CN115324780A - 一种重整制氢发动机及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种重整制氢发动机及车辆，涉及内燃机技术领域，解决了现有技术中的能量利用率低的问题，包括内燃机和与之配套的水冷系统，内燃机设有用于向其燃烧室提供燃料的第一喷油器和喷气器；重整制氢发动机还包括重整反应器、第一换热器、甲醇水箱和第二甲醇泵；重整反应器的进气口和排气口分别连接第一换热器的冷媒通道出口和喷气器，第一换热器的冷媒通道入口连接第二甲醇泵；第二甲醇泵用于将甲醇水箱存储的甲醇水溶液泵送至第一换热器；内燃机的排气管串接第一换热器的热媒通道；内燃机的排气管连接重整反应器用于提供重整制氢的热源。本发明与现有技术相比，能量利用率高，能使尾气排放达到环保指标，有效保护环境，减少驾驶隐患。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机技术领域，具体的说，是一种重整制氢发动机及车辆。
背景技术
在车辆上，传统内燃机工作过程中，只有三分之一的热量在做功，其余热量被排放到外部浪费掉，不仅能量利用率低而且会对环境造成较大污染，如果能将这个外排能量利用，对内燃机的效率将会是质的飞跃。使用清洁能源是解决上述环境污染问题的一个手段，比如采用甲醇裂解制氢技术提供氢气作为发动机的燃料，但是，现有车辆上采用的甲醇制氢技术主要采甲醇裂解生成CO和氢气直接至发动机进气系统生成动力，由于在这过程中有CO生成，如果CO未燃烧干净很容易污染环境，并且如果泄露到车辆驾驶室内很容易造成驾驶人员CO中毒具有很大的安全隐患。
为了解决安全隐患的问题，可以利用水蒸气重整制氢反应来减少CO的生成，提高H2产量。专利号为CN103693618A的中国发明专利公开了一种利用汽车尾气余热进行自热重整制氢的制氢反应器，其利用汽车的高温尾气作为制氢反应器重整制氢的加热源。但是内燃机工作所产生的余热并没有得到充分利用，任然浪费严重，存在能量利用率较低的问题。
发明内容
本发明的目的在于设计出一种重整制氢发动机及车辆，用以解决能量利用率低的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
本发明提供了一种重整制氢发动机，包括内燃机和与之配套的水冷系统，所述内燃机设置有用于向其燃烧室提供燃料的第一喷油器和喷气器；所述重整制氢发动机还包括重整反应器、第一换热器、甲醇水箱和第二甲醇泵；所述重整反应器的进气口和排气口分别连接所述第一换热器的冷媒通道出口和所述喷气器，所述第一换热器的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵；所述甲醇水箱用于存储重整制氢使用的甲醇水溶液，所述第二甲醇泵用于将所述甲醇水箱存储的甲醇水溶液泵送至所述第一换热器；所述内燃机的排气管串接所述第一换热器的热媒通道；所述内燃机的排气管连接所述重整反应器用于提供重整制氢的热源。
采用上述设置结构时，由于内燃机同时具有第一喷油器和喷气器，因此，在冷启动时，允许内燃机接入油泵使用燃油或接入一甲醇泵使用甲醇来作为初始燃料启动。启动后，由于内燃机的排气管能够为第一换热器和重整反应器提供热量，因此，在第二甲醇泵将甲醇水溶液从甲醇水箱中泵送至第一换热器时，甲醇水溶液会部分或全部汽化为甲醇水蒸汽，进而在进入重整反应器后，在制氢催化作用下，甲醇会裂解反应生成CO和H2，并且CO会与水蒸气反应生成CO2和H2，得到CO2和H2的混合气用于供给内燃机继续运行。由于甲醇裂解产生的CO可以与水蒸气反应生成CO2，因此，可减少或消除CO，更加环保并减少了驾驶隐患。由于第一换热器和重整反应器同时利用了内燃机的高温尾气，分别为甲醇水溶液汽化和反应温度提供热量，提高了余热的利用率，使得该种重整制氢发动机的能量利用率较高。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述重整反应器内还设置有热媒管道，所述内燃机的排气管依次串接所述重整反应器的热媒管道和所述第一换热器的热媒管道。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述重整反应器的排气口连接一储气罐的进气口，所述储气罐的出气口通过减压阀与所述喷气器连接。
采用上述设置结构时，储气罐的设置可以将多余的氢气储存起来备用，并且可以配合减压阀来保证喷气器入口的压力恒定，以维持稳定的燃料供应。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述重整反应器的排气口与所述储气罐之间串接有一用于给所制得气体进行散热的第一散热器。
采用上述设置结构时，第一散热器的设置能够降低储气罐入口的混合气温度，使储气罐能储存更多的氢气。
进一步的：所述储气罐设置有泄压口，所述泄压口通过安全泄压阀与所述内燃机的排气管于所述第一换热器下游的位置连接；所述重整反应器与所述第一换热器之间的管路通过安全泄压阀与所述内燃机的排气管于所述第一换热器下游的位置连接。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：还包括第二换热器；所述第二换热器的热媒通道接入所述水冷系统；所述第二换热器的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵，冷媒通道出口连接所述第一换热器的冷媒通道入口。
采用上述设置结构时，第二换热器的设置可以在第一换热器利用内燃机的排气热量的同时增加利用内燃机的水冷系统的热量，提高能量利用率，并且也使得甲醇水溶液在进入第一换热器前先经过第二换热器进行升温汽化。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述第二甲醇泵连接有第二喷油器，所述第二喷油器连接所述第二换热器的冷媒通道入口，用于使甲醇水溶液雾化喷入所述第二换热器的冷媒通道。
采用上述设置结构时，第二喷油器的设置可以让甲醇水溶液以雾化形式喷入第二换热器的冷媒通道中，可以提高吸热汽化的效率。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：所述水冷系统的循环冷却水路中加注导热油。
采用上述设置结构时，水冷系统的冷却液为导热油时可以提高至冷却系统的温度，可以让甲醇水一次汽化，将甲醇水变成甲醇水蒸汽。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：还包括甲醇箱和第一甲醇泵；所述甲醇箱用于存储燃料甲醇溶液，所述第一甲醇泵连接所述第一喷油器用于将所述甲醇箱中存储的燃料甲醇溶液泵送至所述第一喷油器。
采用上述设置结构时，第一甲醇泵可在冷启动时将甲醇箱内的燃料甲醇溶液泵送至第一喷油器处为内燃机提供启动所需的燃料，替代燃油，减少有害物质的排放。
进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：还包括无焰燃烧反应装置、风机和第三喷油器；所述内燃机的排气管串接位于所述重整反应器上游的无焰燃烧反应装置，所述无焰燃烧反应装置用于使甲醇与氧气在催化剂作用下发生氧化反应；所述风机接入所述内燃机的排气管用于向所述无焰燃烧反应装置提供所需之氧气；所述第一甲醇泵连接所述第三喷油器用于将所述甲醇箱中存储的燃料甲醇溶液泵送至所述第三喷油器，所述第三喷油器用于使燃料甲醇溶液雾化喷入所述内燃机的排气管以向所述无焰燃烧反应装置提供所需之甲醇。
采用上述设置结构时，第一甲醇泵可以将甲醇喷入内燃机的排气管汽化后进入无焰燃烧反应装置内与风机提供的空气发生氧化反应产生热量，更加迅速地加热重整反应器和第一换热器，可以缩短热车时间，尽早地进入到烧氢气的阶段。
本发明还提供了一种车辆，采用了上述的重整制氢发动机。
本发明具有以下优点及有益效果：
本发明中，由于内燃机同时具有第一喷油器和喷气器，因此，在冷启动时，允许内燃机接入油泵使用燃油或接入一甲醇泵使用甲醇来作为初始燃料启动。启动后，由于内燃机的排气管能够为第一换热器和重整反应器提供热量，因此，在第二甲醇泵将甲醇水溶液从甲醇水箱中泵送至第一换热器时，甲醇水溶液会部分或全部汽化为甲醇水蒸汽，进而在进入重整反应器后，在制氢催化作用下，甲醇会裂解反应生成CO和H2，并且CO会与水蒸气反应生成CO2和H2，得到CO2和H2的混合气用于供给内燃机继续运行。由于甲醇裂解产生的CO可以与水蒸气反应生成CO2，因此，可减少或消除CO，更加环保并减少了驾驶隐患。由于第一换热器和重整反应器同时利用了内燃机的高温尾气，分别为甲醇水溶液汽化和反应温度提供热量，提高了余热的利用率，使得该种重整制氢发动机的能量利用率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是实施例2的重整制氢发动机的驱动原理图；
图2是实施例3的重整制氢发动机的驱动原理图。
图中标记为：
1、内燃机；1a、第一喷油器；1b、喷气器；2、甲醇箱；3、第一甲醇泵；4、重整反应器；5、第一换热器；6、甲醇水箱；7、第二甲醇泵；8、储气罐；9、第二换热器；10、第二喷油器；11、无焰燃烧反应装置；12、风机；13、第三喷油器；14、第一散热器；15、减压阀；16、冷却液循环泵；17、第二散热器；18、安全泄压阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
一种重整制氢发动机，能够使发动机尾气排放达到环保指标，有效保护环境，减少驾驶隐患，如图1、图2所示，特别设置成下述结构：
该种重整制氢发动机利用甲醇水重整制氢所得的氢气作为气体燃料运行。其包括有一配套有水冷系统的内燃机1，内燃机1设置有用于向其燃烧室提供燃料的第一喷油器1a和喷气器1b。第一喷油器1a可以通过喷油泵与油箱连接，使用燃油来作为冷启动的初始燃料，也可以通过甲醇泵与存储有燃料甲醇溶液的甲醇箱连接，使用甲醇来作为冷启动的初始燃料。
内燃机1在工作过程中，活塞和缸体温度在1000℃以上，水冷系统可保证活塞和缸体不被高温破坏，水冷系统包括循环冷却水路和配置于循环冷却水路中的冷却液循环泵16和第二散热器17。内燃机1在工作过程中，会产生700℃左右的废气，可利用废气的温度来进行甲醇水的重整制氢。
甲醇水重整制氢中，热力学上的甲醇重整制氢是一个吸热反应过程，甲醇(CH3OH)和水在催化剂和一定温度作用下(吸热过程反应)产生C-H和C-O键的催化活性及C-C键的偶联反应，实现甲醇水重整变成为氢气(H2)和二氧化碳(CO2)，其总反应式为：CH3OH+H2O→CO2+3H2。
该重整制氢发动机设置有一甲醇水箱6，该甲醇水箱6用于存储重整制氢所需的甲醇水溶液。甲醇水溶液为甲醇和水的混合溶液，理想的，一份甲醇水溶液使得其可在重整制氢过程中生成一份二氧化碳和三份氢气。
该重整制氢发动机设置有一第二甲醇泵7，该第二甲醇泵7设置于甲醇水箱6内，用于将甲醇水箱6存储的甲醇水溶液泵送出去作为重整制氢的原料。
该重整制氢发动机设置有一重整反应器4和一第一换热器5，使甲醇水溶液依次经过第一换热器5和重整反应器4后可重整生成二氧化碳和氢气。重整反应器4具有一进气口和一排气口，进气口和排气口分别通过管道连接第一换热器5的冷媒通道出口和喷气器1b的入口，第一换热器5的冷媒通道入口通过管道与第二甲醇泵7的出口连接。重整反应器4的进气口和排气口处分别设置有一单向阀，使得甲醇的流向只能从第一热换热器5单向地流入重整反应器4中，并使氢气只能单向地流出重整反应器4。
内燃机1的排气管与第一换热器5的热媒通道串接在一起用于提供热源，同时内燃机1的排气管与重整反应器4连接用于提供重整制氢的热源。排气管可缠绕在重整反应器4上对重整反应器4进行加热，为了获得较好的加热效果，优选的，本实施例中的该重整反应器4在现有设备的结构上在其内部增设一段热媒管道，同时让内燃机1的排气管与重整反应器4的热媒管道串接在一起，使得内燃机1通过其排气管依次串接重整反应器4和第一换热器5。内燃机1的废气经重整反应器4后的余热为第一换热器5供热。
该重整制氢发动机在应用时，其甲醇水箱6中存储有重整制氢使用的甲醇水溶液。在内燃机1冷启动时，通过第一喷油器1a向内燃机1的气缸燃烧室内或进气歧管中喷入雾化的相应燃料完成内燃机1的启动。在内燃机1启动完成后，内燃机1的废气通过排气管对重整反应器4和第一换热器5加热，当重整反应器4的温度达到250℃时，重整反应条件便成熟，此时可以启动第二甲醇泵7将甲醇水箱6存储的甲醇水溶液泵送至第一换热器5与高温废气进行热量交换，甲醇水溶液吸收热量变成汽态后从第一换热器5的冷媒通道出口排出并进入到重整反应器4内，在催化剂作用下和一定的温度条件下，甲醇水蒸汽发生重整反应生成二氧化碳和氢气。氢气可通过喷气器1b供给内燃机1使用作为持续运转的气态燃料。当氢气供应充足稳定时可关闭第一喷油器1a。
本实施例中，由于内燃机1同时具有第一喷油器1a和喷气器1b，因此，在冷启动时，允许内燃机1接入油泵使用燃油或接入一甲醇泵使用甲醇来作为初始燃料启动。启动后，由于内燃机1的排气管能够为第一换热器5和重整反应器4提供热量，因此，在第二甲醇泵7将甲醇水溶液从甲醇水箱6中泵送至第一换热器5时，甲醇水溶液会部分或全部汽化为甲醇水蒸汽，进而在进入重整反应器4后，在制氢催化作用下，甲醇会裂解反应生成CO和H2，并且CO会与水蒸气反应生成CO2和H2，得到CO2和H2的混合气用于供给内燃机1继续运行。由于甲醇裂解产生的CO可以与水蒸气反应生成CO2，因此，可减少或消除CO，更加环保并减少了驾驶隐患。第一换热器5和重整反应器4同时利用了内燃机1的高温尾气，分别为甲醇水溶液汽化和重整制氢的反应温度提供热量，提高了余热的利用率，使得该种重整制氢发动机的能量利用率较高。
作为本实施例的一种较佳实施方式，为了存储重整反应过程中多余的氢气，在重整反应器4的排气口处通过管道连接一储气罐8的进气口，该储气罐8的出气口通过一减压阀15与喷气器1b连接。储气罐8上安装有排空口和压力计。储气罐8的设计压力为8bar，减压阀15保证喷气器1b入口的气压恒定在2bar。储气罐8的设置可以将多余的氢气储存起来备用，并且可以配合减压阀15来保证喷气器1b入口的压力恒定，以维持稳定的燃料供应。为了保证系统安全，在储气罐8上设置有泄压口，该泄压口通过一安全泄压阀18与内燃机1的排气管于第一换热器5下游的位置连接，同时，重整反应器4进气口处的单向阀与第一换热器5之间的管路通过一安全泄压阀18与内燃机1的排气管于第一换热器5下游的位置连接。当储气罐8的压力超过设定的8bar时，与之连接的安全泄压阀18打开，将多余的氢气泄出系统；当重整反应器4的进气口压力超过设定压力时，与之连接的安全泄压阀18打开，将多余的甲醇水蒸汽排出。
作为本实施例的最佳实施方式，重整反应器4的排气口处的单向阀与储气罐8之间串接有一用于给所制得氢气进行散热降温的第一散热器14。第一散热器14的设置能够降低储气罐8入口的混合气温度，使储气罐8能储存更多的氢气。
为了获得各项参数，保证系统稳定运行。第二甲醇泵7的出口处设置有压力计和温度计，用以检测泵出的甲醇水的压力和温度。第一换热器5的冷媒通道出口处设置有温度计和pH传感器，用于检测甲醇水蒸汽的温度和氢离子浓度。重整反应器设置有温度计，用于检测器内部反应温度。重整反应器4的热媒通道的入口和出口处分别设置有温度计。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：
本实施例中，该种重整制氢发动机还设置有一第二换热器9。
内燃机1在工作过程中，活塞和缸体温度在1000℃以上，水冷系统可保证活塞和缸体不被高温破坏，水冷系统带走了大量的热量，为了充分提高内燃机1的效率，需要进一步利用水冷系统的热量。
第二换热器9的热媒通道接入水冷系统的循环冷却水路中，同时，第二换热器9的冷媒通道入口通过管道与第二甲醇泵7的出口直接连接，第二换热器9的冷媒通道出口通过管道与第一换热器5的冷媒通道入口直接连接。第二换热器9接入水冷系统中，其设置可以在第一换热器5利用内燃机1的排气热量的同时增加利用内燃机1的水冷系统的热量，提高能量利用率，并且也使得甲醇水溶液在进入第一换热器5前先经过第二换热器9进行升温汽化，既可以充分利用内燃机1工作时产生的热量，也可以更好地保证重整反应器4内的温度。
作为本实施例的一种较佳实施方式，第二甲醇泵7的出口通过管道连接有一第二喷油器10，该第二喷油器10连接第二换热器9的冷媒通道入口，用于使甲醇水溶液雾化喷入第二换热器9的冷媒通道。第二喷油器10的设置可以让甲醇水溶液以雾化形式喷入第二换热器9的冷媒通道中，可以提高吸热汽化的效率。
作为本实施例的最佳实施方式，该水冷系统的循环冷却水路中加注的是导热油。导热油的存在可以提高至冷却系统的温度至120℃，可以让甲醇水一次汽化，将甲醇水变成甲醇水蒸汽。
为了获得各项参数，保证系统稳定运行。第二甲醇泵7的出口处设置有压力计和温度计，用以检测泵出的甲醇水的压力和温度。第一换热器5的冷媒通道出口处设置有温度计和pH传感器，用于检测甲醇水蒸汽的温度和氢离子浓度。重整反应器设置有温度计，用于检测器内部反应温度。重整反应器4的热媒通道的入口和出口处分别设置有温度计。第二换热器9设置有温度计，用于检测器其温度，第二换热器9的冷媒通道出口处还设置有一温度计，用于检测排出的甲醇水蒸汽温度。
实施例3：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，进一步的为更好的实现本发明，特别采用下述设置结构：
本实施例中，该种重整制氢发动机以甲醇作为冷启动时的燃料。
该种重整制氢发动机设置有一甲醇箱2和第一甲醇泵3。
在实际应用时，甲醇箱2内存储燃料甲醇溶液。第一甲醇泵3整体设置于甲醇箱2内，其出口通过管道连接第一喷油器1a的入口，第一甲醇泵3用于将甲醇箱2中存储的燃料甲醇溶液泵送至第一喷油器1a，第一喷油器1a根据程序负责将甲醇溶液雾化喷入气缸的燃烧室或进气歧管中。第一甲醇泵3可在冷启动时将甲醇箱2内的燃料甲醇溶液泵送至第一喷油器1a处为内燃机1提供启动所需的燃料，替代燃油，减少有害物质的排放。
作为本实施例的一种较佳实施方式，该种重整制氢发动机还设置有一无焰燃烧反应装置11、一风机12和一第三喷油器13。无焰燃烧反应装置11用于使甲醇与氧气在催化剂作用下发生氧化反应，风机12用于向无焰燃烧反应装置11提供所需之氧气，第三喷油器13用于向无焰燃烧反应装置11提供所需之甲醇。具体的，内燃机1的排气管串接无焰燃烧反应装置11，无焰燃烧反应装置11位于重整反应器4的上游，即较重整反应器4更靠近内燃机1的排气口。风机12通过风管接入内燃机1的排气管。第一甲醇泵3的出口的一路连接第一喷油器1a，另一路则通过管道连接第三喷油器13。第一甲醇泵3用于将甲醇箱2中存储的燃料甲醇溶液泵送至第三喷油器13，第三喷油器13用于使燃料甲醇溶液雾化喷入内燃机1的排气管或直接喷入无焰燃烧反应装置11内。第一甲醇泵3可以将甲醇喷入内燃机1的排气管汽化后进入无焰燃烧反应装置11内与风机12提供的空气发生氧化反应产生热量，更加迅速地加热重整反应器4和第一换热器5，可以缩短热车时间，尽早地进入到烧氢气的阶段。
为了获得各项参数，保证系统稳定运行。第二甲醇泵7的出口处设置有压力计和温度计，用以检测泵出的甲醇水的压力和温度。第一换热器5的冷媒通道出口处设置有温度计和pH传感器，用于检测甲醇水蒸汽的温度和氢离子浓度。重整反应器设置有温度计，用于检测器内部反应温度。重整反应器4的热媒通道的入口和出口处分别设置有温度计。第二换热器9设置有温度计，用于检测器其温度，第二换热器9的冷媒通道出口处还设置有一温度计，用于检测排出的甲醇水蒸汽温度。第一喷油器1a的入口处设置有压力计和温度计，用于检测喷油器1处的甲醇的压力和温度。无焰燃烧反应装置11的入口和出口处分别设置有一温度计。
实施例4：
本实施例在上述实施例的基础上进一步提供了一种搭载有重整制氢发动机的车辆，特别采用下述设置结构：
该种车辆所搭载的发动机采用了上述实施例中的重整制氢发动机。
该车辆使用时，冷启动时，启动第一甲醇泵3将甲醇箱2中的甲醇泵送至第一喷油器1a处，第一喷油器1a将甲醇雾化喷入内燃机1提供给燃烧室。在启动完成后，内燃机1运行过程中，活塞和缸体温度1000℃以上，会产生700℃左右的废气。通过废气对重整反应器4和第一换热器5加热，水冷系统对第二换热器9加热。当重整反应器4的重整室温度达到250℃时，重整反应条件成熟，这时启动第二甲醇泵7将甲醇水箱6中的甲醇水溶液泵送至第二喷油器10处，第二喷油器10将甲醇水雾化喷入到第二换热器9内升温至110℃汽化，汽化的甲醇水蒸汽进入到第一换热器5内与从重整反应器4排出的250℃的废气热交换升温至230℃后流入重整反应器4内制氢，废气经第一换热器5后降温至150℃排出。从重整反应器4排出的250℃的氢气经过第一散热器14冷却至常温后进入储气罐8中。根据外界的功率需求，喷气器1b由程序控制向内燃机1内喷入氢气以驱动内燃机1持续工作，同时负责喷入甲醇的第一喷油器1a停止工作。
在以上过程中，可以通过无焰燃烧反应装置11通过常温氧化催化剂使甲醇与氧气发生氧化反应或者将有害气体与氧气发生氧化反应生成无害的二氧化碳，这个过程属于放热反应，气体温度升至800℃，高温气体通过重整反应器4为重整制氢反应提供热量，经重整反应吸热后的气体温度降低至250℃，从重整反应器4的热媒通道出口排出，再次经过第一换热器5给甲醇水蒸汽加热，温度降至150℃排出，完成整个内燃机尾气的净化和热利用。
内燃机1的水冷系统中的冷却液采用导热油进行冷却，使得其沸点温度可以提高至120℃，用这个循环热来加热甲醇水，可将甲醇水一次变成甲醇水蒸汽，然后甲醇水蒸汽通过第一换热器5进一步升温至230℃，进入重整反应器4制氢，制出来的氢气和二氧化碳的混合气通过内燃机燃烧做功，这样热利用效率能到45％以上。
内燃机由直接燃烧汽油或甲醇，变成燃烧氢气，效率可提高19％(甲醇热值21600kJ，重整制氢后热值26690.8125KJ)。传统内燃机工作过程中，三分之一的热量被浪费，重整制氢过程能够最大限度将发动机浪费的热回收利用，使得内燃机效率由30％提高至45％以上。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种重整制氢发动机，包括内燃机(1)和与之配套的水冷系统，其特征在于：所述内燃机(1)设置有用于向其燃烧室提供燃料的第一喷油器(1a)和喷气器(1b)；
所述重整制氢发动机还包括重整反应器(4)、第一换热器(5)、甲醇水箱(6)和第二甲醇泵(7)；
所述重整反应器(4)的进气口和排气口分别连接所述第一换热器(5)的冷媒通道出口和所述喷气器(1b)，所述第一换热器(5)的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵(7)；
所述甲醇水箱(6)用于存储重整制氢使用的甲醇水溶液，所述第二甲醇泵(7)用于将所述甲醇水箱(6)存储的甲醇水溶液泵送至所述第一换热器(5)；
所述内燃机(1)的排气管串接所述第一换热器(5)的热媒通道；所述内燃机(1)的排气管连接所述重整反应器(4)用于提供重整制氢的热源。
2.根据权利要求1所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：所述重整反应器(4)内还设置有热媒管道，所述内燃机(1)的排气管依次串接所述重整反应器(4)的热媒管道和所述第一换热器(5)的热媒管道。
3.根据权利要求1所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：所述重整反应器(4)的排气口连接一储气罐(8)的进气口，所述储气罐(8)的出气口通过减压阀(15)与所述喷气器(1b)连接。
4.根据权利要求3所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：所述重整反应器(4)的排气口与所述储气罐(8)之间串接有一用于给所制得气体进行散热的第一散热器(14)。
5.根据权利要求1所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：还包括第二换热器(9)；所述第二换热器(9)的热媒通道接入所述水冷系统；所述第二换热器(9)的冷媒通道入口连接所述第二甲醇泵(7)，冷媒通道出口连接所述第一换热器(5)的冷媒通道入口。
6.根据权利要求5所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：所述第二甲醇泵(7)连接有第二喷油器(10)，所述第二喷油器(10)连接所述第二换热器(9)的冷媒通道入口，用于使甲醇水溶液雾化喷入所述第二换热器(9)的冷媒通道。
7.根据权利要求5所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：所述水冷系统的循环冷却水路中加注导热油。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：还包括甲醇箱(2)和第一甲醇泵(3)；所述甲醇箱(2)用于存储燃料甲醇溶液，所述第一甲醇泵(3)连接所述第一喷油器(1a)用于将所述甲醇箱(2)中存储的燃料甲醇溶液泵送至所述第一喷油器(1a)。
9.根据权利要求8所述的一种重整制氢发动机，其特征在于：还包括无焰燃烧反应装置(11)、风机(12)和第三喷油器(13)；
所述内燃机(1)的排气管串接位于所述重整反应器(4)上游的无焰燃烧反应装置(11)，所述无焰燃烧反应装置(11)用于使甲醇与氧气在催化剂作用下发生氧化反应；
所述风机(12)接入所述内燃机(1)的排气管用于向所述无焰燃烧反应装置(11)提供所需之氧气；
所述第一甲醇泵(3)连接所述第三喷油器(13)用于将所述甲醇箱(2)中存储的燃料甲醇溶液泵送至所述第三喷油器(13)，所述第三喷油器(13)用于使燃料甲醇溶液雾化喷入所述内燃机(1)的排气管以向所述无焰燃烧反应装置(11)提供所需之甲醇。
10.一种车辆，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的重整制氢发动机。
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