一种制备航煤的方法和装置 |
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| 申请号 | CN202311712315.4 | 申请日 | 2023-12-13 | 公开(公告)号 | CN117861583A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 长春吉电氢能有限公司; | 发明人 | 李忠恕; 徐大成; 赵大鹏; 孙维巍; 李元元; 王勖冲; 赵文琪; 姜宇; 李龙斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种制备航 煤 的方法和装置，属于制氢领域。所述方法包括以下步骤：步骤1、将 生物 质 原料填装入反应器，在反应器内合成直链烷 烃 CrH2r+2，其中r为10‑20之间的偶数，直链烷烃CrH2r+2送入加热器中加热；步骤2、经加热的直链烷烃CrH2r+2与车载PEM制氢耦合装置供应的氢气在合成塔中混合；步骤3、合成塔中在临氢异构催化剂的作用下进行催化反应生成航煤混合物，所述航煤混合物经气液分离器分离后将液相物料送至精馏塔 分馏 出航煤存储于航煤 存储器 ，气液分离器分离出的气体送至气体 回收站 回收。本 申请 利用分布式制氢站所生产的氢气，不仅充分利用了光伏和 风 能 ，同时提高了清洁 能源 利用率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制备航煤的方法，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 一种制备航煤的方法和装置技术领域[0001] 本发明属于制氢领域，尤其涉及一种制备航煤的方法和装置和方法。 背景技术[0002] 现有制氢站的装机和容量多为固定式的，新能源与制氢连接供电时，当有光电和风电机组等新能源发电接入时固定装模块化制氢装置无法消纳新能源电力时，由于制氢站的装机和容量限制，无法消纳新能源电力，造成清洁能源的浪费；当固定装模块化制氢装置检修时，固定式的制氢站一方面无法利用新能源电力，另一方面造成制氢容量下降影响氢气的稳定供给。 [0003] 随着我国经济的持续稳定增长，航空业发展迅速，我国已成为世界上第二大航空国，对航空煤油(简称航煤)的需求量也在逐年增加。目前，作为航空涡轮发动机燃料的航煤(一般指C8～C16的烷烃类)，主要是使用常减压蒸馏装置对原油进行初步加工，再将分馏产品进行催化裂化等二次加工制得。但随着能源与环境问题的凸显，尤其是全球温室效应的加剧，同时为了实现航空业可持续发展，寻求和开发新能源成为研究重点。生物质航煤在生产过程中可降低70％以上的CO2排放量。常见生物质航煤生产工艺主要包括加氢法、气化‑费托合成法、生物质热裂解和催化裂解法等，其中加氢法较为常用。利用新能源制氢并运用于航煤制备是提高资源可再生循环需要解决的问题。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供了一种制备航煤的方法和装置和方法，实现分布式制氢站所生产的氢气的优化利用，不仅充分利用了光伏和风能，同时利用生物质气合成航煤避免了煤炭和煤气的消耗提高清洁能源利用率。 [0006] 步骤1、将生物质原料填装入反应器，在反应器内合成直链烷烃CrH2r+2，其中r为10‑20之间的偶数，直链烷烃CrH2r+2送入加热器中加热； [0007] 利用输送装置将生物质原料填装入反应器； [0008] 步骤2、经加热的直链烷烃CrH2r+2与车载PEM制氢耦合装置供应的氢气在合成塔中混合； [0009] 合成塔中设置有多个温度传感器，航煤制备中心内设置的计算机控制装置计算多个温度传感器的平均值，当任一个温度传感器测量的温度值与平均值的差值的绝对值超过第一预设阈值时，所述计算机控制装置发出声光报警并降低氢气的供应速率； [0010] 步骤3、合成塔中在临氢异构催化剂的作用下进行催化反应生成航煤混合物，所述航煤混合物经气液分离器分离后将液相物料送至精馏塔分馏出航煤存储于航煤存储器，气液分离器分离出的气体送至气体回收站回收。 [0011] 优选地，所述输送装置包含传送带，将将生物质原料通过所述传送带送入反应器中。 [0013] 优选地，所述预设时间为2‑4秒。 [0014] 优选地，所述传送带由PLC控制器控制，所述PLC控制器通过传送带上的重量传感器检测到生物质原料重量超过预设重量时，发出报警信号并降低传送带运转速率。 [0015] 优选地，所述预设重量为3‑5kg/m。 [0016] 优选地，所述第一预设阈值为2‑4℃。 [0018] 优选地，车载PEM制氢耦合装置制备氢气的方法步骤包括： [0019] 在航煤制备中心北侧最远处设置有制氢站a1，制氢站a1至航煤制备中心的距离为R1； [0020] 在航煤制备中心南侧最远处设置有制氢站b1，制氢站b1至航煤制备中心的距离为R2； [0021] 以制氢站a1为圆心并以R1为半径作风电制氢圆，风电制氢圆内包含多个第一制氢站a1i，i为大于1的整数； [0022] 以制氢站b1为圆心并以R2为半径作光伏制氢圆，光伏制氢圆内包含多个第二制氢站b1j，j为大于1的整数； [0023] 风电制氢圆和光伏制氢圆所在区域外，设置有多个第三制氢站c1k，k为大于1的整数，第三制氢站c1k内设置有光伏板和/或风电机组，光伏板和/或风电机组发电为第三制氢站c1k提供电源； [0024] 每个制氢站内都包括车载PEM制氢耦合装置； [0025] 所述方法包括： [0026] 步骤U1，制氢站a1、制氢站b1在当日的固定时间或者预定时间统计站内车载PEM制氢耦合装置氢气余量Sa1和Sb1；航煤制备中心下一日需氢量记为P； [0027] 步骤U2，当氢气余量Sa1或Sb1中的一个大于等于P时，将Sa1或Sb1中数值大于等于P对应制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心；当氢气余量Sa1或Sb1中的都大于P时，若R1 [0028] 优选地，还包括步骤U3，当氢气余量Sa1或Sb1都小于P时，第一制氢站a1i、第二制氢站b1j和第三制氢站c1k与航煤制备中心的距离分别标记为Da1i、Db1j和Dc1k； [0029] 第一制氢站a1i内车载PEM制氢耦合装置氢气余量为Ta1i； [0030] 第二制氢站b1j内车载PEM制氢耦合装置氢气余量为Tb1j； [0031] 第三制氢站c1k内车载PEM制氢耦合装置氢气余量为Tc1k； [0032] 当R1≤R2时， [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] 将满足公式(1)‑(4)中任一个对应的制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心，1≤e1≤i，1≤e2≤k，e1和e2为整数。 [0038] 优选地，还包括步骤U4， [0039] 当R1>R2时， [0040] [0041] [0042] [0043] [0044] 将满足公式(7)‑(8)中任一个对应的制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心，1≤e3≤j，e3为整数，min为对其括号内的参数求最小值。 [0045] 优选地，还包括步骤U5， [0046] 当氢气余量Sa1或Sb1都小于P时，风电制氢圆和光伏制氢圆所在区域内的制氢站联合调度， [0047] [0048] 将满足公式(9)中对应的制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心。 [0049] 优选地，制氢站a1和第一制氢站a1i内设置风电机组，风电机组发电为制氢站提供电源。 [0050] 优选地，制氢站b1和第一制氢站b1j内设置光伏板，光伏板发电为制氢站提供电源。 [0051] 可选地、所述车载PEM制氢耦合装置包括：PEM制氢装置、第一电力装置、第二电力装置和挡板，第一电力装置具有第一电源连接单元，第二电力装置具有第二电源连接单元；新能源光伏系统或者风电机组发电汇流至电力汇控柜，电力汇控柜的电力连通至制氢控制开关柜，所述制氢控制开关柜通过第一电力电源连接单元或第二电源连接单元向车载PEM制氢耦合装置提供电源。 [0053] 可选地、航煤制备中心和制氢站内设置有计算机控制装置，航煤制备中心与制氢站之间通讯连接。 [0054] 优选地，临氢异构催化剂包括载体及负载于载体活性金属，其中活性金属为镍、钼、钨、钴、钯和铂中的至少三种，载体为ZSM5、ZSM12、ZSM22和ZSM48中的至少两种。 [0055] 有益的技术效果： [0056] 利用光伏和风能等可再生能源在分布式制氢站生产氢气，将生产的氢气运输至航煤制备中心以进一步合成航煤，不仅提高了光伏和风能的消纳能力，而且避免了电解水制氢消耗的额外能源、工艺设备和电极材料，另外利用提高了可再生能源利用率。附图说明 [0057] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中： [0058] 图1A为航煤制备中心工艺示意图。 [0059] 图1B为现有制氢站布置图。 [0061] 图3为本发明实施例多个制氢站与航煤制备中心连接示意图。 [0062] 图4为本发明实施例新能源PEM制氢系统结构图。 [0063] 图5为本发明实施例车载制氢装置示意图。 [0064] 图6为本发明实施例PEM制氢单元示意图。 [0065] 图7为本发明实施例车载制氢装置与挡板位置示意图。 [0066] 图8为本发明实施例PEM制氢设备与制氢控制开关柜连接示意图。 [0067] 图9为本发明实施例PEM制氢设备与制氢控制开关柜位置角校正示意图。 [0068] 图10为本发明实施例位置角校正前与位置角校正后示意图。 [0069] 图11为本发明实施例纵向校正与水平方向校正示意图。 [0070] 图12为本发明实施例多个制氢站与航煤制备中心连接的又一示意图。 [0072] 图14‑15为本发明实施例伺服电动机示意图。 [0074] 图25为本发明实施例伺服电动机输出驱动力与转动角度示意图。 具体实施方式[0075] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0076] 需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。 [0077] 实施例一 [0078] 如图1‑3所示，一种制备航煤的方法，包括航煤制备中心9，在航煤制备中心9周边设置有有多个制氢站。 [0079] 航煤制备中心9北侧处于风力资源丰富区，因而航煤制备中心9北侧的多个制氢站内设置有风电机组，风电机组发电为制氢站提供电源。 [0080] 航煤制备中心9南侧处于光伏资源丰富区，因而航煤制备中心9南侧的多个制氢站内设置有光伏板，光伏板发电为制氢站提供电源。 [0081] 另外在航煤制备中心9的风力和光伏资源丰富区外，其余制氢站内设置有光伏板和/或风电机组，光伏板和/或风电机组发电为制氢站提供电源。 [0082] 在航煤制备中心9北侧最远处设置有制氢站a1，在制氢站a1处风力资源最丰富因而风电制氢量最大，制氢站a1至航煤制备中心9的距离为R1。 [0084] 以制氢站a1为圆心并以R1为半径作风电制氢圆，风电制氢圆内包含多个第一制氢站a1i，i为大于1的整数，附图3中示出了i为3的情况但i可以大于3例如取值为5、10、20、30、50、100等，第一制氢站a1i设置风电机组，风电机组发电为制氢站提供电源，风电制氢圆内风力资源稳定。 [0085] 以制氢站b1为圆心并以R2为半径作光伏制氢圆，光伏制氢圆内包含多个第二制氢站b1j，j为大于1的整数，附图3中示出了j为3的情况但j可以大于3例如取值为8、12、16、20、24、28等，第二制氢站b1i设置光伏板，光伏板发电为制氢站提供电源，光伏制氢圆内光伏资源稳定。 [0086] 风电制氢圆和光伏制氢圆所在区域外，设置有多个第三制氢站c1k，k为大于1的整数，附图3中示出了k为4的情况但k可以大于4例如取值为10、18、26、34、40等。第三制氢站c1k风力和光伏资源分布不均波动较大。 [0087] 制氢站a1、制氢站b1、第一制氢站a1i、第二制氢站b1j和第三制氢站c1k内都包括撬装模块化制氢装置和/或固定装模块化制氢装置。 [0088] 固定装模块化制氢装置包括电解槽100、制氢附加设施101、纯净设备102、水补充箱104、水泵105、催化剂箱106、电力变换装置107、变压器108、控制柜103和储氢区109。水补充箱104、催化剂箱106和水泵105依次连接后与电解槽100连接，用于提供电解液；控制柜103与电力变换装置107和变压器108连接以实现电压和电流控制变换，变压器8的电力经电力变换装置107的变换后向电解槽100供电。 [0089] 电解槽100内的氢气经过水下气体管道输送至制氢附加设备101和纯净设备102处理后制备出高纯度氢气，再经过气体管道1091输送至储氢区109存储。 [0090] 参见图1‑图4，撬装模块化制氢装置为车载PEM制氢耦合装置4，车载PEM制氢耦合装置4可移动。 [0091] 固定装模块化制氢装置的场区设置有撬装停车位110，撬装停车位110内具体划分为撬装停车位1‑n1，n1为正整数，撬装停车位供车载PEM制氢耦合装置4停放，固定装模块化制氢装置和撬装模块化制氢装置分别利用基础制氢站和调节制氢站内的光伏或风电能源制氢。 [0092] 如图4‑图11所示，新能源光伏系统1、电力汇控柜2、制氢控制开关柜3和PEM制氢设备4，新能源光伏系统1发电汇流至电力汇控柜2，制氢控制开关柜3控制电力汇控柜2和PEM制氢设备4之间的电力通断。电力汇控柜2和制氢控制开关柜3位于制氢站固定装模块化制氢装置所在场地。 [0093] 可选地、PEM制氢设备4也即为车载PEM制氢耦合装置4，其包括PEM制氢装置7、主电源5、备用电源6和定位块8，主电源5具有第一电源连接单元51，备用电源6具有第二电源连接单元61。 [0094] 模块化指车载PEM制氢耦合装置4设置为多个模块驶入固定装模块化制氢装置的场区设置的撬装停车位中，/1个或者多个车载PEM制氢耦合装置4同时制氢。 [0095] 如图5所示，PEM制氢装置7，它包括制氢单元、电源接入端71和储氢单元，第一电源连接单元51或者第二电源连接单元61与电源接入端71电连接。 [0096] 制氢单元：氢气由水直接分解制得，水分解法制氢具体为电解水制氢技术、光催化分解水制氢技术或热化学循环分解水制氢技术等，利用电能电解水生成氢气和氧气；利用太阳能、风能、或者地热能的热化学循环分解水制氢；利用光能通过催化剂直接分解水制氢，制得的氢气进入储氢单元储存。氢主要由水分解产生，实施方式可以是，但不限于光解水、电解水、热解水等。 [0098] 在寒冷的季节，当出现弃光或弃风时，利用光伏系统1与PEM制氢设备4耦合时，PEM制氢设备4与电源连接较困难，人工操作费时且操作困难；另外，当利用车载制氢装置制氢时，由于车轮与定位块8定位出现偏差，使得PEM制氢设备4的第一电源连接单元51或者第二电源连接单元61与电力汇控柜2之间的距离出现偏差，采用人工操作连接电源时，由于距离偏差出现电缆长度不够连接不上或者电缆端子孔不匹配从而无法螺接PEM制氢设备4与电力汇控柜2之间的连接电缆端子板。 [0099] 本申请在PEM制氢设备4与电力汇控柜2之间设置了制氢控制开关柜3，以便于PEM制氢设备4的自动化地连接电力汇控柜2，减少距离偏差出现的电缆长度不够连接不上或者电缆端子孔不匹配从而无法螺接PEM制氢设备4与电力汇控柜2之间的连接电缆端子板问题。 [0100] 图7为本发明实施例车载制氢设备与挡板位置示意图，其中图7的7a部分为PEM制氢设备4的车轮经定位块8精准定位时，主电源5的第一电源连接单元51与制氢控制开关柜3的电源接口31正对；图7的7b部分为PEM制氢设备4车轮未接触定位块8时，主电源5的第一电源连接单元51与制氢控制开关柜3的电源接口31出现距离偏差；图7的7c部分为PEM制氢设备4车轮超过定位块8时，主电源5的第一电源连接单元51与制氢控制开关柜3的电源接口31出现距离偏差；图7的7d部分为PEM制氢设备4车轮与定位块8出现角度偏差时，主电源5的第一电源连接单元51与制氢控制开关柜3的电源接口31出现角度偏差。 [0101] PEM制氢设备4的主电源5的第一电源连接单元51具有伸缩杆52和位于伸缩杆52端部的L1～L3三相端子53，伸缩杆52伸出第一电源连接单元51后推动L1～L3三相端子53与制氢控制开关柜3的电源接口31上的电源端子接触而给PEM制氢设备4提供电力。 [0102] 参见图7的7b‑7d部分示出了PEM制氢设备4车轮与定位块8出现距离或者角度偏差时，伸缩杆52伸出第一电源连接单元51后与制氢控制开关柜3的电源接口31上的电源端子的接触将出现偏差，影响电力供给的可靠性。 [0103] 位置角校正：PEM制氢设备4的车轮经定位块8定位后进行位置角校正，在第一电源连接单元51左右两侧对称设置有第一红外距离传感器54和第二红外距离传感器55，第一红外距离传感器54和第二红外距离传感器55之间的距离为CD，第一红外距离传感器54和第二红外距离传感器55的中心线均与其位于主电源5上的安装平面垂直，第一红外距离传感器54测得PEM制氢设备4与制氢控制开关柜3之间的距离为AD，第二红外距离传感器55测得PEM制氢设备4与制氢控制开关柜3之间的距离为BC，过A点作线段CD的平行线与线段BC交于点E，伸缩杆52伸出第一电源连接单元51后偏转角度为∠BAE＝arc(tan((BC‑AD‑0.1)/CD))，由于BC>AD，则偏转方向为从第二红外距离传感器55转向第一红外距离传感器54。 [0104] 由于PEM制氢设备4车轮与定位块8出现距离或者角度偏差，还有车轮气压引起的第一电源连接单元51竖起方向上的位移变化，进行了位置角校正后，出现了伸缩杆52伸出第一电源连接单元51后L1～L3三相端子53与制氢控制开关柜3的电源接口31上的电源端子存在竖直方向和水平方向的偏差。 [0105] 纵向校正：由于车轮气压一般引起的偏差是使得第一电源连接单元51的重心下降，因此，在制氢控制开关柜3上设置第一位置传感器32和第二位置传感器33，伸缩杆52伸出第一电源连接单元51后L1～L3三相端子53与制氢控制开关柜3接触后竖直向上移动，L1～L3三相端子53与第一位置传感器32接触后停止伸缩杆52的移动，垂直方向校正到位。 [0106] 水平方向校正：由于PEM制氢设备4车轮与定位块8出现距离或者角度偏差，第二位置传感器33设置于靠定位块8一侧，垂直方向校正到位后，L1～L3三相端子53向第二位置传感器33方向水平移动，L1～L3三相端子53与第二位置传感器33接触后停止伸缩杆52的移动，水平方向校正到位。 [0107] 位置角校正、纵向校正和水平方向校正到位后，控制制氢控制开关柜3内的断路器合闸，实现PEM制氢设备4的供电以制备氢气。 [0108] 定位块8设备有多个，以定位PEM制氢设备4的多个后车轮。 [0109] 航煤制备中心9调度制氢站a1、制氢站b1、第一制氢站a1i、第二制氢站b1j和第三制氢站c1k内的车载PEM制氢耦合装置，车载PEM制氢耦合装置将制备的氢气沿道路运往航煤制备中心9以在航煤制备中心9合成航煤，生物质原料制备航煤的方法包括如下步骤： [0110] 航煤制备中心包含反应器、加热器、车载PEM制氢耦合装置、合成塔、气体回收站、气液分离器、精馏塔和航煤存储器，所述方法包括以下步骤： [0111] 步骤1、将生物质原料填装入反应器，在反应器内合成直链烷烃CrH2r+2，其中r为10‑20之间的偶数，直链烷烃CrH2r+2送入加热器中加热； [0112] 步骤2、经加热的直链烷烃CrH2r+2与车载PEM制氢耦合装置供应的氢气在合成塔中混合； [0113] 步骤3、合成塔中在临氢异构催化剂的作用下进行催化反应生成航煤混合物，所述航煤混合物经气液分离器分离后将液相物料送至精馏塔分馏出航煤存储于航煤存储器，气液分离器分离出的气体送至气体回收站回收。 [0114] 车载PEM制氢耦合装置制备氢气的方法步骤包括： [0115] 步骤U1，制氢站a1、制氢站b1在当日的固定时间或者预定时间统计站内车载PEM制氢耦合装置氢气余量Sa1和Sb1；固定时间例如可以是每日的17、18、19、20、21点；航煤制备中心9下一日需氢量记为P，下一日为当日的下一天或者当天后的下一天，例如当日为6月3日，则下一日则为6月4日； [0116] 步骤U2，当氢气余量Sa1或Sb1中的一个大于等于P时，将Sa1或Sb1中数值大于等于P对应制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心9；当氢气余量Sa1或Sb1中的都大于P时，若R1 [0117] 步骤U3，当氢气余量Sa1或Sb1都小于P时，第一制氢站a1i、第二制氢站b1j和第三制氢站c1k与航煤制备中心9的距离分别标记为Da1i、Db1j和Dc1k； [0118] 第一制氢站a1i内车载PEM制氢耦合装置氢气余量为Ta1i； [0119] 第二制氢站b1j内车载PEM制氢耦合装置氢气余量为Tb1j； [0120] 第三制氢站c1k内车载PEM制氢耦合装置氢气余量为Tc1k； [0121] 当R1≤R2时， [0122] [0123] [0124] [0125] [0126] 将满足公式(1)‑(4)中任一个对应的制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心9，1≤e1≤i，1≤e2≤k，e1和e2为整数； [0127] 步骤U4，当R1>R2时， [0128] [0129] [0130] [0131] [0132] 将满足公式(7)‑(8)中任一个对应的制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心9，1≤e3≤j，e3为整数，min为对其括号内的参数求最小值； [0133] 步骤U5，当氢气余量Sa1或Sb1都小于P时，风电制氢圆和光伏制氢圆所在区域内的制氢站联合调度， [0134] [0135] 将满足公式(9)中对应的制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心9。 [0136] 所述生物质原料包括：秸秆、树叶、果木枝或木质纤维素中的一种或多种。 [0137] 实施例二 [0138] 本实施例与实施例一的不同在于，利用备用电源6实现电力汇控柜2向PEM制氢设备4供电。 [0139] 实施例三 [0140] 本实施例与实施例一的不同在于，同时利用第二电力装置5和备用电源6实现电力汇控柜2向PEM制氢设备供电。 [0141] 实施例四 [0142] 本实施例与实施例一的不同在于，所述方法还包括步骤：控制器自动控制伸缩杆52伸出位于PEM制氢设备4上的第一电源连接单元51后，在伸缩杆52移动距离达到0.6‑0.8倍的线段AD距离时，控制器控制伸缩杆52停止预设时间，例如停止10‑30秒或者1分钟，开启制氢控制开关柜3上的暖风喷头1‑2分钟，以去除伸缩杆52上的L1～L3三相端子53上的雨雪或者湿气，提高电气安全。 [0143] 可选地、伸缩杆52外包覆绝缘外皮，提高电气安全。 [0144] 实施例五 [0145] 本实施例与实施例一的不同在于，如图12，在航煤制备中心9北侧最远处设置有制氢站a1，在制氢站a1处风力资源最丰富因而风电制氢量最大。 [0146] 在航煤制备中心9南侧最远处设置有制氢站a2，在制氢站a2处太阳能资源最丰富因而光伏制氢量最大。 [0147] 对所有制氢站至航煤制备中心9的距离求平均值标记为Q，至航煤制备中心9的距离小于Q的制氢站标记为bv，v为大于1的整数。 [0148] 风电制氢圆和光伏制氢圆所在区域外，设置有多个第三制氢站ck，k为大于1的整数。 [0149] 步骤W1，制氢站a1、制氢站a2在当日的固定时间或者预定时间统计站内车载PEM制氢耦合装置氢气余量Sa1和Sa2；固定时间例如可以是每日的17、18、19、20、21点；航煤制备中心9下一日需氢量记为P，下一日为当日的下一天或者当天后的下一天，例如当日为6月3日，则下一日则为6月4日； [0150] 步骤W2，当氢气余量Sa1或Sa2中的一个大于等于P时，将Sa1或Sa2中数值大于等于P对应制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心9；当氢气余量Sa1或Sa2中的都大于P时，若R1 [0151] 步骤W3，当氢气余量Sa1或Sa2都小于P时，制氢站a1、制氢站a2和制氢站bv与航煤制备中心9的距离分别标记为Da1、Da2和Dbv； [0152] 制氢站bv内车载PEM制氢耦合装置氢气余量为Tbv； [0153] [0154] 将满足公式(10)中对应的制氢站内的车载PEM制氢耦合装置运输至航煤制备中心9。 [0155] 本实施例利用平均距离参与到航煤制备，不仅提高了氢原料的供应可靠性，还提高了经济性。 [0156] 实施例六 [0157] 本实施例与实施例一的不同在于，实施例一考虑了将分布式布置的制氢站中的氢气运输至航煤制备中心，然而氢气与其它气体的混合时的比例是精确控制的，车载PEM制氢耦合装置中储气瓶管线的通断由阀门控制，根据氢气与其它气体混合的比例要求，时而打开储气瓶阀门，时而减小或者关闭储气瓶阀门，即储气瓶阀门的开度在一定区间增加与减小，这一特点要求储气瓶阀门控制较为精确与可靠，以避免氢气比例的不稳定从而影响航煤制备的良品率。本实施例通过伺服电动机控制阀门的开度，从而提高阀门控制精度与可靠性。 [0158] 如图13‑15所示，车载PEM制氢耦合装置的PEM制氢装置7的箱体中包括固定支架204，固定支架204中的每行固定设置有多个储气瓶205，每个储气瓶205上端设置有串接在分气管中并控制储气瓶205打开与关闭的分立阀202，每行储气瓶205上的分气管并联连接于干线管，干线管上设置有总气阀201和气压表203；储气瓶205底部设有重量感应器206。气压表203后的干线管与通往甲醇制备中心混合炉中的管道通过法兰盘连接。 [0159] 分立阀202和总气阀201的开度通过不同的伺服电动机控制，即伺服电动机控制分立阀202和总气阀201的开打与关闭。 [0160] 可选地、分立阀202和总气阀201由不同电流等级伺服电动机控制，电流等级不同使得伺服电动机的输出驱动力不同。例如分立阀202对应的伺服电动机的电流等级为0.5A，总气阀201对应的伺服电动机的电流等级为1.5A。 [0161] 伺服电动机包括定子铁芯301、转子、定子绕组302、角度检测装置、外壳308、端盖310和轴承309，定子铁心301设置于外壳308内，定子的定子铁芯301的内侧设置有四个沿周向等角度布置的齿，四个齿上分别缠绕有定子绕组302，转子的转轴306通过轴承309装配在端盖310与外壳308之间，转子位于定子内侧作旋转运动。齿包括齿根311和齿靴312，两个齿之间设有定子槽313。角度检测装置包括霍尔传感器303和环形霍尔架304，其中，环形霍尔架304设置在轴承309的轴承座的外侧，霍尔传感器303固定于环形霍尔架304上，霍尔传感器用以感应永磁体307的磁场强度。 [0162] 转子包括转轴306、磁轭305和永磁体307，转轴306固定磁轭305与永磁体307，并且作为输出轴向分立阀202和总气阀201输出驱动力；磁轭305采用软磁材料制成；永磁体307用钕铁硼制成。靠近角度检测装置中的霍尔传感器303的两个相邻的永磁体307，为霍尔传感器303提供感应磁通，使霍尔传感器303输出对应的电压信号，从而确定转子的位移，从而实时测量伺服电动机转角位置控制伺服电动机转动角度大小的目的。磁轭305套设固定于转轴306上，磁轭305的周向均匀分布有偶数个径向充磁的永磁体307，在本实施例中，永磁体307的个数为4或者8个，四个永磁体307的极性交替布置，即四个永磁体307沿NSNS布置。可选地，四块永磁体307为瓦片形或者弧形且沿转子径向方向厚度相等，以减少转子运动过程中，齿部磁力线变化，进而消除磁通变化带来的转矩波动。 [0163] 可选地、相邻两个永磁体307之间设置有空隙，所述空隙为齿靴312与永磁体307之间气隙的0.4‑0.7。 [0164] 改变定子绕组302的电流极性和幅值可调整伺服电动机输出转矩的方向和大小，霍尔传感器303实时监测角位置以达到精确控制伺服电动机转动角度大小的作用。 [0165] 如图16‑24示出了齿的齿根311和齿靴312的局部示意图，图17‑24中齿根311、齿靴312和轴线的标识参见图16。 [0166] 优选地、如图16所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有三段弧面，三段弧面包括第一弧面f、第二弧面f1和第三弧面f2，第一弧面f、第二弧面f1和第三弧面f2的圆心均朝向永磁体307侧，第一弧面f朝向永磁体307，第二弧面f1和第三弧面f2背离永磁体307，其中第二弧面f1连接齿根311，第三弧面f2连接第一弧面f和第二弧面f1，第二弧面f1的半径r1小于第三弧面f2的半径r2，第一弧面f上的各点与永磁体307外侧弧面之间距离相等。 [0167] 优选地、如图17所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有三段弧面，三段弧面包括第一弧面f、第二弧面f4和第三弧面f3，第一弧面f和第二弧面f4的圆心均朝向永磁体307侧，第三弧面f3的圆心朝向齿根311侧，第一弧面f朝向永磁体307，第二弧面f4背离永磁体307，其中第二弧面f4连接齿根311，第三弧面f3连接第一弧面f和第二弧面f4，第三弧面f4的半径r3，2mm≤r3≤8mm。 [0168] 优选地、如图18所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有两段弧面和一段平面f6，两段弧面包括第一弧面f和第二弧面f5，第一弧面f和第二弧面f5的圆心均朝向永磁体307侧，平面f6连接齿根311，第二弧面f5连接第一弧面f和平面f6，第二弧面f5的半径r4，10mm≤r4≤40mm。 [0169] 优选地、如图19所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有三段弧面，三段弧面包括第一弧面f、第二弧面f18和第三弧面f19，第一弧面f和第三弧面f19的圆心均朝向永磁体307侧，第二弧面f18的圆心朝向定子槽313侧，第一弧面f朝向永磁体307，第二弧面f18和第三弧面f19背离永磁体307，其中第二弧面f18与齿根311上的直线面f17相切，第三弧面f19连接第一弧面f和第二弧面f18，通过第二弧面f18与齿根311上的直线面f17相切的设置，使得转轴306输出驱动力更加稳定。 [0170] 优选地、如图20所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有一段弧面和两段平面，两段平面包括第一平面f8与第二平面f9，弧面包括第一弧面f，第一弧面f圆心朝向永磁体307侧，第一平面f8连接齿根311上的直线面f7，第二平面f9连接第一弧面f和第一平面f8，第一平面f8与第二平面f9之间的夹角r4，120°≤r4≤160°；可选地，第二平面f9与齿根311上的直线面f7平行。 [0171] 优选地、如图21所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有两段弧面和一段平面，一段平面包括第一平面f12，弧面包括第一弧面f和第二弧面f11，第一弧面f和第二弧面f11的圆心均朝向永磁体307侧，第二平面f11连接齿根311上的直线面f10，第一平面f12连接第一弧面f和第二弧面f11；可选地，第一平面f12与齿根311上的直线面f10平行。 [0172] 优选地、如图22所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有三段弧面和一段平面f14，三段弧面包括第一弧面f、第二弧面f13和第三弧面f15，第一弧面f和第二弧面f13的圆心均朝向永磁体307侧，第三弧面f15的圆心朝向齿根311侧，第二弧面f13连接齿根311上的直线面f16，第三弧面f15连接第一弧面f，平面f14连接第二弧面f13和第三弧面f15，第三弧面f15的半径r6，5mm≤r4≤65mm；可选地，平面f14与齿根311上的直线面f16平行。 [0173] 优选地、如图23所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有两段弧面和一段平面f22，两段弧面包括第一弧面f和第二弧面f21，第一弧面f的圆心朝向永磁体307侧，第二弧面f21的圆心朝向定子槽313侧，第一弧面f朝向永磁体307，第二弧面f21背离永磁体307，其中第二弧面f21与齿根311上的直线面f20相切，平面f22连接第一弧面f和第二弧面f21，通过第二弧面f21与齿根311上的直线面f20相切的设置，使得转轴306输出驱动力更加稳定。 [0174] 优选地、如图24所示，齿靴312在齿根311的轴线一侧具有三段弧面和一段平面f26，三段弧面包括第一弧面f、第二弧面f24和第三弧面f25，第一弧面f和第三弧面f25的圆心均朝向永磁体307侧，第二弧面f24的圆心朝向定子槽313侧，第一弧面f朝向永磁体307，第二弧面f24和第三弧面f25背离永磁体307，其中第二弧面f24与齿根311上的直线面f23相切，第三弧面f25连接第二弧面f24，平面f26连接第三弧面f25和第一弧面f；可选地，平面f26与齿根311上的直线面f23平行。 [0175] 如图25所示，本实施例伺服电动机在‑50°‑50°角度区间在不同驱动电流下均实现了输出驱动力的稳定，从而避免了输出驱动力的波动对分立阀202和总气阀201的开度的影响，提高了氢气量的供应的精确性，提高了航煤制备的良品率。 [0176] 可选地，在步聚M5中，利用伺服电动机控制车载PEM制氢耦合装置中与储气瓶205连接的分立阀202和总气阀201的开度。可选地、伺服电动机设置1‑8个驱动电流等级，伺服电动机上还设置智能控制器，智能控制器根据不同的输出驱动力自动设定不同的驱动电流等级，以提高氢气组分的供应精确性，提高航煤制备的良品率。 [0177] 优选地，固定支架204中的每行设置3个储气瓶205，每行的每个储气瓶205上的分气管中设置1个分立阀202，每行3个储气瓶205上的分气管经分立阀202后并联连接于干线管，干线管上设置总气阀201，分气阀202和总气阀201经伺服电动机驱动转动角度为设定区间：‑20°至20°；每行设置的3个储气瓶205中的任意两个对应的分立阀202经伺服电动机驱动转动角度差大于5％时，总气阀201经伺服电动机驱动转动角度调整设定为所述设定区间的90％。每行设置的3个储气瓶205中的任意两个对应的分立阀202经伺服电动机驱动转动角度差大于10％时，总气阀201经伺服电动机驱动转动角度调整设定为所述设定区间的80％。每行设置的3个储气瓶205中的任意两个对应的分立阀202经伺服电动机驱动转动角度差大于20％时，总气阀201经伺服电动机驱动关闭。 [0178] 本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。 [0179] 需要说明的是，本发明实施例序号仅仅为了描述，并不代表实施例的优劣。 |
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