CN112897462A - 使用废气作为冷却介质的重整系统和重整方法 - Google Patents

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Abstract

公开了使用废气作为冷却介质的重整系统和重整方法，该重整系统包括：压缩机，被配置为压缩原料气；冷却系统，包括连接至压缩机的热交换器，并且被配置为通过包括冷却水的冷却介质来冷却在压缩过程中温度已经升高的原料气；重整器，被配置为通过使穿过热交换器的原料气与水反应来生成包括氢的合成气体；变压吸附(PSA)单元，被配置为从由重整器生成的合成气体中分离氢，并且排出废气；以及废气管线，被配置为将从PSA单元排出的废气馈送至热交换器，使得热交换器利用废气作为冷却介质。

Description

使用废气作为冷却介质的重整系统和重整方法
技术领域
本公开涉及一种使用废气作为冷却介质的重整系统和重整方法，更具体地，涉及一种用于将从PSA单元排出的废气引入到热交换器中以使用废气作为冷却介质，并且通过将废气引入燃烧器中并燃烧废气来提高重整器的效率的重整系统(reforming system)和重整方法。
背景技术
当氢用作燃料时，除氮氧化物外，它不会产生对环境有害的产物，并且可以容易地以各种形式存储，诸如，高压气体、液态气体和金属氢化物。因此，在各个领域中已经开发了使用氢作为能源的技术。蒸汽的重整是作为制造氢的方法最商业化的技术，并且在使用诸如民用燃气的天然气作为材料的同时通过重整器制造氢。天然气的重整是将天然气快速且廉价地转变成氢燃料的技术，并且可以是分配具有高效率、小尺寸、轻量、并且稳定以及迅速启动的燃料电池的核心技术。
压缩重整系统压缩原料气(feed gas，进气)并将原料气供应至重整器，并且系统所需的原料气的流速根据过程的负载来确定。为了控制所需流速，将其设计成使得已经穿过压缩机的一部分原料气循环，并且被重新引入到压缩机中。因为在压缩过程中原料气的温度增加，所以在压缩机的后端安装了冷却原料气的热交换器，使得原料气的温度与引入到压缩机中的原料气的温度条件一致。传统的重整系统使用冷却水作为热交换器的致冷剂，并且由于与原料气已经交换热量、温度已经升高的冷却水再次被冷却，热能没有被利用和消耗。
此外，因为甲烷-蒸汽重整反应是强吸热反应，所以原料气由燃烧器燃烧，并且重整器被加热至750度以上的温度以供应反应所需的热量。为了在蒸汽-甲烷重整反应之后纯化生成的气体中的氢，超高纯度的氢气通过变压吸附(PSA)来生成。将PSA的废气引入到燃烧器中，并且在热反应中与燃烧气体一起使用。在使用传统的重整系统的情况下，因为当废气引入到燃烧器中并且被加热时，应该供应原料气以提高废气的温度，所以重整系统的热效率降低。
本领域在提高热效率方面存在局限性，并且尚未提出可以利用冷却水中消耗的热能的重整系统和重整方法。
发明内容
本公开致力于解决上述问题，并且提供了一种重整系统和重整方法，该重整系统和重整方法可以通过使用废气作为冷却介质使用在冷却系统中浪费的热量来提高废气的温度，并且通过将温度升高的废气引入到燃烧器中的系统来利用所浪费的废热。
根据本公开的一方面，使用废气作为冷却介质的重整系统可以包括：压缩机，被配置为压缩原料气；冷却系统，包括连接至压缩机的热交换器，并且被配置为通过包括冷却水的冷却介质，来冷却在压缩过程中温度已经升高的原料气；重整器，被配置为通过使穿过热交换器的原料气与水反应来生成包括氢的合成气体。变压吸附(PSA)单元，被配置为从由重整器生成的合成气体中分离氢，并且排出废气；以及废气管线，被配置为将从变压吸附(PSA)单元排出的废气馈送至热交换器，使得热交换器利用废气作为冷却介质。
冷却系统可以进一步包括：冷却塔，被配置为冷却穿过热交换器的冷却水；冷却水循环管线，连接至冷却塔和热交换器，并且冷却水穿过冷却水循环管线进行循环；以及第一阀，设置在冷却水循环管线上，以控制从冷却塔中排出并且引入到热交换器中的冷却水的流速。
温度传感器，被配置为测量原料气的温度信息，可以设置在热交换器和重整器之间，并且第一阀可以反馈由温度传感器测量的原料气的温度信息以控制冷却水的流速。
废气管线可以包括：废气引入管线，是从PSA单元排出的废气穿过其被引入到换热器中的通道；以及废气排出管线，是通过与原料气进行热交换而温度已经升高的废气穿过其被排出的通道；以及第二阀，被配置为控制废气的流速，可以设置在废气引入管线中。
如果废气的流速变为废气的预设额定流速的参考值，则打开第二阀。
在由重整器生成的氢的纯度为99.99％以上的条件下，废气管线可以连接至热交换器。
重整系统可以进一步包括：燃烧器，被配置为通过燃烧原料气和从废气管线排出的废气来向重整器供应热量，并且重整系统可以进一步包括反应器，连接至重整器并且被配置为通过使由重整器生成的合成气体的CO发生反应而产生氢。
根据本公开的一个方面，使用重整系统的重整方法可以包括：第一操作模式步骤，通过使热交换器的冷却介质为冷却水来操作重整器；旁路条件检测步骤，检测废气和由重整器产生的合成气体的状态条件是否对应于旁路条件；第二操作模式步骤，在使用由变压吸附单元产生的废气与冷却水一起作为冷却介质的同时，燃烧从热交换器排出的废气；氢纯度检测步骤，检测产生的氢的纯度是否大于或等于目标纯度；以及第三操作模式步骤，在使用废气作为冷却介质的同时操作重整系统。
在旁路条件检测步骤中的旁路条件中，合成气体和废气的流速可以为额定流速的40％以下。
在氢纯度检测步骤中，氢的检测纯度为99.99％以上。
第一操作模式步骤可以包括：重整器启动步骤，启动重整器；第一阀打开步骤，打开设置在冷却系统中并被配置为控制冷却水的流速的第一阀；冷却水系统操作步骤，通过热交换器启动冷却水的循环；压缩机操作步骤，启动压缩机；原料气引入步骤，将原料气引入到压缩机中；以及燃烧器和重整器操作步骤，启动燃烧器和重整器。
第二操作模式步骤可以包括：PSA单元操作步骤，启动PSA单元；第二阀打开步骤，打开设置在废气管线中并被配置为控制废气的流速的第二阀；第一阀温度控制操作启动步骤，通过反馈由温度传感器测量的温度信息来启动温度控制操作，温度传感器设置在热交换器和重整器之间并且被配置为测量原料气的温度信息，使得设置在冷却系统中并且被配置为控制冷却水的流速的第一阀保持预定的温度；以及重整器负载控制操作步骤，增加热交换器的废气的流速。
第三操作模式步骤可以包括：重整器负载额定操作步骤，操作以使热交换器的冷却介质为废气；以及第一阀温度控制操作保持步骤，控制温度以准备停止由第一阀供应废气，第一阀形成在管线中，冷却水穿过该管线而引入到热交换器中，并且被配置为控制冷却水的流速。
根据本公开，根据使用废气作为冷却介质的重整系统和重整方法，因为作为冷却介质使用的废气与原料气交换热量并且被引入燃烧器，可以减少由燃烧器消耗的原料气量，所以可以提高系统的经济效率。
此外，可以通过降低在燃烧器中消耗的原料气量，来增加重整系统的整体效率。
附图说明
从下面结合附图进行的详细描述，本公开的以上和其它方面、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1是根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整系统的示意图；
图2是示出根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整系统的冷却系统的示图；
图3是根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整方法的流程图；
图4是根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整方法的第一操作模式步骤的流程图；
图5是根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整方法的第二操作模式步骤的流程图；以及
图6是根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整方法的第三操作模式步骤的流程图。
具体实施方式
为了描述本公开的实施方式的目的，示出了在说明书或本申请中公开的本公开的实施方式的具体结构和功能描述，并且可以以各种形式执行本公开的实施方式。本公开不应被解释为仅限于在说明书或本申请中描述的实施方式。
本公开的实施方式可以进行各种变形并且可以具有各种形式。根据本公开的概念，在附图中示出和在说明书中描述的实施方式并非旨在限制，并且应当理解，本公开包括在本公开的精神和技术范围内包括的所有变形、等同和替换。
诸如第一和/或第二的术语用于描述各种构成元件，但是构成元件不受这些术语的限制。第一元件可以被命名为第二元件，类似地，第二元件可以被命名为第一元件，而这些术语仅用于将一个元件与其他元件区分，例如，这些术语不偏离根据本公开的范围。
当提及元件“连接至”或“电连接至”另一元件时，该元件可以直接连接至第二元件或直接电连接至第二元件，或者在它们之间可以存在第三元件。另一方面，当提及元件直接“连接至”或“直接电连接至”另一元件时，应当理解，在它们之间不存在第三元件。应当理解，描述元件之间的关系的其他表达方式，诸如，“在……之间”、“直接在……之间”、“邻近于”、或“直接邻近于”可以具有相同的目的。
在下文中，为了详细描述本公开，将参考附图描述本公开的优选实施方式。在附图中所示的相同附图标记表示相同的构件。
根据本公开的重整系统和重整方法，可以通过使用在重整原料气的过程中产生的废气作为冷却介质，来提高重整器的热效率并且减少在燃烧器中消耗的原料气。
图1是根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整系统的示意图。
参考图1，根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整系统可以包括：压缩机100、冷却系统(将在下面描述)、重整器300、变压吸附(PSA)单元、以及废气管线500。废气管线500可以包括废气引入管线510和废气排出管线520。此外，重整系统可以另外包括燃烧器600和反应器700。
压缩机100是将原料气10压缩至高压的装置。压缩机100是压缩天然气以用于压缩重整系统操作的装置，并且通常将原料气10压缩至约8bar，以将原料气10引入到重整系统中。在原料气10穿过压缩机100的同时，经由压缩原料气10的过程，原料气10的温度增高。
冷却系统是冷却在压缩过程中温度已经升高的原料气10的系统，并且连接至压缩机100的后端。作为通常示例，将温度已经升高至170度以上的原料气10冷却至65度。通常，使用冷却水作为冷却系统的冷却介质。
重整器300是通过蒸汽和甲醇在高温高压下反应而生成氢的装置。原料气10由重整器300转变为包括氢、一氧化碳和二氧化碳的合成气体。
PSA单元400从由重整器300生成的合成气体中分离氢，并且排出剩余的废气20，氢已经从剩余的废气中去除。
废气管线500将从PSA单元400排出的废气20馈送至热交换器，使得热交换器200利用废气20作为冷却介质。
在重整器300中进行的重整反应的反应式如反应式1所示。
[反应式1]
CH4+H20→CO+3H2
反应式1的甲烷-蒸汽重整反应是是强吸热反应，并且在高温条件下主动地发生正向反应。因此，重整系统可以包括将反应热供应至重整器300的燃烧器600。即，燃烧器600是用作将热能递送至重整器300的燃烧装置。
在传统的重整系统中，将原料气10和废气20引入到燃烧器600中，并且原料气10和废气20作为燃料在燃烧器600中燃烧，从而将反应热供应至重整器300。因为在传统的重整系统中将从PSA单元400中排出的废气20引入到燃烧器600中进行燃烧，所以需要能量以增加废气20的温度以在燃烧器600中燃烧废气20。例如，当从PSA单元400排出的废气20的温度为40度时，将原料气10用作燃料以增加废气20的温度。
反应器700是通过在由重整器300生成的合成气体中使一氧化碳反应而产生氢的装置。因为将一氧化碳作为催化剂毒物应用于在燃料电池堆的电极中使用的催化剂上，所以去除一氧化碳的过程可以是必需的。通常，去除一氧化碳的反应使用变换反应，诸如，反应式2。
[反应式2]
CO+H2O→CO2+H2
根据本公开的实施方式，在使用废气作为冷却介质的重整系统中，从PSA单元400排出的废气20可以穿过废气管线500引入到热交换器200中。在初始操作中，使用冷却水作为热交换器200的冷却介质。如果重整系统运行并且PSA单元400开始生成废气20，则废气20穿过废气管线500引入到热交换器200中，并且冷却水的流速逐渐减小，并且废气20被用作冷却介质。此后，最终，热交换器200的冷却介质可以被废气20替代。
废气20在热交换器200中与原料气10交换热量，并且在原料气10穿过压缩机100的同时温度已经升高的原料气10，可以向待加热的废气20提供热能，并且废气20可以从原料气10接收热能，使得废气20的温度升高。将温度已经升高的废气20引入到燃烧器600并且用作待燃烧的燃料。然后，因为随着在废气20穿过热交换器200的同时废气20的温度已经升高，燃烧器600所需的供应的原料气10的量减少，所以可以提高重整系统的热效率。例如，当已经穿过热交换器200的废气20的温度为90.79度时，废气20的温度与传统的40度相比增加了50.79度。因此，与增加的量相对应，增加废气20的温度所需的供应的原料气10的量被减少。因此，由于当消耗相同量的原料气10时，本公开的系统增加了产生的氢的量，所以提高了系统的整体效率。
图2是示出根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整系统的冷却系统的示图。
参考图2，将在下面详细描述根据本公开的实施方式的使用废气作为冷却介质的重整系统的冷却系统。
根据本公开的实施方式，使用废气作为冷却介质的重整系统的冷却系统可以包括：热交换器200、冷却塔210、以及第一阀230。
如上所述，如果将原料气10引入到压缩机100中并且压缩至高压，则原料气10的温度增加。系统所需的原料气10的流速可以根据重整系统的负载而变化。为了保持重整系统所需的流速，已经穿过压缩机100的原料气10的一部分可以循环并且重新引入到压缩机100中。因此，在压缩过程中温度已经升高的原料气10可以重新引入到压缩机100中，并且可能在压缩机100的后端需要冷却系统来保持原料气10的温度恒定，使得原料气10的温度与压缩机100的入口的温度条件一致。
为了保持重新引入到压缩机100中的原料气10的温度恒定，冷却系统可以包括冷却原料气10的热交换器200。随着将冷却介质引入到热交换器200中并且接收原料气10的热能，热交换器200可以降低原料气10的温度。
在重整系统的操作的初始状态，将冷却水用作冷却系统的冷却介质。冷却塔210是使温度已经升高的冷却水冷却的装置。因为冷却水的温度在穿过热交换器200时升高，所以可以在冷却塔210中冷却并且可以再次返回至热交换器200。为此，可以设置连接至冷却塔210和热交换器200的冷却水循环管线220。冷却水通过冷却水循环管线220降低在热交换器200中的原料气10的温度，并且可以在再次冷却之后引入到冷却塔210中并再次引入到热交换器200中。
第一阀230可以设置在冷却水循环管线220上。第一阀230可以控制流过冷却水循环管线220的冷却水的流速。可以由第一阀230来控制从冷却塔210排出并引入到热交换器200中的冷却水的流速。
第一阀230可以通过反馈原料气10的温度信息来控制冷却水的流速。已经穿过压缩机100的原料气10的温度升高至170度以上，并且原料气10在穿过热交换器200时冷却至65度，并且第一阀230通过反馈引入到重整器300中的原料气10的温度信息来控制冷却水的流速。为此，可以感测原料气10的温度信息的温度传感器240可以设置在热交换器200和重整器300之间。此外，还可以设置控制第一阀230的流速的控制器。
根据本公开的实施方式，在使用废气作为冷却介质的重整系统中，随着重整系统运行，在重整器300中发生重整反应，并且重整器300开始生成合成气体。在达到流速、温度和压力的适当条件之前，由重整器300生成的所有合成气体被旁路。如果达到适当的状态条件，则合成气体被引入到PSA单元400中，并且操作PSA单元400并且开始产生废气20。可以选择性地设置将合成气体引入到PSA单元400中的条件，并且作为一个示例，系统的负载为40％并且生成的废气20的流速可以为额定流速的40％。
参考图2，废气管线500可以包括：废气引入管线510，是将从PSA单元400排出的废气20穿过其被引入到热交换器200中的通道；以及废气排出管线520，是在废气20与原料气交换热量时温度已经升高的废气20穿过其被排出的通道。此外，控制废气20的流速的第二阀530可以设置在废气引入管线510上。废气排出管线520可以连接至燃烧器600，并且可以将温度已经升高的废气20引入到燃烧器600中。
如果废气20的流速开始生成并且变为特定流速，则打开第二阀530。如果打开第二阀530，则废气20可以穿过废气引入管线510从PSA单元400引入到热交换器200中。例如，排出的废气20的温度为40℃，并且废气20在热交换器200中与原料气10交换热量，由此废气20的温度可以升高至90.79度。
如果废气20的流速变为废气20的预设额定流速的参考值，则可以控制第二阀530打开。例如，参考值可以是废气20的额定流速的40％。
温度已经升高的废气20可以排出到废气排出管线520并且可以引入到燃烧器600中。因此，由于引入到燃烧器600中的废气20是由废气管线500在废气20的温度升高之后引入，所以与传统的重整系统相比可以将高温废气20引入到燃烧器600中。因此，当燃烧器600燃烧废气20和原料气10时，可以减少所需的原料气10的量。
如果将废气20引入到热交换器200中并且用作冷却介质，则可以减少在热交换器200中循环的冷却水量。冷却水量逐渐减少，并且最终冷却介质可以被废气20替代。当将废气20用作冷却介质时，从冷却系统排出的原料气10的温度为65度，并且当使用冷却水作为冷却介质时该温度是相同的值。然而，在这种情况下，还可以通过连续地反馈由温度传感器240测量的温度，控制引入重整器300的原料气10的温度，使得如果检测到引入预定的温度以上的原料气10，可以循环冷却水。
同时，产生的氢的纯度是确定重整系统是否正常操作的重要参数，并且当氢的纯度不合适时，重整系统的负载不能增加并且保持在40％以下。如果氢的纯度为99.99％以上，重整器300的负载升高至40％以上，并且重整器300可以在100％负载处操作，并且，即使氢的纯度变为99.99％，可以控制第二阀530打开。
图3是根据本公开的实施方式的使用废气20作为冷却介质的重整方法的流程图。图4是根据本公开的实施方式的使用废气20作为冷却介质的重整方法的第一操作模式步骤的流程图。图5是根据本公开的实施方式的使用废气20作为冷却介质的重整方法的第二操作模式步骤的流程图。图6是根据本公开的实施方式的使用废气20作为冷却介质的重整方法的第三操作模式步骤的流程图。
参考图3至图6，下面将详细描述根据本公开的实施方式的使用废气20作为冷却介质的重整方法。
参考图3，根据本公开实施方式的使用废气20作为冷却介质的重整方法可以包括：第一操作模式步骤、旁路条件检测步骤、第二操作模式步骤、氢纯度检测步骤、以及第三操作模式步骤。
第一操作模式步骤是通过使用冷却水作为热交换器200的冷却介质来操作重整器300的步骤。即，，第一操作模式步骤是根据本公开的实施方式的使用废气20作为冷却介质的重整方法的初始步骤，并且是在合成气体和废气20的状态条件满足特定条件之前用冷却水操作系统的步骤。
参考图4，第一操作模式步骤S100可以包括：重整器300启动步骤S110，启动重整器300；第一阀230打开步骤S120，打开设置在冷却系统中并且被配置为控制冷却水的流速的第一阀230；冷却水系统操作步骤S130，启动穿过热交换器200的冷却水循环；压缩机100操作步骤S140，启动压缩机100；原料气10引入步骤S150，将原料气10引入到压缩机100中；以及燃烧器600和重整器300操作步骤S160，启动燃烧器600和重整器300。
在第一操作模式步骤中操作重整器300之后，在旁路条件检测步骤中，检测合成气体和废气20的流速、温度、压力的条件是否对应于旁路条件。例如，在旁路条件中，合成气体和废气20的流速可以为额定流速的40％以下。即，当重整器300运行，并且产生合成气体和废气20时，在合成气体和废气20的流速为额定流速的40％以下的情况下将它们旁路，并且如果合成气体和废气20的流速为额定流速的40％以上，则系统进入第二操作模式步骤。
第二操作模式步骤是在将由PSA单元400产生的废气20与热交换器200的冷却水一起用作冷却介质的同时，在燃烧器600中燃烧从热交换器200排出的废气20的步骤。即，第二操作模式步骤是将用作热交换器200的冷却介质的冷却水替代为废气20的步骤。
参考图5，第二操作模式步骤S200可以包括：PSA单元400操作步骤S210，启动PSA单元400；第二阀530打开步骤S220，打开设置在废气管线500中并且被配置为控制废气20的流速的第二阀；第一阀230温度控制操作启动步骤S230，启动温度控制操作，设置在冷却系统中并且控制冷却水流速的第一阀230的温度被保持；以及重整器300负载控制操作步骤S240，增加热交换器200的废气20的流速。
在第二操作模式步骤中，可以通过打开第二阀530将废气20引入到热交换器200中。然后，第一阀230控制冷却水的流速，并且通过用作冷却介质的废气20的比率，冷却水量减少。在第二操作模式步骤中，废气20的量从40％增加到100％，并且冷却水的比率根据该比率而减少。例如，当热交换器200的冷却介质中的废气20的量变为60％时，冷却水量可以控制为40％。然而，可以控制冷却水量，使得通过连续地反馈由温度传感器240测量的温度信息，第一阀230保持引入重整器300中的原料气10的温度。
在第二操作模式步骤之后，在氢纯度检测步骤中，检测氢的纯度是否为99.99％以上。如果氢的纯度为99.99％以上，则启动第三操作模式步骤。
参考图6，第三操作模式步骤S300可以包括：重整器300负载额定操作步骤S310，使热交换器200的冷却介质为废气20；以及第一阀230温度控制操作保持步骤S320，控制温度以准备停止由第一阀230供应废气20，该第一阀形成在由冷却水穿过而被引入到热交换器200中的管线中，并且被配置为控制冷却水的流速。
在重整器300负载额定操作步骤中，第二阀门530完全打开，使得废气20用作冷却介质并且废气20的流速达到100％。然而，即使在这种情况下，第一阀230也没有关闭，但是由于由温度传感器240测量的原料气10的温度信息而停止废气20的供应时，保持温度控制操作使得废气流过热交换器200。
如上所述，根据本公开，根据使用废气20作为冷却介质的重整系统和重整方法，将由PSA单元400生成的废气20用作冷却介质，通过使用热交换器200产生的废热以提高废气20的温度，可以提高重整器300的效率，并且可以减少由燃烧器600燃烧的原料气10的量。
作为示例，在本公开的效果的描述中，废气20的温度变为90.79度并且焓增加，该90.79度的温度是废气20在40度时穿过热交换器200之后的温度，该40度的温度是废气20从PSA单元400排出时的温度。因为当将温度已经升高的废气20引入到燃烧器600中并且燃烧时，从燃烧器600的出口排出的排出气体的温度应该保持恒定，所以供应的原料气10的量减少。原料气10的减少率可以如下计算。
Figure BDA0002564492750000151
Cp,OG(废气的比热)：34.52kJ/kgmole-℃
HHVOG(废气的散发热)：192,000kJ/kgmole
TOG,2(废气的变化后温度)：90.79℃
TOG,1(废气的当前温度)：40℃
根据等式，原料气10的减少率变为0.91％。该数字是一个示例，并且可以根据重整系统的各种操作来改变。
此外，因为使用相同量的原料气10可以生成的氢的量增加，所以可以提高重整系统的热效率。
因此，本公开的实施方式不限制本公开的技术精神而是说明性的，并且本公开的技术精神的范围不受本公开的实施方式的限制。本公开的范围应当由权利要求来解释，并且应当理解，在同等范围内的所有技术精神都落入本公开的范围内。

Claims (14)

1.一种使用废气作为冷却介质的重整系统，所述重整系统包括：
压缩机，被配置为压缩原料气；
冷却系统，包括连接至所述压缩机的热交换器，并且被配置为由包括冷却水的冷却介质，来冷却在压缩过程中温度升高的所述原料气；
重整器，被配置为通过使穿过所述热交换器的所述原料气与水反应来生成包括氢的合成气体；
变压吸附单元，被配置为从由所述重整器生成的所述合成气体中分离氢，并且排出所述废气；以及
废气管线，被配置为将从所述变压吸附单元排出的所述废气馈送至所述热交换器，使得所述热交换器利用所述废气作为所述冷却介质。
2.根据权利要求1所述的重整系统，其中，所述冷却系统还包括：
冷却塔，被配置为冷却穿过所述热交换器的所述冷却水；
冷却水循环管线，连接至所述冷却塔和所述热交换器，并且所述冷却水穿过所述冷却水循环管线进行循环；以及
在所述冷却水循环管线上设置有第一阀，以控制从所述冷却塔中排出并且引入到所述热交换器中的所述冷却水的流速。
3.根据权利要求2所述的重整系统，其中，温度传感器设置在所述热交换器与所述重整器之间，并被配置为测量所述原料气的温度信息，并且所述第一阀反馈由所述温度传感器测量的所述原料气的所述温度信息以控制所述冷却水的流速。
4.根据权利要求1所述的重整系统，其中，所述废气管线包括：
废气引入管线，是从所述变压吸附单元排出的所述废气引入到所述热交换器中所经由的通道；以及
废气排出管线，是通过与所述原料气进行热交换而温度已经升高的所述废气被排出所经由的通道，以及
其中，在所述废气引入管线中设置有第二阀，所述第二阀被配置为控制所述废气的流速。
5.根据权利要求4所述的重整系统，其中，在所述热交换器在所述重整系统的初始阶段使用所述冷却水作为所述冷却介质之后，如果所述废气的流速变为所述废气的预设额定流速的参考值，则打开所述第二阀，使得所述冷却水的流速逐渐减小，并且所述废气的流速逐渐增加，并且所述冷却介质最终被所述废气替代。
6.根据权利要求1所述的重整系统，其中，在由所述重整器产生的氢的纯度为99.99％以上的情况下，所述废气管线连接至所述热交换器。
7.根据权利要求1所述的重整系统，还包括：
燃烧器，被配置为通过燃烧所述原料气和从所述废气管线排出的所述废气，来向所述重整器供应热量。
8.根据权利要求1所述的重整系统，还包括：
反应器，连接至所述重整器，并且被配置为通过使由所述重整器生成的所述合成气体的CO发生反应而产生氢。
9.一种重整方法，所述重整方法使用权利要求1所述的重整系统，所述重整方法包括：
第一操作模式步骤，通过使所述热交换器的所述冷却介质为所述冷却水，来操作所述重整器；
旁路条件检测步骤，检测所述废气和由所述重整器产生的所述合成气体的流速、温度和压力的条件是否对应于旁路条件；
第二操作模式步骤，在使用由所述变压吸附单元产生的所述废气与所述冷却水一起作为所述冷却介质的同时，燃烧从所述热交换器排出的所述废气；
氢纯度检测步骤，检测所产生的氢的纯度是否大于或等于目标纯度；以及
第三操作模式步骤，在使用所述废气作为所述冷却介质的同时操作所述重整系统。
10.根据权利要求9所述的重整方法，其中，在所述旁路条件检测步骤中的所述旁路条件中，所述合成气体和所述废气的流速为额定流速的40％以下。
11.根据权利要求9所述的重整方法，其中，在所述氢纯度检测步骤中，所述氢的检测纯度为99.99％以上。
12.根据权利要求9所述的重整方法，其中，所述第一操作模式步骤包括：
重整器启动步骤，启动所述重整器；
第一阀打开步骤，打开设置在所述冷却系统中并被配置为控制所述冷却水的流速的第一阀；
冷却水系统操作步骤，启动所述冷却水穿过所述热交换器的循环；
压缩机操作步骤，启动所述压缩机；
原料气引入步骤，将所述原料气引入到所述压缩机中；以及
燃烧器及重整器操作步骤，启动所述燃烧器和所述重整器。
13.根据权利要求9所述的重整方法，其中，所述第二操作模式步骤包括：
变压吸附单元操作步骤，启动所述变压吸附单元；
第二阀打开步骤，打开设置在废气管线中并被配置为控制所述废气的流速的第二阀；
第一阀温度控制操作启动步骤，通过反馈由温度传感器测量的温度信息来启动温度控制操作，所述温度传感器设置在所述热交换器和所述重整器之间并且被配置为测量所述原料气的温度信息，使得设置在所述冷却系统中并且被配置为控制所述冷却水的流速的第一阀保持预定温度；以及
重整器负载控制操作步骤，增加所述热交换器的所述废气的流速。
14.根据权利要求9所述的重整方法，其中，所述第三操作模式步骤包括：
重整器负载额定操作步骤，操作以使所述热交换器的所述冷却介质为所述废气；以及
第一阀温度控制操作保持步骤，控制温度以准备停止由第一阀供应所述废气，所述第一阀形成在所述冷却水被引入到所述热交换器中所经由的管线中，并且被配置为控制所述冷却水的流速。
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