CN113371680A - 氢气重整系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种氢气重整系统，所述氢气重整系统包括：重整器、转化器、变压吸附单元、热交换器、给水器以及控制阀，所述重整器通过燃料气体和水之间的重整反应产生第一混合气体，所述转化器中进给第一混合气体并产生第二混合气体，通过水煤气变换反应从所述第二混合气体中除去一氧化碳，所述变压吸附单元纯化氢气并从在转化器中产生的第二混合气体中分离氢气，所述热交换器设置在重整器和转化器之间以及转化器和变压吸附单元之间，通过与水进行热交换来控制第一混合气体和第二混合气体的温度，所述给水器与热交换器连通，并向所述热交换器供应水，所述控制阀设置在从给水器排水的管线上，并调节水的流量。

Description

氢气重整系统
技术领域
本申请涉及一种氢气重整系统，其中，供水管线连接至热交换器，并设置有控制水的流量的控制阀，使得混合气体可以通过在热交换器中与水进行热交换而冷却，混合气体的温度可以由控制阀逐步控制。
背景技术
燃料电池是一种将燃料和氧化剂的化学能转化为电能和热能的装置。与常规能量转化相比，由于燃料电池的能量转化率较高，因此已对其进行了大量的研究和开发，并且燃料电池被视为下一代发电装置。当使用氢作为燃料时，电化学反应非常活跃，并且除了痕量的氮氧化物之外不会产生对环境有毒的污染物。由于氢易于以各种形式(例如，高压气体、液化气体、金属氢化物等)储存，因此已经开发了利用氢作为能源的各种技术。
蒸汽重整是一种商业化的制氢技术。在蒸汽重整中，通过重整器生产氢气，同时使用天然气(例如，城镇燃气)作为燃料。对于蒸汽重整反应，需要反应物水和燃料气体。在以液体形式引入之后，燃料气体通过与在重整过程中产生的混合气体进行热交换而蒸发，并以气相提供。通过与水进行热交换来控制混合气体的温度。
氢气重整系统能够发生各种反应，并且在从80℃的燃料电池进料温度至800℃的重整温度的各种温度条件下运行。因此，装配了许多热交换器来适当地控制发生各个反应的反应器中的温度条件。在常规氢气重整系统中，热交换器不能单独地进行温度控制，这使得无法控制每个反应步骤中的混合气体的温度。需要解决常规氢气重整系统的这一问题，即由于外部环境影响系统中水的温度和状态而导致的不能稳定地控制系统和效率低下。
发明内容
本申请提供了一种氢气重整系统，其中，用于向氢气重整系统供应水的供水管线连接至每个热交换器，并装配有控制阀，以控制水流量，使得可以在每个反应步骤中控制混合气体的温度。
本申请的另一方面提供了一种氢气重整系统，所述氢气重整系统包括：重整器、转化器、变压吸附(PSA)单元、热交换器、给水器以及控制阀，所述重整器通过燃料气体和水之间的重整反应产生第一混合气体，所述转化器中进给第一混合气体并产生第二混合气体，通过水煤气变换反应从所述第二混合气体中除去一氧化碳，所述变压吸附单元纯化氢并从转化器中产生的第二混合气体中分离氢，并排出不含氢的废气，所述热交换器设置在重整器和转化器之间以及转化器和PSA单元之间，以通过与水进行热交换来控制第一混合气体和第二混合气体的温度，所述给水器与热交换器连通，并向所述热交换器供应水以及将从热交换器流出的水供应至重整器，所述控制阀设置在从给水器排水的管线上，并调节供应至热交换器的水的流量，从而分别控制第一混合气体和第二混合气体。
此外，氢气重整系统可以进一步包括控制器，所述控制器基于接收的第一混合气体和第二混合气体的温度的反馈控制控制阀，从而控制水的流量。
控制器可以根据施加至系统的负载来调节控制阀，从而控制水的流量。
热交换器可以包括第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器，所述第一热交换器设置在重整器和转化器之间并且在第一混合气体和水之间发生热交换，所述第二热交换器和第三热交换器设置在转化器和PSA单元之间并且在第二混合气体和水之间发生热交换，其中给水器包括第一供应管线、第二供应管线和第三供应管线，所述第一供应管线连接至第一热交换器并向其供应水，所述第二供应管线连接至第二热交换器并向其供应水，所述第三供应管线连接至第三热交换器并向其供应水，从而分别控制第一混合气体和第二混合气体的温度。
热交换器可以包括第四热交换器，所述第四热交换器设置在引入第二混合气体的PSA单元的入口处，其中根据第二混合气体的温度选择性地运行第四热交换器。
控制阀可以包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设置在第一供应管线上，以控制流经第一供应管线的水的流量，所述第二控制阀设置在第三供应管线上，以控制流经第三供应管线的水的流量，从而分别控制流经第一供应管线和第三供应管线的水的流量。
氢气重整系统可以进一步包括：第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器测量第一混合气体的温度，所述第二温度传感器测量第二混合气体的温度，其中，向第一控制阀反馈第一温度传感器的测量值，以控制第一供应管线的流量，向第二控制阀反馈第二温度传感器的测量值，以控制第二供应管线的流量。
热交换器可以进一步包括第五热交换器，所述第五热交换器设置在重整器的入口处，供水管线可以包括第四供应管线，所述第四供应管线在热交换器的下游在第一供应管线至第三供应管线之后形成，以向第五热交换器供应热水。
氢气重整系统可以进一步包括燃料气体供应管线，通过所述燃料气体供应管线向第二供应管线供应燃料气体，从而使第二混合气体与水和燃料气体发生热交换。
给水器可以包括第四供应管线，所述第四供应管线在热交换器的下游在第一供应管线至第三供应管线之后形成，其中，通过第四供应管线向第五热交换器进给热水，并通过第四供应管线回收从第二热交换器流出的燃料气体和水。
燃料气体供应管线可以设置有气体控制阀和第三温度传感器，所述气体控制阀用于控制燃料气体的流量，所述第三温度传感器测量从第二热交换器流出的第二混合气体的温度，其中，向气体控制阀反馈第三温度传感器的测量值，以控制燃料气体供应管线中的流量。
热交换器可以进一步包括第六热交换器和燃料气体供应管线，所述第六热交换器设置在第二热交换器和第三热交换器之间使得第二混合气体与燃料气体发生热交换，通过所述燃料气体供应管线向第六热交换器供应燃料气体使得第二混合气体与燃料气体发生热交换。
燃料气体供应管线可以设置有气体控制阀和第三温度传感器，所述气体控制阀用于控制燃料气体的流量，所述第三温度传感器用于测量流经第六热交换器的第二混合气体的温度，其中，向气体控制阀反馈第三温度传感器的测量值，以控制燃料气体供应管线中的流量。
如上所述，本申请的氢气重整系统设计为通过调节水的流量来控制每个反应步骤中的混合气体的温度。因此，即使当外部环境改变时，系统也可以始终地控制混合气体的温度，并表现出改进的稳定性和效率。
在使用燃料气体作为制冷剂的实施方案中，在将燃料气体引入至重整器之前，加热燃料气体，因此可以提高系统的效率。
此外，在通过使用水作为制冷剂使混合气体的温度降低到预定点之下以后，停止使用冷却水作为制冷剂的热交换器的运行，从而提高生产效率。
附图说明
通过结合附图进行的以下详细描述，将更清楚地理解本发明的以上和其它方面、特征以及优点，其中：
图1(现有技术)为常规氢气重整系统的示意图；
图2为根据本申请的第一实施方案的氢气重整系统的示意图；
图3为根据本申请的第二实施方案的氢气重整系统的示意图；以及
图4为根据本申请的第三实施方案的氢气重整系统的示意图。
具体实施方式
应当理解，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇和船舶的船只、航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如，源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或多种动力源的车辆，例如兼有汽油动力和电力动力的车辆。
本文所用的术语仅用于描述特定的实施方案，并不旨在限制本申请。除非上下文另有明确说明，否则本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”也旨在包括复数形式。还将理解，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，指明存在所述特征、数值、步骤、操作、元件和/或组件，但是不排除存在或加入一种或多种其它的特征、数值、步骤、操作、元件、组件和/或其群体。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任何和所有组合。在整个说明书中，除非明确地相反描述，否则术语“包括”和变化形式(例如“包含”或“含有”)应理解为意指包含所述元件但不排除任何其它元件。此外，说明书中描述的术语“单元”、“-器”、“-件”以及“模块”意指用于处理至少一种功能和操作的单元，并且可以通过硬件组件或软件组件及其组合实施。
此外，本申请的控制逻辑可以体现为包括通过处理器、控制器等执行的可执行程序指令的计算机可读媒介上的永久性计算机可读媒介。计算机可读媒介的示例包括但不限于ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存盘、智能卡和光学数据储存设备。计算机可读媒介也可以分布在网络联接的计算机系统中，使得计算机可读媒介以分布方式储存和执行，例如，通过远程信息处理服务器或控制器局域网络(CAN)。
仅示出与根据本申请的实施方案相关并且在本说明书或本申请中公开的具体结构或功能描述，以描述本申请的实施方案。本申请的实施方案可以以各种形式实施，并且不应解释为限制于本说明书或本申请中描述的实施方案。
根据本申请的实施方案可以以各种方式修改，并可以具有各种形式，使得特定实施方案在附图中示出并在本说明书或本申请中详细描述。然而，应理解，这些实施方案并不旨在将基于本申请的概念的实施方案限制为特定公开形式，这些实施方案包括在本申请的精神和范围中包括的所有改变、等同形式或修改。
例如“第一”和“第二”的术语可以用于描述各种组件，但是这些组件不应受术语的限制。术语仅用于区分一个组件和其它组件，且第一组件可以被称为第二组件，以相似的方式，第二组件可以被称为第一组件，而不偏离基于本申请的概念的范围。
下文将参考所附附图对本申请的实施方案进行详细描述。在不同的附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的组件。
图1(现有技术)为常规氢气重整系统的示意性结构图。
参考图1，常规氢气重整系统配置为在从给水器20供应水之后，加热水使其变为蒸汽并依次通过第三热交换器430、第二热交换器420和第一热交换器410。在重整器100中，蒸汽和燃料气体发生重整反应以产生包含氢的混合气体。混合气体进行纯化处理，然后进入第四热交换器440中，经纯化的气体在所述第四热交换器440中通过与冷却水进行热交换而骤冷，然后将其供应至变压吸附(PSA)单元300。
在第一热交换器410、第二热交换器420和第三热交换器430中使用的制冷剂为来自给水器20的水，而第四热交换器440中的制冷剂为单独供应的冷却水。在常规氢气重整系统中，外部环境影响水的温度和状态，这使得无法稳定地控制混合气体的温度。因此，难以稳定控制温度，导致不能稳定控制整个系统并降低了系统的效率。
本申请涉及一种氢气重整系统，所述氢气重整系统可以通过控制供应至多个热交换器的水的流量来精确地控制混合气体的温度。即使外部环境改变，本申请的氢气重整系统也能够控制每个步骤中的混合气体的温度，因此，其具有能够有效且稳定地制氢的技术效果。
图2为根据本申请的第一实施方案的氢气重整系统的示意图。
参考图2，根据本申请的第一实施方案的氢气重整系统可以包括重整器100、转化器200、变压吸附(PSA)单元300、热交换器400、供水管线500以及控制阀600。
利用天然气作为氢源的燃料气体可以是分配给每个家庭的城镇燃气。通过燃料气体进给器10供应的燃料气体可以通过气体压缩机(P)加压至约8bar。
重整器100可以通过重整反应形成包含氢的第一混合气体。在重整器100中在燃料气体和水之间进行的形成第一混合气体的重整反应按以下反应式1进行：
[反应式1]
CH4+H2O→CO+3H2
反应式1的甲烷蒸汽重整反应是较强的吸热反应。因此，由于在高温条件下可以剧烈地发生反应，因此需要燃烧器700从而向重整器100供应反应热。燃烧器700可以通过燃烧PSA单元300排出的废气和燃料气体来提供反应所需的热量。
参考反应式1，烃和蒸汽之间的重整反应产生包含氢和一氧化碳的第一混合气体。第一混合气体通过在第一热交换器410中与水进行热交换而冷却，然后将其引入至转化器200中。
转化器200接收第一混合气体，并从第一混合气体中除去一氧化碳以产生第二混合气体。由于一氧化碳对燃料电池堆的电极中使用的催化剂起毒害作用，因此需要除去一氧化碳的工艺。通常，通过以下反应式2的水煤气变换反应除去一氧化碳：
[反应式2]
CO+H2O→CO2+H2
参考反应式2，第二混合气体可以包含二氧化碳和氢。在引入至PSA单元300之前，冷却第二混合气体。
PSA单元300纯化氢并从第二混合气体中分离氢，并排出包含二氧化碳的废气。废气被引入燃烧器700中并在其中燃烧。将在PSA单元300中纯化的氢供应至用户30。
供水管线500的功能可以是将给水器20的水供应至系统。水可以为用于重整反应的纯水或超纯水。供水管线500可以设置有供水泵501，所述供水泵501决定排出的水的总流量。
热交换器400可以设置在重整器100和转化器200之间以及转化器200和PSA单元300之间。第一混合气体和第二混合气体可以通过在热交换器中与水进行热交换而冷却。热交换器400连接至供水管线500并接收水。水流经热交换器并进入重整器100中，水在重整器100中用于重整。
控制阀600设置在供水管线500中，并调节供应至热交换器400的水的流量。由于控制阀600可以调节水的流量，因此可以单独地控制第一混合气体和第二混合气体的温度。当需要进一步冷却第一混合气体和第二混合气体时，打开控制阀600以增加水的流量。
此外，根据第一实施方案的氢气重整系统可以进一步包括控制器。控制器接收第一混合气体和第二混合气体的温度的反馈，以控制控制阀600并因此控制温度。给定针对第一混合气体和第二混合气体设定的适当温度范围，控制器参照该设定值控制控制阀600。系统包括温度传感器，以测量第一混合气体和第二混合气体的温度。
当第一混合气体和第二混合气体的温度超过设定值时，控制器打开控制阀600以增加水的流量，从而降低混合气体的温度。相反地，当第一混合气体和第二混合气体的温度低于设定值时，控制器关闭控制阀600，以降低水的流量，从而增加混合气体的温度。
取决于系统的负载，控制器可以控制控制阀600以调节水的流量。例如，当系统在100％的负载下运行时，控制阀600完全打开。对于在50％负载下运行的系统，控制阀600部分关闭，以降低水的流量。
参考图2，热交换器400可以包括第一热交换器410、第二热交换器420和第三热交换器430。第一热交换器410设置在重整器100和转化器200之间，以通过与水进行热交换来冷却第一混合气体。第二热交换器420和第三热交换器430设置在转化器200和PSA单元300之间，以通过与水进行热交换来冷却第二混合气体。第四热交换器440设置在PSA单元300的入口处。在流经第三热交换器430之后，水被引入至第四热交换器440，并通过与冷却水进行热交换而冷却。
第一热交换器410、第二热交换器420和第三热交换器430可以各自配置为与供水管线500连通并直接接收水。从图2中可以看出，供水管线500可以包括第一供应管线510、第二供应管线520和第三供应管线530，其分别连接至第一热交换器410、第二热交换器420和第三热交换器430，并向其供应水。
当通过水泵501泵送水时，水经过供水管线500，然后经过第一供应管线510、第二供应管线520和第三供应管线530。第一供应管线510可以设置有第一控制阀610，用于控制流入第一热交换器410的水的流量。第三供应管线530上可以安装第二控制阀620，以控制流入第三热交换器430的水的流量。通过第一控制阀610和第二控制阀620，可以分别控制流入第一热交换器410和第三热交换器430的水的流量。剩余的水通过第二供应管线520流入第二热交换器420。因此，通过第一控制阀610和第二控制阀620控制第二供应管线520中的水的流量。
参考图2，热交换器可以包括第四热交换器440，所述第四热交换器440设置在引入第二混合气体的PSA单元300的入口处，以通过与冷却水进行热交换来冷却第二混合气体。第四热交换器440未与供水管线500连通，而是通过与其连接的独立的冷却水进给器向其供应冷却水。取决于第二混合气体的温度，可以选择性地运行第四热交换器440。当通过连接至供水管线500的热交换器充分降低第二混合气体的温度时，不运行第四热交换器440，以提高系统的效率。
此外，根据本申请的第一实施方案的氢气重整系统可以进一步包括第一温度传感器611和第二温度传感器621，其分别测量第一混合气体和第二混合气体的温度。
参考图2，第一温度传感器611可以设置在第一热交换器410和转化器200之间，以测量来自第一热交换器410的第一混合气体的温度。因此，第一温度传感器611可以测量流入转化器200的第一混合气体的温度。
第二温度传感器621可以设置在第三热交换器430和PSA单元300之间，以测量来自第三热交换器430的第二混合气体的温度。当存在第四热交换器440时，第二温度传感器621可以设置在第三热交换器430和第四热交换器440之间。
可以向第一控制阀610反馈第一温度传感器611测量的第一混合气体的温度信息，以控制第一供应管线510中的水的流量。即当第一温度传感器611测量的温度信息高于用于维持第一混合气体的适当温度范围的设定值时，第一控制阀610打开以增加流经第一供应管线510的水的流量。当水的流量增加时，第一混合气体被冷却至用于维持适当温度范围的设定值。在该条件下，可以运行第一控制阀610，以降低水的流量。
可以向第二控制阀620反馈第二温度传感器621测量的第二混合气体的温度信息，以控制第二供应管线520中的水的流量。即当第二温度传感器621测量的温度信息高于用于维持第二混合气体的适当温度范围的设定值时，第二控制阀620打开以增加流经第二供应管线520的水的流量。当水的流量增加时，第二混合气体被冷却至用于维持适当温度范围的设定值。在该条件下，可以运行第二控制阀620，以降低水的流量。
这样，由于第一控制阀610和第二控制阀620分别根据第一混合气体和第二混合气体的温度控制水的流量，因此，与常规系统相比，本发明的氢气重整系统可以更稳定地进行温度控制。为了根据混合气体的温度控制水的流量，可以在第一温度传感器611和第一控制阀610之间以及第二温度传感器621和第二控制阀620之间进行导电连接。
此外，供水管线500可以包括第四供应管线540，所述第四供应管线540在热交换器的下游在第一供应管线510、第二供应管线520和第三供应管线530之后形成。通过第四供应管线540将在流经第一热交换器410、第二热交换器420和第三热交换器430的过程中通过热交换加热的水供给至设置在重整器100的入口处的第五热交换器450。流经供水管线500的水通过与第一混合气体和第二混合气体进行热交换而被加热并蒸汽化，由此形成的蒸汽通过第四供应管线540供应至发生重整反应的重整器100。
第五热交换器450可以设置在重整器100的出口处。燃料气体和蒸汽供应至第五热交换器450。燃烧器700燃烧燃料气体和废气以产生热能，随后将热能供给至第五热交换器450，从而达到重整所需的高温。通过第四供应管线540，水和蒸汽的混合物流向第五热交换器450。
第四热交换器440可以设置在第三热交换器430和PSA单元300之间。第四热交换器440通过与冷却水进行热交换来冷却从第三热交换器430流出的第二混合气体，并且可以根据第二混合气体的温度选择性地运行第四热交换器440。在从转化器200排出之后，第二混合气体在流经第二热交换器420和第三热交换器430时通过与水进行热交换而冷却。当第二混合气体的温度足够低时，不需要运行第四热交换器440。在这种情况下，将第二混合气体直接引入PSA单元300中。
可以通过运行使用冷却水作为制冷剂的第四热交换器440来控制流入PSA单元300的第二混合气体的温度。因此，第四热交换器440的运行包括在氢气重整系统的基本运行模式中。然而，本申请的氢气重整系统可以通过第一控制阀610和第二控制阀620控制第一混合气体和第二混合气体的温度。在将从第三热交换器430流出的第二混合气体冷却至第二混合气体可以直接流入PSA单元300的温度的情况下，氢气重整系统切换为不运行第四热交换器440的最佳效率模式。这样，氢气重整系统最大限度地利用内部热量以提高总效率。
图3为根据本申请的第二实施方案的氢气重整系统的示意图。参考图3，根据本申请的第二实施方案的氢气重整系统可以配置为使用燃料气体作为制冷剂。系统可以进一步包括燃料气体供应管线800，通过该燃料气体供应管线800向第二供应管线520供应燃料气体，使燃料气体与第二混合气体发生热交换。
在通过供应管线800将燃料气体供应至第二供应管线520之后，燃料气体可以与水一起流入第二热交换器420。在第二热交换器420中，水和燃料气体用作制冷剂，以冷却第二混合气体。在流经燃料气体供应管线800之后，燃料气体在第二供应管线520中与水混合，并将混合物引入至第二混合气体可以进行热交换的第二热交换器420中，其中水和燃料气体作为制冷剂。
通过与第二混合气体进行热交换来加热在第二热交换器420中进行热交换的燃料气体，并可以通过第四供应管线540回收燃料气体和水。第四供应管线540连接至重整器100的入口，使得热水和燃料气体可以用于重整反应。通过燃烧器700进一步加热通过第四供应管线540回收的水和燃料气体，并将其引入至发生重整反应的重整器100中。使用燃料气体作为制冷剂能够使用混合气体的热量增加燃料气体的温度，从而提高整个系统的总热效率。
此外，燃料气体供应管线800可以设置有气体控制阀810，以控制燃料气体的流量。气体控制阀810可以通过调节供应至第二供应管线520的燃料气体的流量来控制第二混合气体的温度。
在第二热交换器420的后部，可以安装第三温度传感器811，以测量从第二热交换器420流出的第二混合气体的温度。向气体控制阀810反馈第三温度传感器811的测量值，气体控制阀810可以控制燃料气体供应管线800中的流量。例如，当第三温度传感器811测量的第二混合气体的温度高于设定值时，需要冷却。在这方面，运行控制阀810以增加燃料气体的流量。相反地，当第三温度传感器811测量的第二混合气体的温度低于设定值时，运行气体控制阀810以降低燃料气体的流量。
为了更好地理解本申请，将提供具有数值示例的描述。然而，应理解，出于说明的目的提出温度值，而不是为了限制本申请。
对于从第一热交换器410流出的第一混合气体，将适当温度设定为300℃，对于从第二热交换器420流出的第二混合气体，将适当温度设定为180℃，对于从第三热交换器430流出的第二混合气体，将适当温度设定为120℃。将在适当温度允许的误差范围内的温度视为设定值。
通过在第一热交换器410中与水进行热交换来冷却从重整器100流出的第一混合气体。由于将被引入至转化器200的第一混合气体应具有300℃的适当温度，因此可以根据第一温度传感器611的测量值和设定值之间的比较来运行第一控制阀610。第一控制阀610可以通过调节流经第一供应管线510的水的流量来控制第一混合气体的温度。
在从转化器200排出之后，第二混合气体可以在第二热交换器420和第三热交换器430中进行冷却。当第三温度传感器811的测量值偏离接近180℃的参考值设立的设定值时，第二控制阀620控制第二供应管线520中的水的流量。同样地，当第二温度传感器621的测量值偏离接近120℃的参考值设立的设定值时，第三控制阀控制第三供应管线530中的水的流量。
在系统以最佳效率模式运行的情况下，即使当第三温度传感器811的测量值低于120℃时，也运行第三控制阀使得流经第三供应管线530的水的流量保持不变。当第三温度传感器811的测量值降低至40℃或更低时，停止冷却水的流入，以终止第四热交换器440的运行。在这种情况下，系统以最佳效率模式运行，从而利用内部热量以提高效率。
如上所述，控制器可以运行控制阀。
图4为根据本申请的第三实施方案的氢气重整系统的示意图。参考图4，根据本申请的第三实施方案的氢气重整系统可以进一步包括第六热交换器460。
第六热交换器460可以设置在第二热交换器420和第三热交换器430之间。第六热交换器460与燃料气体供应管线800连通。在向其供应燃料气体的第六热交换器460中，从第二热交换器420流出的第二混合气体可以通过与燃料气体进行热交换而冷却。不同于第二实施方案，第三实施方案进一步包括仅使用燃料气体作为制冷剂的第六热交换器460，这样可以提供更准确的温度控制。
在第三实施方案中，燃料气体供应管线800也可以设置有气体控制阀810，用于控制燃料气体的流量，并且可以在第六热交换器460的后部安装第三温度传感器811。向控制阀810反馈第三温度传感器811对第二混合气体的温度的测量值，控制阀810可以控制燃料气体的流量。
除了在本申请的第二实施方案和第三实施方案中单独描述的配置和技术优点之外，省略了对配置和技术优点的详细描述，因为其与第一实施方案中的相同。
尽管出于说明的目的公开了本申请的实施方案，但是本领域技术人员应当理解，各种修改、增加和删减均是可能的，而不会偏离所附权利要求书公开的本发明的范围和精神。因此，本申请的技术范围应由所附权利要求书的技术精神和范围限定。

Claims (13)

1.一种氢气重整系统，所述氢气重整系统包括：
重整器，所述重整器通过燃料气体和水之间的重整反应产生第一混合气体；
转化器，所述转化器中供给第一混合气体并产生第二混合气体，通过水煤气变换反应从所述第二混合气体中除去一氧化碳；
变压吸附单元，所述变压吸附单元纯化氢气并从在转化器中产生第二混合气体中分离氢气，并排出不含氢气的废气；
热交换器，所述热交换器设置在重整器和转化器之间以及转化器和变压吸附单元之间，通过与水进行热交换来控制第一混合气体和第二混合气体的温度；
给水器，所述给水器与热交换器连通，并向所述热交换器供应水以及将从热交换器流出的水供应至重整器；以及
控制阀，所述控制阀设置在从给水器排水的管线上，并调节供应至热交换器的水的流量，从而分别控制第一混合气体和第二混合气体。
2.根据权利要求1所述的氢气重整系统，其进一步包括控制器，所述控制器基于接收的第一混合气体和第二混合气体的温度的反馈来控制所述控制阀，从而控制水的流量。
3.根据权利要求2所述的氢气重整系统，其中，所述控制器根据施加至氢气重整系统的负载来调节所述控制阀，从而控制水的流量。
4.根据权利要求1所述的氢气重整系统，其中，所述热交换器包括第一热交换器、第二热交换器和第三热交换器，所述第一热交换器设置在重整器和转化器之间并且在第一混合气体和水之间发生热交换，所述第二热交换器和第三热交换器设置在转化器和变压吸附单元之间并且在第二混合气体和水之间发生热交换，其中所述给水器包括第一供应管线、第二供应管线和第三供应管线，所述第一供应管线连接至第一热交换器并向其供应水，所述第二供应管线连接至第二热交换器并向其供应水，所述第三供应管线连接至第三热交换器并向其供应水，从而分别控制第一混合气体和第二混合气体的温度。
5.根据权利要求1所述的氢气重整系统，其中，所述热交换器包括第四热交换器，所述第四热交换器设置在引入第二混合气体的变压吸附单元的入口处，其中，根据第二混合气体的温度选择性地运行第四热交换器。
6.根据权利要求4所述的氢气重整系统，其中，所述控制阀包括第一控制阀和第二控制阀，所述第一控制阀设置在第一供应管线上，以控制流经第一供应管线的水的流量，所述第二控制阀设置在第三供应管线上，以控制流经第三供应管线的水的流量，从而分别控制流经第一供应管线和第三供应管线的水的流量。
7.根据权利要求6所述的氢气重整系统，其进一步包括：
第一温度传感器，所述第一温度传感器测量第一混合气体的温度；和
第二温度传感器，所述第二温度传感器测量第二混合气体的温度，
其中，向第一控制阀反馈第一温度传感器的测量值，以控制第一供应管线的流量，并向第二控制阀反馈第二温度传感器的测量值，以控制第二供应管线的流量。
8.根据权利要求4所述的氢气重整系统，其中，所述热交换器进一步包括第五热交换器，所述第五热交换器设置在重整器的入口处；所述给水器包括第四供应管线，所述第四供应管线在热交换器的下游在第一供应管线至第三供应管线之后形成，以向第五热交换器供应热水。
9.根据权利要求4所述的氢气重整系统，其进一步包括燃料气体供应管线，通过所述燃料气体供应管线向第二供应管线供应燃料气体，以使第二混合气体与水和燃料气体发生热交换。
10.根据权利要求9所述的氢气重整系统，其中，所述给水器包括第四供应管线，所述第四供应管线在热交换器的下游在第一供应管线至第三供应管线之后形成，其中，通过所述第四供应管线向第五热交换器供应热水，并通过所述第四供应管线回收从第二热交换器流出的燃料气体和水。
11.根据权利要求9所述的氢气重整系统，其中，所述燃料气体供应管线设置有气体控制阀和第三温度传感器，所述气体控制阀用于控制燃料气体的流量，所述第三温度传感器测量从第二热交换器流出的第二混合气体的温度，其中，向气体控制阀反馈第三温度传感器的测量值，以控制燃料气体供应管线中的流量。
12.根据权利要求4所述的氢气重整系统，其中，所述热交换器进一步包括第六热交换器和燃料气体供应管线，所述第六热交换器设置在第二热交换器和第三热交换器之间使得第二混合气体与燃料气体发生热交换，通过所述燃料气体供应管线向第六热交换器供应燃料气体使得第二混合气体与燃料气体发生热交换。
13.根据权利要求12所述的氢气重整系统，其中，所述燃料供应管线设置有气体控制阀和第三温度传感器，所述气体控制阀用于控制燃料气体的流量，所述第三温度传感器用于测量流经第六热交换器的第二混合气体的温度，其中，向所述气体控制阀反馈第三温度传感器的测量值，以控制燃料气体供应管线中的流量。
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