[发明专利]一种甲醇重整器耦合内燃机的复合压缩空气储能系统及方法

说明书

一种甲醇重整器耦合内燃机的复合压缩空气储能系统及方法，包括压缩空气储能单元、甲醇水蒸气重整单元、低尘燃烧器单元、内燃机发电单元，将其相互耦合，充分利用了低品位压缩热、内燃机高温排热以及膨胀机排气排热，膨胀机排气首先经过甲醇水蒸气反应内管，为甲醇重整反应提供能量，其次经过圆盘形换热器，使甲醇水溶液蒸发产生甲醇水蒸气，实现了膨胀机高温排气能量的阶梯利用，提高了能量利用效率；高温排气的利用同时，避免了反应器的外加热源，进一步提高系统效率；重整反应产生的混合气体经除甲醇室内的低浓度甲醇水溶液，将混合气体中甲醇吸收的同时吸收混合气体热量，实现了甲醇及热量的回收利用，提高了甲醇水蒸气重整制氢的经济性。

技术领域

本发明涉及甲醇水蒸气重整制氢技术领域，特别涉及一种甲醇重整器耦合内燃机的复合压缩空气储能系统及方法。

背景技术

甲醇具有来源广、可再生、燃烧产物污染少、富氧、廉价等优点，甲醇直接作为内燃机燃料具有热效率低的缺点，而甲醇水蒸气重整制氢是很好的解决办法，现有的甲醇水蒸气重整制氢反应器一般均需外加热源，这将导致大量的能源损耗；且一般的甲醇水蒸气重整催化剂的制备方法会造成气体污染、固相烧结以及制造成本高等问题。压缩空气储能系统存在储气时低品位压缩热难以利用、储气罐内气体释能后仍然有一定压力利用不完全、使用节流阀会导致节流损失以及膨胀机排气导致部分能量浪费等问题。

除此之外，压缩空气储能系统膨胀机前需要给高压气体补热、在膨胀机前设置燃烧室为高压空气补热会导致压力损失，会导致压缩空气储能系统释能功率下降的问题。除此之外，内燃机的高温排气直接排向大气会导致大量的热量损失。综上所述，现有的甲醇水蒸气重整制氢反应存在很大的问题。

专利申请号为：CN202110410652.2，名称为《一种基于发动机尾气的甲醇制氢反应器》的专利申请也公开了一个利用废热为甲醇制氢反应器补热的复合系统，但是其结构较为简单，所使用的甲醇反应管为较常规的反应管，对于发动机的排热不能进行分级利用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种甲醇重整器耦合内燃机的复合压缩空气储能系统及方法，甲醇重整器是甲醇水蒸发、重整以及混合气体中甲醇过滤的一体化反应器，提高了系统的空间利用率，催化剂采用冷喷涂的制备方式，实现了催化剂的制备低成本、环保，提高了甲醇水蒸气重整制氢的经济性。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种甲醇重整器耦合内燃机的复合压缩空气储能系统，包括压缩空气储能单元、甲醇水蒸气重整单元、低尘燃烧器单元、内燃机发电单元；

所述的压缩空气储能单元包括依次连接的电动机1、绝热压缩机2、蓄热容器3，蓄热容器3出口分别通过第一节流阀4和第四节流阀8与各自对应的第一高压储气罐5、第二高压储气罐9入口连通，第一高压储气罐5和第二高压储气罐9出口分别经第二节流阀6和第五节流阀10与第一引射器11的主工作气体入口相连通；第一引射器11出口依次连接绝热膨胀机12和第一发电机，绝热膨胀机12的排气口连通甲醇水蒸气重整反应器31的甲醇水蒸气重整反应室43；

所述的甲醇水蒸气重整单元包括甲醇水蒸气重整反应器31，甲醇水蒸气重整反应器31的气体出口经碱性溶液存罐30与除湿装置29的气体入口相连；

所述的低尘燃烧器单元包括磨煤机18和第二引射器20，磨煤机18入口、第二引射器20的主工作气体入口分别经第八节流阀17、第九节流阀19与对应的蓄热容器3出口相连；第二引射器20出口连接低尘燃烧器21的入料口，低尘燃烧器21的气体出口经旋风分离器22、第十节流阀23分别与第一引射器11气体入口、第三引射器24气体入口相连；蓄热容器3入口另经第六节流阀14与送风机16出口相连，送风机16入口连接大气；蓄热容器3入口还与第一高压储气罐5间设置有第三节流阀7；