在利用非引火变换催化剂的燃料处理器内的自热重整制造技术

公开了启动和停止包括使用非引火变换催化剂的自热重整器（１１０）的燃料处理器（１０２）的方法。还公开了为启动或停止包括使用非引火变换催化剂的自热重整器（１１０）的燃料处理器（１０２）而编程的计算机（１０６）或者用指令编码的程序储存介质，当通过计算机（１０６）执行时，所述指令启动或停止包括使用非引火变换催化剂的自热重整器（１１０）的燃料处理器（１０２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料处理器，更具体涉及用于燃料处理器的控制系统。
技术介绍
燃料电池技术是利用化石燃料燃烧的更常规能源的可替代能源。燃料电池典型地由燃料和氧气产生电、水和热量。更特别地，燃料电池通过化学氧化-还原反应提供电，且相对于其它形式的发电，在清洁性和效率方面具有显著的优点。典型地，燃料电池使用氢气作为燃料和氧气作为氧化剂。电的产生与反应物的消耗速度成正比。抑制燃料电池更广泛使用的显著缺点是缺少广泛的氢气基础结构。氢气具有相对低的体积能量密度，并且与大多数发电系统中常用的烃燃料相比更难储存和运输。克服这一难题的一种方式是使用“燃料处理器”或“重整器”，将烃转化成富氢气体流，所述富氢气体流可用作燃料电池的原料。烃基燃料如天然气、LPG、汽油和柴油要求转化以用作大多数燃料电池的燃料。目前的现有技术使用结合起始转化工艺与数步净化工艺的多步工艺。起始工艺是最常见的蒸汽重整(“SR”)、自热重整(“ATR”)、催化部分氧化(“CPOX”)或非催化的部分氧化(“POX”)。净化工艺通常由脱硫、高温水气变换、低温水气变换、选择性CO氧化或选择性CO甲烷化的结合组成。可供替代的工艺包括氢气选择膜反应器和过滤器。因此，可使用多种类型的燃料，它们中的一些与化石燃料混杂，但理想的燃料是氢气。若燃料是例如氢气，则燃烧非常清洁，和在热量耗散和/或消耗和耗电之后，作为实际的物质，仅仅留下水。大多数可容易获得的燃料(例如天然气、丙烷和汽油)和甚至不那么常见的燃料(例如甲醇和乙醇)在其分子结构内包括氢。一些燃料电池装置因此使用“燃料处理器”，所述“燃料处理器”处理特定的燃料，产生用作燃料电池燃料的相对纯的氢气流。
技术实现思路
本专利技术包括使包含使用非引火变换催化剂的自热重整器的燃料处理器启动和停止的方法。在第一方面，本专利技术包括停止燃料处理器内的自热重整器的方法，该方法包括在起始温度下，在含燃料的工艺燃料流的爆炸上限之上，用所述燃料吹扫自热重整器的反应器；维持自热重整器的非引火变换催化剂在足以防止其内的水冷凝的温度下；加热吹扫过的自热重整器反应器到非引火变换催化剂的点火温度，同时使燃料继续流过其中；将空气引入加热的自热重整器反应器内，产生超过所述燃料的爆炸上限的空气和燃料的混合物；和加热自热重整器反应器至操作温度。在第二方面，本专利技术包括使燃料处理器内的氧化器点火的方法，该方法包括在起始温度下用空气吹扫氧化器的反应器；在至少部分吹扫过的氧化器反应器内生成点火热量；将燃料引入氧化器反应器的加热区域内，所得燃料与空气的混合物维持在所述燃料的爆炸下限以下；和加热含燃料/空气混合物的氧化器反应器至操作温度。在第三方面，本专利技术包括使燃料处理器内使用非引火变换催化剂的自热重整器停止的方法，该方法包括终止流入自热重整器反应器的空气流；在终止空气流之后，终止流入自热重整器反应器的水流；用燃料吹扫自热重整器反应器；和允许自热重整器反应器冷却到停止温度。在第四方面，本专利技术包括使与使用非引火变换催化剂的自热重整器一起使用的氧化器停止的方法，该方法包括终止流入氧化器的反应器的燃料流；用空气吹扫氧化器反应器，直到氧化器反应器内的温度达到环境温度；和终止流入吹扫过的氧化器反应器内的空气流。在其它方面，本专利技术包括为启动或停止包括使用非引火变换催化剂的自热重整器的燃料处理器而编程的计算机或者用指令编码的程序储存介质，当通过计算机执行时，所述指令启动或停止包括使用非引火变换催化剂的自热重整器的燃料处理器。附图说明结合附图参考下述说明，可理解本专利技术，其中类似的附图标记表示类似的元件，其中图1示出了根据本专利技术组装和操作的燃料处理器发电装置的一个特定的实施方案；图2描述了图1中的燃料处理器的阳极尾气氧化器及其操作；图3A和3B在概念上说明了可用于实施本专利技术的一个特定实施方案的计算装置；和图4A-4C在概念上说明了最初示于图1的燃料处理器的启动；和图5图示了最初示于图1的燃料处理器的自热重整器在所示实施方案的运行状态期间的重整工艺；和图6A-6C在概念上说明了最初示于图1的燃料处理器的停止。尽管容易对本专利技术作出各种改进和替代形式，但附图以例举的方式说明了此处详细描述的具体实施方案。然而，应当理解，此处具体实施方案的描述不打算将本专利技术局限于所公开的特定形式，相反，本专利技术拟涵盖落在所附权利要求定义的本专利技术精神和范围内的所有改进、等价方案和替代方案。具体实施例方式以下描述本专利技术的例举实施方案。为了清楚起见，在本说明书中，并不描述实际实施方案的所有特征。当然，要理解在任何这种实际实施方案的开发中，必须作出许多实施的特定决定以实现开发者的特定目标，如与系统相关和业务相关的限制条件相兼容，这些限制条件针对每种实施方式均会变化。此外，要理解，这种开发努力，即使复杂和耗时，但是，是受益于本专利技术公开内容的本领域技术人员采取的路线。本专利技术通常涉及控制“燃料处理器”或“重整器”的方法与装置，即把烃燃料转化成富氢气体的装置。此处应当使用术语“燃料处理器”。在此处所述的实施方案中，方法与装置控制用于燃料电池中由烃燃料生产富氢气体流的小型处理器。然而，在可供替代的实施方案中，可使用其它燃料处理器。此外，对于此处所述的装置和方法来说可考虑其它可能的用途，包括其中希望富氢气流的任何用途。在不可用于生产气体流的实施方案中也可使用该方法与装置。因此，尽管此处将本专利技术描述为与燃料电池结合使用，但本专利技术的范围不限于这一用途。图1在概念上示出了燃料电池发电装置100，它包括燃料处理器102、燃料电池104和自动化控制系统106。在所示的实施方案中，燃料处理器102是自包含型自动热重整(“ATR”)燃料处理器，它将管线质量的天然气转化成燃料电池级燃料。因此，发电装置100是天然气发电装置，但本专利技术可利用替代燃料和最终应用一起实施。在所示的实施方案中，燃料电池104是常规的质子交换膜燃料电池(“PEMFC”)，也被称为聚合物电解质燃料电池(“PEFC”)。然而，可使用其它类型的燃料电池。还要注意，燃料处理器102不限于与燃料电池例如燃料电池104一起使用。正如所示的，重整产品108中的产物气体可用作燃料电池的原料，或者用于其中希望富氢原料流的其它应用的原料。任选地，产物气体可输送到进一步的处理中，例如除去二氧化碳、水或其它组分。因此，本专利技术不限于在燃料电池发电装置或者甚至在发电装置中使用。如前所述，在所示的实施方案中的燃料是天然气，但可以是一些其它类型的烃。烃燃料在环境条件下可以是液体或者气体，只要它可蒸发即可。此处所使用的术语“烃”包括能通过部分氧化或蒸汽重整反应产生氢气的具有C-H键的有机化合物。不排除在化合物的分子结构中存在除碳和氢以外的原子。因此，在此处所述的方法与装置中使用的合适的燃料包括，但不限于，烃燃料如天然气、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、石脑油、汽油和柴油燃料和醇如甲醇、乙醇、丙醇和类似物。在所示的实施方案中，燃料处理器102和燃料电池104的操作是内部相关的。燃料处理器102提供如图108中所示的富氢的流出流体或者“重整产品”到燃料电池104中。在所示的实施方案中，重整产品108，包括氢气和二氧化碳，也可包括一些水、未转化的烃、一氧化碳、杂质(例如硫化氢和氨)和惰性组分(例如氮气和氩气，特别是当本文档来自技高网...

【技术保护点】
在燃料处理器内启动自热重整器的方法，包括：在起始温度下，在高于含燃料的工艺原料流的爆炸上限时，用所述燃料吹扫自热重整器的反应器；维持自热重整器的非引火变换催化剂在足以防止其内的水冷凝的温度下；加热吹扫过的自热重整器反 应器至非引火变换催化剂的点火温度，同时继续使燃料流过其中；将空气引入加热的自热重整器反应器中，产生超过所述燃料爆炸上限的空气和燃料的混合物；和加热自热重整器反应器至操作温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WS惠特，VR米尔科维奇，KH源，CL克劳斯，JF史蒂文斯，DG卡塞伊，
申请(专利权)人：德士古发展公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]