CN208860618U - 重整器测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种重整器测试系统，包括燃料供给单元、蒸发器、静态混合器、重整器和冷却分离单元。燃料供给单元为整个系统提供燃料，蒸发器将液体燃料转化为气体状态后通入静态混合器；经过静态混合器后混合均匀的原料气体通入重整器中进行重整制氢反应；经过冷凝器、气液分离器得到干燥的重整混合气；通过流量计对流出的重整混合气的流量进行精准测量，在流量计后端设有管路分离器，用于将反应所得的重整混合气分为两路，一路通往在线检测设备（气相色谱），用于在线分析重整混合气的气体组分本实用新型适用于甲烷、甲醇、乙醇等燃料重整制氢器的相关性能测试，操作便捷，可实现在线分析、在线检测重整气体组分的目的。

Description

重整器测试系统

技术领域

本实用新型涉及重整制氢技术领域，具体而言，是一种重整器测试系统。

背景技术

近年来，随着氢能技术的不断推广，重整制氢技术越来越受到社会各界的关注，但在重整制氢领域尚无完备的重整器测试系统，对重整器的测试，多采用相互独立的系统进行操作测试，技术人员对燃料进料、温度控制很难做到进准控制，且无法实现一键式自动化测试。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种重整器测试系统，以达到在线检测重整气体组分的目的。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种重整器测试系统，包括燃料供给单元、蒸发器、静态混合器、重整器和冷却分离单元；

燃料供给单元包括四个气路和一个液路，分别用于提供重整反应所需的气体燃料和液体燃料，其中，四个气路分别用于氢气，甲烷、氮气和空气的输入，一个液路用于水、甲醇水和乙醇水的输入；各个气路出口通过管路与静态混合器入口相连；

蒸发器用于将液体燃料气化，液路出口与蒸发器入口相连，蒸发器出口通过管路与静态混合器的入口相连，静态混合器用于将气体燃料和气化后的液体燃料充分混合成气态燃料；

静态混合器的出口与重整器入口相连；气态燃料在重整器内进行重整制氢反应；

冷却分离单元包括冷凝器和气液分离器；重整器的出口与冷凝器的入口相连，冷凝器用于将反应后的气体进行降温冷却；冷凝器的出口与气液分离器的入口相连，气液分离器用于将冷却后的气体与液体分离开；

气液分离器设有两个出口，上端出口用于输出分离出的气体，下端出口用于输出分离出的液体；气液分离器的上端出口与管路分流器入口相连，管路分流器设有两个出口，其第一出口通过管路与气体检测设备相连，第二出口用于输出剩余气体。

进一步地，气液分离器的第二出口连接燃料电池进行发电，或与尾气排放管路相连进行排放或收集。

进一步地，蒸发器、静态混合器、重整器的连接管路外侧设有加热带。

进一步地，各个气路的入口与出口之间依次设置压力表、减压阀、电磁阀、过滤器、质量流量计和单向阀。

进一步地，液路入口连接储液罐，液路入口和出口之间依次设置液体流量泵、电磁阀、过滤器和单向阀。

进一步地，在重整器的入口前端和冷凝器出口位置分别设有压力传感器（PT-01、PT-02），用于监测重整器的压力变化。

进一步地，在蒸发器、重整器内部及它们之间的管路上，以及冷凝器出口位置设有温度传感器，用于采集各个部件的温度信息。

进一步地，包括控制系统，控制系统与各个压力传感器、温度传感器、电磁阀、质量流量计分别相连。

进一步地，气液分离器出口端设流量计，用于测量重整气体的流量。

进一步地，蒸发器采用燃烧加热或电加热。

燃料供给单元为整个系统提供燃料，蒸发器将液体燃料转化为气体状态后通入静态混合器；多路参加反应的气体在静态混合器中混合均匀；静态混合器的出口与重整器入口相连，经过静态混合器后混合均匀的原料气体通入重整器中进行重整制氢反应；经过冷凝器、气液分离器得到干燥的重整混合气（干气）；通过流量计对流出的重整混合气的流量进行精准测量，在流量计后端设有管路分离器，用于将反应所得的重整混合气分为两路，一路通往在线检测设备（气相色谱），用于在线分析重整混合气的气体组分，另一路可与燃料电池相连进行发电，也可与尾气排放管路相连进行排放或收集。本实用新型适用于甲烷、甲醇、乙醇等燃料重整制氢器的相关性能测试，操作便捷，可实现在线分析、在线检测重整气体组分的目的。

附图说明

此处的附图用来提供对本实用新型的进一步说明，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用来解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。需要说明的是，为了保证附图清晰，控制系统和一些元件的连接未示出。

图1是本实用新型重整器测试系统的连接示意图。图中，1-蒸发器，2-静态混合器，3-重整器，4-气路，5-液路，6-冷凝器，7-气液分离器，8-管路分流器，9-压力表，10-减压阀，11-电磁阀，12-过滤器，13-质量流量计，14-单向阀，15-储液罐，16-液体流量泵,17-控制系统，18-触摸屏，19-报警系统，20-流量计，21-制冷机，22-安全阀。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型，以下结合参考附图并结合实施例对本实用新型作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，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，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型一种典型的实施方式提供一种重整器测试系统，包括燃料供给单元、蒸发器1、静态混合器2、重整器3和冷却分离单元。

燃料供给单元为整个系统提供燃料。燃料供给单元包括四个气路4和一个液路5，分别用于提供重整反应所需的气体燃料和液体燃料，其中，四个气路4分别用于氢气，甲烷、氮气和空气的输入，一个液路5用于水、甲醇水和乙醇水的输入，甲醇水和乙醇水的含义是根据重整反应的物料配比配制的甲醇与水，或乙醇与水的混合溶液。各个气路4出口通过管路与静态混合器2入口相连。

以上气路输入的气体，甲烷作为甲烷重整反应的原料。氢气作为催化剂还原时的还原气体，在重整反应开始时，根据测试要求，先通入少量氢气，使重整器中的催化剂的活性达到最佳。氮气作为升温过程、降温过程及催化剂还原时的保护气体。空气作为重整反应结束后，催化剂取出时的氧化剂，催化剂取出时需要先进行氧化，否则会发生自燃现象。

重整反应所需的水通过液路5输入。当进行甲醇、乙醇重整制氢反应时，水先与甲醇或乙醇混合成甲醇水或乙醇水，再通过液路5输入。

蒸发器1用于将液体燃料气化，确保参与反应的各种燃料处于气体状态。液路5出口与蒸发器1入口相连，蒸发器1出口通过管路与静态混合器2的入口相连，静态混合器2用于将气体燃料和气化后的液体燃料充分混合成气态燃料。蒸发器1采用燃烧加热或系统配置的电加热。

静态混合器2的出口与重整器3入口相连；气态燃料在重整器3内进行重整制氢反应，将各种燃料转化为氢气。重整器3的设计温度上限为800~1000℃，可用于甲烷、甲醇、乙醇等燃料重整制氢。静态混合器2和重整器3之间设置安全阀22。

冷却分离单元包括冷凝器6和气液分离器7；重整器3的出口与冷凝器6的入口相连，冷凝器6用于将反应后的气体进行降温冷却，冷凝器6与制冷机21相连，通常将气体冷却至室温或燃料电池进料所需温度。冷凝器6的出口与气液分离器7的入口相连，气液分离器7用于将冷却后的气体与液体分离开，便于精准测量重整气体（干气）的流量。

气液分离器7设有两个出口，上端出口用于输出分离出的气体，下端出口用于输出分离出的液体，分离的液体用储液罐15收集。气液分离器7的上端出口与管路分流器8入口相连，管路分流器8设有两个出口，其第一出口通过管路与气体检测设备相连，用于在线检测重整气体的组分，根据组分判断是否达到设计要求。第二出口用于输出剩余气体。优选地，气液分离器8的第二出口连接燃料电池进行发电，或与尾气排放管路相连进行排放或收集。

在优选的实施方式中，蒸发器1、静态混合器2、重整器3的连接管路外侧设有加热带，用于使经过蒸发器1后的燃料始终保持气体状态，以确保重整反应顺利进行。

在优选的实施方式中，各个气路的入口与出口之间依次设置压力表9、减压阀10、电磁阀11、过滤器12、质量流量计13和单向阀14。

在优选的实施方式中，液路入口连接储液罐15，液路入口和出口之间依次设置液体流量泵16、电磁阀11、过滤器12和单向阀14。

在一种优选的实施方式中，在重整器的入口前端和冷凝器出口位置分别设有压力传感器，分别为压力传感器PT-01、压力传感器PT-02，用于监测重整器的压力变化。

在一种优选的实施方式中，在蒸发器、重整器内部及它们之间的管路上，以及冷凝器出口位置设有温度传感器，用于采集各个部件的温度信息。参考图1，蒸发器中设温度传感器TE-01，蒸发器与静态混合器之间的管路上设温度传感器为TE-02，温度传感器TE-03。静态混合器与重整器之间的管路上设温度传感器TE-04。重整器内设温度传感器TE-05和温度传感器TE-06。冷凝器出口位置设温度传感器TE-07。

在优选的实施方式中，提供的重整器测试系统包括控制系统17，控制系统17与各个压力传感器、温度传感器、电磁阀、质量流量计分别相连。

控制系统17用于监测、控制整个系统的运行。所述控制系统配置人机交互系统即触摸屏，实现自动化控制，操作便捷，实现在线分析、在线检测等功能。

压力传感器与控制系统17相连，当压力超出警戒值时启动报警系统，同时强制关机，确保整个系统安全运行。温度传感器与控制系统17相连，根据温度信息控制各个部件的加热。

各个气路、液路入口处设置质量流量计13，质量流量计13与控制系统17相连，根据命令对参与反应的燃料进料进行精准控制，在气液分离器7出口端设流量计20，用于测量重整气体的流量（干气），通过控制系统反馈到触摸屏，为用户提供相应参数。

控制系统17还与报警系统19相连，报警系统17用于监测整个测试系统及周围环境中压力、温度、气体浓度等参数，当监测值超过警戒值时发出报警信号，系统强制关机，确保安全。

本实用新型所述的操作测试流程可概括如下：

通过燃料供给部分为系统提供原料，重整原料可以为甲醇、乙醇、甲烷或其他燃料；4个气路直接与静态混合器相连，1个液路通过蒸发器与静态混合器相连，每个气路、液路上均设有电磁阀、质量流量计等控制元件；液体燃料通过控制系统的控制将燃料提供给蒸发器，蒸发器将液体燃料转化为气体状态后通入静态混合器；多路参加反应的气体在静态混合器中混合均匀；静态混合器的出口与重整器入口相连，经过静态混合器后混合均匀的原料气体通入重整器中进行重整制氢反应；经过冷凝器、气液分离器得到干燥的重整混合气（干气）；通过流量计对流出的重整混合气的流量进行精准测量，并反馈给控制系统；在流量计后端设有管路分离器，用于将反应所得的重整混合气分为两路，一路通往在线检测设备（气相色谱），用于在线分析重整混合气的气体组分，另一路可与燃料电池相连进行发电，也可与尾气排放管路相连进行排放或收集。该测试系统设计温度为800℃，反应温度为室温~800℃。

本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种重整器测试系统，其特征在于，包括燃料供给单元、蒸发器、静态混合器、重整器和冷却分离单元；

燃料供给单元包括四个气路和一个液路，分别用于提供重整反应所需的气体燃料和液体燃料，其中，四个气路分别用于氢气，甲烷、氮气和空气的输入，一个液路用于水、甲醇水和乙醇水的输入；各个气路出口通过管路与静态混合器入口相连；

蒸发器用于将液体燃料气化，液路出口与蒸发器入口相连，蒸发器出口通过管路与静态混合器的入口相连，静态混合器用于将气体燃料和气化后的液体燃料充分混合成气态燃料；

静态混合器的出口与重整器入口相连；气态燃料在重整器内进行重整制氢反应；

冷却分离单元包括冷凝器和气液分离器；重整器的出口与冷凝器的入口相连，冷凝器用于将反应后的气体进行降温冷却；冷凝器的出口与气液分离器的入口相连，气液分离器用于将冷却后的气体与液体分离开；

气液分离器设有两个出口，上端出口用于输出分离出的气体，下端出口用于输出分离出的液体；气液分离器的上端出口与管路分流器入口相连，管路分流器设有两个出口，其第一出口通过管路与气体检测设备相连，第二出口用于输出剩余气体。

2.根据权利要求1所述的重整器测试系统，其特征在于：气液分离器的第二出口连接燃料电池进行发电，或与尾气排放管路相连进行排放或收集。

3.根据权利要求2所述的重整器测试系统，其特征在于：蒸发器、静态混合器、重整器的连接管路外侧设有加热带。

4.根据权利要求1、2或3所述的重整器测试系统，其特征在于：各个气路的入口与出口之间依次设置压力表、减压阀、电磁阀、过滤器、质量流量计和单向阀。

5.根据权利要求4所述的重整器测试系统，其特征在于：液路入口连接储液罐，液路入口和出口之间依次设置液体流量泵、电磁阀、过滤器和单向阀。

6.根据权利要求5所述的重整器测试系统，其特征在于：在重整器的入口前端和冷凝器出口位置分别设有压力传感器，用于监测重整器的压力变化。

7.根据权利要求6所述的重整器测试系统，其特征在于：在蒸发器、重整器内部及它们之间的管路上，以及冷凝器出口位置设有温度传感器，用于采集各个部件的温度信息。

8.根据权利要求7所述的重整器测试系统，其特征在于：包括控制系统，控制系统与各个压力传感器、温度传感器、电磁阀、质量流量计分别相连。

9.根据权利要求8所述的重整器测试系统，其特征在于：气液分离器出口端设流量计，用于测量重整气体的流量。

10.根据权利要求9所述的重整器测试系统，其特征在于：蒸发器采用燃烧加热或电加热。