CN203479028U - 一种利用产品气余热的转化炉设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用产品气余热的转化炉设备，该利用产品气余热的转化炉设备包括转化炉本体（11）和转化模块（14），所述转化模块（14）内设原料气管路，所述原料气管路的进口连通所述外界原料气源，其出口直接连通位于所述转化炉本体（11）外部的产品气管道，所述转化模块（14）吸收所述辐射段流出的产品气热量，将预设量的原料气转化为所需产品气；该转化炉设备将产品气的余热完全用于产品气的生产，实现了产品气余热最大价值利用增加了利用产品气余热的转化炉设备的产品气的制备能力。

Description

一种利用产品气余热的转化炉设备

技术领域

本实用新型涉及产品气制备技术领域，特别涉及一种转化炉设备。

背景技术

转化炉设备是一种将原料气转化为产品气的转化设备，其中制氢转化炉设备为转化炉设备中常用的一类。

制氢转化炉设备主要包括转化炉本体、余热锅炉等部件，转化炉本体是制氢转化炉设备的转化反应的反应器，它内部设置有管路组件，管路组件的进口连通原料气源，出口连通余热锅炉。转化炉本体主要包括对流段以及辐射段，对流段主要对原料气进行预热，并将辐射段流出的烟气形成烟气流，使该烟气从预热段的出口流至外界，辐射段是转化的心脏，原料气主要在这里完成转换形成所需产品气。

目前我国转化炉的热效率一般为88%-90%左右，还远达不到节能的要求，一个重要原因是部分热量被烟气和产品气带走。从转化炉出来的高品位产品气，温度高达900～1100℃，为了使产品气的温度降至可收集的范围（一般40℃左右），工业上一般采用急冷余热锅炉、水冷或者油冷的工艺进行热量的回收。虽然大部分热量得到回收，但对回收热的利用率不高，比如部分余热锅炉的沸水直接排空、蒸汽利用不足等，造成能量的直接浪费。

因此，如何改进现有技术中的转化炉设备的结构，提高转化炉设备能量利用率，是本领域内技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的为提供一种利用产品气余热的转化炉设备，该利用产品气余热的转化炉设备具有比较高的能量利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种利用产品气余热的转化炉设备，包括设置有对流段和辐射段的转化炉本体，所述转化炉本体内设置有连通外界原料气源的原料气主管道，所述原料气主管道中的原料气经所述辐射段进入所述利用产品气余热的转化炉设备的产品集气管，还包括：

转化模块，所述转化模块内设原料气管路，所述原料气管路的进口连通所述外界原料气源，其出口直接连通位于所述转化炉本体外部的产品气管道，所述转化模块吸收所述辐射段流出的产品气热量，将预设量的原料气转化为所需产品气。

优选地，还包括热管模块，设置于所述辐射段流出的产品气的流通通道，以便吸取所述产品气的热量，并将其吸收的热量提供给所述转化模块。

优选地，所述转化模块为其内部原料气管路内部装有用于提高原料气转化效率的催化剂的催化转化模块。

优选地，所述产品气管道为位于所述辐射段出口处的产品气集合管。

优选地，所述热管模块包括取热段和放热段，所述取热段和所述放热段为分体式结构，所述转化模块置于所述放热段。

优选地，所述取热段置于所述产品气集合管的出口位置处。

优选地，还包括设置于所述转化模块的进气口处的换热器，所述产品气集合管的出口管包括主管路和分支管路，所述分支管路中的产品气经所述换热器换热后进入余热锅炉，所述主管路中的产品气经所述取热段换热后进入余热锅炉。

优选地，所述转化模块的出口连通所述换热器的进口处的所述分支管路。

优选地，所述分支管路上设置有流量控制阀。

优选地，所述利用产品气余热的转化炉设备为制氢利用产品气余热的转化炉设备。

本实用新型提供的利用产品气余热的转化炉设备还设有转化模块；所述转化模块内设原料气管路，所述原料气管路的进口连通所述外界原料气源，其出口直接连通位于所述转化炉本体外部的产品气管道，所述转化模块吸收所述辐射段流出的产品气热量，将预设量的原料气转化为所需产品气。

该实施方式中，产品气的部分热量提供给经过转化模块的原料气，经过转化模块的原料气直接转化成满足要求的产品气，该产品气从转化模块的出口直接流入转化炉本体外部的产品气管道。

该实施方式在原有工艺的基础上，基于热管原理，吸收产品气余热并将该热量用于产品气的获取，可以将产品气的余热完全用于产品气的生产，实现了产品气余热最大价值利用，降低产品气热量回收后热量的再次损失，增加了利用产品气余热的转化炉设备的产品气的制备能力。

附图说明

图1为本实用新型第一种实施例中利用产品气余热的转化炉设备的结构示意图。

其中，图1中附图标记和部件名称之间的一一对应关系如下所示：

11转化炉本体、12换热器、13余热锅炉、14转化模块、15热管模块、151取热段、152放热段、16产品气集合管、17流量控制阀、18主管路、19分支管路。

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种利用产品气余热的转化炉设备，该利用产品气余热的转化炉设备具有比较高的能量利用率。

不失一般性，本文以利用产品气余热的转化炉设备为一种顶烧式制氢利用产品气余热的转化炉设备为例介绍技术方案，本领域内技术人员应当理解，本技术方案还可以应用于其它产品气的利用产品气余热的转化炉设备中。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本实用新型第一种实施例中利用产品气余热的转化炉设备的结构示意图；其中，图中A表示进入转化模块的原料气流向；B表示经过热管模块的产品气的流向；C分支管路中产品气的流向。

本实用新型提供了一种利用产品气余热的转化炉设备，包括转化炉本体11，转化炉本体11包括对流段和辐射段，顶烧式制氢转化炉的燃烧器布置于辐射段的顶部，燃烧火焰大致与炉管平行，垂直向下燃烧，烟气下行，从辐射段底部烟道离开辐射段，对流段布置在辐射段的旁边。

转化炉本体11内设置有连通外界原料气源的原料气主管道，原料气主管道中的原料气经所述辐射段进入利用产品气余热的转化炉设备的产品集气管16。

本实用新型中的利用产品气余热的转化炉设备还包括转化模块14，用于将原料气转化为产品气，转化模块内设原料气管路，原料气管路的进口连通外界原料气源，其出口直接连通位于转化炉本体外部的产品气管道；转化模块14吸收流出辐射段的产品气的热量将预设量的原料气转化为所需产品气。

该实施方式中，产品气在进入余热锅炉13进行换热前，其部分热量先经热管模块15集中回收，提供给经过转化模块的原料气，经过转化模块的原料气直接转化成满足要求的产品气，该产品气从转化模块的出口直接流入转化炉本体11外部的产品气管道。

该实施方式在原有工艺的基础上，吸收产品气余热并将该热量用于产品气的获取，将产品气的余热完全用于产品气的生产，实现了产品气余热最大价值利用，降低热量回收后的再次损失，增加了利用产品气余热的转化炉设备的产品气的制备能力。

利用产品气余热的转化炉设备还可以进一步包括热管模块15，热管模块15，设置于辐射段流出的产品气的流通通道，以便吸取产品气的热量，并将其吸收的热量提供给转化模块14。本实用新型中从辐射段流出的产品气的热量还进一步由热管模块15回收，热管模块15将回收的热量传递给转化模块，转化模块利用热管模块15提供的热量将原料气转化为所需产品气。本实施例基于热管原理，热管模块15可以给转化模块提供比较稳定的热量，有利于提高转化模块14中原料气的转化效率。

在一种优选的实施方式中，上述实施例中的转化模块14可以为其内部原料气管路内部装有用于提高原料气转化效率的催化剂的催化转化模块；这样可以进一步降低原料气对转化温度的要求以及缩短转化时间，保证转化模块14内原料气完全转化为合格的产品气。

上述各实施例中，产品气管道可以为位于辐射段出口位置的产品气集合管16，转化模块14的出口可以直接连通辐射段出口处的产品气集合管16，经产品气集合管16连通余热锅炉13，这样经转化模块14生成的产品气和经辐射段生成的产品气两者可以在产品集合管内充分混合。

当然，产品气管道也可以为位于产品气集合管16和余热锅炉13之间的产品气运输管道。

上述各实施例中的热管模块15可以包括取热段151和放热段152，取热段151和放热段152为分体式结构，转化模块14置于放热段152，这样，可以根据实际空间情况，将取热段151和放热段152分开放置，增加热管模块15布置的灵活性。

在一种优选的实施方式中，取热段151置于产品气集合管的出口位置处，该处产品气温度比较高，这样有利于取热段151获取最大化热量，充分将产品气的热量应用于转化模块中原料气的转化，提高利用产品气余热的转化炉设备的生产能力。

上述各实施例中，利用产品气余热的转化炉设备还进一步包括设置于转化模块14的进气口处的换热器12，产品气集合管的出口管包括主管路18和分支管路19，分支管路19中的产品气经换热器12换热后进入余热锅炉13，主管路18中的产品气经取热段151换热后进入余热锅炉13；换热器12可以进一步吸收产品气的热量，将该热量提供给转化模块14。

进一步地，上述实施例中转化模块的出口连通换热器12的进口处的分支管路19；这样转化模块14内产生的产品气所携带热量可以进一步提供给转化模块14。分支管路19上可以设置有流量控制阀17，这样可以根据热管模块15收集的热量来控制流量控制阀17的开度，以便达到热量和转化模块14中的原料气流量的较好匹配。

上述各实施例中的转化模块14的进口可以单独设置管路连通原料气源，也可以连接于进入对流段的原料气的主管路上；另外，根据工艺要求，预热后的原料气进入催化转化模块的方式应与转化段的温度梯度形成对流，靠近产品气上游的催化转化模块的温度较高，靠近产品气下游的催化转化温度比较低，故一般原料气由转化模块14的低温端进入，由高温端流出。

上述各实施例中的制氢利用产品气余热的转化炉设备的其他部分请参考现有技术，在此不作详述。

以上对本实用新型所提供的一种利用产品气余热的转化炉设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种利用产品气余热的转化炉设备，包括设置有对流段和辐射段的转化炉本体（11），所述转化炉本体（11）内设置有连通外界原料气源的原料气主管道，所述原料气主管道中的原料气经所述辐射段进入所述利用产品气余热的转化炉设备的产品集气管，其特征在于，还包括：

转化模块（14），所述转化模块（14）内设原料气管路，所述原料气管路的进口连通所述外界原料气源，其出口直接连通位于所述转化炉本体（11）外部的产品气管道，所述转化模块（14）吸收所述辐射段流出的产品气热量，将预设量的原料气转化为所需产品气。

2.如权利要求1所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，还包括热管模块（15），设置于所述辐射段流出的产品气的流通通道，以便吸取所述产品气的热量，并将其吸收的热量提供给所述转化模块（14）。

3.如权利要求1所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，所述转化模块（14）为其内部原料气管路内部装有用于提高原料气转化效率的催化剂的催化转化模块。

4.如权利要求1所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，所述产品气管道为位于所述辐射段出口处的产品气集合管（16）。

5.如权利要求2所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，所述热管模块（15）包括取热段（151）和放热段（152），所述取热段（151）和所述放热段（152）为分体式结构，所述转化模块（14）置于所述放热段（152）。

6.如权利要求5所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，所述取热段（151）置于所述产品气集合管（16）的出口位置处。

7.如权利要求1至6任一项所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，还包括设置于所述转化模块（14）的进气口处的换热器（12），所述产品气集合管（16）的出口管包括主管路（18）和分支管路（19），所述分支管路（19）中的产品气经所述换热器（12）换热后进入余热锅炉（13），所述主管路（18）中的产品气经所述取热段（151）换热后进入余热锅炉（13）。

8.如权利要求7所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，所述转化模块（14）的出口连通所述换热器（12）的进口处的所述分支管路（19）。

9.如权利要求7所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，所述分支管路上设置有流量控制阀（17）。

10.如权利要求1所述的利用产品气余热的转化炉设备，其特征在于，所述利用产品气余热的转化炉设备为制氢利用产品气余热的转化炉设备。

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