紧凑催化甲烷重整器

船机高效掺氢

一种集成导流重整核心的紧凑型废气-甲烷重整器，在宽工况下为船用天然气发动机高效、稳健地供给重整气，显著降低排放。

黄勇 · 张尊华 · 张义 · Wei, Wenwen · 李格升 · 徐文瑨 · Zhang, Yangyi

Science of the Total Environment 2023

参数信息

空速(GHSV)

16000 h⁻¹

扩散角

30 °

导流板数量

1

制动热效率最大提升

0.7 %

HC+NOₓ最大减排率

85.5 %

CH₄最小处理率

64.1 %

技术优势

重整效率高

通过优化重整管和重整核心结构（GHSV=16,000 h⁻¹、L/D=7、30°扩散角、单个导流板），保证了气流分布均匀和充分的反应停留时间，在近M/O=2-2.5、X_EGR=7.3%、高过量空气系数条件下获得最佳H₂产率和高效H₂生产。

显著减排

在λ=1.25时，HC+NOₓ最大减排85.5%，CH₄最小处理率64.1%，满足China II标准；在25%、50%、75%负荷下，通过调节λ和X_EGR匹配策略，HC+NOₓ和CO排放均可满足IMO Tier III和China II标准。

提升热效率

与原机相比（50%负荷，X_EGR=10.4%），引入重整气后制动热效率最大提升0.7%（λ=1.31）。

宽工况可用

在不同螺旋桨负荷（25%、50%、75%）下，通过调整λ和X_EGR策略，排放均能满足苛刻的IMO Tier III和China II标准，证明重整器与发动机的匹配策略在宽工况下有效。

应用场景

• 船用发动机减排：为船机提供重整气，助其满足IMO Tier III和China II排放标准。
• 废气重整制氢：利用废气余热重整甲烷制氢，避免了额外的外部供热。
• 燃料电池重整供氢：可为船舶燃料电池系统提供高纯度重整氢气。
• 催化重整催化剂评价：文中采用催化填充床反应器对催化剂性能进行评价。
• 发动机热效率优化：通过重整气引入，发动机制动热效率最大提升0.7%。