CN205895441U - 一种耦合三元催化器的燃料重整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种耦合三元催化器的燃料重整装置，包括重整器，重整器由从前往后依次相连的前端盖、前密封垫、重整器壳体、后密封垫和后端盖构成，重整器壳体的前部和后部分别设有用于安装进燃料管和出气管的连接孔，重整器壳体的内部设有与所述进燃料管相连的燃料气化装置，燃料气化装置连接有分流装置，所述分流装置由锥形的空腔和分流管构成，重整器壳体的内部还设有与重整器壳体的内壁相契合的催化装置，催化装置内设有载体管和三元催化剂载体，所述载体管的内壁涂覆有用于燃料重整的催化剂。该装置有利于汽车的小型化、轻量化。而且还带有燃料分流装置，可使燃料与催化剂接触均匀，使催化剂得到充分利用。

Description

一种耦合三元催化器的燃料重整装置

技术领域

本实用新型涉及内燃机领域，具体的说，是涉及一种基于汽油机的耦合三元催化器的燃料重整装置。

背景技术

随着汽车行业的发展，汽车保有量逐年提升，随之而来也带来一些问题，比如由汽车尾气带来的空气污染问题，汽车消耗大量石油资源带来的石油资源逐渐短缺的问题。为了解决内燃机汽车带来的问题，人们发现应用在燃料电池汽车上的燃料重整技术对解决内燃机汽车带来的问题有一定的帮助，燃料重整技术在内燃机上的应用逐渐展开。

燃料重整，即把一种燃料通过催化裂解等各种方式转变为小分子的燃料的过程。燃料重整最初的目的就是解决电动汽车储氢难的问题，通过实时在线重整方便车载携带的燃料，产生氢气供给燃料电池，这样就解决了车载储氢带来的一系列问题。而把燃料重整技术应用在内燃机汽车上，一开始的目的也是为了产生氢气，因为氢气本身具有以下的燃烧特性：

(1).氢气的稀燃极限仅为0.1，掺混少量的氢气，可以拓展混合燃料的稀燃极限；

(2).火焰传播速度快，促进燃料的燃烧，减少循环波动；

(3).扩散能力强，增强湍流，提高均一性；

(4).点火温度低，改善冷启动；

(5).粹熄距离短，火焰能到达气缸壁的缝隙，提高燃烧效率，减少不完全燃烧产物；

(6).辛烷值高。

因此，传统燃料掺混氢气具有改善内燃机尾气排放，提高发动机热效率等一系列性能的优点，为了达到掺氢燃烧的目的，因此需要燃料重整，在线产氢。

在内燃机上燃料重整还有另外一个好处就是可以回收利用发动机尾气排放的能量，提高燃料的热值，在整体上提高发动机的热效率，比如利用发动机尾气能量把甲醇催化裂解重整为CO和H2，燃料热值可以提高21％。提高发动机的热效率，有利于降低汽车的碳排放水平，欧盟对汽车CO2的排放法规为到2020年，汽车尾气CO2排放为95g/km。随着对汽车CO2排放法规的更加严格，传统节油方式越来越难以满足碳排放法规的要求，需要采用新的技术手段来达到排放要求，汽车尾气能量回收则是一个很好的选择。全球绝大部分汽车是燃油内 燃机汽车，发动机的排气压力大、温度高，排气温度可达800℃左右。燃油在发动机中燃烧产生的能量并未全部转化为动能，其中，25％～30％转换为机械能，作为动力；33％～35％为尾气损失；其他为冷却液、机油损失和摩擦损失，从而造成了能源的大量浪费，由此可见，尾气中含有大量的可以利用的能量。相比其它尾气能量回收装置，比如利用尾气进行朗肯循环发电或者温差发电，重整器具有结构简单，价格便宜，容易实施的优点。汽车上另外一个利用汽车尾气能量的装置是三元催化器，利用尾气热量促进尾气中有害气体的相互净化，目前的重整器都是与三元催化器独立的，在汽车上额外增加重整器会占用一定的空间，如果能把重整器和三元催化器耦合为一体，则会大大减小对汽车空间的占用。而且目前已公布的重整器会存在燃料与催化剂接触不均的问题，降低了催化重整的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种耦合三元催化器的燃料重整装置，该装置了集合了汽油机尾气净化和燃料重整功能的装置，改善发动机的污染物的排放，回收利用汽车尾气中的能量，提高发动机的整体热效率，利于降低整车的CO2排放量，同时达到减小两个功能装置的所需占用空间的效果，有利于汽车的小型化、轻量化。而且还带有燃料分流装置，可使燃料与催化剂接触均匀，使催化剂得到充分利用。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种耦合三元催化器的燃料重整装置，包括重整器，所述重整器由从前往后依次相连的前端盖、前密封垫、重整器壳体、后密封垫和后端盖构成，所述重整器壳体的前部和后部分别设有用于安装进燃料管和出气管的连接孔，所述重整器壳体的内部设有与所述进燃料管相连的燃料气化装置，所述燃料气化装置由带有肋片的管构成，燃料气化装置连接有分流装置，所述分流装置由锥形的空腔和分流管构成，所述重整器壳体的内部还设有与重整器壳体的内壁相契合的催化装置，所述催化装置内设有载体管和三元催化剂载体，所述载体管的内壁涂覆有用于燃料重整的催化剂，所述载体管的一端与所述分流管相连，载体管的另一端连接有与所述出气管相连的集气管。

所述分流管、载体管和集气管均相对应地设有至少四个。

所述分流管和集气管上均设有用于定位的台阶。

所述前密封垫和后密封垫由石棉或铜构成。

所述三元催化剂载体由钛合金构成。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

1.本装置中的燃料气化装置由带有肋片的管构成，肋片具有强化传热的功能，可使燃料 在进入分流装置之前充分气化。

2.分流装置由锥形的空腔和分流管构成，锥面形状的空腔可以减小对废气的阻力，而且锥形空腔可以储存一部分气化燃料，起到稳压的作用，防止重装时，空腔由于重整气流量突变带来的气流运动不稳定，影响重整效果。

3.本实用新型中分流管、载体管和集气管均相对应地设有四个，可使燃料气体与催化剂充分接触，提高催化剂的利用率。

4.装置创造性的把三元催化器的作用与重整器的作用耦合到一起，减小对汽车空间的占用，利于汽车的小型化。

5.分流管和集气管上均有台阶，可以用来定位，便于安装固定。

附图说明

图1是本实用新型的剖视结构示意图。

图2是本实用新型重整器的三维爆炸结构示意图。

图3是本实用新型重整器内所设置的装置的三维爆炸结构示意图。

图4是催化器的3的断面结构示意图。

图5是燃料气化装置和分流装置的连接状态结构意图。

图6是集气管和出气管的连接状态结构示意图。

附图标记：1-前端盖 2-前密封垫 3-重整器壳体 4-后密封垫 5-后端盖 6-进燃料管 7-燃料气化装置 8-分流装置 9-催化装置 10-载体管 11-集气管 12-出气管 13-台阶 14-三元催化剂载体

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述：

由图1至图6所示，一种耦合三元催化器的燃料重整装置，包括重整器，重整器由从前往后依次相连的前端盖1、前密封垫2、重整器壳体3、后密封垫4和后端盖5构成，重整器壳体3的前部和后部分别设有用于安装进燃料管6和出气管12的连接孔，重整器壳体3的内部设有与进燃料管6相连的燃料气化装置7，燃料气化装置7由带有肋片的管构成，燃料气化装置7连接有分流装置8，分流装置8由锥形的空腔和分流管构成，重整器壳体3的内部还设有与重整器壳体3的内壁相契合的催化装置9，催化装置9内设有载体管10和三元催化剂载体14，所述载体管10的内壁涂覆有用于燃料重整的催化剂，载体管10的一端与分流管相连，载体管10的另一端连接有与出气管12相连的集气管11。

本实用新型的工作原理如下：燃料由进燃料管6进入重整器的内腔空间，在燃料气化装 置处吸热气化，经由分流装置8均匀进入四个涂有重整催化剂的载体管10，使催化剂得到充分利用。另外之所以把分流装置8做成带有锥面形状的空腔，目的是减小对废气的阻力，而且该锥形空腔可以储存一部分气化燃料，起到稳压的作用，防止重整器空腔内由于重整气流量突变带来的气流运动不稳定，影响重整效果。本实施例中分流管、载体管10和集气管11均相对应地设有四个。经过重整之后得到的重整气经由集气管11和排气管12组成的出气装置排出，经过管路引到内燃机的进气道。图4是整个装置的催化装置9的断面图，催化装置9的外径与重整器壳体3的内径一致，载体管10内表面涂有燃料重整所需的催化剂，方形孔内表面涂有三元催化剂。该装置装到汽车的发动机排气管上，注意进气口和出气口的安装位置。前端盖1是发动机废气入口，与发动机排气总管一端相连，后端盖5是发动机废气出口，与消声器一端相连。前密封垫2和后密封垫4起到密封的作用，防止废气外泄。前密封垫2和后密封垫4均采用石棉或者铜，三元催化剂载体14采用钛合金，其余部件均可采用不锈钢制成。分流管和集气管11上均设有用于定位的台阶13。

进一步的，本实用新型装置可以用来重整甲醇、乙醇之类的醇类燃料，可以采用水蒸气重整或者催化裂解的重整方式。燃料进入方式可以用喷油器喷射或者用泵把燃料引入重整器。

本实用新型并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本实用新型的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下还可做出很多形式的具体变换，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耦合三元催化器的燃料重整装置，包括重整器，其特征在于，所述重整器由从前往后依次相连的前端盖、前密封垫、重整器壳体、后密封垫和后端盖构成，所述重整器壳体的前部和后部分别设有用于安装进燃料管和出气管的连接孔，所述重整器壳体的内部设有与所述进燃料管相连的燃料气化装置，所述燃料气化装置由带有肋片的管构成，燃料气化装置连接有分流装置，所述分流装置由锥形的空腔和分流管构成，所述重整器壳体的内部还设有与重整器壳体的内壁相契合的催化装置，所述催化装置内设有载体管和三元催化剂载体，所述载体管的内壁涂覆有用于燃料重整的催化剂，所述载体管的一端与所述分流管相连，载体管的另一端连接有与所述出气管相连的集气管；所述燃料重整装置同时具有尾气净化处理和尾气余热回收利用的双重功能。

2.根据权利要求1所述一种耦合三元催化器的燃料重整装置，其特征在于，所述分流管、载体管和集气管均相对应地设有至少四个。

3.根据权利要求1所述一种耦合三元催化器的燃料重整装置，其特征在于，所述分流管和集气管上均设有用于定位的台阶。

4.根据权利要求1所述一种耦合三元催化器的燃料重整装置，其特征在于，所述前密封垫和后密封垫由石棉或铜构成。

5.根据权利要求1所述一种耦合三元催化器的燃料重整装置，其特征在于，所述三元催化剂载体由钛合金构成。