一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置
技术领域
本发明涉及甲醇重整燃料电池技术领域，特别涉及一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置。
背景技术
目前，国家大力发展甲醇经济，提出“液态阳光经济”的倡议，有助于减少对不可再生的石化燃料的依赖。发展甲醇经济的最新技术路线主要体现在新能源甲醇重整燃料电池汽车。新能源甲醇重整燃料电池汽车领域都会采用安全、稳定的甲醇燃烧技术，甲醇具有很高的热值，通过甲醇燃烧释放大量的热来实现甲醇燃料发电系统的快速升温，以保障甲醇燃料发电系统的正常运行。
但是甲醇燃烧是一个高空速的反应，甲醇转化率低，尾气中甲醇含量高达上千ppm；具有强烈的刺激性气味，对人体产生不适影响。目前市面上尾气净化的装置主要针对传统汽车发动机排放的尾气，其主要成分包括CO、NOX、固体颗粒物等，未针对甲醇燃料发电系统的尾气进行净化，故效果都不太理想。同时，当前的甲醇重整燃料电池发电系统尚未集成尾气消除装置，不利于甲醇燃料在运输领域的推广及应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种解决了甲醇燃料发电系统，包括甲醇重整燃料电池、甲醇汽车发动机的尾气甲醇超标问题以及能够实现余热利用的甲醇燃料发电系统的尾气净化装置
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置，包括尾气净化主体以及与尾气净化主体连接的尾气检测模块，所述尾气净化主体内设置有用于消除尾气中甲醇的催化剂、用于控制催化剂温度的微换热器以及用于监测温度的温度传感器，所述尾气净化主体上还插设有若干个电加热棒，所述微换热器的两侧分别设置有液体燃料进口和液体燃料出口；所述尾气检测模块包括甲醇传感器以及尾气出口。
优选的，所述微换热器上的尾气进口处设置有气体均布板。
优选的，所述催化剂为Pt或 Au或Pd或Ag或上述两种金属的合金。
优选的，述微换热器包括流道，所述流道的直径＜1mm。
优选的，所述尾气净化主体上设置有带有固定孔的第一连接板，所述尾气检测模块上设置有带有固定孔并能够与第一连接板对应设置的第二连接板。
优选的，所述催化剂的载体为堇青石。
优选的，所述尾气净化装置主体以及尾气检测模块的制作材料为铝合金或不锈钢。
优选的，所述催化剂的工作温度在100~150℃。
本发明相对于现有技术具有如下优点，本发明具有结构简单、易集成、高效等特点，可广泛地集成在甲醇重整燃料电池、甲醇内燃机等甲醇燃料发电系统中，消除尾气的刺激性。本方案解决了甲醇燃料发电系统，包括甲醇重整燃料电池、甲醇汽车发动机的尾气甲醇超标问题。在尾气净化过程中，同时实现发电系统尾气余热利用，提高系统热利用效率。
附图说明
图1为本发明的一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置的整体结构示意图；
图2为本发明的一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置的分解示意图；
图3为本发明的一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置的部分分解示意图。
图中：1、尾气净化装置主体；2、尾气监测模块；3、电加热棒；4、甲醇传感器；5、催化剂；6、温度传感器；7、第一连接板；8、第二连接板；9、气体均布板；10、液体燃料进口；11、液体燃料出口；12：尾气出口；13：微换热器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置，包括尾气净化主体1以及与尾气净化主体1连接的尾气检测模块2，所述尾气净化主体1内设置有用于消除尾气中甲醇的催化剂5、用于控制催化剂5温度的微换热器13以及用于监测温度的温度传感器6，所述尾气净化主体1上还插设有若干个电加热棒3，所述微换热器13的两侧分别设置有液体燃料进口10和液体燃料出口11；所述尾气检测模块2包括甲醇传感器4以及尾气出口12。
本方案提出一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置，实现甲醇燃料发电系统的尾气净化。该装置由尾气催化处理器、尾气监测等部分构成，采用催化转化技术设计而成。甲醇重整燃料电池系统及甲醇内燃机尾气一般经过系统换热后排放至大气中，温度一般在低温100~200℃范围。发明人提出的尾气处理催化剂5使用温度设计在100~150℃，尾气中残余的甲醇被吸附在催化剂5上，在催化剂5活性组分的作用下转化为CO2和水，从而尾气中的刺激性气味得到消除。催化处理器的设计压力由甲醇燃料电池发电系统决定，以甲醇重整燃燃料电池系统为例，催化剂5设计压力0.1-0.5bar之间。装置集成电加热、微换热器13，尾气温度低时，电加热开启；尾气温度高时，通过燃料液在微换热器13内的换热实现降温，维持催化处理装置温度在100~150℃，保证催化剂5的高效性。在该尾气净化装置的出口位置设计甲醇传感器4，根据传感器的数据反馈决定催化剂5是否更换。本发明具有结构简单、易集成、高效等特点，可广泛地集成在甲醇重整燃料电池、甲醇内燃机等甲醇燃料发电系统中，消除尾气的刺激性。本方案解决了甲醇燃料发电系统，包括甲醇重整燃料电池、甲醇汽车发动机的尾气甲醇超标问题。在尾气净化过程中，同时实现发电系统尾气余热利用，提高系统热利用效率。
优选的，所述微换热器13上的尾气进口处设置有气体均布板9。
优选的，所述催化剂5为Pt或 Au或Pd或Ag或上述两种金属的合金。
优选的，述微换热器13包括流道，所述流道的直径＜1mm。
优选的，所述尾气净化主体1上设置有带有固定孔的第一连接板7，所述尾气检测模块2上设置有带有固定孔并能够与第一连接板7对应设置的第二连接板8。第一连接板7和第二连接板能够通过螺栓将尾气净化主体1和尾气检测模块2牢固连接。
优选的，所述催化剂5的载体为堇青石。
优选的，所述尾气净化装置主体以及尾气检测模块2的制作材料为铝合金或不锈钢。
优选的，所述催化剂5的工作温度在100~150℃。
本方案的一种甲醇燃料发电系统的尾气净化装置，以低功率（20-500W）甲醇重整燃料电池系统的尾气作为处理对象进行说明，该发电系统采用甲醇催化燃烧技术实现机器快速升温，甲醇催化燃烧反应过程中甲醇转化率低于90%，未进行尾气净化前，尾气中甲醇含量高达2000ppm，温度在200℃左右，具有较强烈的刺激性气味。本发明提供的尾气净化装置电控独立，与该发电系统连接后，尾气在气体均布板9作用下实现在催化剂5上均匀分布，尾气中的甲醇在催化剂5活性组分作用下发生氧化作用生成CO2和水。尾气温度较高，发电系统用燃料经微换热器13预热将净化装置主体温度控制在130℃，温度由温度传感器6采集。过程中电加热棒3参与调节保证温度的稳定性。为保证发电系统正常运行，催化剂5上的压降＜0.5bar，本实施例中采用300目的堇青石做催化剂5载体。尾气监测模块上甲醇传感器4实现对尾气中甲醇含量的实时监测，根据甲醇传感器4监测值分析催化剂5的使用情况，适时更换催化剂5，确保尾气净化装置的高效使用。根据尾气监测模块数据，经催化剂5处理后，尾气中甲醇含量＜200ppm，刺激性气味消除。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
