[发明专利]甲醇乙醇重整改质制备富氢混合燃料的方法与系统

说明书

本发明公开了一种甲醇乙醇重整改质制备富氢混合燃料的方法，该方法同时采用甲醇和乙醇作为原料，并且将其中的甲醇进行重整，产生富氢混合气，再将含有氢气的混合燃料提供给发动机。针对该方法，本发明设计了两套制备富氢混合燃料的系统，两套系统均包括甲醇储存装置、乙醇储存装置、催化重整装置、缓冲罐、供给泵和流量控制器，其中一套系统中甲醇储存装置、乙醇储存装置同时与催化重整装置相连，另一套系统中则只有甲醇储存装置与催化重整装置相连，乙醇储存装置则与缓冲罐相连。本发明所提供的方法和系统结合了甲醇、乙醇单独重整制富氢混合气的优势，克服了甲醇能量密度低、乙醇重整容易析碳的技术难题。

技术领域

本发明涉及一种发动机燃料供给系统，特别是指一种甲醇乙醇重整改质制备富氢混合燃料的方法与系统。

背景技术

近年来，环境和能源问题越来越突出，国家第六阶段机动车污染物排放标准的推出，成为推动内燃机发展的主要动力，节能减排成为发动机发展的主要方向。我国贫油和对外石油依存度高的现状，使得在发动机排放和燃料制备及成本上有优势的代用燃料，成为新的发展趋势。

在醇类燃料中，甲醇和乙醇燃料制备简单，原料来源广泛，价格便宜，是优质的代用燃料。潍柴、玉柴、AVL等柴油机厂商都在进行甲醇、乙醇内燃机方面的研究，这些研究对甲醇、乙醇在发动机上的应用进行了有益的探讨，但存在以下两方面的不足：1)对甲醇和乙醇的浓度要求高，相对于燃油成本优势低；2)因甲醇和乙醇自身特性，直接燃烧时火焰传播速度慢。如果将醇类燃料重整为富氢混合气，则可降低浓度要求，提高燃烧速度。

CN201310668754.X公开了一种利用汽车尾气余热进行甲醇重整制氢的装置，其利用汽车排气管排放的尾气余热，进行甲醇水蒸汽重整制氢反应，再将制出的氢气输入汽车内燃机与汽油燃料混合燃烧，可有效减少汽车尾气余热的能量浪费，提高汽油燃料的燃烧率，减少汽车的污染物排放，并节约石油化石燃料。

CN201610026448.X公开了一种乙醇水系统车载重整制氢方法，是将重量含量55～80％的乙醇水溶液加入2～5％的生物活性催化剂，混合均匀以后加到安装了醇解富氢发动机的车载装置，在进入发动机汽缸前裂解催化成富氢气体，在发动机负压状态下进入气缸燃烧，代替汽油作为汽车燃料提供动力。

上述方案将甲醇和乙醇中的一种重整为富氢混合气后供发动机燃烧，并由发动机的排气余热提供重整所需的热量。其优势主要有：1)可以直接应用于现有发动机，不需要很大的改动；2)对甲醇、乙醇的浓度要求不高，可以含水；3)重整生成的富氢混合气是良好的发动机燃料，氢的燃烧特性有助于发动机的燃烧；4)NO_X和CO₂排放在全转速范围内下降明显。

但上述方案同时也面临两个问题：1)单独采用甲醇作为燃料重整时，由于甲醇能量密度较低，发动机的动力性明显下降，经济性有所降低；2)单独采用乙醇作为燃料重整时，会在催化重整装置中产生析碳问题，影响催化重整装置性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲醇乙醇重整改质制备富氢混合燃料的方法与系统，以降低重整析碳，提高能量密度。

为实现上述目的，本发明所提供的用于为发动机提供含氢燃料的甲醇乙醇重整改质制备富氢混合燃料的方法，它同时采用甲醇和乙醇作为原料，并且至少将其中的甲醇进行重整制氢产生富氢混合气，混合得到含有氢气的甲醇乙醇富氢混合燃料，再将甲醇乙醇富氢混合燃料提供给发动机。重整制氢所需热量优选由发动机尾气余热提供。

本发明进一步根据甲醇、乙醇重整及混合时机将该方法扩展为两种方案。

方案一是将甲醇和乙醇按比例混合后进行重整，制得甲醇、乙醇的富氢混合气，即为甲醇乙醇富氢混合燃料。该方案通过控制甲醇乙醇进入催化重整装置的比例，降低产生析碳的可能，同时保证能量密度不降低太多，其结构简单，便于控制，但随着发动机工况波动，还是有产生析碳的可能。