN A2008100914394A CN 200810091439 A CN200810091439 A CN 200810091439A CN 101289957 A CN101289957 A CN 101289957A
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Abstract

一种包括由制氢系统(1)、氢气分离提纯装置(6)、氢气缓冲罐(2)、发动机(3)、混合喷燃器(5)和燃料回收系统(4)组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于发动机(3)所用燃料为液态含氢燃料在随行制氢装置(c)中催化转化生成的富氢混合气体并经分离膜(m)分离提纯的氢气；燃料水蒸气重整制氢利用发动机排气的再生水；烃燃料使用集成脱硫腔(005)的紧凑型随行制氢装置(c)。

Description

随行制氢发动机燃料系统及其装置
所属技术领域
本发明涉及一种以液态醇(或烃)燃料机载随行催化转化为富氢混合气体并以经分离提纯后的氢气为发动机燃料的随行制氢发动机燃料系统及其装置，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一汽油混合动力汽车等均无法避免这一困难。
以液态含氢燃料(低碳醇或烃)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)类燃料的不科学的、高耗能的使用方式，因为将液态的醇(或烃)燃料转化为氢气后，其燃料的总热值有20％以上增值，能较大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、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。
3、在系统中增加专门的分离提纯氢气和脱硫装置时，系统结构繁复、控制方法相对复杂，减少或简化系统设备装置、管道对于移动机车有限的空间和减少自重十分重要。
尤其要强调的是，一、无论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，高压储氢必然加大机车的制造成本。二、混合动力技术和使用的复杂性，与其它能源的混合使用，无论是出于从汽油到纯氢气过渡的考虑，还是用以其它能源来补充氢气的动力不足(每次燃烧时，因喷入发动机气缸内的气态氢气质量不足而引起的动力下降)，都是一种无奈的选择，这种技术使得制造成本加大，同时给机车用户带来极大的不便。
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(低碳醇或烃等)燃料，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，再利用膜分离技术从富氢混合气体中分离提纯氢气，并以提纯后的氢气为发动机的燃料；间接或直接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，完全解决了醇(或烃)燃料随行制氢过程中，水蒸发时产生的结垢难题，并有效地提高了定容燃料箱机车的续驶里程，或免去随车的专门水箱；尤其是直接利用发动机排气再生水的技术方案，避免了水蒸发时消耗额外能源，可以更加显著提高机车的热效率；将脱硫装置(使用烃燃料的烃用型系统)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。
本发明所采用技术方案是：包括由制氢系统、氢气分离提纯装置、氢气缓冲罐、发动机、混合喷燃器和燃料回收系统组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于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并经分离膜分离提纯的氢气；燃料水蒸气重整制氢利用发动机排气的再生水；烃燃料使用集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置。
本发明中，实现从富氢混合气体中分离提纯氢气目的的技术方案采用公知的膜分离技术。从富氢混合气体中分离提纯氢气的分离膜以分离膜以金属或合金无机复合分离膜为适当的选择，分离膜的形态可以是管状、平板状或波纹板状、卷膜等。作为实例之一，采用以具有均匀微孔、壁厚为约1毫米的陶瓷管为支撑骨架，应用化学气相沉积法将钯、镍沉积于陶瓷管外(或内)壁，形成厚约2-5微米的薄膜，该膜的特性只有H2为穿透相，工作温度300-400℃，工作压力0.8-1Mpa，氢气回收率可达85％以上，氢气纯度可达99.5％。富氢混合气体中的氢气，吸附在管状膜的表面并溶入膜相体中，溶解的氢在浓度差及(来自加压泵或和燃料泵)压力的推动下在相体中向膜的另一侧扩散，扩散至管状膜的内(或外)表面的氢进行脱附，在管状膜的内(或外)侧得到氢气。因此，其工作方式可以有外压式和内压式之分。改变钯、镍金属复合膜的厚度，可以调整所得氢气的纯度。对于内燃发动机，直接燃烧的氢气纯度控制在95％以内(其余气体主要为CO2)，有利于防止或减少氢气燃烧过程中的早然、爆燃现象，能有效地防止或减少NOx的产生，并能提高氢气的回收率至93％以上。
通过分离膜实现从富氢混合气体中分离提纯氢气的技术方案可以采用：将分离膜内置于随行制氢装置中、将分离膜内置于氢气缓冲罐中、应用独立氢气分离提纯装置(管段式或板式)。因此，本发明的随行制氢发动机燃料系统相应有三种技术方案：
第一技术方案是由制氢系统、氢气缓冲罐、发动机和燃料回收系统组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成分离提纯氢气的分离膜的紧凑型随行制氢装置的制氢系统；制氢系统的中间氢气管与氢气缓冲罐的氢气入口连接，氢气缓冲罐的氢气管(经减压阀等，附图未示出)与发动机连接，发动机排气通过排气管与混合喷燃器连通；制氢系统的中间废气管
(排出二氧化碳、水蒸气和少量氢气等)与燃料回收系统连接。
第二技术方案是由制氢系统、氢气缓冲罐、发动机和燃料回收系统组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成管状分离膜组件的氢气缓冲罐；制氢系统的富氢混合气体管与氢气缓冲罐的混合气体分离腔入口连接，氢气缓冲罐的氢气管(经减压阀等，附图未示出)与发动机连接，发动机排气通过排气管与混合喷燃器连通；氢气缓冲罐的中间废气管(排出二氧化碳、水蒸气和少量氢气等)与燃料回收系统连接。
第三技术方案是由制氢系统、氢气分离提纯装置、氢气缓冲罐、发动机和燃料回收系统组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成分离膜组件的氢气分离提纯装置；制氢系统的富氢混合气体管与氢气分离提纯装置的混合气体分离通道入口连接，氢气分离提纯装置的中间氢气管与氢气缓冲罐连接，氢气缓冲罐的氢气管(经减压阀等，附图未示出)与发动机连接，发动机排气通过排气管与混合喷燃器连通；氢气分离提纯装置的中间废气管(排出二氧化碳、水蒸气和少量氢气等)与燃料回收系统连接。
本发明涉及的随行制氢装置，可以使用任何公知技术的随行制氢装置(重整器)，尤其是本发明人申请的紧凑型随行制氢装置(集成分离膜的紧凑型随行制氢装置、集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置、以及集成分离膜和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置)。
本发明涉及的集成管状分离膜组件的氢气缓冲罐，可以使用任何公知技术的具有分离功能的氢气缓冲罐，尤其是本发明提出的集成管状分离膜的氢气缓冲罐。
本发明涉及的一种集成管状分离膜的氢气缓冲罐，其特征在于罐体内空间被焊接或粘接有管状分离膜的管板分隔为氢气缓冲腔和混合气体分离腔两个腔室；氢气缓冲腔与混合气体分离腔之间，只有氢气可以透过管状分离膜的微孔，其它成分气体互为隔离；罐体上靠近氢气缓冲腔一端的混合气体分离腔侧有中间废气管。
本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器和再生水蒸发换热器置于集成管状分离膜和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置外；系统连接及流程为来自混合喷燃器的加热气经进气腔、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流经管状分离膜段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜的微孔进入氢气腔并经中间氢气管送入氢气缓冲罐，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管排出。
本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器和再生水蒸发换热器置于集成管状分离膜的紧凑型随行制氢装置外；系统连接及流程为来自混合喷燃器的加热气经进气腔、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流经管状分离膜段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜的微孔进入氢气腔并经中间氢气管送入氢气缓冲罐，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管排出。
本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器置于集成管状分离膜和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置外、再生水蒸发器置于集成管状分离膜和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的尾气腔内；系统连接及流程为来自混合喷燃器的加热气经进气腔、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、尾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流经管状分离膜段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜的微孔进入氢气腔并经中间氢气管送入氢气缓冲罐；非通透性二氧化碳等废气经中间废气管排出。
本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器置于集成管状分离膜的紧凑型随行制氢装置外、再生水蒸发器置于集成管状分离膜的紧凑型随行制氢装置的尾气腔内；系统连接及流程为来自混合喷燃器的加热气经进气腔、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、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流经管状分离膜段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜的微孔进入氢气腔并经中间氢气管送入氢气缓冲罐，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管排出。
本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器置于集成管状分离膜和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管状分离膜和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混合喷燃器的加热气经进气腔、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和燃料蒸汽管进入脱硫腔入口，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流经管状分离膜段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜的微孔进入氢气腔并经中间氢气管送入氢气缓冲罐，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管排出。
本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器置于集成管状分离膜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管状分离膜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混合喷燃器的加热气经进气腔、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和燃料蒸汽管进入催化反应腔，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及再生水蒸汽管进入催化反应腔底部，燃料蒸汽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流经管状分离膜段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜的微孔进入氢气腔并经中间氢气管送入氢气缓冲罐，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管排出。
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混合喷燃器的加热气经进气腔、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富氢混合气体管送入集成分离膜组件的氢气缓冲罐的混合气体分离腔或氢气分离提纯装置的混合气体分离腔。
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混合喷燃器的加热气经进气腔、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富氢混合气体管送入集成分离膜组件的氢气缓冲罐的混合气体分离腔或氢气分离提纯装置的混合气体分离腔。
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混合喷燃器的加热气经进气腔、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富氢混合气体管送入集成分离膜组件的氢气缓冲罐的混合气体分离腔或氢气分离装置的混合气体分离腔。
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混合喷燃器的加热气经进气腔、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富氢混合气体管送入集成分离膜组件的氢气缓冲罐的混合气体分离腔或氢气分离提纯装置的混合气体分离腔。
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混合喷燃器的加热气经进气腔、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富氢混合气体管送入集成分离膜组件的氢气缓冲罐的混合气体分离腔或氢气分离提纯装置的混合气体分离腔。
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混合喷燃器的加热气经进气腔、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富氢混合气体管送入集成分离膜组件的氢气缓冲罐的混合气体分离腔或氢气分离提纯装置的混合气体分离腔。
本发明涉及的一种具有直接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集成脱硫腔的单通道紧凑型随行制氢装置的尾气腔外；系统连接及流程为燃料经燃料管、燃料蒸发换热器管程和燃料蒸汽管进入脱硫腔，燃料蒸汽经过脱硫腔与来自混合喷燃器的加热气(直接再生水蒸气)在进气腔混合后进入催化反应腔，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板进入尾气腔、经富氢混合气体管及富氢混合气体管上的燃料蒸发换热器壳程、加压泵后排出，在燃料蒸发换热器壳程内凝结的冷凝再生水经再生水管排出。
本发明涉及的一种具有直接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单通道随行制氢装置的尾气腔外；系统连接及流程为燃料经燃料管、燃料蒸发换热器管程和燃料蒸汽管，与混合喷燃器的加热气(直接再生水蒸气)混合后进入进气腔、催化反应腔，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板进入尾气腔、经富氢混合气体管及富氢混合气体管上的燃料蒸发换热器壳程、加压泵后排出，在燃料蒸发换热器壳程内凝结的冷凝水经再生水管排出。
本发明涉及的一种具有直接利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器置于集成脱硫腔的单通道紧凑型随行制氢装置的尾气腔内；系统连接及流程为燃料经燃料管、燃料蒸发器直接进入脱硫腔，燃料蒸汽经过脱硫腔与来自混合喷燃器的加热气(直接再生水蒸气)在进气腔混合后进入催化反应腔，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板进入尾气腔、经富氢混合气体管及富氢混合气体管上的加压泵后排出，在尾气腔内凝结的冷凝再生水经再生水管排出。
本发明涉及的一种具有直接利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器置于单通道随行制氢装置的尾气腔内；系统连接及流程为燃料经燃料管、燃料蒸发器和燃料蒸汽管，直接进入进气腔与来自混合喷燃器的加热气(直接再生水蒸气)混合后进入催化反应腔，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板进入尾气腔、经富氢混合气体管及富氢混合气体管上的加压泵后排出，在尾气腔内凝结的冷凝再生水经再生水管排出。
本发明涉及的燃料回收系统，其特征在于源自燃料箱的燃料经冷态燃料管及冷态燃料管上的燃料泵、燃料回收换热器管程、再经燃料管送至制氢系统；(富氢混合气体经分离提纯氢气以后的)中间废气经中间废气管进入燃料回收换热器壳程冷凝，废气中未反应燃料蒸汽及部分水蒸气被冷凝为液态燃料和液态水后，经燃料回收管及燃料回收管上的疏液阀(只能通过液体的阀门，附图未示出)送回燃料箱，废气中的二氧化碳及少量氢气等不液化废气，经不液化废气管排出。
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)。
本发明涉及的燃料回收系统，对于任何双通道(即燃料通道与热气通道相互隔离的)随行制氢装置制氢系统，不液化废气中含有少量的氢气，可以在混合喷燃器中作为辅助燃料燃烧，回收利用其中的少量氢气的热能，以减少随行制氢过程中的燃料损失，不液化废气管与混合喷燃器连接；对于使用直接利用再生水蒸气的单通道(即燃料和加热气直接混合的)随行制氢装置的制氢系统，不液化废气只能在专门的燃烧器内燃烧后间接地对空气管加热、或和间接地对进入混合喷燃器的发动机排气进行再加热，而不能直接引入混合喷燃器燃烧。
本发明涉及的燃料回收系统，应用于烃类燃料时，燃料箱上有必要设置油水分离装置(附图未示出)，将在燃料回收换热器壳程冷凝的再生凝结水分离除去。
本发明涉及的混合喷燃器上，连接来自空气泵(附图未示出)的空气管，以提供辅助燃料燃烧所需氧气。
本发明涉及的中间氢气管中的氢气，其温度较高，其中含有大量的余热，可以在中间氢气管上设置换热器(附图未示出)，对作为辅助燃料氧化剂的空气进行预热，以回收中间氢气管中氢气的余热。
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适当比例的部分氧化反应，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)或和在混合喷燃器上设置冷启动燃料管(附图未示出)，以满足冷启动的需要。
本发明涉及的随行制氢装置中的混合喷燃器，不是专门的组件，其实质只是发动机排气管和随行制氢装置之间的连接通道。
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。
本发明涉及的双通道随行制氢装置及其制氢系统，燃料通道中燃料的流向相对于热气通道中加热气的流向不局限于逆流或顺流。
本发明涉及的制氢系统，可以出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选择。
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、加压泵处非工作态。
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。
对于使用集成管状分离膜的紧凑型随行制氢装置的制氢系统，燃料催化转化的富氢混合气体经过管状分离膜段时，氢气透过分离膜微孔进入氢气腔直接获得分离提纯后的氢气，通过中间氢气管送入氢气缓冲罐；对于使用集成分离膜的氢气缓冲罐的制氢系统，随行制氢装置内产生的富氢混合气体经富氢混合气体管送入集成分离膜的氢气缓冲罐的混合气体分离腔，氢气透过分离膜的微孔进入氢气缓冲腔；对于使用独立氢气分离提纯装置的制氢系统，随行制氢装置内产生的富氢混合气体经富氢混合气体管送入氢气分离提纯装置的混合气体分离腔，氢气透过分离膜的微孔进入氢气通道，并经中间氢气管送入氢气缓冲罐。分离提纯氢气后的二氧化碳等非透过性气体经中间废气管送入燃料回收系统回收未反应燃料。
燃料回收系统中，源自燃料箱的燃料经冷态燃料管及冷态燃料管上的燃料泵、燃料回收换热器管程、再经燃料管送至制氢系统。其过程中，冷态燃料在换热器中吸收来自中间废气的热量，并使中间废气中的未反应燃料和部分水蒸气冷凝降温二凝结为液态燃料和冷凝水，液态燃料和冷凝水通过燃料回收管送回燃料箱。二氧化碳及少量氢气等不液化废气，通过燃料换热器壳程上的不液化废气管送入混合喷燃器，燃烧不液化废气中少量的氢气(对双通道型随行制氢装置制氢系统)，或在专门的燃烧器中燃烧后对加热空气或发动机排气进行在加热(对直接利用发动机排气再生水蒸汽的单通道随行制氢装置系统)以回收不液化废气氢气的热量。
本发明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。
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。
使用本发明有益结果是：
完全地避免了氢燃料汽车的氢气储藏与配给问题。
利用发动机排气废热为燃料催化转化的主要热源，将低能态的液态醇(或烃)转化为高能态的氢，克服了直接燃烧液态醇(或烃)存在的高燃耗问题，显著提高了醇(烃)燃料发动机的热效率。
将富氢混合气体随行分离提纯，提高了发动机燃料的能量密度，一定程度上克服了燃烧富氢混合气体存在的高负荷动力不足的缺点。
集成管状分离膜或和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置，及集成分离膜的氢气缓冲罐中，大大简化了系统结构、节约了有限的机车空间，使机车随行制氢走向实用化成为可能。
直接或间接利用发动机排气的再生水，从根本上解决了现有醇(或烃)随行制氢发动机因水蒸发产生结垢、续驶里程短或必须配置专用水箱的问题而导致随行制氢技术不能实用化的最大难题。
解决了直接燃烧醇(或烃)燃料存在的排气难以达到或难以跟上日益提高的排气质量标准的要求。
附图说明
下面结合附图进一步说明本发明。
图1是本发明的制氢系统具有分离提纯氢气功能的系统方框示意图。
图2是本发明的氢气缓冲罐具有分离提纯氢气功能的系统方框示意图。
图3是本发明的具有独立氢气分离提纯装置的系统方框示意图。
图4是本发明的管状分离膜工作原理(外压和内压)示意图。
图5是本发明使用的一种示例性的内置有分离膜的独立氢气分离提纯装置示意图。
图6是本发明使用的一种示例性的内置有管状分离膜的氢气缓冲罐示意图。
图7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、集成管状分离膜和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的)具有分离纯氢气功能的制氢系统示意图。
图8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、集成管状分离膜的紧凑型随行制氢装置的)具有分离纯氢气功能的制氢系统示意图。
图9是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器、内置再生水蒸发器和集成管状分离膜和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的)具有分离提纯氢气功能的制氢系统示意图。
图10是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器、内置再生水蒸发器和集成管状分离膜的紧凑型随行制氢装置的)具有分离提纯氢气功能的制氢系统示意图。
图11是本发明的一种(内置燃料蒸发器和再生水蒸发器、集成管状分离膜和脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的)具有分离提纯氢气功能的制氢系统示意图。
图12是本发明的一种(内置燃料蒸发器和再生水蒸发器、集成管状分离膜的紧凑型随行制氢装置的)具有分离提纯氢气功能的制氢系统示意图。
图13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14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15是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器、内置再生水蒸发器、集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的)制氢系统示意图。
图16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17是本发明的一种(内置燃料蒸发器和再生水蒸发器、集成脱硫腔的紧凑型随行制氢装置的)制氢系统示意图。
图18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19是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器、集成脱硫腔并直接利用再生水蒸气的随行制氢装置的)制氢系统示意图。
图20是本发明的一种(外置燃料蒸发换热器、直接利用再生水蒸气的随行制氢装置的)制氢系统示意图。
图21是本发明的一种(内置燃料蒸发器、集成脱硫腔并直接利用再生水蒸气的随行制氢装置的)制氢系统示意图。
图22是本发明的一种(内置燃料蒸发器并直接利用再生水蒸气的随行制氢装置的)制氢系统示意图。
图23是本发明的燃料回收系统示意图。
图中：
1-制氢系统  2-氢气缓冲罐  3-内燃发动机  4-燃料回收系统  5-混合喷燃器
a-燃料蒸发换热器  a1-燃料蒸发器  a01-燃料蒸汽管  a02-再生水管  b-再生水蒸发换热器  b1-再生水蒸发器  b01-再生水蒸汽管  c-随行制氢装置  c1-换热管  d-再生水泵  e-分离加压泵  f-(燃料回收)冷凝换热器  g-燃料泵  h-燃料箱  h01-冷态燃料管、f01-回收燃料管  k-内置分离膜的管段式或板式分离装置  m-(管状)分离膜  s-分离膜管板s1-多孔板
001-(发动机)排气进气腔  002-催化反应腔(筒体壳程)  003-(纯化)氢气腔  004-尾气腔  005-脱硫腔
2001-氢气缓冲腔  2002-(富氢)混合气分离腔
6001-氢气通道  6002-(富氢)混合气体分离通道
000-空气管  100-燃料管  101-尾气管  102-中间氢气管  103-中间废气管(含二氧化碳、水蒸气、未反应燃料蒸汽及少量氢气等)  104-富氢混合气体  201-氢气管  301-(发动机)排气管  401-不液化废气管(含二氧化碳及少量氢气、水蒸气等)
实施例1
如图1所示，一种由制氢系统1、氢气缓冲罐2、发动机3和燃料回收系统4组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成分离提纯氢气的分离膜m的紧凑型随行制氢装置c的制氢系统1；制氢系统1的中间氢气管102与氢气缓冲罐2的氢气入口连接，氢气缓冲罐2的氢气管201(经减压阀等，附图未示出)与发动机3连接，发动机3排气通过排气管301与混合喷燃器5连通；制氢系统1的中间废气管103(排出二氧化碳、水蒸气和少量氢气等)与燃料回收系统4连接。
实施例2
如图2所示，一种由制氢系统1、集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2、发动机3和燃料回收系统4组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成管状分离膜m组件的氢气缓冲罐2；制氢系统1的富氢混合气体管104与氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002入口连接，氢气缓冲罐2的氢气管201(经减压阀等，附图未示出)与发动机3连接，发动机3排气通过排气管301与混合喷燃器5连通；氢气缓冲罐2的中间废气管103(排出二氧化碳、水蒸气和少量氢气等)与燃料回收系统4连接。
实施例3
如图3所示，一种由制氢系统1、氢气分离提纯装置6、氢气缓冲罐2、发动机3和燃料回收系统4组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成分离膜m组件的氢气分离提纯装置6；制氢系统1的富氢混合气体管104与氢气分离提纯装置6的混合气体分离通道6002入口连接，氢气分离提纯装置6的中间氢气管102与氢气缓冲罐2连接，氢气缓冲罐2的氢气管201(经减压阀等，附图未示出)与发动机3连接，发动机3排气通过排气管301与混合喷燃器5连通；氢气分离提纯装置6的中间废气管103(排出二氧化碳、水蒸气和少量氢气等)与燃料回收系统4连接。
实施例4
如图6所示，本发明涉及的一种集成管状分离膜组件的氢气缓冲罐，其特征在于罐体内空间被焊接或粘接有管状分离膜m的管板s分隔为氢气缓冲腔2001和混合气体分离腔2002两个腔室；氢气缓冲腔2001与混合气体分离腔2002之间，只有氢气可以透过管状分离膜m的微孔，其它成分气体互为隔离；罐体上靠近氢气缓冲腔2001一端的混合气体分离腔2002侧有中间废气管103。
实施例5
如图7所示，本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a和再生水蒸发换热器b置于集成管状分离膜m和脱硫腔005的紧凑型随行制氢装置c外；系统连接及流程为来自混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔005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进入脱硫腔005(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔005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流经管状分离膜m段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜m的微孔进入氢气腔003并经中间氢气管102排出，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管103排出。
实施例6
如图8所示，本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a和再生水蒸发换热器b置于集成管状分离膜m的紧凑型随行制氢装置c外；系统连接及流程为来自混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、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流经管状分离膜m段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜m的微孔进入氢气腔003并经中间氢气管102排出，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管103排出。
实施例7
如图9所示，本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a置于集成管状分离膜m和脱硫腔005的紧凑型随行制氢装置c外、再生水蒸发器b1置于集成管状分离膜m和脱硫腔005的紧凑型随行制氢装置c的尾气腔004内；系统连接及流程为来自混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔005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、尾气腔004内的再生水蒸发器b1直接进入脱硫腔005(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔005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流经管状分离膜m段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜m的微孔进入氢气腔003并经中间氢气管102排出；非通透性二氧化碳等废气经中间废气管103排出。
实施例8
如图10所示，本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发换热器a置于集成管状分离膜m的紧凑型随行制氢装置c外、再生水蒸发器b1置于集成管状分离膜m的紧凑型随行制氢装置c的尾气腔004内；系统连接及流程为来自混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、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、尾气腔004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流经管状分离膜m段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜m的微孔进入氢气腔003并经中间氢气管102排出，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管103排出。
实施例9
如图11所示，本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器a1置于集成管状分离膜m和脱硫腔005的紧凑型随行制氢装置c的尾气腔004内、再生水蒸发器b1置于集成管状分离膜m和脱硫腔005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混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、尾气管101后排出，燃料经燃料管100、尾气腔004内的燃料蒸发器a1和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔005入口，加热尾气在尾气腔004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005(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔005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流经管状分离膜m段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜m的微孔进入氢气腔003并经中间氢气管102排出，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管103排出。
实施例10
如图12所示，本发明涉及的一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器a1置于集成管状分离膜m的紧凑型随行制氢装置c的尾气腔004内、再生水蒸发器b1置于集成管状分离膜m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混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、尾气管101后排出，燃料经燃料管100、尾气腔004内的燃料蒸发器a1和燃料蒸汽管a01进入催化反应腔002，加热尾气在尾气腔004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及再生水蒸汽管b01进入催化反应腔002底部，燃料蒸汽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流经管状分离膜m段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜m的微孔进入氢气腔003并经中间氢气管102排出，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管103排出。
实施例11
如图13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置于集成脱硫腔005的紧凑型随行制氢装置c外；系统连接及流程为来自混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔005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进入脱硫腔005(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔005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富氢混合气体管104送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002。
实施例12
如图14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混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、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富氢混合气体管104送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002。
实施例13
如图15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置于集成脱硫腔005的紧凑型随行制氢装置c外、再生水蒸发器b1置于紧凑型随行制氢装置c的尾气腔004内；系统连接及流程为来自混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔005，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004内的再生水蒸发器b1直接进入脱硫腔005，燃料蒸汽经脱硫腔005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富氢混合气体管104送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002。
实施例14
如图16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004内；系统连接及流程为来自混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、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100、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004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富氢混合气体管104送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002。
实施例15
如图17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置于集成脱硫腔005的紧凑型随行制氢装置c的尾气腔004内、再生水蒸发器b1置于集成脱硫腔005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混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、尾气管101后排出，燃料经燃料管100、尾气腔004内的燃料蒸发器a1直接进入脱硫腔005，加热尾气在尾气腔004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005(出口)，燃料蒸汽经脱硫腔005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富氢混合气体管104送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002。
实施例16
如图18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004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混合喷燃器5的加热气经进气腔001、换热管c1管程、尾气腔004、尾气管101后排出，燃料经燃料管100、尾气腔004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004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富氢混合气体管104送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002。
实施例17
如图19所示，本发明涉及的一种具有直接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005的单通道紧凑型随行制氢装置c外；系统连接及流程为燃料经燃料管100、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01进入脱硫腔005，燃料蒸汽经过脱硫腔005与来自混合喷燃器5的加热气(直接再生水蒸气)在进气腔001混合后进入催化反应腔002，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔002生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板s1进入尾气腔004、经富氢混合气体管104及富氢混合气体管104上的燃料蒸发换热器a壳程、加压泵e后送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002，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排出。
实施例18
如图20所示，本发明涉及的一种具有直接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置于单通道随行制氢装置c外；系统连接及流程为燃料经燃料管100、燃料蒸发换热器a管程和燃料蒸汽管a01，与混合喷燃器5的加热气(直接再生水蒸气)混合后进入进气腔001、催化反应腔002，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔002生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板s1进入尾气腔004、经富氢混合气体管104及富氢混合气体管104上的燃料蒸发换热器a壳程、加压泵e后送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002，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排出。
实施例19
如图21所示，本发明涉及的一种具有直接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005的单通道紧凑型随行制氢装置c的尾气腔005内；系统连接及流程为燃料经燃料管100、燃料蒸发器a1直接进入脱硫腔005，燃料蒸汽经过脱硫腔005与来自混合喷燃器5的加热气(直接再生水蒸气)在进气腔001混合后进入催化反应腔002，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔002生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板s1进入尾气腔、经富氢混合气体管104及富氢混合气体管104上的加压泵e后送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002，在尾气腔004内凝结的冷凝再生水经再生水管a02排出。
实施例20
如图22所示，本发明涉及的一种具有直接利用再生水功能的制氢系统，其特征在于燃料蒸发器a1置于单通道随行制氢装置c的尾气腔004内；系统连接及流程为燃料经燃料管100、燃料蒸发器a1和燃料蒸汽管a01，直接进入进气腔001与来自混合喷燃器5的加热气(直接再生水蒸气)混合后进入催化反应腔002，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔002生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板s1进入尾气腔004、经富氢混合气体管104及富氢混合气体管104上的加压泵e后送入集成分离膜m组件的氢气缓冲罐2的混合气体分离腔2002，或氢气分离提纯装置6的混合气体分离腔6002，在尾气腔004内凝结的冷凝再生水经再生水管a02排出。
实施例21
如图23所示，本发明涉及的燃料回收系统，其特征在于源自燃料箱h的燃料经冷态燃料管h01及冷态燃料管h01上的燃料泵g、燃料回收换热器f管程、再经燃料管100送至制氢系统1；(富氢混合气体经分离提纯氢气以后的)中间废气经中间废气管103进入燃料回收换热器f壳程冷凝，废气中未反应燃料蒸汽及部分水蒸气被冷凝为液态燃料和液态水后，经燃料回收管f02及燃料回收管f02上的疏液阀(只能通过液体的阀门，附图未示出)送回燃料箱h，废气中的二氧化碳及少量氢气等不液化废气，经不液化废气管401排出。
此外，本发明的权利要求包括以下不具创造性的改动：
本发明涉及的制氢系统中，将燃料蒸发换热器管程通过燃料、壳程通过加热尾气，改为燃料蒸发换热器管程通过加热尾气、壳程通过燃料，制氢系统中管道的连接作相应变化。
本发明涉及的制氢系统中，将再生水蒸发换热器管程通过再生水、壳程通过加热尾气，改为再生水蒸发换热器管程通过加热尾气、壳程通过再生水，制氢系统中管道的连接作相应变化。
本发明涉及的双通道随行制氢装置及其制氢系统，燃料通道中燃料的流向相对于热气通道中加热气的流向作顺利或逆流的改变。
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 (22)

1、本发明涉及包括由制氢系统(1)、氢气分离提纯装置(6)、氢气缓冲罐(2)、发动机(3)、混合喷燃器(5)和燃料回收系统(4)组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于发动机(3)所用燃料为液态含氢燃料在随行制氢装置(c)中催化转化生成的富氢混合气体并经分离膜(m)分离提纯的氢气；燃料水蒸气重整制氢利用发动机排气的再生水；烃燃料使用集成脱硫腔(005)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及其装置，一种由制氢系统(1)、氢气缓冲罐(2)、发动机(3)和燃料回收系(4)统组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成分离提纯氢气的分离膜(m)的紧凑型随行制氢装置(c)的制氢系统(1)；制氢系统(1)的中间氢气管(102)与氢气缓冲罐(2)的氢气入口连接，氢气缓冲罐(2)的氢气管(201)与发动机(3)连接，发动机(3)排气通过排气管(301)与混合喷燃器(5)连通；制氢系统(1)的中间废气管(103)与燃料回收系统(4)连接。
3、根据权利要求1所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种由制氢系统(1)、集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)、发动机(3)和燃料回收系统(4)组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成管状分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)；制氢系统(1)的富氢混合气体管(104)与氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)入口连接，氢气缓冲罐(2)的氢气管(201)与发动机(3)连接，发动机(3)排气通过排气管(301)与混合喷燃器(5)连通；氢气缓冲罐(2)的中间废气管(103)与燃料回收系统(4)连接。
4、根据权利要求1所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种由制氢系统(1)、氢气分离提纯装置(6)、氢气缓冲罐(2)、发动机(3)和燃料回收系统(4)组成的随行制氢发动机燃料系统及其装置，其特征在于集成分离膜(m)组件的氢气分离提纯装置(6)；制氢系统(1)的富氢混合气体管(104)与氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离通道(6002)入口连接，氢气分离提纯装置(6)的中间氢气管(102)与氢气缓冲罐(2)连接，氢气缓冲罐(2)的氢气管(201)与发动机(3)连接，发动机(3)排气通过排气管(301)与混合喷燃器(5)连通；氢气分离提纯装置(6)的中间废气管(103)与燃料回收系统(4)连接。
5、根据权利要求1所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种集成管状分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)，其特征在于罐体内空间被焊接或粘接有管状分离膜(m)的管板(s)分隔为氢气缓冲腔(2001)和混合气体分离腔(2002)两个腔室；氢气缓冲腔(2001)与混合气体分离腔(2002)之间，只有氢气可以透过管状分离膜(m)的微孔，其它成分气体互为隔离；罐体上靠近氢气缓冲腔(2001)一端的混合气体分离腔(2002)侧有中间废气管(103)。
6、根据权利要求1、2所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发换热器(a)和再生水蒸发换热器(b)置于集成管状分离膜(m)和脱硫腔(005)的紧凑型随行制氢装置(c)外；系统连接及流程为来自混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、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(100)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(005)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)进入脱硫腔(005)，燃料蒸汽经脱硫腔(005)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流经管状分离膜(m)段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜(m)的微孔进入氢气腔(003)并经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(2)，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管(103)排出。
7、根据权利要求1、2所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发换热器(a)和再生水蒸发换热器(b)置于集成管状分离膜(m)的紧凑型随行制氢装置(c)外；系统连接及流程为来自混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、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(100)、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流经管状分离膜(m)段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜(m)的微孔进入氢气腔(003)并经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(2)，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管103排出。
8、根据权利要求1、2所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发换热器(a)置于集成管状分离膜(m)和脱硫腔(005)的紧凑型随行制氢装置(c)外、再生水蒸发器(b1)置于集成管状分离膜(m)和脱硫腔(005)的紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(004)内；系统连接及流程为来自混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、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(100)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(005)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)、尾气腔(004)内的再生水蒸发器(b1)直接进入脱硫腔(005)，燃料蒸汽经脱硫腔(005)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流经管状分离膜(m)段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜(m)的微孔进入氢气腔(003)并经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(2)；非通透性二氧化碳等废气经中间废气管(103)排出。
9、根据权利要求1、2所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发换热器(a)置于集成管状分离膜(m)的紧凑型随行制氢装置(c)外、再生水蒸发器(b1)置于集成管状分离膜(m)的紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(004)内；系统连接及流程为来自混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔9004)、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(100)、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)、尾气腔(004)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流经管状分离膜9m)段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜(m)的微孔进入氢气腔(003)并经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(2)，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管(103)排出。
10、根据权利要求1、2所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于集成管状分离膜(m)和脱硫腔(005)的紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(004)内、再生水蒸发器(b1)置于集成管状分离膜(m)和脱硫腔(005)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混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、尾气管(101)后排出，燃料经燃料管(100)、尾气腔(004)内的燃料蒸发器(a1)和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(005)入口，加热尾气在尾气腔(004)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(005)，燃料蒸汽经脱硫腔(005)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流经管状分离膜(m)段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜(m)的微孔进入氢气腔(003)并经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(2)，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管(103)排出。
11、根据权利要求1、2所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水和分离提纯氢气功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于集成管状分离膜(m)的紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(004)内、再生水蒸发器(b1)置于集成管状分离膜(m)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混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、尾气管(101)后排出，燃料经燃料管(100)、尾气腔(004)内的燃料蒸发器(a1)和燃料蒸汽管(a01)进入催化反应腔(002)，加热尾气在尾气腔(004)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)及再生水蒸汽管(b01)进入催化反应腔(002)底部，燃料蒸汽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流经管状分离膜(m)段，富氢混合气体中的氢气通过管状分离膜(m)的微孔进入氢气腔(003)并经中间氢气管(102)送入氢气缓冲罐(2)，非通透性二氧化碳等废气经中间废气管(103)排出。
12、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水功能的制氢系统(1)，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(005)的紧凑型随行制氢装置(c)外；系统连接及流程为来自混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、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(100)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(005)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)进入脱硫腔(005)，燃料蒸汽经脱硫腔(005)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富氢混合气体管(104)送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)。
13、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水功能的制氢系统(1)，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混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、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(100)、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富氢混合气体管(104)送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)。
14、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发换热器(a)置于集成脱硫腔(005)的紧凑型随行制氢装置(c)外、再生水蒸发器(b1)置于紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(004)内；系统连接及流程为来自混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、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(100)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(005)，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(004)内的再生水蒸发器(b1)直接进入脱硫腔(005)，燃料蒸汽经脱硫腔(005)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富氢混合气体管(104)送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)。
15、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水功能的制氢系统(1)，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(004)内；系统连接及流程为来自混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、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(100)、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(004)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富氢混合气体管(104)送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)。
16、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有利用再生水功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于集成脱硫腔(005)的紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(004)内、再生水蒸发器(b1)置于集成脱硫腔(005)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混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、尾气管(101)后排出，燃料经燃料管(100)、尾气腔(004)内的燃料蒸发器(a1)直接进入脱硫腔(005)，加热尾气在尾气腔(004)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(005)，燃料蒸汽经脱硫腔(005)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富氢混合气体管(104)送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)。
17、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，
一种具有利用再生水功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于随行制氢装置(c)的尾气腔(004)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混合喷燃器(5)的加热气经进气腔(001)、换热管(c1)管程、尾气腔(004)、尾气管(101)后排出，燃料经燃料管(1000、尾气腔(004)内的燃料蒸发器(a1)直接进入催化反应腔(00)2，加热尾气在尾气腔(004)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富氢混合气体管(104)送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)。
18、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有直接利用再生水功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发换热器(a)置于集成脱硫腔(005)的单通道紧凑型随行制氢装置(c)外；系统连接及流程为燃料经燃料管(100)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)进入脱硫腔(005)，燃料蒸汽经过脱硫腔(005)与来自混合喷燃器(5)的加热气在进气腔(001)混合后进入催化反应腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔(002)生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板(s1)进入尾气腔(004)、经富氢混合气体管(104)及富氢混合气体管(104)上的燃料蒸发换热器(a)壳程、加压泵(e)后送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)，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)排出。
19、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有直接利用再生水功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发换热器(a)置于单通道随行制氢装置(c)外；系统连接及流程为燃料经燃料管(100)、燃料蒸发换热器(a)管程和燃料蒸汽管(a01)，与混合喷燃器(5)的加热气混合后进入进气腔(001)、催化反应腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔(002)生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板(s1)进入尾气腔(004)、经富氢混合气体管(104)及富氢混合气体管(104)上的燃料蒸发换热器(a)壳程、加压泵(e)后送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)，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)排出。
20、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，
一种具有直接利用再生水功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于集成脱硫腔(005)的单通道紧凑型随行制氢装置(c)的尾气腔(005)内；系统连接及流程为燃料经燃料管(100)、燃料蒸发器(a1)直接进入脱硫腔(005)，燃料蒸汽经过脱硫腔(005)与来自混合喷燃器(5)的加热气在进气腔(001)混合后进入催化反应腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔(002)生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板(s1)进入尾气腔(004)、经富氢混合气体管(104)及富氢混合气体管(104)上的加压泵(e)后送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)，在尾气腔(004)内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)排出。
21、根据权利要求1、3、4所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，一种具有直接利用再生水功能的制氢系统(1)，其特征在于燃料蒸发器(a1)置于单通道随行制氢装置(c)的尾气腔(004)内；系统连接及流程为燃料经燃料管(100)、燃料蒸发器(a1)和燃料蒸汽管(a01)，直接进入进气腔(001)与来自混合喷燃器(5)的加热气混合后进入催化反应腔(002)，燃料蒸汽和再生水蒸气在催化反应腔(002)生成的富氢混合气体及过剩水蒸气透过多孔板(s1)进入尾气腔(004)、经富氢混合气体管(104)及富氢混合气体管(104)上的加压泵(e)后送入集成分离膜(m)组件的氢气缓冲罐(2)的混合气体分离腔(2002)，或氢气分离提纯装置(6)的混合气体分离腔(6002)，在尾气腔(004)内凝结的冷凝再生水经再生水管(a02)排出。
22、根据权利要求1所述的随行制氢发动机燃料系统及其装置，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(尤其是低碳链烃、汽柴油、航空燃油)以及其它生物质含氢燃料(生物质二甲醚等。
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