CN104596001A - 基于甲醇水制氢发电系统的空调系统及其控制方法 - Google Patents
基于甲醇水制氢发电系统的空调系统及其控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于甲醇水制氢发电系统的空调系统及控制方法,其中,空调系统包括甲醇水重整制氢设备、燃料电池及热电混合空调设备;甲醇水重整制氢设备,用于甲醇和水发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池,在重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给吸热式制冷单元;燃料电池,用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能,产生的电能为用电式空调单元供电;热电混合空调设备,包括吸热式制冷单元及用电式空调单元,吸热式制冷单元可吸收甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而制冷,用电式空调单元可消耗燃料电池产生的电能而制冷。本发明环保、节能、便捷,受区域和环境影响小,并且甲醇水原料能量利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及空调系统技术领域,特别涉及一种基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,与此同时,本发明还涉及该空调系统的控制方法。
背景技术
空调即空气调节(air conditioning),主要是指对建筑/构筑物内环境空气的温度等参数进行调节和控制的过程,以创造适宜的生活条件或工作条件的技术。在现有技术中,空调通常需要接入市电才可以工作,而对于没有电源的地方,则无法工作。
有鉴于此,本创作者于2014年4月10日申请了一项发明申请201410141289.9(申请人:上海合既得动氢机器有限公司),该发明申请公开了一种甲醇水重整发电空调系统及控制方法,包括甲醇水重整制氢设备、发电设备及空调设备,其中,甲醇水重整制氢设备制得的氢气,输送给发电设备进行发电,产生的电能为空调设备供电。采用这种技术方案能使空调在没有电源的地方,仍能正常工作,无需额外电源。
然而,上述空调系统对甲醇水能量的利用率偏低,通常只有36%-50%,具体原因如下:甲醇水重整制氢设备在运行过程中,主要发生甲醇与水的重整制氢反应,即甲醇与水蒸气在350-409℃温度下1-5M Pa的压力条件下通过催化剂,在催化剂的作用下,发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢气和二氧化碳,这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统。反应方程式为:(1)CH3OH→CO+2H2;(2)H2O+CO→CO2+H2;(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2;甲醇水的催化反应在重整甲醇水制氢设备的重整器中完成,重整器包括重整器壳体及位于重整器壳体内的燃烧室和重整室,一般地,重整室中需要350-409℃的温度,而燃烧室中需要405-570℃的温度,重整器才能正常工作。而要维持燃烧室中的405-570℃的温度,则需要一部分制得的氢气在燃烧室中燃烧以维持重整器运行。燃烧室在氢气燃烧的过程中,产生的废气(空气中的氮气、二氧化碳、水气等)直接从重整器的烟囱中排出。由于这些废气为高温废气,因此,废气的排放造成了能量的损失,这部分损失的能量占到了甲醇水能量的25%-40%,从而使得上述空调系统对甲醇水能量的利用率偏低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足,提供一种环保、节能、便捷,受区域和环境影响小,并且能量利用率高的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统。为此,本发明还要提供一种该空调系统的控制方法。
为解决上述第一个技术问题,本发明的技术方案是:
一种基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,包括甲醇水重整制氢设备、燃料电池及热电混合空调设备,其中:
甲醇水重整制氢设备,用于甲醇和水发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池,在重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给热电混合空调设备的吸热式制冷单元;
燃料电池,用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能,产生的电能为热电混合空调设备的用电式空调单元供电;
热电混合空调设备,包括吸热式制冷单元及用电式空调单元,吸热式制冷单元可吸收甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而制冷,用电式空调单元可消耗燃料电池产生的电能而制冷。
所述吸热式制冷单元包括发生器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器、吸收器、溶液热交换器及溶液泵,其中:
发生器,用于使从吸收器泵送过来的溴化锂稀熔液吸收所述甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而沸腾浓缩,产生高压制冷剂蒸汽和溴化锂浓熔液;高压制冷剂蒸汽输送给冷凝器,溴化锂浓熔液经溶液热交换器换热后输送给吸收器;
冷凝器,用于高压制冷剂蒸汽冷凝成高压制冷剂液体,释放出的冷凝热量由冷却介质带走;高压制冷剂液体经第一节流阀节流为蒸发压力下的制冷剂液体,进入蒸发器;
蒸发器,用于制冷剂液体蒸发汽化吸热,产生制冷量,蒸发的低压蒸汽进入吸收器;
吸收器,用于使从发生器输送过来的溴化锂浓溶液吸收从蒸发器输送过来的低压蒸汽,产生溴化锂稀溶液;
溶液泵,用于将吸收器中的溴化锂稀溶液泵送至发生器;在泵送过程中,该溴化锂稀溶液经过所述溶液热交换器,与溴化锂浓熔液换热。
所述甲醇水重整制氢设备包括甲醇水储存容器、原料输送装置、重整器及膜分离装置;所述原料输送装置通过输送管道分别连接甲醇水储存容器及重整器,该原料输送装置将甲醇水储存容器中的甲醇水原料输送至重整器;所述重整器包括换热器、气化室、重整室、分离室及废气排放装置,所述膜分离装置设置于分离室内,分离室设置于重整室内的上部;所述甲醇水原料在换热器中换热后进入气化室汽化;汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室,重整室内设有催化剂,重整室下部及中部温度为300-420℃,所述重整室上部的温度为400-570℃;重整室与分离室通过连接管路连接,连接管路的全部或部分设置于重整室的上部,能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体;所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲,使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近;所述分离室内的温度设定为350-570℃,从分离室内的膜分离装置的产气端得到氢气;所述重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行,燃烧后产生的废气通过废气排放装置排出至所述吸热式制冷单元。
所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置,镀膜层为钯银合金,钯银合金的质量百分比钯占75%-78%,银占22%-25%。
所述重整器一端安装有启动装置,该启动装置包括杯座,杯座上安装有原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置;所述原料输入管道可输入甲醇和水原料,原料输入管道与加热气化管道相连通,甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管道后,从加热气化管道的末端输出;所述点火装置的位置与加热气化管道的末端相对应,用于对加热气化管道中输出的甲醇和水原料进行点火,甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧,可对加热气化管道进行加热,使加热气化管道中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度,进而为重整器加热;所述温度探测装置用于探测加热气化管道旁的温度;所述重整器启动制氢后,重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行。
所述杯座包括安装部及安装部上方的液体容纳部,所述原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置均安装于杯座之安装部上,所述液体容纳部可容纳从加热气化管道末端输出的甲醇和水原料,所述液体容纳部上端还设有液体防溅盖。
所述加热气化管道依次包括直通管段、螺旋管段及上拱形管段,所述甲醇和水原料可经直通管段上升至最高位置后,再经螺旋管段螺旋下降,再经上拱形管段后输出。
所述杯座的底侧安装有进风盖板,该进风盖板设有风道,外界空气可经该风道进入至重整器内;所述原料输入管道上设有电磁阀,以便控制原料输入管道打开或关闭。
为解决上述第二个技术问题,本发明的技术方案是:一种基于甲醇水制氢发电系统的空调系统的控制方法,包括以下步骤:
a.甲醇水重整制氢设备发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池,重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给热电混合空调设备的吸热式制冷单元;
b.燃料电池接收氢气后,在燃料电池内发生氢气与氧气的电化学反应而产生电能,产生的电能为热电混合空调设备的用电式空调单元供电;
c.热电混合空调设备的吸热式制冷单元吸收来自甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量后进行制冷,用电式空调单元消耗燃料电池产生的电能进行制冷。
所述吸热式制冷单元的工作过程包括制冷循环步骤及溶液循环步骤,其中:
制冷循环步骤:从发生器出来的高压制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成高压制冷剂液体,释放出冷凝热量被冷却介质带走;高压制冷剂液体经第一节流阀节流为蒸发压力下的制冷剂液体,进入蒸发器中蒸发汽化吸热,产生制冷量,低压蒸汽被吸收器吸收;
溶液循环步骤:吸收器中的溴化锂稀溶液吸收蒸发器输送过来的低压蒸汽而成为溴化锂浓溶液;吸收过程使低压蒸汽制冷剂转化为液体,吸收过程放出热量被冷却介质带走;吸收器中溴化锂浓溶液经溶液泵提高压力,并输送到发生器中,在发生器中利用甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而沸腾浓缩,产生高压制冷剂蒸汽和溴化锂浓熔液。
本发明的有益效果是:其一、本发明空调系统无需燃烧煤、石油、天然气及普通煤气,而是采用清洁能源甲醇及水,因而非常环保;其二、本发明空调系统采用清洁能源甲醇及水,其成本显著低于市电,经济性好;其三、本发明空调系统不受地域影响,在任何地域都可以组建,非常便捷;其四、本发明甲醇水能量的利用率高,一方面,热电混合空调设备的用电式空调单元能利用燃料电池产生的电制冷,另一方面,热电混合空调设备的吸热式制冷单元能利用甲醇水制氢设备的废气中的热量制冷,从而使得甲醇水能量的利用率高。
附图说明
图1为本发明的整体结构方框图。
图2为本发明的吸热式制冷单元的结构方框图。
图3为本发明一优选实施例的整体结构方框图。
图4为重整器的分散结构示意图。
图5为重整器启动装置的整体结构示意图。
图6为重整器启动装置的杯座部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
如图1所示,一种基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,包括甲醇水重整制氢设备1、燃料电池2及热电混合空调设备3,其中:
甲醇水重整制氢设备1,用于甲醇和水发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池2,在重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给热电混合空调设备3的吸热式制冷单元31;
燃料电池2,用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能,产生的电能为热电混合空调设备3的用电式空调单元32供电;
热电混合空调设备3,包括吸热式制冷单元31及用电式空调单元32,吸热式制冷单元31可吸收甲醇水重整制氢设备1排出的废气中的热量而制冷,用电式空调单元32可消耗燃料电池2产生的电能而制冷。
采用热电混合空调设备后,甲醇水能量的利用率大幅度提高,一方面,热电混合空调设备的用电式空调单元能利用燃料电池产生的电制冷,另一方面,热电混合空调设备的吸热式制冷单元能利用甲醇水制氢设备的废气中的热量制冷,从而使得甲醇水能量的利用率高。例如:若废气中的热量占到了耗费的甲醇水能量的30%,燃料电池产生的电能占到了耗费的甲醇水能量的45%,那么,本发明空调系统的甲醇水能量利用率将大幅度提高至75%。
如图2所示,所述吸热式制冷单元31包括发生器311、冷凝器312、第一节流阀313、蒸发器314、吸收器315、溶液热交换器316及溶液泵317,其中:
发生器311,用于使从吸收器315泵送过来的溴化锂稀熔液吸收所述甲醇水重整制氢设备1排出的废气中的热量而沸腾浓缩,产生高压制冷剂蒸汽和溴化锂浓熔液;高压制冷剂蒸汽输送给冷凝器312,溴化锂浓熔液经溶液热交换器316换热后输送给吸收器315;
冷凝器312,用于高压制冷剂蒸汽冷凝成高压制冷剂液体,释放出的冷凝热量由冷却介质带走,该冷却介质优选为冷却水;高压制冷剂液体经第一节流阀313节流为蒸发压力下的制冷剂液体,进入蒸发器314;
蒸发器314,用于制冷剂液体蒸发汽化吸热,产生制冷量,蒸发的低压蒸汽进入吸收器315;
吸收器315,用于使从发生器311输送过来的溴化锂浓溶液吸收从蒸发器314输送过来的低压蒸汽,产生溴化锂稀溶液;
溶液泵317,用于将吸收器315中的溴化锂稀溶液泵送至发生器311;在泵送过程中,该溴化锂稀溶液经过所述溶液热交换器316,与溴化锂浓熔液换热。
由于发生器和冷凝器的压力较高,而吸收器和蒸发器的压力较低,因此,优选为把发生器和冷凝器布置在一个空间内,而把吸收器和蒸发器布置在另一个空间内。又由于吸热式制冷单元工作时处于高真空状态下,因此优选为把它的外壳设计成圆筒形结构。把高压部分布置在上方,低压部分布置在下方,中间用溶液槽隔开。此外,在发生器向吸收器输送溴化锂浓熔液的管道中可安装第二节流阀318。
如图3所示,所述甲醇水重整制氢设备1包括甲醇水储存容器11、原料输送装置12、重整器13及膜分离装置14;所述原料输送装置12通过输送管道分别连接甲醇水储存容器11及重整器13,该原料输送装置12将甲醇水储存容器11中的甲醇水原料输送至重整器13;结合参照图4,所述重整器13包括换热器131、气化室、重整室、分离室及废气排放装置131,所述膜分离装置14设置于分离室内,分离室设置于重整室内的上部;所述甲醇水原料在换热器131中换热后进入气化室汽化;汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室,重整室内设有催化剂,重整室下部及中部温度为300-420℃,所述重整室上部的温度为400-570℃,在重整室内,甲醇与水蒸气在1-5M Pa的压力条件下通过催化剂,在催化剂的作用下,发生甲醇裂解反应和一氧化碳的变换反应,生成氢气和二氧化碳,这是一个多组份、多反应的气固催化反应系统,反应方程为:(1)CH3OH→CO+2H2、(2)H2O+CO→CO2+H2 、(3)CH3OH+H2O→CO2+3H2 ,重整反应生成的H2和CO2;重整室与分离室通过连接管路连接,连接管路的全部或部分设置于重整室的上部,能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体;所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲,使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近;所述分离室内的温度设定为350-570℃,从分离室内的膜分离装置14的产气端得到氢气;所述重整器13制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器13运行,燃烧后产生的废气通过废气排放装置132排出至所述吸热式制冷单元31。所述膜分离装置14为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置14,镀膜层为钯银合金,钯银合金的质量百分比钯占75%-78%,银占22%-25%。
如图4-图6所示,所述重整器13一端安装有启动装置4,该启动装置4包括杯座41,杯座41上安装有原料输入管道42、加热气化管道43、点火装置44及温度探测装置45;所述原料输入管道42可输入甲醇和水原料,原料输入管道42与加热气化管道43相连通,甲醇和水原料经原料输入管道42进入加热气化管道43后,从加热气化管道43的末端输出;所述点火装置44的位置与加热气化管道43的末端相对应,用于对加热气化管道43中输出的甲醇和水原料进行点火,甲醇和水原料经点火装置44点火后燃烧,可对加热气化管道43进行加热,使加热气化管道43中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度,进而为重整器13加热;所述温度探测装置45用于探测加热气化管道43旁的温度;所述重整器13启动制氢后,重整器13制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器13运行。重整器13正是利用启动装置4为重整器13加热,才令重整器13启动,进而发生重整反应,启动时间在5分钟内即可完成,非常快速,启动完成后,启动装置4关闭。
如图4-图6所示,所述杯座41包括安装部411及安装部上方的液体容纳部412,所述原料输入管道42、加热气化管道43、点火装置44及温度探测装置45均安装于杯座之安装部411上,所述液体容纳部412可容纳从加热气化管道43末端输出的甲醇和水原料,所述液体容纳部412上端还设有液体防溅盖413。原料输入管道42输入甲醇和水原料后,经加热气化管道43输出时,多余的甲醇和水原料可容纳于杯座之液体容纳部412中,当然,在甲醇和水原料迅速燃烧后,液体容纳部412中的甲醇和水原料也会气化燃烧。所述液体防溅盖413可防止液体容纳部412中的甲醇和水原料在气化燃烧时四处飞溅。所述加热气化管道43依次包括直通管段431、螺旋管段432及上拱形管段433,所述甲醇和水原料可经直通管段431上升至最高位置后,再经螺旋管段432螺旋下降,再经上拱形管段433后输出。这样,启动装置4开始工作时,甲醇和水原料进入加热气化管道43,甲醇和水原料在上拱形管段433的作用下,甲醇和水原料会以滴落的方式从上拱形管段433的末端滴出,以便点火装置进行点火;点火成功之后,由于螺旋管段432的整体长度比较长,受热面积大,因此,螺旋管段432中的甲醇和水原料能充分受热气化。
如图4、图5所示,所述杯座41的底侧安装有进风盖板46,该进风盖板设有风道461,外界空气可经该风道进入至重整器13内,从该风道461进入的外界空气可为启动装置4提供氧气,也可为重整器13提供氧气,为提高空气进入量,可在风道461外侧增加风扇(图中未示出);所述原料输入管道42上设有电磁阀,以便控制原料输入管道42打开或关闭。。所述点火装置可以采用市场上耐高温的点火器,例如电子式脉冲式点火器等。
上述基于甲醇水制氢发电系统的空调系统的控制方法,包括以下步骤:
a.甲醇水重整制氢设备发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池,重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给热电混合空调设备的吸热式制冷单元;
b.燃料电池接收氢气后,在燃料电池内发生氢气与氧气的电化学反应而产生电能,产生的电能为热电混合空调设备的用电式空调单元供电;
c.热电混合空调设备的吸热式制冷单元吸收来自甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量后进行制冷,用电式空调单元消耗燃料电池产生的电能进行制冷。
上述步骤c中,吸热式制冷单元的工作过程包括制冷循环步骤及溶液循环步骤,其中:
制冷循环步骤:从发生器出来的高压制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成高压制冷剂液体,释放出冷凝热量被冷却介质带走;高压制冷剂液体经第一节流阀节流为蒸发压力下的制冷剂液体,进入蒸发器中蒸发汽化吸热,产生制冷量,低压蒸汽被吸收器吸收;
溶液循环步骤:吸收器中的溴化锂稀溶液吸收蒸发器输送过来的低压蒸汽而成为溴化锂浓溶液;吸收过程使低压蒸汽制冷剂转化为液体,吸收过程放出热量被冷却介质带走;吸收器中溴化锂浓溶液经溶液泵提高压力,并输送到发生器中,在发生器中利用甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而沸腾浓缩,产生高压制冷剂蒸汽和溴化锂浓熔液。
以上所述,仅是本发明较佳实施方式,凡是依据本发明的技术方案对以上的实施方式所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:包括甲醇水重整制氢设备、燃料电池及热电混合空调设备,其中:
甲醇水重整制氢设备,用于甲醇和水发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池,在重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给热电混合空调设备的吸热式制冷单元;
燃料电池,用于氢气与氧气发生电化学反应产生电能,产生的电能为热电混合空调设备的用电式空调单元供电;
热电混合空调设备,包括吸热式制冷单元及用电式空调单元,吸热式制冷单元可吸收甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而制冷,用电式空调单元可消耗燃料电池产生的电能而制冷。
2.根据权利要求1所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:所述吸热式制冷单元包括发生器、冷凝器、第一节流阀、蒸发器、吸收器、溶液热交换器及溶液泵,其中:
发生器,用于使从吸收器泵送过来的溴化锂稀熔液吸收所述甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而沸腾浓缩,产生高压制冷剂蒸汽和溴化锂浓熔液;高压制冷剂蒸汽输送给冷凝器,溴化锂浓熔液经溶液热交换器换热后输送给吸收器;
冷凝器,用于高压制冷剂蒸汽冷凝成高压制冷剂液体,释放出的冷凝热量由冷却介质带走;高压制冷剂液体经第一节流阀节流为蒸发压力下的制冷剂液体,进入蒸发器;
蒸发器,用于制冷剂液体蒸发汽化吸热,产生制冷量,蒸发的低压蒸汽进入吸收器;
吸收器,用于使从发生器输送过来的溴化锂浓溶液吸收从蒸发器输送过来的低压蒸汽,产生溴化锂稀溶液;
溶液泵,用于将吸收器中的溴化锂稀溶液泵送至发生器;在泵送过程中,该溴化锂稀溶液经过所述溶液热交换器,与溴化锂浓熔液换热。
3.根据权利要求1所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:所述甲醇水重整制氢设备包括甲醇水储存容器、原料输送装置、重整器及膜分离装置;所述原料输送装置通过输送管道分别连接甲醇水储存容器及重整器,该原料输送装置将甲醇水储存容器中的甲醇水原料输送至重整器;所述重整器包括换热器、气化室、重整室、分离室及废气排放装置,所述膜分离装置设置于分离室内,分离室设置于重整室内的上部;所述甲醇水原料在换热器中换热后进入气化室汽化;汽化后的甲醇蒸汽及水蒸汽进入重整室,重整室内设有催化剂,重整室下部及中部温度为300-420℃,所述重整室上部的温度为400-570℃;重整室与分离室通过连接管路连接,连接管路的全部或部分设置于重整室的上部,能通过重整室上部的高温继续加热从重整室输出的气体;所述连接管路作为重整室与分离室之间的缓冲,使得从重整室输出的气体的温度与分离室的温度相同或接近;所述分离室内的温度设定为350-570℃,从分离室内的膜分离装置的产气端得到氢气;所述重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行,燃烧后产生的废气通过废气排放装置排出至所述吸热式制冷单元。
4.根据权利要求3所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:所述膜分离装置为在多孔陶瓷表面真空镀钯银合金的膜分离装置,镀膜层为钯银合金,钯银合金的质量百分比钯占75%-78%,银占22%-25%。
5.根据权利要求3所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:所述重整器一端安装有启动装置,该启动装置包括杯座,杯座上安装有原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置;所述原料输入管道可输入甲醇和水原料,原料输入管道与加热气化管道相连通,甲醇和水原料经原料输入管道进入加热气化管道后,从加热气化管道的末端输出;所述点火装置的位置与加热气化管道的末端相对应,用于对加热气化管道中输出的甲醇和水原料进行点火,甲醇和水原料经点火装置点火后燃烧,可对加热气化管道进行加热,使加热气化管道中的甲醇和水原料气化而迅速加大燃烧强度,进而为重整器加热;所述温度探测装置用于探测加热气化管道旁的温度;所述重整器启动制氢后,重整器制得的部分氢气或/和余气通过燃烧维持重整器运行。
6.根据权利要求5所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:所述杯座包括安装部及安装部上方的液体容纳部,所述原料输入管道、加热气化管道、点火装置及温度探测装置均安装于杯座之安装部上,所述液体容纳部可容纳从加热气化管道末端输出的甲醇和水原料,所述液体容纳部上端还设有液体防溅盖。
7.根据权利要求5所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:所述加热气化管道依次包括直通管段、螺旋管段及上拱形管段,所述甲醇和水原料可经直通管段上升至最高位置后,再经螺旋管段螺旋下降,再经上拱形管段后输出。
8.根据权利要求5所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统,其特征在于:所述杯座的底侧安装有进风盖板,该进风盖板设有风道,外界空气可经该风道进入至重整器内;所述原料输入管道上设有电磁阀,以便控制原料输入管道打开或关闭。
9.权利要求1-8中任意一项所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
a.甲醇水重整制氢设备发生重整制氢反应,重整制氢反应制得的氢气输送给燃料电池,重整制氢反应的过程中,排出的废气中的热量输送给热电混合空调设备的吸热式制冷单元;
b.燃料电池接收氢气后,在燃料电池内发生氢气与氧气的电化学反应而产生电能,产生的电能为热电混合空调设备的用电式空调单元供电;
c.热电混合空调设备的吸热式制冷单元吸收来自甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量后进行制冷,用电式空调单元消耗燃料电池产生的电能进行制冷。
10.权利要求9所述的基于甲醇水制氢发电系统的空调系统的控制方法,其特征在于,步骤c中,吸热式制冷单元的工作过程包括制冷循环步骤及溶液循环步骤,其中:
制冷循环步骤:从发生器出来的高压制冷剂蒸汽在冷凝器中冷凝成高压制冷剂液体,释放出冷凝热量被冷却介质带走;高压制冷剂液体经第一节流阀节流为蒸发压力下的制冷剂液体,进入蒸发器中蒸发汽化吸热,产生制冷量,低压蒸汽被吸收器吸收;
溶液循环步骤:吸收器中的溴化锂稀溶液吸收蒸发器输送过来的低压蒸汽而成为溴化锂浓溶液;吸收过程使低压蒸汽制冷剂转化为液体,吸收过程放出热量被冷却介质带走;吸收器中溴化锂浓溶液经溶液泵提高压力,并输送到发生器中,在发生器中利用甲醇水重整制氢设备排出的废气中的热量而沸腾浓缩,产生高压制冷剂蒸汽和溴化锂浓熔液。
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---|---|
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105716326A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-29 | 广东合即得能源科技有限公司 | 基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调及制热制冷方法 |
CN105752310A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-13 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种船载热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN105757978A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-13 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种船载热泵热水器系统及制热方法 |
CN105757979A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-13 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种家用热泵热水器系统及制热方法 |
CN105783322A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-20 | 广东能态科技投资有限公司 | 用于通信基站的水氢发电热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN105857014A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-08-17 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种燃料电池汽车的热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN106515768A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-22 | 上海钧希新能源科技有限公司 | 一种基于甲醇燃料电池的列车空调系统 |
CN109133002A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-04 | 浙江氢谷新能源汽车有限公司 | 便携可控甲醇制氢发电系统 |
CN109179322A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-11 | 沈阳航空航天大学 | 一种利用发动机尾气热量制取富氢气体的在线甲醇重整器 |
CN109193006A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-01-11 | 航天新长征电动汽车技术有限公司 | 一种甲醇重整供氢燃料电池系统及房车 |
CN109869704A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-11 | 中民电力有限公司 | 一种天然气全热回收利用系统 |
CN111900445A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-06 | 强伟氢能科技有限公司 | 一种用于甲醇水重整发电的制冷系统 |
CN114109727A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 南方科技大学 | 甲醇氢能分布式能源系统 |
CN114436210A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-05-06 | 广东工业大学 | 一种高效集成的分布式甲醇重整制氢提纯系统 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002319427A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム及び燃料電池発電方法 |
CN101210750A (zh) * | 2006-12-27 | 2008-07-02 | 上海神力科技有限公司 | 一种利用燃料电池废热驱动空调的方法 |
JP4511878B2 (ja) * | 2004-06-08 | 2010-07-28 | 株式会社荏原製作所 | 燃料電池システム |
CN103925663A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-16 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 一种甲醇水重整发电空调系统及控制方法 |
CN204404423U (zh) * | 2014-12-29 | 2015-06-17 | 广东合即得能源科技有限公司 | 基于甲醇水制氢发电系统的空调系统 |
-
2014
- 2014-12-29 CN CN201410829191.2A patent/CN104596001B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002319427A (ja) * | 2001-04-19 | 2002-10-31 | Toshiba Corp | 燃料電池発電システム及び燃料電池発電方法 |
JP4511878B2 (ja) * | 2004-06-08 | 2010-07-28 | 株式会社荏原製作所 | 燃料電池システム |
CN101210750A (zh) * | 2006-12-27 | 2008-07-02 | 上海神力科技有限公司 | 一种利用燃料电池废热驱动空调的方法 |
CN103925663A (zh) * | 2014-04-10 | 2014-07-16 | 上海合既得动氢机器有限公司 | 一种甲醇水重整发电空调系统及控制方法 |
CN204404423U (zh) * | 2014-12-29 | 2015-06-17 | 广东合即得能源科技有限公司 | 基于甲醇水制氢发电系统的空调系统 |
Cited By (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105716326A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-06-29 | 广东合即得能源科技有限公司 | 基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调及制热制冷方法 |
CN105716326B (zh) * | 2016-04-07 | 2019-05-10 | 广东合即得能源科技有限公司 | 基于甲醇水重整制氢发电系统的热泵空调及制热制冷方法 |
CN105752310A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-13 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种船载热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN105757978A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-13 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种船载热泵热水器系统及制热方法 |
CN105757979A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-13 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种家用热泵热水器系统及制热方法 |
CN105783322A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-07-20 | 广东能态科技投资有限公司 | 用于通信基站的水氢发电热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN105857014A (zh) * | 2016-04-23 | 2016-08-17 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种燃料电池汽车的热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN105757978B (zh) * | 2016-04-23 | 2019-08-09 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种船载热泵热水器系统及制热方法 |
CN105752310B (zh) * | 2016-04-23 | 2018-02-16 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种船载热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN105857014B (zh) * | 2016-04-23 | 2018-08-28 | 广东合即得能源科技有限公司 | 一种燃料电池汽车的热泵空调系统及制热制冷方法 |
CN106515768A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-03-22 | 上海钧希新能源科技有限公司 | 一种基于甲醇燃料电池的列车空调系统 |
CN109193006A (zh) * | 2018-08-30 | 2019-01-11 | 航天新长征电动汽车技术有限公司 | 一种甲醇重整供氢燃料电池系统及房车 |
CN109133002A (zh) * | 2018-10-26 | 2019-01-04 | 浙江氢谷新能源汽车有限公司 | 便携可控甲醇制氢发电系统 |
CN109179322A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-01-11 | 沈阳航空航天大学 | 一种利用发动机尾气热量制取富氢气体的在线甲醇重整器 |
CN109179322B (zh) * | 2018-11-09 | 2023-11-10 | 沈阳航空航天大学 | 一种利用发动机尾气热量制取富氢气体的在线甲醇重整器 |
CN109869704A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-11 | 中民电力有限公司 | 一种天然气全热回收利用系统 |
CN109869704B (zh) * | 2018-12-29 | 2024-04-05 | 中民云能源科技有限公司 | 一种天然气全热回收利用系统 |
CN111900445A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-11-06 | 强伟氢能科技有限公司 | 一种用于甲醇水重整发电的制冷系统 |
CN114109727A (zh) * | 2021-11-25 | 2022-03-01 | 南方科技大学 | 甲醇氢能分布式能源系统 |
CN114109727B (zh) * | 2021-11-25 | 2024-06-11 | 中和智慧能源科技(深圳)有限公司 | 甲醇氢能分布式能源系统 |
CN114436210A (zh) * | 2022-03-07 | 2022-05-06 | 广东工业大学 | 一种高效集成的分布式甲醇重整制氢提纯系统 |
CN114436210B (zh) * | 2022-03-07 | 2023-08-11 | 广东工业大学 | 一种高效集成的分布式甲醇重整制氢提纯系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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