[发明专利]一种热回收燃料催化裂解换热器

说明书

技术领域

本发明涉及一种热回收燃料催化裂解换热器，尤其是涉及一种利用发动机废气余热的燃料催化裂解换热器。

背景技术

提高发动机效率或开发清洁可替代发动机燃料对节约能源和保护环境均有重要的积极意义。回收发动机余热实现燃料裂解，可提升燃料热值、提高发动机效率，也有助于推动清洁可替代发动机燃料的开发利用。

发动机工作时排气温度常在300-700℃范围内，废气余热能量大，回收发动机余热对节能具有重要意义。

某些燃料可以在高温下吸热裂解，使燃料热值获得提升，是实现废气余热回收的一种有效途径。例如，甲醇在250℃以上的温度条件下吸收热量后可裂解为CO和氢气。甲醇燃料汽化并完全转化为CO和氢气后，燃料热值可增加约20%。并且，甲醇是一种可再生资源且来源丰富，故甲醇裂解可作为回收发动机废气余热一种有效方法。

发动机余热回收燃料（如甲醇）裂解换热装置一般包括燃料汽化部分和燃料蒸汽催化裂解部分。现有的发动机余热回收燃料裂解装置中，汽化部分由一组换热管组成，液体燃料在管内流动，排放的热废气扫掠管外，传递热量给液体燃料，使之汽化为燃料蒸汽；催化裂解部分也是由一组换热管组成，只是燃料蒸汽通过的管内需添加催化剂，燃料在催化剂和一定的温度条件下实现裂解。很多此类催化裂解装置中的换热管采用直管，还有的采用蛇形管，燃料蒸汽流通断面积小、流动阻力大，限制了催化剂的体积，催化反应空速大，转化率低；此外，催化剂更换困难，设备使用寿命短，维护成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种燃料蒸汽流通断面积大，流动阻力小，催化反应空速小，转化率高，催化剂更换容易的热回收燃料催化裂解换热器。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种热回收燃料催化裂解换热器，包括热回收燃料催化裂解单元，所述热回收燃料催化裂解单元包括筒体型催化裂解器芯体、燃料进气段外壳和燃料排气段外壳，所述筒体型催化裂解器芯体内设有内腔，所述内腔两端均装有端盖，所述筒体型催化裂解器芯体的筒体壁内设有催化剂填充孔，所述催化剂填充孔均与筒体壁内外表面相连通，所述催化剂填充孔沿筒体轴线方向并列布置形成孔排，所述孔排沿筒体壁周线方向分散布置形成孔阵，筒体壁内相邻孔排之间均设有轴向热流体通道，所述轴向热流体通道与筒体的两端相连通，筒体的一端为热流体入口端，筒体另一端为热流体出口端，所述筒体型催化裂解器芯体上设有外环形隔断板，所述外环形隔断板将筒体型催化裂解器芯体分隔为两段，一段为燃料进气段，另一段为燃料排气段，所述燃料进气段外壳与燃料进气段芯体、外环形隔断板围成的区域为燃料进气腔，所述燃料进气腔与燃料进气段芯体内孔阵相连通，所述燃料进气段外壳上设有燃料进气口，所述燃料进气口与燃料进气腔相连通，所述燃料排气段外壳与燃料排气段芯体、外环形隔断板围成的区域为燃料排气腔，所述燃料排气腔与燃料排气段芯体内孔阵相连通，所述燃料排气段外壳上设有燃料排气口，所述燃料排气口与燃料排气腔相连通。

进一步，还设有热回收燃料汽化器、热流体入口连接管道和热流体出口连接管道，所述热回收燃料汽化器位于在热流体出口连接管道内，液体燃料侧的进口端与供油管路的分液管相连，出口端通过集管、连接管道与热回收燃料催化裂解单元的燃料进气口相连，所述热流体出口连接管道的热流体入口端通过热流体连接管道与热回收燃料催化裂解单元的热流体出口端相连通，所述热流体出口连接管道上设有热流体排出口，所述热流体入口连接管道上设有热流体入口， 所述热流体入口连接管道的出口端与热回收燃料催化裂解单元的热流体入口端相连通。

进一步，还设有电辅助加热器，所述电辅助加热器的一端与集管相连，另一端与连接管道相连。

进一步，所述燃料进气段芯体的外表面处设有透气挡圈Ⅰ，所述燃料排气段芯体的外表面处设置透气挡圈Ⅱ，所述筒体型催化裂解器芯体的内表面处设有透气挡圈Ⅲ，所述透气挡圈Ⅰ、透气挡圈Ⅱ、透气挡圈Ⅲ均是可拆卸的。

进一步，所述筒体型催化裂解器芯体的轴向热流体通道内还设有强化换热扩展表面结构，所述强化换热扩展表面结构可以是由轴向热流体通道表面上伸出的伸展体，也可以是轴向热流体通道内的插入物。

进一步，所示热回收燃料催化裂解单元内筒体型催化裂解器芯体的个数≥2，优选2-4个。

进一步，所述热回收燃料催化裂解单元的个数≥2，优选2-4个，可以按照并联方式、串联方式或混合方式连接。