一种醇类燃料裂解制氢控制方法技术

本发明专利技术提出一种醇类燃料裂解制氢控制方法，用于控制醇类燃料裂解制氢系统对发动机排气热量进行回收，具体步骤包括实时采集发动机的运行状态参数和醇类燃料裂解制氢装置的工况判断参数；基于运行状态参数和工况判断参数判断发动机的工况状态；针对工况状态确定燃料供给单元对醇类燃料裂解制氢装置的燃料供给量；和/或，确定裂解气存储单元对醇类燃料裂解制氢装置中产生的裂解气的存储和/或释放。本发明专利技术提供的控制方法能够基于对发动机工况状态的动态判断，结合判断结果实现对醇类燃料裂解制氢过程的动态控制，进而实现对发动机排气热量的阶梯利用。热量的阶梯利用。热量的阶梯利用。

【技术实现步骤摘要】
一种醇类燃料裂解制氢控制方法


[0001]本专利技术属于醇类燃料裂解制氢
，具体涉及一种醇类燃料裂解制氢控制方法。

技术介绍

[0002]21世纪是氢能社会，如何高效低成本制取氢气成为了目前急需解决的难题。目前，氢气制取有多种方式，包括传统化石燃料制氢、天然气制氢、煤制氢、电解水制氢以及可再生能源(风光水)电解水制氢。这些制氢方式各有利弊，化石燃料制氢是大规模制取，所需投资成本高，同时也是高污染高能耗。天然气制氢成本也高，天然气中主要成分是甲烷，而甲烷分子化学结构稳定，需要提高额外能量使甲烷分子结构断裂；尽管可以采用催化剂降低裂解所需的温度，但是超高温裂解对催化剂寿命影响非常大。煤制氢受国际煤炭价格影响较大，且对煤炭成分要求较高，煤炭中含硫等会使催化剂中毒，需要对煤炭进行脱硫处理；而且煤炭制氢是大规模装置，投入成本较高，也不利于移动式制氢。电解水制氢成本高，高品位的电能可以直接用于其他所需电能行业；如用工业用电电解水制氢，成本以及经济效益非常不划算。采用可再生能源电解水制氢能够减少制氢成本，但是受各种天气环境的影响，制氢是间歇性波动的；而且大规模可再生能源制氢需要场地，也不利于移动式制氢。
[0003]醇类燃料制氢可以采用撬装式设备制氢，非常灵活，有利于移动式制氢，而且可以耦合其他高温热源，为醇类燃料制氢催化剂提供能量，从而回收高温热源，提供系统的效率和经济性。发动机通过缸内燃烧以及热功转化过程，对外输出有用功。然而根据目前发动机热效率水平而言，在大部分工况下，发动机有30％的热量通过高温排气带着，直接释放在周边环境中，造成了能量的浪费。此外，发动机运行在大负荷工况时，高温排气带着的热量更多，甚至超过了总能量的50％，也就是说，燃油释放的能量有一半以上被高温排气带走，导致发动机热效率以及经济性低。因此，对高温排气能量回收利用是提高燃料能量利用率以及提高发动机热效率的有效途径之一。为了充分利用发动机高温排气，采用余热回收装置回收高温排气。其中，采用醇类燃料裂解制氢装置回收高温排气能量是一种有前景的方式。但传统的单一催化剂结构对碳氢键或者碳碳键有选择，不能充分裂解醇类燃料，造成裂解效率低，甚至会影响催化剂载体，导致催化剂使用寿命下降。
[0004]此外，现有的对醇类燃料裂解制氢控制方法，尚无法做到根据发动机的实际运行状态，实时获取醇类燃料裂解制氢系统的运行工况，并根据不同工况动态调节醇类燃料裂解制氢系统中各控制组件(如阀、流量计、存储器等)的实际工作状态，无法做到对发动机高温排气热量的梯级利用。

技术实现思路

[0005]为解决现有问题，本专利技术提出了一种醇类燃料裂解制氢控制方法，用于解决现阶段醇类燃料裂解制氢控制方法，无法根据发动机的实际运行状态，动态调整醇类燃料裂解制氢系统的控制策略的问题。
[0006]本专利技术提供一种醇类燃料裂解制氢控制方法，用于控制醇类燃料裂解制氢系统对发动机排气热量进行回收，所述醇类燃料裂解制氢系统包括醇类燃料裂解制氢装置，燃料供给单元以及裂解气存储单元，其特征在于，所述控制方法的具体步骤包括：实时采集所述发动机的运行状态参数和所述醇类燃料裂解制氢装置的工况判断参数；基于所述运行状态参数和所述工况判断参数判断所述发动机的工况状态；针对所述工况状态确定所述醇类燃料裂解制氢系统的控制策略，具体包括：确定所述燃料供给单元对所述醇类燃料裂解制氢装置的燃料供给量；和/或，确定所述裂解气存储单元对所述醇类燃料裂解制氢装置中产生的裂解气的存储和/或释放。
[0007]可选地，所述醇类燃料裂解制氢装置包括：排气进口单元，醇类燃料裂解制氢单元和排气出口单元；所述醇类燃料裂解制氢单元整体呈中空柱体结构，所述醇类燃料裂解制氢单元包括：镍基催化剂基体，铜基催化剂基体，镍基催化剂微通道和铜基催化剂微通道；所述镍基催化剂微通道设置于所述镍基催化剂基体内部，所述铜基催化剂微通道设置于所述铜基催化剂基体内部，在垂直于所述醇类燃料裂解制氢单元中轴线的截面中，所述镍基催化剂微通道和/或所述铜基催化剂微通道呈非等距的圆形分布。
[0008]可选地，所述实时采集所述发动机的运行状态参数和所述醇类燃料裂解制氢装置的工况判断参数具体包括：所述发动机的运行状态参数包括发动机转速和/或发动机负荷；所述醇类燃料裂解制氢装置的工况判断参数包括醇类燃料裂解制氢装置排气进口温度，醇类燃料裂解制氢装置排气出口温度，镍基催化剂温度和铜基催化剂温度其中的一个或多个。
[0009]可选地，所述确定所述燃料供给单元对所述醇类燃料裂解制氢装置的燃料供给量具体包括：控制所述燃料供给单元的燃油泵，流量计和醇类燃料电磁阀的工作状态，向所述醇类燃料裂解制氢装置提供与所述工况状态相对应的醇类燃料供给量。
[0010]可选地，所述确定所述裂解气存储单元对所述醇类燃料裂解制氢装置中产生的裂解气的存储和/或释放具体包括：控制所述裂解气存储单元的裂解气电磁阀，裂解气存储总电磁阀，裂解气存储分电磁阀，裂解气存储器和裂解气存储器出口阀的工作状态，对所述醇类燃料裂解制氢装置中生成的裂解气进行存储和/或释放，存储和/或释放的裂解气量与所述工况状态下醇类燃料裂解制氢装置中裂解气的生成量相对应。
[0011]可选地，所述工况状态包括：低负荷工况，中负荷工况和大负荷工况。
[0012]可选地，当所述工况状态处于所述低负荷工况时，所述针对所述工况状态确定所述醇类燃料裂解制氢系统的控制策略具体包括：所述燃料供给单元的第一燃油泵，第一流量计和第一醇类燃料电磁阀处于打开工作状态，所述燃料供给单元向所述醇类燃料裂解制氢装置提供与所述低负荷工况相对应的燃料供给量；所述裂解气存储单元的裂解气电磁阀和裂解气存储总电磁阀处于打开工作状态，向所述裂解气存储单元释放所述醇类燃料裂解制氢装置中生成的裂解气；根据所述裂解气的生成量，选择是否使得中压裂解气存储分电磁阀和/或高压裂解气存储分电磁阀处于打开工作状态，并将裂解气存储到低压裂解存储器，中压裂解存储器和高压裂解存储器中的一个或多个；根据下游使用需求，选择是否使得低压裂解存储器出口阀，中压裂解存储器出口阀和高压裂解存储器出口阀中的一个或多个处于打开工作状态；此时，所述燃料供给单元的第二流量计，第三流量计，第二醇类燃料电磁阀，第三醇类燃料电磁阀，第二燃油泵和第三燃油泵均处于关闭工作状态。
[0013]可选地，当所述工况状态处于所述中负荷工况时，所述针对所述工况状态确定所述醇类燃料裂解制氢系统的控制策略具体包括：所述燃料供给单元的第一燃油泵，第二燃油泵，第一流量计，第二流量计，第一醇类燃料电磁阀和第二醇类燃料电磁阀处于打开工作状态，所述燃料供给单元向所述醇类燃料裂解制氢装置提供与所述中负荷工况相对应的燃料供给量；所述裂解气存储单元的裂解气电磁阀和裂解气存储总电磁阀处于打开工作状态，向所述裂解气存储单元释放所述醇类燃料裂解制氢装置中生成的裂解气；根据所述裂解气的生成量，选择是否使得中压裂解气存储分电磁阀和/或高压裂解气存储分电磁阀处于打开工作状态，并将裂解气存储到低压裂解存储器，中压裂解存储器和高压裂解存储器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种醇类燃料裂解制氢控制方法，用于控制醇类燃料裂解制氢系统对发动机排气热量进行回收，所述醇类燃料裂解制氢系统包括醇类燃料裂解制氢装置，燃料供给单元以及裂解气存储单元，其特征在于，所述控制方法的具体步骤包括：实时采集所述发动机的运行状态参数和所述醇类燃料裂解制氢装置的工况判断参数；基于所述运行状态参数和所述工况判断参数判断所述发动机的工况状态；针对所述工况状态确定所述醇类燃料裂解制氢系统的控制策略，具体包括：确定所述燃料供给单元对所述醇类燃料裂解制氢装置的燃料供给量；和/或，确定所述裂解气存储单元对所述醇类燃料裂解制氢装置中产生的裂解气的存储和/或释放。2.根据权利要求1所述的一种醇类燃料裂解制氢控制方法，其特征在于，所述醇类燃料裂解制氢装置包括：排气进口单元，醇类燃料裂解制氢单元和排气出口单元；所述醇类燃料裂解制氢单元整体呈中空柱体结构，所述醇类燃料裂解制氢单元包括：镍基催化剂基体，铜基催化剂基体，镍基催化剂微通道和铜基催化剂微通道；所述镍基催化剂微通道设置于所述镍基催化剂基体内部，所述铜基催化剂微通道设置于所述铜基催化剂基体内部，在垂直于所述醇类燃料裂解制氢单元中轴线的截面中，所述镍基催化剂微通道和/或所述铜基催化剂微通道呈非等距的圆形分布。3.根据权利要求1所述的一种醇类燃料裂解制氢控制方法，其特征在于，所述实时采集所述发动机的运行状态参数和所述醇类燃料裂解制氢装置的工况判断参数具体包括：所述发动机的运行状态参数包括发动机转速和/或发动机负荷，所述醇类燃料裂解制氢装置的工况判断参数包括醇类燃料裂解制氢装置排气进口温度，醇类燃料裂解制氢装置排气出口温度，镍基催化剂温度和铜基催化剂温度其中的一个或多个。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种醇类燃料裂解制氢控制方法，其特征在于，所述确定所述燃料供给单元对所述醇类燃料裂解制氢装置的燃料供给量具体包括：控制所述燃料供给单元的燃油泵，流量计和醇类燃料电磁阀的工作状态，向所述醇类燃料裂解制氢装置提供与所述工况状态相对应的醇类燃料供给量。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种醇类燃料裂解制氢控制方法，其特征在于，所述确定所述裂解气存储单元对所述醇类燃料裂解制氢装置中产生的裂解气的存储和/或释放具体包括：控制所述裂解气存储单元的裂解气电磁阀，裂解气存储总电磁阀，裂解气存储分电磁阀，裂解气存储器和裂解气存储器出口阀的工作状态，对所述醇类燃料裂解制氢装置中生成的裂解气进行存储和/或释放，存储和/或释放的裂解气量与所述工况状态下醇类燃料裂解制氢装置中裂解气的生成量相对应。6.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的一种醇类燃料裂解制氢控制方法，其特征在于，所述工况状态包括：低负荷工况，中负荷工况和大负荷工况。7.根据权利要求6所述的一种醇类燃料裂解制氢控制方法，其特征在于，当所述工况状态处于所述低负荷工况时，所述针对所述工况状态确定所述醇类燃料裂解制氢系统的控制策略具体包括：
所述燃料供给单元的第一燃油泵，第一流量计和第一醇类燃料电磁阀处于打开工作...

【专利技术属性】
技术研发人员：段雄波，孙志强，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
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