一种用于天然气汽车的天然气吸附储存装置

摘要

本发明公开了一种用于天然气汽车的天然气吸附储存装置，包括放气加热解吸系统和充气冷却吸附系统；所述放气加热解吸系统包括高温蒸发器、天然气吸附储存箱、冷凝器、储液器和循环泵；所述充气冷却吸附系统包括制冷压缩机、冷凝器、储液器、热力膨胀阀和天然气吸附储存箱；所述热力膨胀阀的感温包安装在天然气吸附储存箱的吸附层内；所述放气加热解吸系统和充气冷却吸附系统共用冷凝器和储液器。所述高温蒸发器采用对流换热的方式由汽车尾气加热。本发明解决了吸附-解吸过程的放热和吸热所引起的吸附剂床层的温升和温降对吸附储存容量和解吸释放容量影响的问题，使吸附和解吸过程一直处于等温条件进行，吸附剂的性能得以最大限度的发挥。

说明书

技术领域

本发明涉及天然气汽车的储气技术，特别是一种用于天然气汽车的天然气吸附储存装置。

背景技术

随着世界石油资源的日益短缺，天然气以其热值高、污染排放少等优点越来越受到人们的青睐，是一种相对丰富和清洁的汽车替代燃料。与汽油相比较，天然气作为汽车燃料的主要问题是其体积能量密度低。如何安全、经济、有效地提高天然气的随车储存能量密度是发展天然气汽车的关键。目前天然气可用液化、压缩和吸附三种方式来储存。液化天然气法需低温深冷，不仅能耗高，而且在储存过程中的维护保养也较为困难；压缩天然气法需能够承受20MPa以上且自重较大的储气瓶和建设高压充气站，投资费用高。吸附天然气法因其储存压力较低(3.5-6MPa)，对储气和充气设备耐压性能要求不高，投资费用低，使用安全性好，日常维护方便，且可根据车型对储气设备进行合理的结构设计，布局合理，在天然气汽车行业越来越受到重视。但是由于吸附剂导热系数非常低，吸附-解吸过程的放热和吸热所引起的吸附剂床层的温升和温降对吸附储存容量和解吸释放容量有着明显的影响。大量实验研究表明：在充气过程中，活性炭吸附剂的温升为74-87℃时，较等温吸附充气的储存容量降低了45％-48％；吸附剂温升为55℃时，可使吸附容积减少20％。而解吸放气过程中，由于解吸引起的温降，使吸附剂在还有8％-18％的吸附余量时就停止解吸。这使得吸附法储存天然气的体积能量密度大大降低。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以解决天然气汽车采用吸附法储存天然气引起的吸附热问题的用于天然气汽车的天然气吸附储存装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于天然气汽车的天然气吸附储存装置，包括放气加热解吸系统和充气冷却吸附系统；所述的放气加热解吸系统包括高温蒸发器、天然气吸附储存箱、冷凝器、储液器和循环泵，所述的高温蒸发器通过管路依次与电磁阀A、天然气吸附储存箱、电磁阀B、冷凝器、储液器、循环泵和电磁阀C连接，形成放气加热解吸回路；所述的天然气吸附储存箱中填充适量的吸附剂；所述的充气冷却吸附系统包括制冷压缩机、冷凝器、储液器、热力膨胀阀和天然气吸附储存箱，所述的制冷压缩机通过管路依次与电磁阀E，冷凝器、储液器、电磁阀F、热力膨胀阀、天然气吸附储存箱、电磁阀D连接，形成充气冷却吸附回路；所述的热力膨胀阀的感温包安装在天然气吸附储存箱的吸附层内；所述的放气加热解吸系统和充气冷却吸附系统共用冷凝器和储液器。

本发明所述的制冷压缩机为汽车自身空调系统的制冷压缩机。

本发明所述的高温蒸发器采用对流换热的方式由汽车尾气加热。

本发明所述的冷凝器为风冷式冷凝器。

本发明所述的放气加热解吸系统的加热工质和充气冷却吸附系统的制冷工质是同一种工质。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、由于本发明采用了放气加热解吸系统和充气冷却吸附系统，解决了吸附-解吸过程的放热和吸热所引起的吸附剂床层的温升和温降对吸附储存容量和解吸释放容量影响的问题，使吸附和解吸过程一直处于等温条件进行，吸附剂的性能得以最大限度的发挥。

2、本发明的放气加热解吸系统采用汽车尾气作为热源，充分利用了汽车尾气的余热。

附图说明

本发明仅有附图1张，其中：

图1是用于天然气汽车低压吸附储存的新设计示意图。

图中：1、高温蒸发器，2、电磁阀A，3、天然气吸附储存箱，4、电磁阀B，5、冷凝器，6、储液器，7、循环泵，8、电磁阀C，9、制冷压缩机，10、电磁阀E，11、电磁阀F，12、热力膨胀阀，13、电磁阀D，14、天然气进出口阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步地说明。如图1所示，一种用于天然气汽车的天然气吸附储存装置，包括放气加热解吸系统和充气冷却吸附系统；所述的放气加热解吸系统包括高温蒸发器1、天然气吸附储存箱3、冷凝器5、储液器6和循环泵7，所述的高温蒸发器1通过管路依次与电磁阀A2、天然气吸附储存箱3、电磁阀B4、冷凝器5、储液器6、循环泵7和电磁阀C8连接，形成放气加热解吸回路；所述的天然气吸附储存箱3中填充适量的吸附剂；所述的充气冷却吸附系统包括制冷压缩机9、冷凝器5、储液器6、热力膨胀阀12和天然气吸附储存箱3，所述的制冷压缩机9通过管路依次与电磁阀E10，冷凝器5、储液器6、电磁阀F11、热力膨胀阀12、天然气吸附储存箱3、电磁阀D13连接，形成充气冷却吸附回路；所述的热力膨胀阀12的感温包安装在天然气吸附储存箱3的吸附层内；所述的放气加热解吸系统和充气冷却吸附系统共用冷凝器5和储液器6。所述的制冷压缩机9为汽车自身空调系统的制冷压缩机9。所述的高温蒸发器1采用对流换热的方式由汽车尾气加热。所述的冷凝器5为风冷式冷凝器5。所述的放气加热解吸系统的加热工质和充气冷却吸附系统的制冷工质是同一种工质。

本发明的工作过程如下：当需要放气加热解吸时，由汽车尾气对高温蒸发，1进行加热，当加热到指定温度时，电磁阀A2、电磁阀B4、电磁阀C8同时开启，电磁阀D13、电磁阀E10、电磁阀F11均处于关闭状态。高温蒸汽经电磁阀A通过管路进入到天然气吸附储存箱3中对吸附剂进行加热，使放气解吸过程处于高等温解吸状态，解吸出的天然气经天然气进出口阀14排出。高温蒸汽对吸附剂加热后经电磁阀B4进入冷凝器5中冷凝，冷凝后的液体进入储液器6中，再由循环泵7输送回高温蒸发器1中。当需要充气冷却吸附时，启动制冷压缩机9，同时开启电磁阀D13、电磁阀E10、电磁阀F11，电磁阀A2、电磁阀B4、电磁阀C8均处于关闭状态。制冷工质由储液器6经电磁阀F11和热力膨胀阀12进入天然气吸附储存箱3中对吸附剂进行冷却，使充气吸附过程处于低等温吸附状态。通过控制加热解吸和冷却吸附的温度使吸附剂的吸附性能处于最大值。