CN113639573A - 一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器 - Google Patents

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韩卫济
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Abstract

本发明公开了一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，由两片以上的单片换热器焊接而成，所述单片换热器包括中间为空腔结构的换热器外壳、设置在换热器上方接口及下方接口处的过滤器、填充于空腔内的吸附剂或者催化剂、用于填充吸附剂或者催化剂的填充口，填充催化剂和填充吸附剂的单片换热器依次交替设置；高温介质从填充吸附剂的单片换热器上方接口流入，经过吸附剂吸附杂质气体后，从下方接口流出；低温介质从填充催化剂的单片换热器下方接口流入，经过正仲氢转化后，从上方接口流出；本发明能够将吸附器、转化器和换热器的功能集中到同一个换热器中，减小设备体积、焊口数，并且降低能量损耗、工时和人工成本。

Description

一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器
技术领域
本发明属于氢液化装置研发应用的技术领域，具体涉及一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器。
背景技术
能源危机和环境污染是现在全世界都在关注的问题，发展可再生清洁能源是未来人类社会的必然趋势。氢能作为可再生且无污染的清洁能源越来越受到各国科学家的青睐，但是氢能大规模使用的前提是必须方便储运，所以氢气液化装备的研制和大规模发展势在必行。在氢液化装置研发中，一般会有吸附器、转化器和换热器等三个重要设备，这几个设备一般会单独研发，而且会安装在同一个真空冷箱中。设备都集中到同一个冷箱中，不可避免的造成冷箱大且笨重，单独设计研发的研发费用高，它们之间需要额外的管路连接使用，增加了能量损耗，增加了焊口(氢液化装置冷箱内设备必须是焊接对接且每道焊口都要进行探伤)，增加了工时和人工成本。这样不仅增加了成本投入而且不方便设备维护和使用。所以将转化器、吸附器和换热器三种设备功能合在一起，一同研发，缩小冷箱体积、降低研发成本势在必行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，能够将吸附器、转化器和换热器的功能集中到同一个换热器中，减小设备体积、焊口数，并且降低能量损耗、工时和人工成本。
实现本发明的技术方案如下：
一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，由两片以上的单片换热器焊接而成，所述单片换热器包括中间为空腔结构的换热器外壳、设置在换热器上方接口及下方接口处的过滤器、填充于空腔内的吸附剂或者催化剂、用于填充吸附剂或者催化剂的填充口，换热器上方接口及下方接口分别设置在换热器外壳的上端面和下端面，填充口设置在换热器外壳的上端面，填充催化剂和填充吸附剂的单片换热器依次交替设置；
高温介质(氢气)从填充吸附剂的单片换热器上方接口流入，经过吸附剂吸附杂质气体后，从下方接口流出；低温介质(低温氦气或者液氮)从填充催化剂的单片换热器下方接口流入，经过正仲氢转化后，从上方接口流出。
进一步地，所述过滤器由两层不锈钢孔板、两层不锈钢丝网、四层过滤吸附板、三层玻璃丝绵叠置而成。
进一步地，所述过滤器的组成材料叠放顺序从上到下依次为：不锈钢孔板、不锈钢丝网、过滤吸附板、玻璃丝绵、过滤吸附板、玻璃丝绵、过滤吸附板、玻璃丝绵、过滤吸附板、不锈钢丝网、不锈钢孔板。
进一步地，所述过滤吸附板为活性炭滤板、陶瓷滤板或羊毛毡板。
进一步地，所述钎焊板式换热器由6片单片换热器焊接而成。
有益效果：
本发明的换热器具有以下优点：
1、同时具有吸附器、转化器和换热器的功能；
2、拥有相同功能的前提下设备的体积更小；
3、焊口数更少，不需要额外管道连接，能量损耗更少；
4、安装更简单，更省工时，降低研发成本；
5、焊口数减少，设备整体安全系数更高。
附图说明
图1为单片换热器结构示意图。
图2为换热器工作原理图。
图3为换热器装配效果图。
图4为过滤器结构示意图。
其中，1-换热器外壳，2-过滤器，3-吸附剂或催化剂，4-填充口。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
术语解释：
液氢是仲氢和正氢的混合物，仲氢和正氢的化学性质完全相同，而物理性质有所差异，表现为仲氢的基态能量比正氢低。氢在液化和贮存时，由于自动催化作用，正氢会转化为仲氢并放出热量，使液氢产生蒸发损失，所以液氢产品中要求仲氢含量至少在95％以上，即要求液化时将正氢基本上都催化转化为仲氢。所以正氢在催化转化剂的作用下转化为仲氢的过程即为正仲氢转化。
本发明提供了一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，如图3所示，由两片以上的单片换热器焊接而成，单片换热器结构如图1所示：它由两个换热器外壳1、两个过滤器2、吸附剂或者催化剂3、吸附剂或催化剂填充口4组装而成。单片换热器由两片换热器外壳1、两个过滤器2以及填充口4焊接而成，吸附剂或者催化剂3由填充口4填充到单片换热器里面。图2是换热器的工作原理图，它由多片单片换热器焊接而成，填充催化剂和填充吸附剂的单片换热器依次交替安装。高温介质(这里指氢气)从换热器上方接口流入通过填充吸附剂的单片换热器后流出整个换热器，低温介质(这里指低温氦气或者液氮)从换热器下方接口流入通过填充催化剂的单片换热器后流出整个换热器。
图4为过滤器的示意图，它由两层不锈钢孔板、两层不锈钢丝网、四层活性炭滤板、三层玻璃丝绵叠置而成。
本发明实施例为六片式钎焊板式换热器，本发明方案适用于换热器片数应大于等于2的情况。
本发明过滤器中过滤吸附材料为活性炭，但不限于活性炭，可以为陶瓷滤板或羊毛毡等材质。
本发明中高温介质上进下出，低温介质下进上出，但不限于此，可以倒置即低温介质上进下出，高温介质下进上出。
本发明同时具有吸附器、转化器和换热器功能的钎焊板式换热器，但不限于三种功能都具备的换热器，还适用于同时具备吸附器和换热器功能的换热器，以及同时具备转化器和换热器功能的换热器两种情况。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，其特征在于，由两片以上的单片换热器焊接而成，所述单片换热器包括中间为空腔结构的换热器外壳、设置在换热器上方接口及下方接口处的过滤器、填充于空腔内的吸附剂或者催化剂、用于填充吸附剂或者催化剂的填充口，换热器上方接口及下方接口分别设置在换热器外壳的上端面和下端面，填充口设置在换热器外壳的上端面，填充催化剂和填充吸附剂的单片换热器依次交替设置；
高温介质从填充吸附剂的单片换热器上方接口流入，经过吸附剂吸附杂质气体后，从下方接口流出；低温介质从填充催化剂的单片换热器下方接口流入，经过正仲氢转化后，从上方接口流出。
2.如权利要求1所述的一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，其特征在于，所述过滤器由两层不锈钢孔板、两层不锈钢丝网、四层过滤吸附板、三层玻璃丝绵叠置而成。
3.如权利要求2所述的一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，其特征在于，所述过滤器的组成材料叠放顺序从上到下依次为：不锈钢孔板、不锈钢丝网、过滤吸附板、玻璃丝绵、过滤吸附板、玻璃丝绵、过滤吸附板、玻璃丝绵、过滤吸附板、不锈钢丝网、不锈钢孔板。
4.如权利要求2或3所述的一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，其特征在于，所述过滤吸附板为活性炭滤板、陶瓷滤板或羊毛毡板。
5.如权利要求1所述的一种具有过滤吸附和正仲氢转化功能的钎焊板式换热器，其特征在于，所述钎焊板式换热器由6片单片换热器焊接而成。
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