CN102278237A - 一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统 - Google Patents

Abstract

一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统，由供醇装置、吸热装置、裂解装置、掺烧装置、电路控制、显示装置和安全保障等七个部分构成，醇液经冷却室、蒸发室、中热室、高热室吸热，成为达到最佳裂解温度上限的醇蒸汽，才进入等温、双温控、四温监控的调温裂解器，边吸热边完全裂解成醇氢，醇氢可净化成氢气，冷却，有利于提高动力，掺烧装置自控醇氢的掺烧或全烧，电器有自控和手动两套系统，设计系统时，采取了安全保障措施，制造系统时，采取了安全保障措施，整个系统的压力、温度、燃烧情况、醇液情况、部件工作情况、都在显示屏上显示出来，任何人都能一目了然的看到整个系统的任何情况，一有小问题就会立即发现，及时解决，确保系统安全使用。

Description

一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统

技术领域

本发明涉及一种在工程机械设备中，利用工程机械内燃机排出废气的被浪费的热能，把甲醇或乙醇裂解和/或重整成清洁能源醇氢做燃料的系统。

背景技术

人类要生存和发展，就必须要具有与之相适应的能源和环境，人类要过舒适的生活，就离不开挖掘机、推土机、洒水车、压路机、装载机、摊铺机、平地机、旋挖钻机、沥青拌合设备、混凝土拌合设备等工程建设机械设备以及汽车、火车、飞机、船舶等运输机械、农业机械、建筑机械、汽、柴油发电机……等等，凡是使用内燃机的各种设备都离不开不可再生的石油资源，人类要生产及生活，就离不开柴、煤、天然气，液化石油气、管道煤气等燃料，这些资源不仅日益减少，价格越来越贵，而且燃烧它们所产生的废气严重污染环境，使大气温度升高，诱发出许多自然灾害，严重威胁着人类的生存。因此，能源、环保和减排是人类必须尽快解决的叁大难题，早在数十年前，人类就渴望能找到可再生的、不污染环境的、廉价的、动力与汽油、柴油相当的新能源，代替石油。

1986年，云南省科委牵头，以昆明工学院和云南工学院为主，成立课题组，政府出钱，研究用裂解和/或重整甲醇的方法，可得到氢H₂、一氧化碳CO、甲烷CH₄、碳氢化合物HC等可燃气体，甲醇裂解气测试分析报告，表明：在甲醇裂解气中，根据测试的8次样品的数据平均计算，氢H2占64.664%，一氧化碳CO占30.584%，甲烷CH4占1.667%，碳氢化物HC占0.03%，这些都是可燃气体，共占96.945%，在醇裂解气中，因氢H2所占的体积大于60％，我们就把这种用裂解和/或重整醇而得到的、富含氢气的、混合在一起的、可燃的裂解气称为醇氢。

醇氢是一种可再生的、不污染环境的、热值和爆炸力都比汽油、柴油大的、价格少于汽油、柴油价的三分之一的新能源。可代替汽油、柴油用于内燃机做燃料，也可用于工业和民用。

醇氢燃料现已逐步用于汽车上，我们打算把它用在工程建设中的机械设备上，但现有技术存在下列不足之处：

1、众所周知：交通工具、尤其是汽车最主要的性能就是安全，为了确保安全，在汽车上应安装有各种仪表，使驾驶员随时都能能一目了然的知道汽车各个部件、各个环节的运转情况，发现小问题，立即处理，避免事故的发生，但现有技术没有全面显示醇氢代燃装置中各个环节的压力、温度及供醇泵、电磁阀等执行机构的工作情况，醇氢代燃装置出了小问题，无显示，驾驶员不知道，小问题会逐步变成大问题，造成事故，这是安全隐患，众所周知：交通工具最重要的就是安全，存在安全隐患的交通工具是不能使用的，如果勉强使用，将来出了问题，必须 “赔偿”，同时责令“召回”，那时，将造成巨大的经济损失。

2、醇氢代燃装置中的制氢装置，被称为“氢发生器”或“裂解器”，内装催化剂，现有技术，在催化剂内只装有一个测温仪，不可能知道裂解器内离测温仪较远处的前、后、左、右的催化剂的温度情况，当测温仪显示催化剂达到裂解温度，醇进入裂解器时，只能说明测温仪附近的催化剂达到裂解温度，则此处的醇可以裂解成醇氢，而不知其它远离测温仪处的催化剂是否达到裂解温度，则其它处的醇，就不知是否会裂解成醇氢，就不知裂解率有多高，未裂解的醇蒸汽进入汽缸，会腐蚀汽缸。

3、现有技术的裂解器内，头、尾温差较大，我们在试验时做过测量，头、尾温差最大时在100°C以上，如果温度高的地方，已达到裂解温度，醇可以裂解成醇氢了，也许温度低的地方，醇还没有裂解成醇氢，造成裂解率不高，未裂解的醇蒸汽进入汽缸，会腐蚀汽缸，如果温度低的地方，已达到裂解温度，醇裂解成醇氢了，也许温度高的地方，催化剂已被烧坏了。

4、现有技术的裂解器是醇液直接进入，当测温仪测出催化剂的温度达到裂解温度时，电脑就指挥醇液注入裂解器内，之后，甲醇迅速汽化，大量吸热，使催化剂温度降低，如果醇蒸汽还未达到裂解温度就与降低了温度的催化剂接触，如果此时的催化剂也未达到裂解温度，则醇蒸汽就不会裂解成醇氢，就离开裂解器，因而，裂解率不高，未裂解的甲醇蒸汽进入内燃机，会腐蚀汽缸。

5、现有技术的裂解器较小，吸热较少，裂解的醇较少，代燃率较低，为了提高醇代油率，常用醇蒸汽掺烧，未裂解的醇蒸汽进入汽缸，会腐蚀汽缸。

6、某些现有技术，在检测裂解气时发现，氢的比例达不到60%，且裂解气中还有未裂解的醇蒸汽，这是整个醇氢代燃装置设计不合理、存在许多隐患的综合表现，必须在台架试验中，查核每一个参数，认真改进，否则，隐患必然造成“召回”。

7、甲醇在高温条件下裂解成的醇氢，温度也很高，在储氢筒内自然风冷后，还很热，因而，进入气缸的醇氢比较稀薄，造成动力不大。

8、醇泵不耐用，现在的电喷汽车，油泵放在油箱内，因汽、柴油都是绝缘体，不会造成油泵短路，可能有人照此，将醇泵放在醇箱内，因醇不是绝缘体，就会造成醇泵短路，即使提高了醇泵的绝缘等级，也只能延长一点使用寿命，还是不耐用，这是隐患，必须认真改进，否则，隐患必然造成“召回”。

9、现有技术用电脑实现全自动控制，现电脑已进入千家万户，摆在桌子上，在无振动无颠簸的条件下使用，性能可靠，但电脑在汽车上，在有振动有颠簸的条件下使用，性能就未必可靠，众所周知：交通工具最重要的就是性能可靠，如果性能不可靠，就是安全隐患，这样的交通工具是不能使用的，如果勉强使用，将来出了问题，必须“召回”，那时，将造成巨大的经济损失。

10、现有技术用电脑全自动控制，没有手动控制系统，自控系统当中出了小问题无法用手动弥补，必须全部停止。

11、用现有技术裂解（重整）甲醇或乙醇，在得到的醇氢中，氢H₂的体积含量，理论上最多只能达到66.67%，  

CH₃OH→2H₂+CO，       CH₂CH₃OH+H₂O→4H₂+2CO。

如果为了提高氢H₂的体积含量，可使氢H₂的体积含量达到75%，

CH₃OH+H₂O→CO₂+3H₂             CH₃CH_2-OH+3H₂O→6H₂+2CO₂

而同时二氧化碳CO₂的体积含量也达到了25%，而二氧化碳CO₂是不燃烧的，进入汽缸白占了空间，不利于动力的提高。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种可利用工程机械设备中内燃机排出的热废气，加热内燃机排废气口处连接的 “一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统”，使该系统内的醇裂解和/或重整成醇氢，做内燃机的燃料。

本发明所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，由供醇装置、吸热装置、裂解装置、掺烧装置、电路控制、显示装置和安全保障等七个部分构成，内燃机热废气排气口处连接有由高热室、废气导流阀、调温裂解器、中热室、蒸发室、冷却室等六个大部件焊接在一起构成的导流、吸热、裂解、冷却的一体装置，该装置冷却室的低温醇液管与供醇装置连接，该装置冷却室的低温醇氢管与掺烧装置的储氢筒连接，电路控制与显示屏上的控制按键连接，并通过控制按钮的信号分别与供醇装置、吸热装置、裂解装置、掺烧装置、安全保障连接。

所述的电路控制为手动电路控制和自动电路控制两种。

所述的醇液在冷却室内吸收了热能，把常温醇液变成接近沸点的高温醇液，之后，接近沸点的高温醇液进入蒸发室内吸热、蒸发，变成沸点醇蒸汽即低温醇蒸汽，之后，进入中热室、高热室内吸热，变成最佳裂解温度的醇蒸汽，才进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢。

所述的内燃机排出的热废气，裂解器位于高热室与中热室之间。

所述的供醇装置内的常温醇液经吸热装置中的冷却室（16）、蒸发室（30）、中热室（31）、高热室（38）吸热，变成为最佳裂解温度的醇蒸汽后，才进入裂解器边吸热边裂解成醇氢。

所述的裂解器内的测温仪与高热室内的测温仪组成“或门”结构，控制电磁阀的开通或关断，从而，控制催化剂或醇蒸汽必须达到最佳裂解温度时，才让醇蒸汽进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢。

所述的醇液开关（3）由两片金属片组成，一片接电源正极，另一片接电源负极。

本发明所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，由供醇装置、吸热装置、裂解装置、掺烧装置、电路控制、显示装置和安全保障等七个部分构成，本发明可以解决现有技术的不足之处，主要有以下几个方面：

1、醇液、醇蒸汽、醇氢气的压力可视。

在驾驶室内安装一个显示屏，用3个压力表，分别显示醇液、醇蒸汽、醇

氢气的压力数值，使驾驶员随时都看得到醇液、醇蒸汽、醇氢气的压力情况，若压力正常，则继续使用醇氢代燃装置，若压力不正常，则停止使用醇氢代燃装置，待修好后再使用，这就保证了醇氢代燃装置的安全使用。

2、热废气、醇液、醇蒸汽、醇氢气的任何一个环节的温度都可视。

将热废气、醇液、醇蒸汽、醇氢气的任何一个环节的温度都显示在驾驶室内的显示屏上，使驾驶员随时都看得到热废气、醇液、醇蒸汽、醇氢气的任何一个环节的温度情况，若温度正常，则继续使用醇氢代燃装置，若温度不正常，则停止使用醇氢代燃装置，待修好后再使用，这就保证了醇氢代燃装置的安全使用。

3、供醇泵、电磁阀、供油阀等执行机构的工作情况可视。

把供醇泵、电磁阀、供油阀等各个执行机构的工作情况用指示灯显示在驾驶室内的显示屏上，工作时，指示灯亮，不工作时，指示灯灭，使驾驶员随时都看得到供醇泵、电磁阀、供油阀等各个执行机构的工作情况，若工作正常，则继续使用醇氢代燃装置，若工作不正常，则停止使用醇氢代燃装置，待修好后再使用，这就保证了醇氢代燃装置的安全使用。

4、用可靠、简单、价廉的压力传感器，压力传感器由电接点压力表及相应的电器组成与供醇泵的电器组成联动装置，代替复杂的电脑，用压力传感器检测到的储压罐内的压力信号自控供醇泵的启动与停止，从而，自控醇液的压力数值在一定的范围内。

电接点压力表上有一根指示压力数字的指针和两个发信号的触点：P1、P2，P1用于设定最低的压力，例如0.5MPa，P2用于设定最高的压力，例如0.8MPa，当电接点压力表测到储压罐内的压力＜设定的最低压力，例如0.5MPa时，电接点压力表的指针在P1点的左边，压力传感器就启动供醇泵，将醇液泵入储压罐内，则内的压力逐步上升，当电接点压力表测到储压罐内的压力≥设定的最高压力，例如0.8MPa时，表的指针就会碰到P2点，压力传感器就停止供醇泵，则醇液停止进入储压罐内，储压罐内的醇液被逐步放出使用后，压力就逐步降低，当电接点压力表测到储压罐内的压力＜设定的最低压力（例如0.5MPa）时，表的指针就会碰到P1点或在P1点的左边，压力传感器就启动供醇泵，将醇液泵入储压罐当内，则内的压力逐步上升，如此往复，使储压罐内的醇液压力随时保持在设定的最低压力，例如0.5MPa与设定的最高压力，例如0.8MPa之间，备用，压力数值在显示屏上显示。      

5、把可靠、简单、价廉的醇液开关与电磁阀的电器做成“非门”结构，用醇液开关处是否有醇液，自动控制电磁阀的开通与关断，代替复杂的电脑，自控醇液的供应。

醇液开关由两片金属片组成，一片接电源正极，另一片接电源负极，安装在蒸发室内的第2组醇液管内，醇液开关处无醇液时，电路不通，则“非门”使电磁阀的电源接通，则电磁阀开通，让储压罐内具有一定压力的醇液被放进冷却室内，吸热，成为高温醇液后，被压进蒸发室内，醇液流满第1组醇液管后，就流到安装有醇液开关的第2组醇液管内，淹到醇液开关，使醇液开关的两金属片通电，则“非门”使电磁阀的电源断开，则电磁阀关断，停止储压罐内具有一定压力的醇液进入冷却室及蒸发室内，当醇液开关处的醇液被逐步蒸发后，醇液开关处就无醇液了，则电路不通，则“非门”使电磁阀的电源接通，则电磁阀开通，让储压罐内具有一定压力的醇液被放进冷却室内，如此往复，就自动控制蒸发室内，第1组醇液管内醇液流满，而第2组醇液管内的醇液，只流到醇液开关处，淹到了醇液开关，就停止了，这样，我们就用可靠、简单、价廉的醇液开关与电磁阀的电气做成的“非门”结构，代替了复杂的电脑自控醇液的供应，使蒸发室内的醇液供应，既不短缺，又不过多。

6、醇液不直接进入裂解器，要把醇液加热成醇蒸汽，再把醇蒸汽加热到使用者认为满意的温度，此温度可由使用者调整、控制，例如：超过最佳裂解温度的下限或接近最佳裂解温度的上限，才让醇蒸汽进入裂解器。

本发明的醇液，①先在冷却室内吸收高温醇氢气的热量，醇液吸热后温度升高，成为高温醇液，同时，将醇氢气从高温被冷却到低温，②高温醇液进入蒸发室内吸收从内燃机排出的热废气的热量，成为醇蒸汽，③醇蒸汽进入加热室内，吸收从内燃机排出的热废气的热量，把醇蒸汽加热到较高的温度，④较高温度的醇蒸汽进入过热室内，吸收从内燃机排出的高温热废气的热量，再把醇蒸汽加热到使用者认为满意的温度，此温度可由使用者调整、控制，例如：超过最佳裂解温度的下限或接近最佳裂解温度的上限，当醇蒸汽达到设定的最佳裂解温度上限时，装在过热室内的测温仪才发出信号，指挥电磁阀开通，让达到最佳裂解温度的醇蒸汽进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢。假设我们选用中国科学院山西煤炭化学研究院的铜基催化剂，该催化剂的温度达到200℃时即可以裂解甲醇蒸汽，当温度超过300℃时该催化剂就会失去活性，因此，我们将该催化剂裂解甲醇的最佳裂解温度规定为 230℃至280℃，则设定的最佳裂解温度的上限是280℃。或者，安装在裂解器催化剂内的测温仪测量到催化剂的温度已超过设定的最佳裂解温度的下限230℃，则发出信号，指挥电磁阀开通，让超过设定的最佳裂解温度的下限230℃的醇蒸汽进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢，这样，就保证醇蒸汽能完全的裂解成醇氢。由于吸热多，裂解成的醇氢就多，有利于提高动力。提高醇氢的代燃量。

7、用可靠、简单、价廉的“或门”结构，控制电磁阀的开通与关断，代替复杂的电脑，自控醇蒸汽的裂解。

我们用安装在裂解器催化剂内的测温仪和安装在加热室醇蒸汽管内的测温仪与电磁阀的电器组成“或门”结构，控制电磁阀的开通与关断，代替复杂的电脑，自控醇蒸汽的裂解。①（33）测量到裂解器内催化剂的温度已超过设定的最佳裂解温度的下限，例如：230℃以上，“或门”将电磁阀开通，让醇蒸汽进入裂解器内裂解成醇氢；或②测量到过热室内醇蒸汽的温度已达到或超过设定的最佳裂解温度的上限，例如：280℃以上，“或门”将电磁阀开通，让醇蒸汽进入裂解器内裂解成醇氢；如果上述两条都达不到，“或门”就关断电磁阀，由于严格控温，就保证了醇蒸汽能100%的裂解。

8、等温裂解。

本发明采用的等温裂解器，其特征是：热废气直通，而醇蒸汽迂回曲折，醇蒸汽的流动方向与热废气的流动方向垂直，醇蒸汽从进入裂解器的头到醇氢气离开裂解器的尾，不仅都处于同一加热温度线上，而且，温差可调，使裂解器的头、尾温差达到理想值，裂解器的东、西、南、北、上、下的催化剂内的四个角上分别装有四个测温仪，其中一个是测温仪，用于与组成“或门”，其温度情况可以在显示屏上显示出来，可以调整裂解器内东、西、南、北、上、下的催化剂的温差达到最佳加热温度，这样，就不会出现此处裂解，彼处不裂解的情况。保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。

9、用可靠、简单、价廉的压力传感器，压力传感器由电接点压力表及相应的电器组成的电器与电磁阀和汽车上原有的供油泵与控油阀的电器联合组成联动结构，代替了复杂的电脑，自动控制电磁阀及汽车上原有的供油泵与控油阀的开或关，自动控制醇氢与汽油掺烧，或全烧醇氢。

电接点压力表上有一根指示压力数字的指针和两个发信号的触点：P1、P2，当电接点压力表测到储氢筒内的压力＜设定的启用气压，例如500Pa时，电接点压力表的指针在P1的左边，压力传感器就同时使电磁阀关闭，使汽车上原有的供油泵与控油阀开通，此时，汽车全烧汽油，醇氢逐步进入储氢筒后，储氢筒内的气压就逐步上升，当储氢筒内的气压≥设定的启用气压，例如500Pa时，电接点压力表的指针就会碰到触点P1，压力传感器就同时打开电磁阀，让醇氢和汽油掺烧，储氢筒内的气压如果还在上升，当储氢筒内的气压≥设定的转换气压，例如：0.3MPa时，电接点压力表的指针就会碰到触点P2，压力传感器就关断汽车上原有的供油泵与控油阀，汽车停烧汽油，全烧醇氢。压力数值在显示屏上显示。      

10、用冷却室将高温醇氢气体强制冷却到较低的温度，之后，再让醇氢穿过防回火装置中的碱性溶液进一步降低醇氢的温度，醇氢才进入内燃机，这就会增加醇氢的密度，增加醇氢的掺烧量，有利于提高内燃机的动力。

11、本发明的防回火装置有3种功能：

①除去裂解气-醇氢中的残余醇蒸汽（CH₃OH，CH₂CH₃OH）及二氧化碳（CO₂）使裂解气-醇氢中，氢H₂的含量，理论上达到了100% ，

在用本发明的技术裂解（重整）甲醇或乙醇所得到的（裂解气）醇氢中，理论上只有氢H₂和二氧化碳CO₂

CH₃OH + H₂O→3H₂ + CO₂              CH₂CH₃OH + 3H₂O→6H₂ + 2CO₂  

本发明的防回火装置见图7：醇氢经过管内，从下底板进入防回火装置，穿过碱性溶液及液面后，进入空腔从上面的出气管中离开防回火装置，进入氢氧配比器，醇氢在碱性溶液内穿行的过程中，裂解气-醇氢中的二氧化碳CO₂  及醇蒸汽CH₃OH_，CH₂CH₃OH     被碱性溶液，例如：石灰水  Ca(OH)₂ +H₂O吸收了， 

    CO₂+Ca(OH)₂ →CaCO₃+H₂O           CO₂+H₂O→H₂CO₃       

CH₃OH+Ca(OH)₂ →CaCO₃+3H₂       CH₂CH₃OH+2Ca(OH)₂+H₂O→2CaCO₃+6H₂

这样，在穿过碱性溶液后的裂解气-醇氢中，理论上只有氢H₂了，裂解气-醇氢中氢H₂的含量，理论上达到了100% 。

②冷却，裂解气-醇氢在穿过碱性溶液的过程中，裂解气-醇氢的温度被碱性溶液降低了。

③防回火，如果发生回火，火焰从防回火装置的上面的出气管进入，火焰只能达到液面上，就被碱性溶液阻断了，火焰不会进入氢氧配比器，保证了安全。

12、现在的电喷汽车，油泵放在油箱内，因汽、柴油都是绝缘体，不会造成油泵短路，我们要裂解醇，就会将醇泵放在醇箱内，因醇不但是导体，而且醇还具有腐蚀性，醇会腐蚀电机的导线，破坏绝缘层，就会造成醇泵的电机短路而烧坏，造成醇泵不耐用，即使提高了醇泵的绝缘等级，也只能延长一点使用寿命而已，还是不耐用，我们是将泵和电机分开，泵在醇内，而电机在箱外，从未坏过。

13、自动、手动两套控制系统，使操作人员能灵活调整、控制全过程。试车时，用手动，加自动，检查、调整各个环节，汽车行驶时，用自动，在行驶途中，如果自动系统出现问题，则可用手动弥补。

以上这些发明，可达到以下目的：

1、驾驶员随时都能一目了然的知道汽车各个部件、各个环节的压力、温

度及其运转情况，一发现不正常，立即采取措施，确保汽车行驶安全。

2、确保醇能完全裂解成醇氢，不会有未裂解的醇蒸汽腐蚀汽缸。

3、最大限度的吸收废气余热，最大限度的将尽量多的醇裂解成醇氢，最大

限度的提高汽车的动力。

4、各个零、部件可靠、简单、价廉。

5、汽车在行驶途中，如果自动系统出现问题，则可用手动弥补，发现小问题，立即解决，杜绝事故，确保安全。

这样，就可以使用醇氢技术造福于全人类。

附图说明

下面结合附图说明本发明的具体结构，但本发明的结构，不限于附图所示。

图1是本发明的原理图。

图2是等温裂解器的结构示意图。

图3是等温裂解器的结构示意图。

图4是等温裂解器的结构示意图。

图5是等温裂解器的A-B-C-D-E-F剖示图。

图6是等温裂解器的G-H剖示图。

图7是等温裂解器的K向示图.

图8是等温裂解器的西侧局部剖示图.

图中，1-储醇箱，2-供醇泵，3-单向阀，4-储压罐，5-压力传感器，6-电磁阀 ，7-低温醇液管，8-低温醇氢气管，9-压力传感器，10-空气管，11-是醇氢用空气调节阀，12-电磁阀，13-储氢筒，14-高温醇氢气管，15-冷却管 ，16-冷却室，17-防回火装置，18-稳压器，19-高温醇液管，20-电磁阀，21-氢氧配比器，22-放低温配比醇氢出去的门及管，23-废气导流阀，24-导入管，25-调温裂解器，26-压力传感器，27-醇液开关，28-醇氢转化器，29-余温热废气出气口，30-蒸发室 ，31-中热室 ，32-电磁阀，33-测温仪，34-排废气管，35-消声器，36-高温醇蒸汽管，37-测温仪 ，38-高热室，39-汽车原有的内燃机，40-氢油混合器 ，41-节气门，42-控油阀，43-化油器，44-电源总开关，45-电器 ，46-显示屏，50-西南角测温探针，51-进醇蒸汽口，52西北角测温探针，53-西边调温螺栓，54传热管，55-进料口，56-料盖，57-锁紧螺母，58-东边调温螺栓，59-出醇氢口，60-东北角测温探针，61-东南角测温探针，62-西面墙板，63-上隔板，64-下底板，65-下隔板，66-上盖板，67-东面墙板，68-东面过气筛 ，70-南面多孔板，71-北面多孔板，72-调温板，73-进气管，74-底板，75-碱性溶液，76-液面，77-空腔，78-出气管。

具体实施方式

实施例1，现在市场上有化油器和电喷两种类型的汽车、有柴油汽车等运输

机械、有挖掘机、推土机等工程建设机械设备，有农业机械、建筑机械、汽、柴油发电机……等等，对随车制氢而言，都是利用其内燃机排放的热废气加热把醇裂解成醇氢做燃料的系统，都是随制随用，代替汽油或柴油供给内燃机燃烧，都是一样的，为了讨论方便，本发明只讨论化油器汽车。

在汽车原有的内燃机（39）的出废气口后面，按图1安装上高热室（38）及测温仪（37），紧接过热室（38），安装上废气导流阀（23）及原汽车的消声器（35），在废气导流阀（23）的旁边安装裂解器（25）及测温仪（33），中热室（31）及压力传感器（26），蒸发室（30）及醇液开关（27），电磁阀（32），在汽车原有的节气门（41）与汽车原有的化油器（43）的中间，装上控油阀（42），在汽车原有的内燃机（39）与汽车原有的节气门（41）的中间，装上氢油混合器（40），在混合器（40）的旁边，安装氢氧配比器（21），在氢氧配比器（21）的上面安装电磁阀（12）及醇氢用空气调节阀（10），在汽车底盘或其它空闲处，按图1安装各个零、部件，则“一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统”就安装完成了，本系统主要由供醇、吸热、裂解、掺烧、电器、显示、安全保障等七个部分构成，下面分别说明：

1、供醇

如图1所示，醇液装在储醇箱（1）内 ，储醇箱（1）内装一个液面显示器，

在驾驶室内的显示屏（45）上显示液面的高度，醇液由供醇泵（2）从储醇箱（1）内吸出，压过单向阀（3），被压入储压罐（4）内储存，罐（4）内装有压力传感器（5），我们将供醇泵（2）和压力传感器（5）的电路组成联动结构，用压力传感器（5）检测到储压罐（4）内的压力数值控制供醇泵（2）的启动或停止，供醇泵（2）工作时，把醇液压过单向阀（3），供醇泵（2）停止时，储压罐（4）内的醇液具有0.5Mpa-0.8Mpa的压力，因有单向阀（3）的阻止，使醇液不会流回醇箱。

压力传感器（5）由电接点压力表及相应的电器组成，电接点压力表上有一

根指示压力数字的指针和两个发信号的可调的触点：P1、P2，电接点压力表上的压力数字顺时针走向从左到右逐步增大，P1用于设定控制最低压力的数值（例如0.5MPa，可根据实际需要进行调整），P2用于设定控制最高压力的数值（例如0.8MPa，可根据实际需要进行调整），当电接点压力表测到储压罐（4）内的压力＜设定的最低压力数值（例如0.5MPa）时，电接点压力表的指针在P1点的左边，压力传感器（5）就启动供醇泵（2），将醇液泵入储压罐（4）内，当电磁阀（6）关闭时，（4）内的压力就逐步上升，当电接点压力表测到储压罐（4）内的压力≥设定的最高压力数值（例如0.8MPa）时，表的指针就会碰到P2点，压力传感器（5）就停止供醇泵（2），则醇液停止进入储压罐（4）内，（4）内的醇液被电磁阀（6）开通逐步放出使用后，压力就逐步降低，当电接点压力表测到储压罐（4）内的压力＜设定的最低压力数值（例如0.5MPa）时，表的指针就会碰到P1点或在P1点的左边，压力传感器（5）就启动供醇泵（2），将醇液泵入储压罐（4）内，则（4）内的压力逐步上升，如此往复，使储压罐（4）内的醇液压力随时保持在设定的最低压力数值（例如0.5MPa）与设定的最高压力数值（例如0.8MPa）之间，备用，只要电磁阀（6）一打开，醇液就立即被压进蒸发室（30）内。

储压罐（4）内醇液的压力数值，在显示屏（45）上，由压力表的指示压力数字的指针显示。

在蒸发室（30）内装有醇液开关（即遇到醇液就发出通电信号，没有醇液就发出断电信号的开关），与电磁阀（6）的电路组合成“非门”结构，用醇液是否接触醇液开关（27）发信号，自动控制电磁阀（6）的开通或关断，自控醇液的供应。

醇液开关（27）由两片金属片组成，一片接电源正极，另一片接电源负极，

醇液开关（27）处无醇液时，电路不通，则“非门” 发出断电信号，使电磁阀（6）的电源接通，则电磁阀（6）开通，让储压罐（4）内具有一定压力的醇液被放进冷却室（16）内，吸热，成为高温醇液后，被压进蒸发室（30）内，醇液流到安装有醇液开关（27）的醇液管内，淹到醇液开关（27），使醇液开关（27）的两金属片通电，则“非门” 发出通电信号，使电磁阀（6）的电源断开，则电磁阀（6）关断，停止储压罐（4）内具有一定压力的醇液进入冷却室（16）及蒸发室（30）内，电磁阀（6）开通时，显示屏（45）上指示灯亮，电磁阀（6）关断时，指示灯灭。

醇液开关（27）处的醇液被逐步蒸发，当醇液开关（27）处无醇液时，电路就不通了，则“非门” 发出断电信号，使电磁阀（6）的电源接通，如此往复，就自动控制蒸发室（30）内的醇液管内的醇液，只流到醇液开关（27）处，淹到了醇液开关（27），就停止了，这样，就自动控制了蒸发室（30）内既有一定的醇液，避免了无醇液时形成干烧。又控制了醇液过多冲进裂解器，醇液开关（27）处有醇液时，显示屏（45）上指示灯亮，无醇液时，指示灯灭。

、吸热

如图1所示，众所周知，要把醇裂解和/或重整成醇氢，需要吸收4种热量：

①              常温醇液吸热，变成沸点醇液，

②              沸点醇液吸热，变成沸点醇蒸汽，即低温醇蒸汽，

③              低温醇蒸汽吸热，变成达到最佳裂解温度的醇蒸汽，

④              在裂解器内，达到裂解温度的醇蒸汽接触达到裂解温度的催化剂，边吸热，边裂解成醇氢。

假设我们选用中国科学院山西煤炭化学研究院的铜基催化剂，该催化剂的温度达到200℃时即可以裂解甲醇蒸汽，当温度超过300℃时该催化剂就会失去活性，因此，我们将该催化剂裂解甲醇的最佳温度规定为 230℃至280℃，则设定的最佳裂解温度的上限是280℃，设定的最佳裂解温度的下限是230℃要把醇裂解和/或重整成的醇氢，尽量多的供给内燃机燃烧，就必须尽量多的吸收热能，这些热能只能从内燃机排出的被浪费的热废气中吸取，醇液吸热变成达到裂解温度的醇蒸汽的方法，其过程请看图1，“一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统”，为了能尽量多的吸收被浪费的热能，采取了以下措施：

高温热废气不直接排放，我们将高温热废气从内燃机排出到进入大气分配为四个区：高温区，最佳加热温度区，中温区，低温区。

在内燃机（39）排气口的第一线  高温区，安排高热室（38），在高热室（38）内最靠近内燃机排废气口处气温最高的醇蒸汽管内安装测温仪（37），高温热废气的温度有时很高，会烧坏催化剂，当位于高热室（38）内的醇蒸汽管内的测温仪（37）测到的醇蒸汽的温度≥280℃时，测温仪（37）就开通电磁阀（32），让中热室内的中温热废气进入高热室（38）内，在加热醇蒸汽的同时，因醇蒸汽吸走了热量，就把热废气的温度降低，当它不会烧坏催化剂、成为最佳加热温度时，再让它进入第二线最佳加热温度区的裂解器（25）内，使裂解器（25）内的醇蒸汽边吸热、边裂解，此后的热废气进入第三线中温区的中热室（31）内，经中热室（31）吸热后的低温热废气，进入第四线低温区蒸发室（30），甲、乙醇都是在几十度时就蒸发了，醇液蒸发时，大量吸热，在蒸发室（30）内吸收不完的余温热废气的热量才排入大气，这样，就能最大限度的吸收热废气的热量。

②从裂解器（25）出来的醇氢的温度很高，我们让醇氢进入冷却室（16）内强制冷却，冷却室（16）内的冷却管（15）内是醇氢，管外是醇液，这样，醇液就从醇氢内吸收了热能，把常温醇液变成接近沸点的高温醇液。

③内燃机周围的温度很高，现在是用风和水冷却，再用风冷却水，这些热量就白白的浪费了，在新设计汽车时，应用醇液吸收内燃机周围的热量。

④接近沸点的高温醇液进入蒸发室（30）内吸热、蒸发，变成沸点醇蒸汽即低温醇蒸汽。

低温醇蒸汽进入中热室（31）内吸热，变成接近裂解温度的中温醇蒸汽。

接近裂解温度的中温醇蒸汽进入高热室（38）内吸热，变成最佳裂解温度的醇蒸汽。

最佳裂解温度的醇蒸汽进入裂解器，边吸热，边裂解成醇氢。

从图1中可看出，从供醇泵（2）泵出的醇液，先进入冷却室（16）内，吸取醇氢的热量，把低温醇液加热成高温醇液，之后，高温醇液进入蒸发室（30）内，吸收热废气的低温的热量，使高温醇液蒸发为低温醇蒸汽后，再进入中热室（31）内吸收热废气的中温热量，把低温醇蒸汽加热成为中温醇蒸汽，之后，中温醇蒸汽进入高热室（38）内，吸收从内燃机排出的高温热废气的热量，把醇蒸汽加热到最佳裂解温度上线左右，当醇蒸汽达到设定的最佳裂解温度上限时，，装在高热室（38）内的测温仪（37）才发出信号，指挥电磁阀（32）开通，让达到最佳裂解温度上限的醇蒸汽进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢，由于吸热多，裂解成的醇氢就多，有利于提高动力，提高醇氢的代燃量。在旧车改造时，本系统是冷却室、蒸发室、中热室、高热室、裂解器5级吸热，在设计新车时，可设计成冷却室、内燃机周围、蒸发室、中热室、高热室、裂解器6级吸热，这样，就能最大限度的吸收内燃机的废热能，就能最大限度的将醇裂解成醇氢。

、裂解

醇蒸汽能完全裂解成醇氢的条件是：

、裂解器内的全部催化剂的温度必须都达到裂解温度，才能让达到裂解温度的醇蒸汽进入裂解器内，边吸热边裂解成醇氢；

、裂解器内的测温仪必须能检测出裂解器的催化剂内的任何一处的温度，并在显示屏上显示出来；

、如果在显示屏上看到裂解器内某一点的温度不是适合醇蒸汽裂解的温度，则有办法将其调整为适合醇蒸汽裂解的温度，并在显示屏上显示出来，使裂解器内的全部温度都是适合醇蒸汽裂解的温度；

、裂解器内的醇蒸汽裂解通道长度和催化剂数量适合醇蒸汽完全裂解成醇氢。

下面重点说明怎样满足以上4条 醇能完全裂解成醇氢的条件。

假设我们选用中国科学院山西煤炭化学研究院的铜基催化剂，该催化剂的温度达到200℃时即可以裂解甲醇蒸汽，当温度超过300℃时该催化剂就会失去活性，因此，我们将该催化剂裂解甲醇的最佳温度规定为 230℃至280℃，则设定的最佳裂解温度的上限是280℃，设定的最佳裂解温度的下限是230℃。

（一）用什么方法使醇蒸汽的温度达到最佳裂解温度，这在上面“2、吸热”

中已经说明了，这里不再重复。

（二）使催化剂的温度达到最佳裂解温度

、把裂解器安排在最佳加热温度区，

为了使催化剂的温度达到最佳裂解温度，同时能让醇多吸热，产生更多的蒸汽，我们采取了以下方法：把裂解器安排在最佳加热温度区，使催化剂的温度成为最佳裂解温度。

我们在内燃机（39）排气口的第一线  高温区，安排高热室（38），在高热室（38）内最靠近内燃机排废气口处气温最高的醇蒸汽管内安装测温仪（37），高温热废气的温度有时很高，会烧坏催化剂，当测温仪（37）检测到高热室（38）内的醇蒸汽温度≥280℃时，测温仪（37）就开通电磁阀（32），把高热室（38）内温度≥280℃的醇蒸汽放进裂解器（25）内，边吸热边裂解成醇氢，这样，凡是能使高热室（38）内的醇蒸汽温度≥280℃的热废气的热量都被醇蒸汽吸走了，剩下的热废气，只能把醇蒸汽温度加热到<280℃，这就是最佳加热温度，它不会烧坏催化剂时，再让它进入第二线的最佳加热温度区的裂解器（25）内，使裂解器（25）内的催化剂吸收最佳加热温度的热能，使催化剂的温度成为最佳裂解温度，此时，把达到裂解温度的醇蒸汽放入裂解器，醇蒸汽必然会边吸热，边裂解成醇氢。

此后的热废气进入第三线中温区的中热室（31）内，经中热室（31）吸热后的低温热废气，进入第四线低温区蒸发室（30）内，甲、乙醇都是在几十度时就蒸发了，醇液蒸发时，大量吸热，在蒸发室（30）内吸收不完的余温热废气的热量才排入大气，这样，就能最大限度的吸收热废气的热量。

    因为裂解器位于最佳加热温度区，就能把裂解器内的催化剂加热成最佳裂解温度，就能使醇在最佳裂解温度的条件下，边吸热边进行裂解，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。

用高温醇蒸汽加热催化剂

位于高热室（38）内的醇蒸汽管内的测温仪（37）测到的醇蒸汽的温度汽

温≥280℃时，就让电磁阀（32）开通，将中热室（31）内的中温醇蒸汽放进高热室（38）内，立即加热到最佳裂解温度上线280℃左右，进入裂解器，汽温≥280℃的醇蒸汽立即把催化剂加热到裂解温度，使醇蒸汽能边吸热边裂解成醇氢。

（三）用下列方法使达到最佳裂解温度的醇蒸汽碰到最佳裂解温度的催化

剂边吸热边完全裂解成醇氢。

1、等温加热

本发明采用的调温裂解器（25），有东、西、南、北、上、下六个面，其特征是：热废气由北向南直通，而醇蒸汽由西向东迂回曲折，图5是调温裂解器的A-B-C-D-E-F剖示图，打开料盖（56），将催化剂从进料口（55）加入，填满M、N、P、Q、R、S等通道之后，将料盖（56）盖严，不能漏气，因催化剂被东面过气筛（68）和西面过气筛（69）挡住，所以，L和T是空腔，高温醇蒸汽从西面进醇蒸汽口（51）进入空腔L，穿过西面过气筛（69）的筛孔，在通道M、N、P、Q、R、S中，醇蒸汽边在催化剂的空隙中迂回曲折的穿行，与催化剂接触，边吸收传热管（54）传来的热废气的最佳加热温度的热能，边裂解成醇氢，之后，穿过东面过气筛（68）的筛孔，进入空腔 T，从东面出醇氢口（59）流出，从图4可看出：热废气从北面通过传热管（54），不转弯，直接向南面流动，把热量传给管外的催化剂，醇蒸汽从西面（51）进入裂解器的头，迂回曲折到东面（59），离开裂解器的尾的流动方向都与热废气的流动方向垂直，催化剂和醇蒸汽都处于同一温度加热线上，我们尽量缩小裂解器南、北向的尺寸，南北向的温差就很小，而东、西向及其上、下是在同一温度加热线上，理论上没有温差，这样，整个裂解器内的温差就很小，基本上是等温加热，因为裂解器位于最佳加热温度区，就能把裂解器内的催化剂加热成最佳裂解温度，就能使醇蒸汽在最佳裂解温度的条件下，边吸热边进行裂解，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。

2、调温加热。

裂解器的北面，有调温板（72），图7是调温裂解器的K向示图，从图7可看出：调温板（72）上有许多小孔，板的两侧和西面墙板（62）及东面墙板（67）之间是空挡，热废气从北面通过空挡和小孔，进入传热管（54）内，向南流动，如果两边的空挡一样大，流过的热废气量相等，那么，裂解器（25）的头、尾的温差应该接近于零，如果裂解器（25）的头、尾即东、西方向有温差，我们可以将锁紧螺母（57）松开，移动调温板（72）（图4），改变东、西两空挡的大小，控制东、西两空挡的热废气流量，使头、尾的温差达到理想值，认为满意之后，将锁紧螺母（57）锁紧，由于醇蒸汽从进入裂解器的头到离开裂解器的尾，不仅都处于同一温度线上，而且，温差可调，使裂解器（25）内头、尾的催化剂的温差达到理想值，而且，都在裂解温度范围内，这样，就不会出现此处裂解，彼处不裂解的情况，就保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。

3、四温监控，调温裂解

从图2-7可看出，我们在裂解器（25）的前、后、左、右的催化剂内的四个角上分别装上测温仪，共有四个测温仪：（50）、（52）、（60）、（61），其温度情况可在显示屏（45）上显示出来，其中一个测温仪是（33），和（37）一起与电磁阀（32）组成“或门”结构，移动调温板，可以调整裂解器（25）内的东、西、南、北、上、下的催化剂的温度都是最佳加热温度，此时，把达到裂解温度的醇蒸汽放入裂解器，就能使醇蒸汽在最佳裂解温度的条件下，边吸热边进行裂解，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。

4、双温控裂解。

如图1，我们用安装在裂解器（25）催化剂内的测温仪（33）和安装在高热室（38）醇蒸汽管内的测温仪（37）的电器与电磁阀（32）的电器联合组成“或门”结构，用催化剂的温度和醇蒸汽的温度控制电磁阀（32）的开通与关断，自控醇蒸汽的裂解。当 ① 位于高热室（38）内的醇蒸汽管内的测温仪（37）测到的醇蒸汽的温度<280℃，②位于裂解器（25）的催化剂内的测温仪（33）测到的催化剂温度<230℃，两条同时出现时，电磁阀（32）关闭；当①（37）测到的醇蒸汽管内的汽温≥280℃，或者 ②（33）测到的催化剂温度≥230℃，内中出现1条时，电磁阀（32）开通，将中热室（31）内的中温醇蒸汽放进高热室（38）内，立即加热到最佳裂解温度上线280℃左右，进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢，由于严格控温，就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。

5、通道足够长，催化剂量足够多。

众所周知，醇蒸汽进入裂解器后，是在催化剂的空隙内，一边向前移动，一边吸热，一边裂解，醇蒸汽外部的汽流的醇分子  CH₃OH， CH₃CH₂OH  遇到了催化剂，就可以裂解成醇氢，      CH₃OH→CO+2H₂               CH₃CH₂OH+H₂O→4H_2-+2CO      

醇蒸汽中间的汽流未遇到催化剂，未裂解，就继续向前移动，到前面去遇催化剂，如果裂解器的通道长度不够，醇蒸汽中未裂解的醇分子  CH₃OH， CH₃CH₂OH  汽流在继续向前移动的过程中，到前面去还未遇到催化剂，还未裂解完，就离开裂解器，则该裂解器的裂解率就不高，本发明采用等温裂解器的醇蒸汽通道，迂回曲折，我们在实验室内做试验，检测出能保证醇蒸汽完全裂解成醇氢的管道长度和催化剂用量，在实际使用时，我们按此增加一倍，这就是通道足够长，催化剂量足够多，例如图4中的M-N-P-Q-R-S，使所有的醇蒸汽中的醇分子（CH3OH，CH3CH2OH）都有机会遇到催化剂，完全裂解之后，还有富裕，这就能保证醇蒸汽能完全裂解成醇氢。

、醇氢掺烧或全烧醇氢

汽车的内燃机（39）工作时，汽缸活塞向下运动，产生负压，将来自化油

器（43）的“配比汽油”通过控油阀（42）吸入汽缸，被压缩、点燃、爆炸，推动汽缸活塞运动，其吸入量的多少由驾驶员脚踩“加速踏板”拉动节气门（41）的开大与关小来实现，使汽车快速或慢速行驶。

如图1，本发明为了将“配比醇氢”引入汽缸掺烧或全烧，就在节气门（41）

与内燃机（39）的吸气口之间，装上氢油混合器（40），储氢筒（13）内有压力传感器（9），我们把压力传感器（9）（由电接点压力表及相应的电器组成）的电器与电磁阀（12）和（20）及汽车的供油泵与控油阀（42）的电器联合组成联动结构，电接点压力表上有一根指示压力数字的指针和两个发信号的可调的触点：P1、P2，电接点压力表上的压力数字顺时针走向从左到右逐步增大，P1用于设定启用压力最低的压力数值，例如500Pa，P2用于设定转换压力最高的压力数值，例如0.3MPa，用电接点压力表检测到的设定的最低压力数值P1，例如500Pa和设定的最高压力数值P2，例如0.3MPa控制电磁阀（12）和（20）及汽车的供油泵与控油阀（42）的开或关，从而自动控制醇氢与汽油掺烧，或全烧醇氢：

①当电接点压力表检测到储氢筒（13）内的醇氢压力＜设定的最低压力数值，例如500Pa时，电接点压力表的指针在P1点的左边，压力传感器（9）就同时使电磁阀（12）和（20）关闭，使汽车的供油泵与控油阀（42）开通，此时，汽车全烧汽油，此时，显示屏上，电磁阀（12）和（20）的指示灯灭，供油泵与控油阀（42）的指示灯亮。

②醇氢逐步进入储氢筒（13）后，储氢筒（13）内的气压就逐步上升，当储氢筒（13）内的气压≥设定的最低压力数值（例如500Pa）时，电接点压力表的指针就会碰到触点P1，压力传感器（9）就同时打开电磁阀（12）和（20），（此时，汽车的供油泵与控油阀（42）仍然开通），让醇氢经稳压器（18）通过电磁阀（20）进入配比器（21），洁净空气来自空气滤清器，从管（11）按比例通过电磁阀（12）进入（21），与醇氢按比例配合后，成为“配比醇氢”，（22）是放“配比醇氢”出去的门及管，放气门（22）与节气门（41）联动，由驾驶员脚踩加速踏板一起控制，同时开大或同时关小。“配比醇氢”进入混合器（40），再与来自（43）的“配比汽油”混合后，再进入内燃机（39）掺烧，此时，显示屏上，电磁阀（12）和（20）的指示灯亮，供油泵与控油阀（42）的指示灯仍然亮。

③储氢筒（13）内的气压如果还在上升，当储氢筒（13）内的气压≥设定的最高压力数值（例如0.3MPa）时，电接点压力表的指针就会碰到P2点，压力传感器（9）就关断汽车的供油泵与控油阀（42），则汽车停烧汽油，全烧醇氢。储氢筒（13）内的醇氢气压数值在显示屏（45）上显示，此时，显示屏上，电磁阀（12）和（20）的指示灯仍然亮，供油泵与控油阀（42）的指示灯灭。

本发明对醇氢进行3种处理：①冷却，②除去二氧化碳CO₂ ，使氢H₂在裂解气（醇氢）中占100% ，③除去醇蒸汽。

①冷却，众所周知：醇氢气体的温度越高，密度就越小，则产生的动力就小，为了提高动力，就应降低气温，增大醇氢气体的密度，本发明用冷却室（16）将高温醇氢气体强制冷却到较低的温度，之后，再让醇氢穿过防回火装置（18）中的碱性溶液，进一步降低醇氢的温度，醇氢才进入内燃机，这就会增加醇氢的密度，增加醇氢的掺烧量，有利于提高内燃机的动力。

冷却室（16）由冷却管（15）和壳体组成，请看图1，管（15）内通过高温醇氢气体，管外与壳体之间充满醇液，管（15）内的高温醇氢由（16）的下方进入，经迂回曲折的流动后，醇氢的热量由管壁传给管外的醇液，变成低温醇氢，从管（15）的上方流出，这样，就将高温醇氢强制冷却成低温醇氢，使醇氢的密度增大，有利于提高汽车的动力，低温醇液从（16）的上方进入，与冷却管（15）紧密缠绕，逆向迂回曲折流动，醇氢的热量被醇液吸收后，醇液温度升高，变成高温醇液，从（16）的下方流出。

除去二氧化碳CO₂ ，现有技术，醇氢中氢H₂的含量有两种情况，                          

（一）裂解气全是可燃气体，氢H2 占66.67% ，一氧化碳CO占33.33%

CH₃OH→2H₂ + CO                   CH₂CH₃OH + H₂O→4H₂ + 2CO

（二）争取最多的氢H2 ，氢H2 占75%，不可燃的二氧化碳CO₂占25%，   

CH₃OH + H₂O→3H₂ + CO₂                   CH₂CH₃OH + 3H₂O→6H₂ + 2CO₂

实践证明：由于不可燃的二氧化碳CO₂占了25%的汽缸空间，动力比①差，

采用本发明的技术裂解（重整）甲醇或乙醇所得到的（裂解气）醇氢中，理论上只有氢H₂和二氧化碳CO₂，反应式为：

 CH₃OH + H₂O→3H₂ + CO₂                   CH₂CH₃OH + 3H₂O→6H₂ + 2CO₂  

本发明的防回火装置（18）是下面进气，上面出气的碱性溶液水箱，见图7，储氢筒（13）内的醇氢由箱底进入，穿过碱性溶液，从上面的管道中，进入氢氧配比器（21），在穿行的过程中，裂解气-醇氢中的二氧化碳CO₂    被碱性溶液，例如：石灰水  Ca(OH)₂ +H₂O  吸收了  CO₂+Ca(OH)₂ →CaCO₃+H₂O               CO₂+H₂O→H₂CO₃   ，

这样，在穿过碱性溶液后的裂解气-醇氢中，理论上只有氢H₂了，裂解气-醇氢中氢H₂的含量，理论上达到了100%，（此外，还可以用其他办法除去醇氢中的二氧化碳CO₂），这可以进一步提高动力。

③除去醇蒸汽，众所周知：如果在裂解气-醇氢中含有未裂解的醇蒸汽，就会腐蚀汽缸，本发明让裂解气-醇氢在穿过碱性溶液【例如：石灰水  Ca(OH)₂ +H₂O】时，除去裂解气-醇氢中的残余醇蒸汽：

CH₃OH+Ca(OH)₂ →CaCO₃+3H₂       CH₂CH₃OH+2Ca(OH)₂+H₂O→2CaCO₃+6H₂

综上所述：本发明掺烧或全烧的醇氢，是①经冷却过的，②除去二氧化碳CO₂ ，使氢H₂在裂解气（醇氢）中占100% 的，③除去醇蒸汽的、不会腐蚀汽缸的醇氢。

、电器

本发明的电器有自控和手动两套系统，各有开关控制，自控系统开通时，负责采集信号的有关元件，一接收到信号就立即指挥负责执行的有关部件动作，如果自控系统失误，则可用手动操作进行弥补。手动电路是在各个自控系统执行部件的电路上并联或串联上手动船型开关及相关电器，用手按下“1”，电路接通，用手按下“0”，电路断开。

（一）驾驶员选择是否要使用“醇氢代燃装置”的手动开关。

该开关与废气导流阀（23）的控制电器联动。

①要使用“醇氢代燃装置”时，驾驶员用手按下“1”（启动），“醇氢代燃装置”的自控系统的电路接通，“醇氢代燃装置” 启动，同时，废气导流阀（23）将热废气通过导入管（24）导入醇氢转化器（28）内，“醇氢代燃装置”的自控系统启动时，在显示屏（45）上指示灯亮。

②不使用“醇氢代燃装置”时，驾驶员用手按下“0”（断开），电路断开，“醇氢代燃装置”停用，同时，废气导流阀（23）将热废气导入大气，指示灯灭。

（二)自动控制醇液压力的电路。

把安装在储压罐(4)内的压力传感器（5）与供醇泵（2）的电器组成联动结构，用压力传感器（5）采集到的信号P5，指挥供醇泵（2）的启动或停止。

①当电接点压力表检测到储压罐（4）内的压力＜设定的最低压力（例如0.5MPa）时，压力传感器（5）启动供醇泵（2），供醇，在显示屏（45）上指示灯亮，在启动供醇泵（2）的自控系统上，并联上手动开关（用手按下“0”，处于停止位置），与启动供醇泵（2）的自控系统组成“或门”结构，当驾驶员在显示屏上看到供醇泵（2）的自控系统“启动”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关（1），启动供醇泵（2）。

②当电接点压力表检测到储压罐（4）内的压力≥设定的最高压力（例如0.8MPa）时，压力传感器（5）停止供醇泵（2）供醇，指示灯灭，在供醇泵（2）停止供醇的自控系统上，串联上手动开关（用手按下“1”，处于启动位置），与供醇泵（2）停止供醇的自控系统组成“与门”结构，当驾驶员在显示屏上看到供醇泵（2）的自控系统“停止”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关（0），停止供醇泵（2）。 

这样，就能使储压罐（4）内的醇液压力自动保持在大于0.5MPa而小于0.8MPa的范围内。

（三）自动控制醇液供应的电路。

把装在蒸发室（30）内的醇液开关（27）与控制醇液供给或停止的电磁阀（6）的电器组成“非门”结构，接收醇液开关（27）处有或无醇液的信号，指挥电磁阀（6）的开通或关断。

①当醇液开关（27）处无醇液时，“非门”指挥电磁阀（6）开通，将高温醇液管（19）内的醇液放进蒸发室（30）内，在显示屏（45）上指示灯亮，在指挥电磁阀（6）开通的自控系统上，并联上手动开关（用手按下“0”，处于关断位置），与开通电磁阀（6）的自控系统组成“或门”结构，当驾驶员在显示屏上看到“开通”电磁阀（6）的自控系统失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“1”，开通电磁阀（6）。  

②当醇液开关（21）处有醇液时，“非门”指挥电磁阀（6）关断，停止醇液放进蒸发室（30）内，在显示屏（45）上指示灯灭，在关断电磁阀（6）的自控系统上，串联上手动开关（用手按下“1”，处于开通位置），与关断电磁阀（6）的自控系统组成“与门”结构，当驾驶员在显示屏上看到“关断”电磁阀（6）的自控系统失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“0”，关断电磁阀（6）。

这样，就自动控制了蒸发室（30）内的醇液供应既不短缺，又不过多。

（四）自动控制醇蒸汽压力在安全范围内使用的电路。

如果“醇氢代燃装置”的醇蒸汽压力超过安全使用范围，就可能会造成醇蒸汽泄漏，就会造成事故，根据试验，醇蒸汽压力在0.5Mpa以内，我们把安装在加热室（31）内的压力传感器（26）与“醇氢代燃装置”的选择开关“（一）”组成“与门”结构，接收压力传感器（26）的信号P26，指挥自控系统的接通或断开。 

①当“醇氢代燃装置”启动后，电接点压力表检测到加热室（31）内的压力＜设定的允许压力（例如0.7MPa）时，压力传感器（26）就接通 “醇氢代燃装置”的电源，在显示屏（45）上指示灯亮，在接通“醇氢代燃装置”的电源的自控系统上，并联上手动开关（用手按下“0”，处于关断位置），与接通“醇氢代燃装置”的电源的自控系统组成“或门”结构，当驾驶员在显示屏上看到 “醇氢代燃装置”的电源的自控系统“接通”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“1”， 接通“醇氢代燃装置”的电源。  

②当电接点压力表检测到加热室（31）内的压力≥设定的允许压力，例如0.7Mpa、）时， 压力传感器（26）就断开“醇氢代燃装置”的电源，停止使用“醇氢代燃装置”， 指示灯灭，在关断“醇氢代燃装置”的电源的自控系统上，串联上手动开关。用手按下“1”，处于开通位置。与关断“醇氢代燃装置”的电源的自控系统组成“与门”结构，当驾驶员在显示屏上看到加热室（31）内的压力≥设定的允许压力，例如0.7MPa时，“醇氢代燃装置”的电源的自控系统 “关断”失灵、不断开“醇氢代燃装置” 自控系统上的电源时，或者在调试时，可用手按下手动开关“0”， 关断“醇氢代燃装置”的电源。

这样，就自动控制了醇蒸汽压力在安全范围内使用。

（五）自动控制醇蒸汽裂解的电路。

把安装在裂解器（25）内的测温仪（33）和安装在过热室（38）内的测温仪（37）与控制醇蒸汽进入裂解器的电磁阀（32）的电器组成“或门”结构，用温度的信号，指挥电磁阀（32）的开或关，我们选用中国科学院山西煤炭化学研究院的铜基催化剂，该催化剂的温度达到200℃时即可以裂解甲醇蒸汽，当温度超过300℃时该催化剂就会失去活性，因此，我们将该催化剂裂解甲醇的最佳裂解温度规定为 230℃至280℃。

①当（33）测到催化剂的温度≥催化剂裂解甲醇的最佳裂解温度的下线（例如230℃），或者（37）测到的醇蒸汽温度≥催化剂裂解甲醇的最佳裂解温度的上线（例如280℃）时，“或门”打开电磁阀（32），将中热室（31）内的醇蒸汽放进高热室（38）内加热，使醇蒸汽温度迅速达到280℃左右的高温后，立即进入裂解器（25）内裂解成醇氢，在显示屏（45）上指示灯亮，在指挥电磁阀（32）开通的自控系统上，并联上手动开关（用手按下“0”，处于关断位置），与开通电磁阀（32）的自控系统组成“或门”结构，当驾驶员在显示屏上看到电磁阀（32）的自控系统 “开通”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“1”，开通电磁阀（32）。  

②反之，要（33）测到催化剂的温度＜催化剂裂解甲醇的最佳裂解温度的下线（例如230℃）与（37）测到醇蒸汽的温度＜催化剂裂解甲醇的最佳裂解温度的上线（例如280℃）同时具备时，“或门”才关断电磁阀（32），指示灯灭，在关断电磁阀（32）的自控系统上，串联上手动开关（用手按下“1”，处于开通位置），与关断电磁阀（32）的自控系统组成“与门”结构，当驾驶员在显示屏上看到电磁阀（32）的自控系统 “关断”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“0”，关断电磁阀（32）。

这样，就自动控制了醇蒸汽在最佳裂解温度的范围内裂解。

（六）自动控制汽油供应的电路

把汽车的供油泵和控油阀（42）的电路并联，二者同步工作，即供油泵启

动的同时，控油阀（42）开通，供油泵停止的同时，控油阀（42）关断，把安装在储氢筒（13）内的压力传感器（9）与汽车控油阀（42）的电器组成联动结构，接收安装在储氢筒（13）内的压力传感器（9）的压力信号，指挥汽车的控油阀（42）的开或关。

①当压力传感器（9）检测到储氢筒（13）内的气压P1＜转换气压，例如0.3MPa时，压力传感器（9）开通控油阀（42），让油通过，在显示屏（45）上指示灯亮，汽车可烧汽油，也可与配比醇氢掺烧，在指挥开通控油阀（42）的自控系统上，并联上手动开关（用手按下“0”，处于关断位置），与开通控油阀（42）的自控系统组成“或门”结构，当驾驶员在显示屏上看到开通控油阀（42）的自控系统“开通”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“1”，开通控油阀（42），汽车可烧汽油，也可与醇氢掺烧。

②当压力传感器（9）检测到储氢筒（13）内的气压P2≥转换气压，例如0.3MPa时，气压传感器（9）关断控油阀（42），停止供油，不让油通过，指示灯灭，汽车停烧汽油，全烧配比醇氢，在关断控油阀（42）的自控系统上，串联上手动开关（用手按下“1”，处于开通位置），与关断控油阀（42）的自控系统组成“与门”结构，当驾驶员在显示屏上看到关断控油阀（42）的自控系统“关断”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“0”，断开控油阀（42），汽车停烧汽油，全烧醇氢。这样，就自动控制了汽油的供应。

（七）自动控制醇氢掺烧的电路

把放洁净空气进入氢氧配比器（21）的电磁阀（12）与放醇氢气进入氢氧配比器（21）的电磁阀（20）的电路并联，二者同步工作，同时开通或关断，把安装在储氢筒（13）内的压力传感器（9）与两个电磁阀的电器组成联动结构，用安装在储氢筒（13）内的压力传感器（9）检测到的压力的信号，指挥两个电磁阀的开或关。

①当（9）检测到储氢筒（13）内的的气压P1＜启用气压（例如500Pa）时，压力传感器（9）关闭两个电磁阀，汽车停烧配比醇氢，全烧汽油，指示灯灭，在关断两个电磁阀的自控系统上，串联上手动开关（用手按下“1”，处于开通位置），与关断两个电磁阀的自控系统组成“与门”结构，当驾驶员在显示屏上看到两个电磁阀的自控系统“关断”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“0”，关断两个电磁阀，汽车停烧配比醇氢，全烧汽油。

②当（9）检测到储氢筒（13）内的气压P1≥启用气压（例如500Pa）时，压力传感器（9）打开两个电磁阀，放出配比醇氢，与汽油掺烧，在显示屏（45）上指示灯亮，在打开两个电磁阀的自控系统上，并联上手动开关（用手按下“0”，处于关断位置），与打开两个电磁阀的自控系统组成“或门”结构，当驾驶员在显示屏上看到两个电磁阀的自控系统“打开”失灵时，或者在调试时，可用手按下手动开关“1”， 打开两个电磁阀，让醇氢掺烧或全烧。

这样，就自动控制了醇氢的掺烧或全烧。

6、显示屏

安装在驾驶室内最显眼之处，显示下列内容：

①、显示液面高度  储醇箱（1）内的液面高度情况，随时显示，看到醇很少了，应立即补充。

②、显示尾气中的氧气含量  低温热废气出气口（29）排出尾气中的氧气含量是否正常，随时显示，看到氧气含量不符合标准，应立即调整醇氢用空气调节阀（10），使尾气中的氧气含量达到标准数值。

③、显示压力

（一）储压罐（4）内的醇液压力P5的数值，应在设定的范围内，

例如：在0.5-0.8MPa之间。

（二）加热室（31）内的醇蒸汽压力P26的数值，应在设定的范围内，

例如：小于0.7Mpa。

（三）储氢筒（13）内的醇蒸气压P9的数值，应在设定的范围内，

例如：小于0.35Mpa。

④、显示温度：用4个测温仪，第一个与裂解器（25）内的测温探针（33）连接，第二个与高温室（38）内的测温探针（37）连接，第三个及第四个分别与“八挡分配器”连接，“八挡分配器”上的每一挡与要检测该处的测温探针连接，旋转“八挡分配器”，用一个测温仪，就可分别检测八个温度，这样，4个测温仪就可以显示18个环节的温度，其中两个温度（33）、（37）还参与控制。

（一）热废气从内燃机排出，进入加热室前端的温度T1（高温热废气）；

（二）热废气离开加热室，进入裂解器前端的温度T2（最佳温度热废气）；

（三）热废气离开裂解器，进入加热室前端的温度T3（中温热废气）；；

（四）热废气离开加热室，进入蒸发室前端的温度T4（低温热废气）；；

（五）热废气离开蒸发室，进入大气前的温度T5（余温热废气）；；

（六）醇液在储醇箱内的温度T6（自然环境中的低温醇液）；

（七）醇液离开储醇箱，进入冷却室前口的温度T7（开始吸热的低温醇液）；

（八）醇液离开冷却室后口处的温度T8（吸热后的高温醇液）；

（九）醇液进入蒸发室的温度T9（气化前的高温醇液）；

（十）醇液在蒸发室内变成醇蒸汽的温度T10（刚汽化的低温醇蒸汽）；

（十一）醇蒸汽离开蒸发室，进入加热室前口处的温度T11（吸热后的中温

醇蒸汽）；

（十二）醇蒸汽离开加热室，到达过热室的温度最高处、进入裂解器前的温度T37（高温醇蒸汽），用于控制电磁阀（32）的开或关，控制醇蒸汽裂解；

（十三）醇蒸汽进入裂解器进醇蒸汽口前端的温度T33（裂解开始时的前端的醇氢），用于控制电磁阀（32）的开或关，控制醇蒸汽裂解；

（十四）醇蒸汽进入裂解器进醇蒸汽口后端的温度T14（裂解开始时的后端的醇氢），应与T33接近并在裂解温度范围内。

（十五）醇蒸汽在裂解器内裂解成醇氢，出醇氢口前端的温度（裂解完成，前端的成为高温的醇氢）T15，应与T33接近并在裂解温度范围内。

（十六）醇蒸汽在裂解器内裂解成醇氢，出醇氢口后端的温度（裂解完成，后端的成为高温的醇氢）T16，应与T33接近并在裂解温度范围内。

（十七）醇氢离开裂解器，刚进入冷却室前口处的温度T17（冷却前的高温醇氢）；

（十八）醇氢在储氢筒内的温度T18（冷却后的低温醇氢）。

⑤、显示各执行元件的工作情况

（一）是否使用    使用“醇氢代燃装置”时，废气导流阀（23）将热废气通过导入管（24）导入醇氢转化器（28）内，在显示屏（45）上指示灯亮，不使用“醇氢代燃装置”时，（23）将热废气导入大气，指示灯灭。

（二）自动保持醇液压力    供醇泵（2）启动时，指示灯亮，表示供醇泵（2）在工作，醇液被压进储压罐（4）内，供醇泵（2）停止时，指示灯灭，说明储压罐（4）内醇液已满。

（三）自动供醇    电磁阀（6）开通时，醇液被压进蒸发室（30）内，指示灯亮，关断时，指示灯灭。

（四）醇液开关（27）处有醇液时，指示灯亮，无醇液时，指示灯灭。 

（五）自控裂解    电磁阀（32）打开时，醇蒸汽被压进裂解器（25）内，裂解成醇氢，指示灯亮，关断时，指示灯灭。

（六）是否在烧醇氢   电磁阀（12）和（20），打开时，配比醇氢进入内燃机燃烧，指示灯亮，关闭时，配比醇氢停止进入内燃机，指示灯灭。

（七）是否在烧汽油    控油阀（42）打开，同时接通汽车供油泵的电路，汽车的供油泵供油，汽油进入内燃机燃烧，或氢与油掺烧，指示灯亮，（42）关闭的同时，断开汽车的供油泵的电路，停止供油，汽油停止进入内燃机，全烧醇氢，指示灯灭。

7、安全保障

在汽车上安装“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”后，该汽车就成为“双燃料混合动力汽车”，优点多多，这在后面叙述，但同时也就带来了多个不安全因素，例如：①“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”可能会泄漏醇液或醇蒸汽，进入人的眼睛，会导致眼瞎，醇液或醇蒸汽遇火会燃烧，②“把醇裂解成醇氢做燃料的系统” 可能会泄漏醇氢，遇火会引起汽车爆炸，③掺烧醇氢时可能会回火，会引起汽车爆炸，④热废气的温度很高，如果控制不好，可能会会引起“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”的温度升高，会使汽车燃烧，⑤如果在裂解气-醇氢中含有未裂解的醇蒸汽，就会腐蚀汽缸，缩短内燃机的使用寿命，⑥一些难以预料的因素，可能会造成“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”产生小问题，若不能及时发现，及时处理，就会逐步变成大问题，变成事故，中华民族自古以来就认为：办法总会比问题多，只要能找出问题，或想到可能发生的问题，就会有比问题多得多的办法来解决，本发明采取以下措施，把事故消灭在设计方案上，把事故消灭在实验室，把事故消灭在发生之前，确保安全。

①在“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”中，凡是装有醇液、醇蒸汽或醇氢的会产生压力的部件，在制作时，都要试压，试验压力为最高使用压力的2倍，例如：储压罐（4）的使用压力不超过0.9MPa,试压压力为1.8MPa；冷却室（16）、蒸发室（30）、中热室（31）、高热室（38）、等温裂解器（25）的使用压力不超过0.5MPa,试压压力为1MPa，此外，凡是有醇蒸汽和热废气通过的部件，都要试压，保证醇液、醇蒸汽、醇氢都不会泄漏，热废气经吸热后，像原来一样排入大气。

②中热室（31）内的醇蒸汽的使用压力不超过0.5MPa,在中热室（31）内安装压力传感器（26），控制压力为0.7MPa,请看“5、电器（四）自动控制醇蒸汽压力在安全范围内使用的电路”，当醇蒸汽压力达到0.7Mpa时，电器会自动断开“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”的电路，停止使用把醇裂解成醇氢做燃料的系统，确保安全。

③内燃机排出的热废气进入“醇氢代燃装置”的高热室内，经实测，最高温度为700℃，我们用碳钢制造“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”，可耐温1400℃，确保安全。

④如果发生回火，火焰从防回火装置的上面进入，火焰被碱性溶液阻断了，火焰就不会进入氢氧配比器（21），不会引起爆炸，保证了安全。

本发明使用的等温裂解器系统，采取了多项措施，保证醇蒸汽能完全的裂解成醇氢，此外，又让裂解气-醇氢在穿过碱性溶液时，例如：石灰水  Ca(OH)₂ +H₂O   除去裂解气-醇氢中的残余醇蒸汽，

CH₃OH+Ca(OH)₂ →CaCO₃+3H₂       CH₂CH₃OH+2Ca(OH)₂+H₂O→2CaCO₃+6H₂

确保醇氢中没有醇蒸汽，保障了内燃机的安全。

在驾驶室内，安装显示屏（45），“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”中每个部件、每个环节的压力、温度、动作都在显示屏（45）上显示出来，使驾驶员随时都能一目了然的看到“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”的工作情况，如果出现一些难以预料的因素，可能会造成“把醇裂解成醇氢做燃料的系统”产生小问题，那么，驾驶员看到显示屏，就能及时发现，及时处理，如果无法解决，就立即停止使用，确保安全。

本系统凡是使用内燃机的各种产品都可以使用。

Claims (7)

1.一种把醇裂解成醇氢做燃料的系统，由供醇装置、吸热装置、裂解装置、掺烧装置、电路控制、显示装置和安全保障等七个部分构成，其特征在于，内燃机热废气排气口处连接有由高热室（38）、废气导流阀（23）、调温裂解器（25）、中热室（31）、蒸发室（30）、冷却室（16）等六个大部件焊接在一起构成的导流、吸热、裂解、冷却的一体装置，该装置冷却室（16）的低温醇液管（7）与供醇装置连接，该装置冷却室（16）的低温醇氢管（8）与掺烧装置的储氢筒（13）连接，电路控制与显示屏上的控制按键连接，并通过控制按钮的信号分别与供醇装置、吸热装置、裂解装置、掺烧装置、安全保障连接。

2.根据权利要求1所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，其特征在于，所述的电路控制为手动电路控制和自动电路控制两种。

3.根据权利要求1所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，其特征在于，醇液在冷却室内吸收了热能，把常温醇液变成接近沸点的高温醇液，之后，接近沸点的高温醇液进入蒸发室内吸热、蒸发，变成沸点醇蒸汽即低温醇蒸汽，之后，进入中热室、高热室内吸热，变成最佳裂解温度的醇蒸汽，才进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢。

4.根据权利要求1所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，其特征在于，内燃机排出的热废气，裂解器位于高热室与中热室之间。

5.根据权利要求1所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，其特征在于，供醇装置内的常温醇液经吸热装置中的冷却室（16）、蒸发室（30）、中热室（31）、高热室（38）吸热，变成为最佳裂解温度的醇蒸汽后，才进入裂解器边吸热边裂解成醇氢。

6.根据权利要求2所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，其特征在于，裂解器内的测温仪与高热室内的测温仪组成“或门”结构，控制电磁阀的开通或关断，从而，控制催化剂或醇蒸汽必须达到最佳裂解温度时，才让醇蒸汽进入裂解器，边吸热边裂解成醇氢。

7.根据权利要求1所述的把醇裂解成醇氢做燃料的系统，其特征在于，所述的醇液开关（3）由两片金属片组成，一片接电源正极，另一片接电源负极。

Images