CN210915299U - 一种制氢机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种制氢机，包括制氢机和与其相连的储液罐，所述储液罐为制氢机提供原料，所述制氢机包括壳体，和设置在燃烧室外侧的原料液室、蒸汽室、催化室；所述壳体包括外壳体和内壳体，所述外壳体和内壳体之间填充有保温层，所述保温层设置在原料液室和催化室的外侧；在保温层中设置有至少一个蒸汽通道，所述蒸汽通道用于连通原料液室和蒸汽室；本实用新型的的有益效果是：在制氢机的外壳体的保温层中增设蒸汽通道，提高了保温层的保温效果；制氢机中的原料受热产生的混合蒸汽，在保温层中流动，原料进入催化室反应前，处于稳定的温度范围内，保证了反应的顺利进行。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工设备技术领域，特别涉及一种制氢机。
背景技术
氢是公认的最洁净的燃料，也是重要的化工合成原料。但它不是一次能源，它是要从一次能源通过转换生产出来的能量载体。氢气作为新能源燃料，展现了极广泛的和潜在的市场。如何从规划及技术上准备和迎接这一必然要到来的发展，将是一项极为重大的事情。选择先进的技术，合理的方法来生产和应用氢，以获得最大的经济和环境效益，这是未来的发展趋势。
现有技术中，常用于工业的燃烧炉进行燃烧，原料在催化剂的催化作用下产生氢气。在燃烧炉运行时，需要保证其内部的催化室处于合适的温度范围内，温度过高或过低，都会影响催化剂的活性，进而影响反应发生速率。
因此，对燃烧炉进行结构改进，将燃烧炉内的催化室调整到所需要的温度范围内，十分有必要。
实用新型内容
本实用新型旨在提出一种制氢机，包括制氢机和其相连的储液罐，通过在制氢机的壳体上设在保温层，同时在保温层中增设蒸汽通道，能够减少制氢机工作时的热量损失，合理利用制氢机产生的热量。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种制氢机，包括制氢机和与其相连的储液罐，所述储液罐为制氢机提供原料，所述制氢机与提纯装置相连接，所述提纯装置用于将产生的氢气提纯，所述制氢机包括壳体和燃烧室，所述燃烧室外侧环状叠放设置有相互连通的原料液室、储气室、催化室和蒸汽室，所述储气室中产生的气体能够进入提纯装置中进行提纯；所述壳体包括外壳体和内壳体，所述外壳体和内壳体之间填充有保温层，所述保温层设置在原料液室和催化室的外侧；所述保温层中设置有至少一个蒸汽通道，所述原料液室中产生的蒸汽通过所述蒸汽通道通入所述蒸汽室中。
本实用新型提供的制氢机在内部设置燃烧室，所述燃烧室的外部从上到下依次环形设置有原料液室、催化室和蒸汽式，通过储液罐为制氢机提供原料，使用的原料为水和甲醇的混合液；燃烧室燃烧时产生热量，原料液室内的原料受热蒸发后变为混合蒸汽，进入制氢机下部的蒸汽室中，混合蒸汽在蒸汽室中继续向上移动，经过催化室后发生反应生成氢气和一氧化碳的混合气体，其中氢气为主，生成后的氢气和一氧化碳混合气体通入提纯装置中进行提纯收集。本申请中既在催化室的外侧设置了保温层，又在保温层中设置了蒸汽通道形成的气体隔离层，保证了催化室内的温度平衡；同时混合蒸汽通过保温层中的蒸汽通道时，还能够保持混合蒸汽的温度，促进反应正常进行。
进一步的，所述外壳体在制氢机的上端形成拱形的封头，所述内壳体的顶端延伸为拱形结构，所述封头与内壳体之间形成腔室。
进一步的，所述腔室与蒸汽通道相连通，所述原料液室产生的混合蒸汽，通入所述腔室后再进入蒸汽通道。
进一步的，所述内壳体上设置有蒸汽出口，所述封头上设置有出气接口，所述原料液室通过蒸汽出口与出气接口相连通，进而通过蒸汽通道连通蒸汽室。
所述原料液室通过蒸汽出口与出气接口相连通，进而通过蒸汽通道连通蒸汽室。原料液室中的原料受热后产生的混合蒸汽，在进入蒸汽通道之前，先进入制氢机的上端的腔室中，减缓混合蒸汽冲入蒸汽通道的速度，避免出现大量蒸汽短时间内大量进入到蒸汽通道中引发的不安全现象。
进一步的，在所述保温层中设置有多个蒸汽通道，多个所述蒸汽通道在所述保温层中环状布置。
进一步的，所述蒸汽通道为第一蒸汽管路和第二蒸汽管路之间的夹层空间，所述第一蒸汽管路套设在第二蒸汽管路的外侧。
进一步的，所述蒸汽通道为多根空心管，所述空心管设置在外壳体和内壳体之间的保温层中。
进一步的，所述蒸汽通道迂回弯折的设置在保温层中。
采用第一蒸汽管路套设在第二蒸汽管路的外侧的结构后，蒸汽通道中的混合蒸汽介于保温层和第二蒸汽管路之间，为蒸汽通道中流动的混合蒸汽提供一个更好的保温环境。同时通过设置多根迂回弯折的空心管，混合蒸汽在空心管中迂回往复流动，最大程度的提高壳体中的保温效果。
进一步的，所述原料液室连接有液位检测装置。
相对于现有技术，本实用新型制氢机具有以下优势：
1)在制氢机的外壳体的保温层中增设蒸汽通道，提高了保温层的保温效果；
2)制氢机中的原料受热产生的混合蒸汽，在保温层中流动，原料进入催化室反应前，处于稳定的温度范围内，保证了反应的顺利进行。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1为本实用新型的制氢机的整体结构示意图；
图2为本实用新型的安装有提纯装置的制氢机的另一视角整体结构示意图；
图3为本实用新型的制氢机的主体结构示意图；
图4为本实用新型的制氢机中蒸汽通道的结构示意图；
图5为本实用新型的制氢机中蒸汽通道的另一种结构示意图。
附图标记说明：
1、制氢机；10、壳体；101、外壳体；1011、封头；102、内壳体；1021、腔室；103、保温层；1031、蒸汽通道；1032、第一蒸汽管路；1033、第二蒸汽管路；11、燃烧室；112、氢气出口；12、原料液室；121、第一接口；122、第二接口；123、第三接口；124、第四接口；125、蒸汽出口；126、第一安全口；13、蒸汽室；131、蒸汽入口；132、第一连接管；133、第二连接管；14、催化室；141、滤板；144、温度传感器；15、储气室；151、出气接口；2、储液罐；3、提纯装置。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本实用新型使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和或或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本实用新型可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
实施例1
如图1～2所示，本申请提供一种制氢机，包括制氢机1和与其相连的储液罐2，所述储液罐2为制氢机1提供原料，本实施例中使用的原料为水和甲醇的混合液；所述制氢机1与提纯装置3相连接，所述提纯装置3用于将产生的氢气提纯；所述制氢机1还包括壳体10、燃烧室11、原料液室12、蒸汽室13、催化室14和储气室15，所述燃烧室11设置在制氢机1的内部，在燃烧室11的外侧，从上到下依次设置有原料液室12、储气室15、催化室14和蒸汽室13，所述原料液室12、催化室14和蒸汽室13环形的设置在燃烧室11的外围；所述蒸汽室13与催化室14相连通，所述催化室14与储气室15相连通。
如图3所示，本申请的制氢机1的外围为圆柱形的壳体10，内部为圆柱形腔体的燃烧室11，所述壳体10包括外壳体101和内壳体102，所述外壳体101和内壳体102均向顶部方向延伸，其中外壳体101形成拱形的封头1011。
所述外壳体101和内壳体102之间填充有保温层103，所述保温层103为保温材料或隔热材料包裹在催化室14的外围，用于稳定催化室14内的反应温度。通过设置保温层103，能够有效避免制氢机1的热量散失，或防止出现催化室14内的局部温度过热/过冷等问题，避免副反应的发生，从而更加有利于设定的目标产物的合成，提高催化室14内的反应效率。本申请中，对保温层103中的保温材质的种类没有特别的限制，只要能够实现保温效果即可，例如保温层103可以选用保温石棉、陶瓷纤维等材料。
所述保温层103中设置有至少一个蒸汽通道1031，所述蒸汽通道1031用于连通原料液室12和蒸汽室13，制氢机运行时，需要调整催化室14的温度时，打开蒸汽通道1031，所述蒸汽通道1031中通过的是原料液室12中产生的混合蒸汽，加强保温层103的保温效果。通过在催化室14外部设置保温层103和蒸汽通道1031，对催化室14外围的温度实现热交换，能够进一步实现能源的高效利用及均匀加热。当催化室14的温度温度达到设定温度时，关闭蒸汽通道1031。
优选的，在所述保温层103中设置有多个蒸汽通道1031，多个所述蒸汽通道1031在所述保温层103中环状布置，围绕成一层或多层圆环状，且相邻的蒸汽通道1031之间等间距设置。
如图3所示，所述催化室14的内侧通过燃烧室11的热传递进行加热，外侧通过保温层103和蒸汽通道1031对其保温处理，能够更好的实现催化室14的预热处理和反应时的温度保持。
进一步的，所述外壳体101在制氢机1的上端形成拱形的封头1011，所述封头1011与内壳体102之间形成拱形的腔室1021，所述腔室1021与蒸汽通道1031相连通；在内壳体102上设置有蒸汽出口125，所述封头1011上设置有出气接口151，所述原料液室12通过蒸汽出口125与出气接口151相连通，进而通过蒸汽通道1031连通蒸汽室13。
本申请的制氢机采用所述结构后，原料液室12中的原料受热后产生的混合蒸汽，在进入蒸汽通道1031之前，先进入制氢机的上端的腔室1021中，减缓混合蒸汽冲入蒸汽通道1031的速度，避免出现大量蒸汽短时间内大量进入到蒸汽通道中引发的不安全现象。
本申请在保温层103中设置有至少一个蒸汽通道1031，所述蒸汽通道1031用于连通制氢机1上端的原料液室12与下端的蒸汽室13，通过蒸汽通道1031中流动的原料液室中蒸发的混合蒸汽气体，来增加保温层103的保温效果；同时在制氢机1炉体上连接有多个温度传感器144，用于对催化剂作用时的温度进行检测，保证催化剂活性，使催化剂最大限度发生作用。
本申请的制氢机的工作原理：制氢机工作时，通入制氢机内部燃烧室11的气体燃烧产生的热量，通过燃烧室11的炉壁传递至原料液室12中，所述原料液室12中的原料(水和甲醇的混合液)受热蒸发，变为混合蒸汽，进入到制氢机1顶部的腔室1021中；进而混合蒸汽通过内壳体102上的蒸汽出口125，经过管路流至出气接口151，进入到保温层103中间的蒸汽通道1031，流至蒸汽室13中，混合蒸汽继续向上移动，经过催化室14下方设置的滤板141，进入到催化室14中进行反应，生成氢气和一氧化碳的混合气体，其中氢气为主，生成后的氢气和一氧化碳混合气体进入储气室15，从氢气出口112排放到提纯装置3中，经过提纯装置吸附提纯，并导出氢气进行收集。
优选的，在制氢机1的炉体上，还设置有液位检测装置，本实施例中，制氢机的炉体为圆柱型结构，顶部为拱形，炉体上设置多个管口，连接有多种管路，包括第一接口121、第二接口122、第三接口123、第四接口124，第一接口121、第二接口122、第三接口123、第四接口124其中两个用于连接液位装置，液位装置用于测量液位的高低，以便及时补液或者停止补液，一个接口用于通入原料液，另一个用于排出废料液或者用于连接安全阀，该实施例由储液罐2提供原料液，由制氢机1炉体侧壁上第三接口123通入制氢机1中，第一接口121设置在炉体顶部，第二接口122设置在炉体侧壁，第一接口121和第二接口122存在高度差，用于连接液位装置，第四接口124设置在炉体顶部，用于设置保证混合蒸汽压力的安全阀装置。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，对制氢机中的蒸汽通道1031进行进一步的改进。
如图4所示，本实施例中，所述蒸汽通道1031为第一蒸汽管路1032和第二蒸汽管路1033之间的夹层空间，所述第一蒸汽管路1032套设在第二蒸汽管路1033的外侧，在第一蒸汽管路1032和第二蒸汽管路1033形成的环形夹层空间。所述混合蒸汽进入蒸汽通道1031后，所述第二蒸汽管路1033的中空结构还能够形成中空隔热层，提高蒸汽通道1031的高温效果。
所述第一蒸汽管路1032和第二蒸汽管路1033螺旋缠绕的设置在保温层103中，此时蒸汽通道1031能够最大面积的设置在催化室14的外侧，最大程度的利用通过蒸汽通道1031中的混合蒸汽的热量。
所述蒸汽通道1031也可以为多根空心管，如图5所示，多根空心管圆环阵列排布在外壳体101和内壳体102之间的保温层103中。
进一步的，为了提高蒸汽通道1031中的混合蒸汽的热量利用，所述多根空心管迂回弯折的设置在保温层103中，混合蒸汽在空心管中迂回往复流动，最大程度的提高壳体中的保温效果。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种制氢机，包括制氢机(1)和与其相连的储液罐(2)，所述储液罐(2)为制氢机(1)提供原料，其特征在于，所述制氢机(1)与提纯装置(3)相连接，所述提纯装置(3)用于将产生的氢气提纯，所述制氢机(1)包括壳体(10)和燃烧室(11)，所述燃烧室(11)外侧环状叠放设置有相互连通的原料液室(12)、储气室(15)、催化室(14)和蒸汽室(13)，所述储气室(15)中产生的气体能够进入提纯装置(3)中进行提纯；所述壳体(10)包括外壳体(101)和内壳体(102)，所述外壳体(101)和内壳体(102)之间填充有保温层(103)，所述保温层(103)设置在原料液室(12)和催化室(14)的外侧；所述保温层(103)中设置有至少一个蒸汽通道(1031)，所述原料液室(12)中产生的蒸汽通过所述蒸汽通道(1031)通入所述蒸汽室(13)中。
2.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，所述外壳体(101)在制氢机(1)的上端形成拱形的封头(1011)，所述内壳体(102)的顶端延伸为拱形结构，所述封头(1011)与内壳体(102)之间形成腔室(1021)。
3.根据权利要求2所述的制氢机，其特征在于，所述腔室(1021)与蒸汽通道(1031)相连通，所述原料液室(12)产生的混合蒸汽，通入所述腔室(1021)后再进入蒸汽通道(1031)。
4.根据权利要求3所述的制氢机，其特征在于，所述内壳体(102)上设置有蒸汽出口(125)，所述封头(1011)上设置有出气接口(151)，所述原料液室(12)通过蒸汽出口(125)与出气接口(151)相连通，进而通过蒸汽通道(1031)连通蒸汽室(13)。
5.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，在所述保温层(103)中设置有多个蒸汽通道(1031)，多个所述蒸汽通道(1031)在所述保温层(103)中环状布置。
6.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，所述蒸汽通道(1031)为第一蒸汽管路(1032)和第二蒸汽管路(1033)之间的夹层空间，所述第一蒸汽管路(1032)套设在第二蒸汽管路(1033)的外侧。
7.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，所述蒸汽通道(1031)为多根空心管，所述空心管设置在外壳体(101)和内壳体(102)之间的保温层(103)中。
8.根据权利要求7所述的制氢机，其特征在于，所述蒸汽通道(1031)迂回弯折的设置在保温层(103)中。
9.根据权利要求1所述的制氢机，其特征在于，所述原料液室(12)连接有液位检测装置。
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