CN114774166B - 一种工业制氢处理设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工业制氢技术领域，特别涉及一种工业制氢处理设备，包括加工桶、L形支架、存煤桶和采集单元；现有的制氢装置存在以下问题：该装置采用电解水制氢的方式制造氢气，因此需要向电解水内持续通电，成本较高，且该装置中的电解水在通电之后产生氧气和氢气，而该制氢装置无法有效的将氢气和氧气分离，从而无法确保氢气的纯度；本发明可以对煤块进行多方位加热，使得煤块受热产生气体，从而能够提高煤块产生气体的效率，且采用煤制氢的方式可有效的减少制氢成本；本发明通过水蒸气和氧化剂对煤块产生的气体进行二次反应可以确保氢气的纯度，从而可以确保氢气的质量及其后期的使用效果。
Description
技术领域
本发明涉及工业制氢技术领域，特别涉及一种工业制氢处理设备。
背景技术
氢气可作为能源使用，比如直接燃料和电化学转换等，工业上一般采用电解水制氢、天然气制氢以及煤制氢等制作方法，其中，煤制氢方法可分为煤焦化制氢和煤气化制氢，煤气化制氢指煤在高温、常压或加压下，与水蒸气或氧气反应，转化为氢气。
现有技术中采用的制氢装置更适用于单个制氢模块的控制和检测，若制氢模块为多个，制氢装置的产氢效率容易降低，且容易影响输出的氢气纯度。
针对上述中产氢效率低和氢气纯度低的问题，现有技术中提供了相应的解决方案，例如：申请号为202011390197.6的中国发明专利公开了一种制氢装置，该制氢装置通过上位机接受制氢模块上所测定的数据，并对制氢模块的氢气产出相关的参数进行调整，且该制氢装置通过控制电磁阀，可以在保证所产出氢气的纯度的条件下，控制氢气输出的进度。
然而上述专利提供的制氢装置还存在以下问题：1.该制氢装置通过电解水制氢，因此需要向电解水内持续通电，而采用电解水制氢的方式产生氢气的速度与电流大小相关，若电流较小，则反应速度慢，若电流较大，则反应速度块，因此制造氢气的成本较高。
2.上述的制氢装置中的电解水在通电之后产生氧气和氢气，而该制氢装置无法有效的将氢气和氧气分离，从而无法确保氢气的纯度。
发明内容
一、要解决的技术问题：本发明提供的一种工业制氢处理设备，可以解决上述背景技术中指出的难题。
二、技术方案：为达到以上目的，本发明采用以下技术方案，一种工业制氢处理设备，包括加工桶、L形支架、存煤桶和采集单元，所述加工桶的左右两侧均安装有L形支架，加工桶前侧的下半部开设有缺口，且加工桶的底部通过可拆卸的方式安装有存煤桶，加工桶内壁且靠近其上侧设置有采集单元。
所述采集单元包括固定板、定位气缸、联动板、支撑筒、气口、收集筒、反应组件和氧化组件，其中：加工桶内侧壁且靠近其上侧左右对称设置有两个固定板，每个固定板的底部均安装有一个定位气缸，定位气缸的伸缩端底部设置有联动板，两个联动板之间共同安装有支撑筒，支撑筒的开口向下设置，支撑筒的上端左右对称开设有两个气口，每个气口的上侧均安装有一个收集筒，收集筒与支撑筒之间设置有反应组件，加工桶内壁且靠近其上侧安装有氧化组件；采集单元可以对存煤桶内的煤块进行多方位的自动化加热，从而避免煤块存在加热死角而影响对煤块的加热效果。
所述反应组件包括耐热水箱、防水隔板、电加热片、圆形盖板、收集腔和第一连接管，其中：支撑筒的顶部安装有耐热水箱，耐热水箱的上端中部开设有注水口，耐热水箱内侧壁且靠近其下侧安装有防水隔板，防水隔板与耐热水箱的底部之间设置有电加热片，收集筒的顶部通过可拆卸的方式安装有圆形盖板，圆形盖板内部开设有收集腔，收集腔与耐热水箱之间安装有第一连接管；反应组件将耐热水箱内的水加热并产生水蒸气，进而通过水蒸气与收集筒内的初级气体反应为次级气体。
作为本发明的一种优选技术方案，所述氧化组件包括桶盖、安装块、氧化容器、出气管、第二连接管和支撑架，其中：加工桶的顶部通过可拆卸的方式安装有桶盖，桶盖的内侧壁左右对称设置有两个安装块，安装块靠近桶盖轴线的一侧安装有氧化容器，氧化容器483的上端安装有出气管，出气管的上侧穿过桶盖后延伸至外部，氧化容器的底部设置有第二连接管，第二连接管远离氧化容器的一端贯穿收集筒后延伸至收集筒的内部，收集筒的外壁且靠近支撑筒外环壁的一侧安装有支撑架，第二连接管穿过支撑架。
作为本发明的一种优选技术方案，所述出气管由直管和排气管组成的三通结构，其中，桶盖内左右两个氧化容器之间共同连接有直管，直管的上端安装有与其相连通的排气管，排气管的上端安装有连接头；氧化组件通过氧化剂与次级气体之间发生氧化反应，使得氧化反应后的次级气体成为氢气，通过水蒸气和氧化剂对煤块产生的气体进行二次反应可以确保氢气的纯度，从而可以确保氢气的质量及其后期的使用效果。
作为本发明的一种优选技术方案，所述加工桶底部的内侧壁左右对称设置有两个固定导轨，存煤桶的底部开设有与固定导轨滑动配合的凹槽；凹槽的前侧壁与固定导轨的前侧壁之间均安装有相吸的磁铁块；存煤桶插入至加工桶内之后，磁铁块相吸，从而可以对存煤桶进行定位，避免存煤桶在工作过程中发生偏移以及晃动而影响其与支撑筒之间的相对接，防止煤块产生的气体漏出至外部。
作为本发明的一种优选技术方案，所述存煤桶的上端开设有投料口，存煤桶的顶部且位于投料口的外壁安装有环形支架，环形支架的内环壁及其外环壁均上下对称安装有两个环形抵触胶圈，环形抵触胶圈受外力的作用下可发生变形，在无外力作用时可恢复原状。
作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑筒的底部开设有环形凹槽，环形凹槽的内壁开设有多个与环形抵触胶圈相配合的卡紧槽，且存煤桶、环形支架、支撑筒以及环形凹槽的轴线相重合；通过环形抵触胶圈与卡紧槽之间的相配合可以对支撑筒和存煤桶之间的缝隙进行密封，避免煤块受热产生的初级气体漏出而污染环境。
作为本发明的一种优选技术方案，所述圆形盖板的底部均匀开设有多个与收集腔相连通的气孔，且圆形盖板的底部均匀设置有多个与气孔相连通的喷头；通过喷头可以将收集腔内的水蒸气喷射至收集筒内，以便于初级气体与水蒸气之间快速反应，进而缩短反应时间。
作为本发明的一种优选技术方案，所述加工桶的底部通过可拆卸的方式设置有连接桶，连接桶的内侧壁安装有环形电加热垫。
三、有益效果：1.本发明提供的采集单元可以对存煤桶内的煤块进行多方位的自动化加热，从而避免煤块存在加热死角而影响对煤块的加热效果，进而提高煤块产生气体的效率，且采用煤制氢的方式可有效的减少制氢成本；本发明通过水蒸气和氧化剂对煤块产生的气体进行二次反应可以确保氢气的纯度，从而可以确保氢气的质量及其后期的使用效果。
2.本发明提供的反应组件将耐热水箱内的水加热并产生水蒸气，且反应组件通过喷头可以将收集腔内的水蒸气喷射至收集筒内，以便于初级气体与水蒸气之间快速反应，进而缩短反应时间，进而通过水蒸气与收集筒内的初级气体反应为次级气体。
3.本发明通过环形抵触胶圈与卡紧槽之间的相配合可以对支撑筒和存煤桶之间的缝隙进行密封，避免煤块受热产生的初级气体漏出而污染环境。
4.本发明通过磁铁块可以对存煤桶进行定位，避免存煤桶在工作过程中发生偏移以及晃动而影响其与支撑筒之间的相对接，防止煤块产生的气体漏出至外部。
5.本发明提供的氧化组件通过氧化剂与次级气体之间发生氧化反应，使得氧化反应后的次级气体成为氢气。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的加工桶、存煤桶和连接桶的分解结构示意图。
图3是本发明的加工桶、存煤桶和采集单元的剖视图(从前向后看)。
图4是本发明的存煤桶的剖视图(从右向左看)。
图5是本发明的加工桶的局部剖切图。
图6是本发明的存煤桶和采集单元的局部剖切图。
图7是本发明的图6的D处局部放大图。
图8是本发明的图6的E处局部放大图。
图中：1、加工桶；11、固定导轨；12、连接桶；13、环形电加热垫；2、L形支架；3、存煤桶；31、磁铁块；32、投料口；33、环形支架；34、环形抵触胶圈；4、采集单元；41、固定板；42、定位气缸；43、联动板；44、支撑筒；441、环形凹槽；442、卡紧槽；45、气口；46、收集筒；47、反应组件；471、耐热水箱；472、防水隔板；473、电加热片；474、圆形盖板；475、收集腔；476、第一连接管；477、气孔；478、喷头；48、氧化组件；481、桶盖；482、安装块；483、氧化容器；484、出气管；485、第二连接管；486、支撑架；487、直管；488、排气管；489、连接头。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参阅图1、图2、图6和图7，一种工业制氢处理设备，包括加工桶1、L形支架2、存煤桶3和采集单元4，所述加工桶1的左右两侧均安装有L形支架2，所述加工桶1的底部通过可拆卸的方式设置有连接桶12，连接桶12的内侧壁安装有环形电加热垫13；加工桶1前侧的下半部开设有缺口，且加工桶1的底部通过可拆卸的方式安装有存煤桶3，所述存煤桶3的上端开设有投料口32，存煤桶3的顶部且位于投料口32的外壁安装有环形支架33，环形支架33的内环壁及其外环壁均上下对称安装有两个环形抵触胶圈34，环形抵触胶圈34受外力的作用下可发生变形，在无外力作用时可恢复原状；加工桶1内壁且靠近其上侧设置有采集单元4；本实施例中，通过L形支架2使得加工桶1的底部与地面之间保留一定的距离，从而便于将存煤桶3取出以及安装。
参阅图3和图4，所述加工桶1底部的内侧壁左右对称设置有两个固定导轨11，存煤桶3的底部开设有与固定导轨11滑动配合的凹槽，通过固定导轨11配合凹槽可以对存煤桶3进行导向，方便存煤桶3插入至加工桶1内以及从加工桶1内取出；凹槽的前侧壁与固定导轨11的前侧壁之间均安装有相吸的磁铁块31；存煤桶3插入至加工桶1内之后，磁铁块31相吸，从而可以对存煤桶3进行定位，避免存煤桶3在工作过程中发生偏移以及晃动而影响其与支撑筒44之间的相对接，防止煤块产生的气体漏出至外部。
参阅图3、图5、图6和图7，所述采集单元4包括固定板41、定位气缸42、联动板43、支撑筒44、气口45、收集筒46、反应组件47和氧化组件48，其中：加工桶1内侧壁且靠近其上侧左右对称设置有两个固定板41，每个固定板41的底部均安装有一个定位气缸42，定位气缸42的伸缩端底部设置有联动板43，两个联动板43之间共同安装有支撑筒44，支撑筒44的开口向下设置，所述支撑筒44的底部开设有环形凹槽441，环形凹槽441的内壁开设有多个与环形抵触胶圈34相配合的卡紧槽442，且存煤桶3、环形支架33、支撑筒44以及环形凹槽441的轴线相重合；支撑筒44的上端左右对称开设有两个气口45，每个气口45的上侧均安装有一个收集筒46，收集筒46与支撑筒44之间设置有反应组件47，加工桶1内壁且靠近其上侧安装有氧化组件48。
工作时，首先向存煤桶3内投放一定量的煤块，再将存煤桶3安装至加工桶1内，随后将连接桶12安装在加工桶1底部，然后打开定位气缸42，定位气缸42通过联动板43带动支撑筒44向下移动并抵靠在存煤桶3的上端，当环形支架33与环形凹槽441底部发生抵靠时，环形抵触胶圈34在环形凹槽441的作用下发生收缩以及变形，随后支撑筒44抵靠在存煤桶3的上端，此时环形抵触胶圈34恢复原状并抵靠在卡紧槽442内，从而可以对支撑筒44和存煤桶3之间的缝隙进行密封，避免煤块受热产生的初级气体漏出而污染环境；再打开环形电加热垫13，使得环形电加热垫13对存煤桶3内的煤块进行加热，通过环形电加热垫13可以对存煤桶3内的煤块进行多方位加热，避免煤块存在加热死角而影响对煤块的加热效果，从而可以对煤块进行自动化加热，使得煤块受热而产生初级气体，由于初级气体质量轻，因此初级气体将经过气口45后积聚在收集筒46内，操作便捷，然后通过反应组件47可以对收集筒46内的初级气体进行初步的反应处理，随后通过氧化组件48对初级气体进行二次反应处理。
参阅图5、图6和图8，所述反应组件47包括耐热水箱471、防水隔板472、电加热片473、圆形盖板474、收集腔475和第一连接管476，其中：支撑筒44的顶部安装有耐热水箱471，耐热水箱471的上端中部开设有注水口，耐热水箱471内侧壁且靠近其下侧安装有防水隔板472，防水隔板472与耐热水箱471的底部之间设置有电加热片473，耐热水箱471为可快速拆卸的拼接结构，从而便于安装以及拆卸其内部的零部件，收集筒46的顶部通过可拆卸的方式安装有圆形盖板474，圆形盖板474内部开设有收集腔475，收集腔475与耐热水箱471之间安装有第一连接管476；所述圆形盖板474的底部均匀开设有多个与收集腔475相连通的气孔477，且圆形盖板474的底部均匀设置有多个与气孔477相连通的喷头478；通过喷头478可以将收集腔475内的水蒸气喷射至收集筒46内，以便于初级气体与水蒸气之间快速反应，进而缩短反应时间；工作时，首先向耐热水箱471内注入一定量的水，再打开电加热片473，电加热片473对耐热水箱471内的水加热，使得水受热产生水蒸气，水蒸气通过第一连接管476灌输至收集腔475内，当收集筒46内积聚初级气体时，打开喷头478，喷头478将收集腔475内的水蒸气向收集筒46内部喷射，使得水蒸气与收集筒46内的初级气体反应为次级气体。
参阅图3、图6和图8，所述氧化组件48包括桶盖481、安装块482、氧化容器483、出气管484、第二连接管485和支撑架486，其中：加工桶1的顶部通过可拆卸的方式安装有桶盖481，桶盖481的内侧壁左右对称设置有两个安装块482，安装块482靠近桶盖481轴线的一侧安装有氧化容器483，氧化容器483的上端安装有出气管484，所述出气管484由直管487和排气管488组成的三通结构，其中，桶盖481内左右两个氧化容器483之间共同连接有直管487，直管487的上端安装有与其相连通的排气管488，排气管488的上端安装有连接头489；出气管484的上侧穿过桶盖481后延伸至外部，氧化容器483的底部设置有第二连接管485，第二连接管485远离氧化容器483的一端贯穿收集筒46后延伸至收集筒46的内部，收集筒46的外壁且靠近支撑筒44外环壁的一侧安装有支撑架486，第二连接管485穿过支撑架486；工作时，向氧化容器483内投放与次级气体发生氧化反应的氧化剂，再将桶盖481安装在加工桶1上，随后在连接头489出安装收集氢气的容器，初级气体与水蒸气反应产生次级气体后，次级气体在收集筒46的作用下灌输至第二连接管485内，随后次级气体沿第二连接管485灌输至氧化容器483内，随后次级气体与氧化容器483内的氧化剂发生氧化反应，使得氧化反应后的次级气体成为氢气，然后氢气在出气管484的作用下排出至外部的收集容器内，通过水蒸气和氧化剂对煤块产生的气体进行二次反应可以确保氢气的纯度，从而可以确保氢气的质量及其后期的使用效果。
本发明的工作过程如下：第一步：首先向存煤桶3内投放一定量的煤块，其次将存煤桶3安装至加工桶1内，随后向氧化容器483内投放与次级气体发生氧化反应的氧化剂，再将桶盖481安装在加工桶1上，然后在连接头489出安装收集氢气的容器，随后向耐热水箱471内注入一定量的水，再将连接桶12安装在加工桶1底部。
第二步：打开定位气缸42，定位气缸42通过联动板43带动支撑筒44向下移动并抵靠在存煤桶3的上端，再通过环形电加热垫13对存煤桶3内的煤块进行加热，使得煤块受热而产生初级气体并经过气口45后积聚在收集筒46内。
第三步：通过电加热片473对耐热水箱471内的水加热，使得水受热产生水蒸气，水蒸气通过第一连接管476灌输至收集腔475内，随后通过喷头478将收集腔475内的水蒸气向收集筒46内部喷射，使得水蒸气与收集筒46内的初级气体反应为次级气体。
第四步：次级气体沿第二连接管485灌输至氧化容器483内，随后次级气体与氧化容器483内的氧化剂发生氧化反应，使得氧化反应后的次级气体成为氢气，然后氢气在出气管484的作用下排出至外部的收集容器内。
第五步：氢气收集完成之后，关闭环形电加热垫13和电加热片473，随后通过定位气缸42带动支撑筒44收回，再将连接桶12从加工桶1上拆下，便于将存煤桶3内的煤块更换，然后将收集容器取下即可。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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)
1.一种工业制氢处理设备，包括加工桶（1）、L形支架（2）、存煤桶（3）和采集单元（4），其特征在于：所述加工桶（1）的左右两侧均安装有L形支架（2），加工桶（1）前侧的下半部开设有缺口，且加工桶（1）的底部通过可拆卸的方式安装有存煤桶（3），加工桶（1）内壁且靠近其上侧设置有采集单元（4），其中：
所述采集单元（4）包括固定板（41）、定位气缸（42）、联动板（43）、支撑筒（44）、气口（45）、收集筒（46）、反应组件（47）和氧化组件（48），其中：所述加工桶（1）内侧壁且靠近其上侧左右对称设置有两个固定板（41），每个固定板（41）的底部均安装有一个定位气缸（42），定位气缸（42）的伸缩端底部设置有联动板（43），两个联动板（43）之间共同安装有支撑筒（44），支撑筒（44）的开口向下设置，支撑筒（44）的上端左右对称开设有两个气口（45），每个气口（45）的上侧均安装有一个收集筒（46），收集筒（46）与支撑筒（44）之间设置有反应组件（47），加工桶（1）内壁且靠近其上侧安装有氧化组件（48）；
所述反应组件（47）包括耐热水箱（471）、防水隔板（472）、电加热片（473）、圆形盖板（474）、收集腔（475）和第一连接管（476），其中：所述支撑筒（44）的顶部安装有耐热水箱（471），耐热水箱（471）的上端中部开设有注水口，耐热水箱（471）内侧壁且靠近其下侧安装有防水隔板（472），防水隔板（472）与耐热水箱（471）的底部之间设置有电加热片（473），收集筒（46）的顶部通过可拆卸的方式安装有圆形盖板（474），圆形盖板（474）内部开设有收集腔（475），收集腔（475）与耐热水箱（471）之间安装有第一连接管（476）；
所述存煤桶（3）的上端开设有投料口（32），存煤桶（3）的顶部且位于投料口（32）的外壁安装有环形支架（33），环形支架（33）的内环壁及其外环壁均上下对称安装有两个环形抵触胶圈（34）；
所述支撑筒（44）的底部开设有环形凹槽（441），环形凹槽（441）的内壁开设有多个与环形抵触胶圈（34）相配合的卡紧槽（442），且存煤桶（3）、环形支架（33）、支撑筒（44）以及环形凹槽（441）的轴线相重合；
所述氧化组件（48）包括桶盖（481）、安装块（482）、氧化容器（483）、出气管（484）、第二连接管（485）和支撑架（486），其中：所述加工桶（1）的顶部通过可拆卸的方式安装有桶盖（481），桶盖（481）的内侧壁左右对称设置有两个安装块（482），安装块（482）靠近桶盖（481）轴线的一侧安装有氧化容器（483），连通管的上端安装有出气管（484），出气管（484）的上侧穿过桶盖（481）后延伸至外部，氧化容器（483）的底部设置有第二连接管（485），第二连接管（485）远离氧化容器（483）的一端贯穿收集筒（46）后延伸至收集筒（46）的内部，收集筒（46）的外壁且靠近支撑筒（44）外环壁的一侧安装有支撑架（486），第二连接管（485）穿过支撑架（486）。
2.根据权利要求1所述的一种工业制氢处理设备，其特征在于：所述出气管（484）由直管（487）和排气管（488）组成的三通结构，其中，桶盖（481）内左右两个氧化容器（483）之间共同连接有直管（487），直管（487）的上端安装有与其相连通的排气管（488），排气管（488）的上端安装有连接头（489）。
3.根据权利要求1所述的一种工业制氢处理设备，其特征在于：所述加工桶（1）底部的内侧壁左右对称设置有两个固定导轨（11），存煤桶（3）的底部开设有与固定导轨（11）滑动配合的凹槽，凹槽的前侧壁与固定导轨（11）的前侧壁之间均安装有相吸的磁铁块（31）。
4.根据权利要求1所述的一种工业制氢处理设备，其特征在于：所述圆形盖板（474）的底部均匀开设有多个与收集腔（475）相连通的气孔（477），且圆形盖板（474）的底部均匀设置有多个与气孔（477）相连通的喷头（478）。
5.根据权利要求1所述的一种工业制氢处理设备，其特征在于：所述加工桶（1）的底部通过可拆卸的方式设置有连接桶（12），连接桶（12）的内侧壁安装有环形电加热垫（13）。
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