CN212834050U - 加热装置及制氢设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种加热装置及制氢设备，加热装置包括贴合在蒸汽发生器的管体外周上的加热主体、连接在所述加热主体端部以外接电源的电源引线；所述加热主体包括多个U形加热体，多个所述U形加热体沿所述管体的周向依次相接形成环状的加热主体。本实用新型的加热装置，功率可调、安装方便，用于制氢设备中，实现对蒸汽发生器的管道的快速分区域加热，可以在短时间将水加热转化成水蒸汽，提高电解高温(压)水蒸汽制氢设备的制氢效率并降低能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及电加热设备技术领域，尤其涉及一种加热装置及制氢设备。
背景技术
随着各种能源的开发利用，世界各国都在寻找和开发氢能源，氢能源作为一种新兴的能源正有待于取代传统能源。到目前为止，在世界范围内所有的制取氢气有多种方法。传统的制氢方法成本较高，生产效率低且有副产物产生，影响环境等。电解水制氢操作简单、清洁、并且水电解后没有有害的副产物产生。通过对传统的电解水制氢方法进行改进，发展出了电解高温(压) 水蒸汽制氢法。
电解高温(压)水蒸汽制氢法，一般是使用热量给水加热产生高温(压) 水蒸汽，并在其上加载直流电制取氢气。电解高温(压)水蒸汽需要将常温的水加热变成水蒸汽，目前常用的加热方法主要是使用液化气燃烧加热、煤炭燃烧加热、太阳能加热等，使用液化气/煤炭燃烧直接对水加热沸腾变成水蒸汽，加热时的温度不易控制，难以实现精确加热。使用明火直接对水进行加热有以下缺点：加热温度不易控制、加热时间长、热效率低等。使用太阳能对水加热加热速度较慢，严重影响制氢效率。
电加热器作为一种目前广泛应用的加热设备，其具有加热温度可控、加热速度快、能效利用率高等优点。但目前市面上普通的的电加热器加热温度无法满足电解高温(压)水蒸汽制氢法所需要的超高温度，且加热器普遍体积较大，无法实现快速安装。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种适用于电解高温(压)水蒸汽制氢设备的加热装置以及具有该加热装置的制氢设备。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种加热装置，加热装置，用于制氢设备，所述加热装置包括贴合在蒸汽发生器的管体外周上的加热主体、连接在所述加热主体端部以外接电源的电源引线；所述加热主体包括多个U形加热体，多个所述U形加热体沿所述管体的周向依次相接形成环状的加热主体。
优选地，所述U形加热体的长度方向平行所述管体的轴向。
优选地，所述U形加热体包括金属管、沿所述金属管的轴向穿设在其中的发热丝、填充在所述金属管和发热丝之间的绝缘填料。
优选地，所述金属管的横截面为方形或圆形。
优选地，所述加热装置还包括配合在所述加热主体的外周，将所述加热主体固定在所述管体外周上的环形卡箍。
本实用新型还提供一种制氢设备，包括蒸汽发生器以及多个以上任一项所述的加热装置；所述加热装置的加热主体贴合在蒸汽发生器的管体的外周上。
优选地，所述管体的两个端口分别为进水口和蒸汽出口；多个所述加热装置分别分布在所述管体靠近所述进水口的第一端上、所述管体靠近所述蒸汽出口的第二端以及所述管体的中间段上，分别形成第一加热组、第二加热组和第三加热组。
优选地，所述第一加热组的多个所述加热装置沿所述第一端的轴向间隔分布，使所述第一端形成预热区域；
所述第二加热组的多个所述加热装置沿所述第二端的轴向间隔分布，使所述第二端形成低沸点区域；
所述第三加热组的多个所述加热装置沿所述中间段的轴向相接排布，使所述中间段形成恒功率控制区域。
优选地，所述制氢设备还包括分别用于检测所述预热区域、低沸点区域和恒功率控制区域的温度的第一温度探头、第二温度探头和第三温度探头。
优选地，所述制氢设备还包括设置在所述蒸汽出口处，用于检测蒸汽温度的蒸汽温度探头。
本实用新型的加热装置，功率可调、安装方便，用于制氢设备中，实现对蒸汽发生器的管道的快速分区域加热，可以在短时间将水加热转化成水蒸气，提高电解高温(压)水蒸汽制氢设备的制氢效率并降低能耗。
结构简单，原理可靠，安全性能好。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型一实施例的加热装置在蒸汽发生器的管体上的结构示意图；
图2是图1中部分放大结构示意图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
如图1、2所示，本实用新型一实施例的制氢设备，包括蒸汽发生器以及多个加热装置10。蒸汽发生器包括作为蒸汽发生管道的管体20，加热装置20 设置在管体20的外周上。
其中，加热装置20包括加热主体11以及连接在加热主体11端部的电源引线12。加热主体11贴合在管体20的外周上，其一端部或两端部连接电源引线12，电源引线12用于外接电源，使加热主体11通电发热，从而对管体 20进行加热。
特别地，如图2所示，加热主体11包括多个U形加热体110，多个U形加热体110沿管体20的周向依次相接形成环状的加热主体11，U形加热体110 的设置使得加热主体11具有一定弹性，在周向上可伸缩，从而适用在不同直径的管体20上。U形加热体110的长度方向平行管体20的轴向。加热主体 11中每一个U形加热体110的宽度、长度以及数量等均可根据加热功率需求进行设置。
多个相接的U形加热体110可由一整体的长条状加热体经多次折弯形成。
具体地，U形加热体110可包括金属管、沿金属管的轴向穿设在其中的发热丝、填充在金属管和发热丝之间的绝缘填料。
金属管可以采用铜、不锈钢等耐高温金属材料制成。绝缘填料的主要作用是固定发热丝，并且隔绝发热丝和金属管，对两者进行绝缘；绝缘填料优选矿物绝缘材料，例如电工级氧化镁等耐高温绝缘材料。
金属管的横截面可以是方形等多边形，或圆形等其他形状。金属管可优选方形管，较于圆形管更有利于贴合在管体20的表面，贴合面积更大，热传导效率高，且方便后续折弯成U形。
加热装置20的电源引线12采用导电、耐热性能更好的纯镍线，克服了传统电源引线耐受温度较低和无法长时间在超高温状态下工作的缺点。
进一步地，加热装置10还包括配合在加热主体11外周的环形卡箍13，将加热主体11固定在管体20的外周上。环形卡箍13为可开合的卡箍件，方便在加热主体11外周的拆装。环形卡箍13开合的两端部之间可通过螺栓连接进行闭合。
如图1所示，蒸汽发生器的管体20的两个端口分别为进水口201和蒸汽出口202。多个加热装置10分别分布在管体20靠近进水口201的第一端上、管体20靠近蒸汽出口202的第二端以及管体20的中间段上，分别形成第一加热组、第二加热组和第三加热组。第三加热组的功率大于第一加热组和第二加热组的功率。
第一加热组的多个加热装置10沿管体20的第一端的轴向间隔分布，使第一端形成预热区域，用于对通过进水口201进入管体20内的水进行预热。第三加热组的多个加热装置10沿管体20的中间段的轴向相接排布，使中间段形成恒功率控制区域，可以快速将管体20内的水加热沸腾以转化为水蒸汽。第二加热组的多个加热装置10沿管体20的第二端的轴向间隔分布，使第二端形成低沸点区域，防止该端内水发生爆沸。
预热区域、低沸点区域和恒功率控制区域各区域的功率值取决于所需的蒸汽产生率。功率值的大小通过区域内加热装置10的数量增减实现。预热区域和低沸点区域内加热装置10之间的间隔可以根据需要调节，并且间隔的大小可根据时间调节。
进一步地，本实用新型的制氢设备还包括分别用于检测预热区域、低沸点区域和恒功率控制区域的温度的第一温度探头31、第二温度探头32和第三温度探头33。根据需要，还包括设置在蒸汽出口202处，用于检测蒸汽温度的蒸汽温度探头(未图示)。
本实用新型的制氢设备，可以是电解高温(压)水蒸汽制氢设备，通过加热装置10的设置实现功率可调，可以在短时间将水加热转化成水蒸汽，提高制氢效率并降低能耗。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种加热装置，用于制氢设备，其特征在于，所述加热装置包括贴合在蒸汽发生器的管体外周上的加热主体、连接在所述加热主体端部以外接电源的电源引线；所述加热主体包括多个U形加热体，多个所述U形加热体沿所述管体的周向依次相接形成环状的加热主体。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述U形加热体的长度方向平行所述管体的轴向。
3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述U形加热体包括金属管、沿所述金属管的轴向穿设在其中的发热丝、填充在所述金属管和发热丝之间的绝缘填料。
4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述金属管的横截面为方形或圆形。
5.根据权利要求1-4任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括配合在所述加热主体的外周，将所述加热主体固定在所述管体外周上的环形卡箍。
6.一种制氢设备，其特征在于，包括蒸汽发生器以及多个权利要求1-5任一项所述的加热装置；所述加热装置的加热主体贴合在蒸汽发生器的管体的外周上。
7.根据权利要求6所述的制氢设备，其特征在于，所述管体的两个端口分别为进水口和蒸汽出口；多个所述加热装置分别分布在所述管体靠近所述进水口的第一端上、所述管体靠近所述蒸汽出口的第二端以及所述管体的中间段上，分别形成第一加热组、第二加热组和第三加热组。
8.根据权利要求7所述的制氢设备，其特征在于，所述第一加热组的多个所述加热装置沿所述第一端的轴向间隔分布，使所述第一端形成预热区域；
所述第二加热组的多个所述加热装置沿所述第二端的轴向间隔分布，使所述第二端形成低沸点区域；
所述第三加热组的多个所述加热装置沿所述中间段的轴向相接排布，使所述中间段形成恒功率控制区域。
9.根据权利要求8所述的制氢设备，其特征在于，所述制氢设备还包括分别用于检测所述预热区域、低沸点区域和恒功率控制区域的温度的第一温度探头、第二温度探头和第三温度探头。
10.根据权利要求7所述的制氢设备，其特征在于，所述制氢设备还包括设置在所述蒸汽出口处，用于检测蒸汽温度的蒸汽温度探头。
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| CN202021397214.4U CN212834050U (zh) | 2020-07-15 | 2020-07-15 | 加热装置及制氢设备 |
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2020
- 2020-07-15 CN CN202021397214.4U patent/CN212834050U/zh active Active
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