CN214299265U - 一种蒸气发生器以及制氢系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种蒸气发生器以及制氢系统。所述蒸气发生器，包括：储液部，具有储液容纳腔以及开有连通所述储液容纳腔的输液入口；蒸气部，具有蒸气容纳腔以及开设有连通所述蒸气容纳腔的蒸气出口；至少一个蒸气传输通道，每个所述蒸气传输通道连接在所述储液部和所述蒸气部之间，且连通所述储液容纳腔和所述蒸气容纳腔；加热组件，作用于所述储液部和所述至少一个蒸气传输通道；过热部，设在所述至少一个蒸气传输通道和所述蒸气部的连接处。本实用新型有效提高了制氢系统制氢效率并使制得的蒸气的温度处于最佳制氢催化反应温度。
Description
技术领域
本实用新型涉及化工技术领域，具体而言，涉及一种蒸气发生器以及制氢系统。
背景技术
现如今，人类社会正面临着资源匮乏和环境污染的双重考验，节能环保成为各界关注的焦点，积极探索新能源具有重大的时代意义。氢气作为新能源的一种，其具有完全燃烧后的产物只有水、热值高以及制备原料易获得等优点，目前在工业和医学方面得到了大量的采用。现有技术中，制氢方法以电解水制氢或高温、高压制氢为主，但目前的制氢方法制氢效率低，蒸气温度时常达不到制氢催化剂的反应温度，造成制氢效率低下。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是现有的制氢系统制氢效率低，蒸气温度达不到要求的技术问题。
为解决上述问题，本实用新型提供一种蒸气发生器，包括：储液部，具有储液容纳腔以及开有连通所述储液容纳腔的输液入口；蒸气部，具有蒸气容纳腔以及开设有连通所述蒸气容纳腔的蒸气出口；至少一个蒸气传输通道，每个所述蒸气传输通道连接在所述储液部和所述蒸气部之间，且连通所述储液容纳腔和所述蒸气容纳腔；加热组件，作用于所述储液部和所述至少一个蒸气传输通道；过热部，设在所述至少一个蒸气传输通道和所述蒸气部的连接处。
本实施例中，通过所述加热组件对所述储液部和所述至少一个蒸气传输通道内的液体介质加热，产生蒸气通过所述至少一个蒸气传输通道至过热部进行过热，使所述蒸气达到反应温度，以提高制氢反应效率，提高制氢效率。
进一步的，每个所述蒸气传输通道靠近所述过热部的一端设有蒸气过热通道。
本实施例中，所述蒸气过热管道穿设于所述过热部，并连通所述蒸气部。
进一步的，所述过热部包括：电加热器，设于所述蒸气容纳腔内，所述电加热器包括多个电加热件。
本实施例中，通过所述电加热器对所述过热部内的蒸气进行过热。
进一步的，每个所述蒸气过热通道伸入有至少一个所述电加热件。
本实施例中，所述电加热件与所述蒸气直接接触，提高了过热效率且便于更换。
进一步的，每个所述蒸气过热通道的外部设有至少一个电加热件。
本实施例中，所述电加热件可竖直盘绕设置在所述蒸气过热通道外，使得所述蒸气过热通道内的所述蒸气受热更为均匀，提高了过热效率。
进一步的，所述过热部还包括：壳体，设于所述过热部外部，与所述过热部之间形成过热空间；其中，所述过热空间内设置热源。
本实施例中，所述过热空间内的热源用于加热所述蒸气过热通道内的所述蒸气。
进一步的，所述过热部还包括：尾气输入开口，开设于所述壳体外侧，连通所述过热空间；催化燃烧剂，设于所述过热空间内；废气出口，开设于所述壳体外侧，连通所述过热空间。
本实施例中，尾气通过所述尾气输入开口进入所述过热空间，与所述催化燃烧剂进行反应并放热。
另一方面，本实施例提供一种制氢系统，包括：蒸气发生器，如上述任一项实施例所述的蒸气发生器；氢气反应器，通过蒸气管道连通所述蒸气发生器。
本实施例中，所述蒸气发生器制得的所述过热蒸气通过所述蒸气管道通入所述氢气反应器，在所述氢气反应器内经反应后得到氢气。
进一步的，所述氢气反应器包括：至少一个热废气传输通道，穿设于所述氢气反应器内；热废气输出管道，连接所述至少一个热废气传输通道靠近所述蒸气管道的一端；热废气输入管道，连接所述至少一个热废气传输通道的另一端；制氢套筒，套设在至少一个热废气传输通道外部，连接在所述热废气输入管道和所述热废气输出管道之间；其靠近所述热废气输出管道的一侧开设有蒸气入口，靠近所述热废气输入管道的一侧开设有氢气出口；氢气输出管道，连接所述氢气出口；其中，所述制氢套筒与所述至少一个热废气传输通道之间形成氢气生成空间。
本实施例中，每个所述热废气传输通道对所述通入制氢套筒内的所述过热蒸气进行加热，保证所述过热蒸气的温度维持在合适的反应温度。
进一步的，所述氢气反应器还包括：多个多孔阻隔板，设于所述制氢套筒内，并将所述热废气输出管道与所述热废气输入管道之间的所述氢气生成空间依次分割为第一空间、第二空间和第三空间；其中，所述蒸气入口连通所述第一空间，所述氢气出口连通所述第三空间；所述第二空间内设有制氢催化剂。
本实施例中，所述过热蒸气进入所述第一空间时，在所述多孔阻隔板的作用下会均匀的流入所述第二空间与所述第二空间内的所述制氢催化剂进行反应，提高了所述氢气催化剂的利用率，避免所述过热蒸气仅与一侧所述氢气催化剂反应，使得制氢效率变低。
采用本实用新型的技术方案后，能够达到如下技术效果：
(1)蒸气经过热后可以到达最佳制氢催化反应温度，提高了制氢效率，且相较于现有的制氢方式，节约了能源并减少了废气排放。
(2)蒸气发生器生成的废气传输至制氢系统，通入至少一个热废气传输通道内并对制氢系统内的过热蒸气持续加热，提高了能源的利用率并减少了废气的排放。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例提供的蒸气发生器100的结构示意图；
图2为图1中蒸气发生器100的剖视图；
图3为本实用新型第一实施例提供的另一种蒸气发生器100的结构示意图；
图4为本实用新型第二实施例提供的制氢系统300的结构示意图；
图5为图4中氢气反应器200的剖视图。
附图标记说明：
1为储液部；2为蒸气部；3为加热组件；4为过热部；5为蒸气传输通道；11为输液入口；12为储液容纳腔；21为蒸气出口；22为蒸气容纳腔；41为蒸气过热通道；42为电加热器；43为壳体；44为尾气输入开口；45为废气出口；46为过热空间；100为蒸气发生器；200为氢气反应器；210为多孔阻隔板；220为氢气生成空间；221为第一空间；222为第二空间；223为第三空间；230为热废气传输通道；240为热废气输入管道；250为热废气输出管道；260为制氢套筒；270为氢气输出管道；280为蒸气管道；300为制氢系统；420为电加热件。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
【第一实施例】
参见图1，其为本实用新型第一实施例提供的蒸气发生器100的结构示意图，蒸气发生器100例如包括：储液部1、蒸气部2、加热组件3、过热部4以及至少一个蒸气传输通道5。其中，至少一个蒸气传输通道连接储液部1和蒸气部2。
具体的，结合图2，储液部1例如包括：储液容纳腔12，储液容纳腔12包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰均有一侧设有凹槽，当所述第一法兰设有凹槽的一侧和所述第二法兰设有凹槽的一侧相对连接成一个整体时，其内部形成的空腔为储液容纳腔12。
进一步的，储液部1还包括输液入口11，输液入口11设于所述第一法兰上，连通输液管和储液容纳腔12；优选的，所述输液管包括输水管和液态甲醇输送管，水和甲醇分别通过所述输水管和所述液态甲醇输送管预热后进入储液容纳腔12内，混合后得到一定比例的水—甲醇混合液。
继续参见图2，蒸气部2例如包括：蒸气出口21和蒸气容纳腔22，蒸气出口21开设于蒸气部2上，并连通蒸气容纳腔22，用于输送蒸气。
具体的，过热部4设在所述至少一个蒸气传输通道上端和所述蒸气部，过热部4例如包括：蒸气过热通道41和电加热器42，电加热器42包括多个电加热件420，蒸气过热通道41连通蒸气传输通道5和蒸气部2，每个蒸气过热通道41内设有至少一个电加热件420，用于过热蒸气；优选的，参见图3，电加热件420还可以环状设置在蒸气过热通道41外，使受热面积更加均匀，提高发热效率。
进一步的，过热部4还包括壳体43、尾气输入开口44以及废气出口45，壳体43设于过热部4外部，连接储液部1和蒸气部2，壳体43与过热部4之间形成过热空间46，尾气输入开口44开设于壳体43靠近储液部1的一侧，废气出口45开设于壳体43靠近蒸气部2的一侧，且尾气输入开口44废气出口45均连通过热空间46；其中，过热空间46内设有催化燃烧剂，尾气通过尾气输入开口44进入所述过热空间46，并与所述燃烧催化剂发生催化燃烧反应进行放热，对蒸气过热通道41内的蒸气进行过热。
优选的，尾气输入开口44包括空气进气管，尾气进气管以及甲醇进气管，空气和尾气分别通过所述空气进气管和所述尾气进气管预热后进入过热空间46，且部分甲醇通过所述甲醇进气管过热汽化后通入过热空间46，与所述空气和所述尾气混合得到混合气体，与所述燃烧催化剂发生催化燃烧反应进行放热。
继续参见图2，蒸气传输通道5为直管，多个蒸气传输通道5分列规则排布设置，提高了热传导效率，且易于更换；举例来说，蒸气传输管道5也可以为盘管，水平或竖直环绕设置，增加了接触面积，提高了热传导效率。
具体的，加热组件3例如包括：电加热装置和/或废气加热装置和/或催化燃烧加热装置，所述电加热装置与所述废气加热装置与所述催化燃烧加热装置可单独设置加热也可以互相配合加热。
举例来说，所述电加热装置作用于储液部1和蒸气传输管道5，对储液部1和蒸气传输管道5内的介质进行加热。
进一步的，所述废气加热装置包括废气入口和蓄热组件，所述废气入口设于壳体43靠近储液部1的一侧，所述蓄热组件设于所述废气入口和废气出口45之间，所述蓄热组件包括多个蓄热块，每个所述蓄热块能够保存热废气中的热量进行加热，避免热废气流通速度快，热量来不及吸收就流走，采用所述蓄热块后，能够对热量进行充分吸收，使热废气热量被存留在所述蓄热块中，之后通过所述蓄热块再将热量均匀的传递给每个蒸气传输通道5内的待加热介质，实现对所述高温废气的再利用及热量传递的均匀性；优选的，所述蓄热组件还可以是蓄热球和翅片，所述翅片设于每个蒸气传输通道5外侧，其中，所述蓄热球与所述翅片互相配合，所述蓄热球可延长所述热废气在所述蓄热组件内的存留时间，且采用所述蓄热球后，能够对所述热废气的热量进行充分吸收，使所述热废气的热量被存留在所述蓄热球中，之后通过所述蓄热球再将热量均匀的传递至每个蒸气传输通道5外侧的所述翅片，再通过每个蒸气传输通道5外侧的所述翅片将热量均匀传递给每个蒸气传输通道5内的待加热介质，实现对所述热废气的再利用及热量传递的均匀性。
进一步的，所述催化燃烧加热装置采用尾气与燃烧催化剂催化燃烧放热的方式进行加热，所述催化燃烧加热装置设于储液部1与蒸气传输通道5之间。
优选的，蒸气发生器100例如还包括：保温层，所述保温层套设于壳体43外部；其中，所述保温层例如包括：隔热保温层和真空保温层；具体的，所述隔热保温层套设于壳体43外部，且所述隔热保温层与壳体43之间的间隔空间为所述真空保温层。
【第二实施例】
参见图4，其为本实用新型第二实施例提供的制氢系统300的结构示意图，制氢系统300例如包括：蒸气发生器100以及氢气反应器200。其中，蒸气发生器100与氢气反应器200之间通过蒸气管道280连接，蒸气发生器100内制得的过热蒸气通过蒸气管道280输入氢气反应器200内，经氢气反应器200制得氢气。
具体的，结合图5，氢气反应器200例如包括：至少一个热废气传输通道230，每个热废气传输通道230靠近蒸气管道280的一端连接热废气输出管道250，其另一端连接热废气输入管道240，并在每个热废气传输通道230内设置蓄热球，延长热废气在每个热废气传输通道230内的停留时间并充分吸收热废气的热量，之后再均匀的将热量传递至每个热废气传输通道230外的待加热介质；优选的，每个热废气传输通道230外侧设有翅片，用于提高热传导效率。
进一步的，氢气反应器200还包括制氢套筒260，制氢套筒260连接在热废气输入管道240和热废气输出管道250之间，制氢套筒260与至少一个热废气传输通道230之间形成氢气生成空间220，制氢套筒260靠近热废气输出管道250的一侧开设有蒸气入口(图中未示出)，所述蒸气入口连通蒸气管道280，制氢套筒260靠近热废气输入管道240的一侧设有氢气出口(图中未示出)，所述氢气出口连通氢气输出管道270。
进一步的，氢气反应器200还包括多个多孔阻隔板210，每个多孔阻隔板210上设有多个小孔，并设有可容纳每个热废气传输通道230通过的通孔；多个多孔阻隔板210设于制氢套筒260内，并将制氢套筒260依次分割为第一空间221、第二空间222和第三空间223。
进一步的，第一空间221连通蒸气管道280，第三空间223连通氢气输出管道270，第二空间222内设有制氢催化剂；其中，所述过热蒸气通过蒸气管道280进入第一空间221，再通过多孔阻隔板210均匀进入第二空间222，所述过热蒸气在第二空间222内与所述制氢催化剂反应后得到氢气，所述氢气再通过多孔阻隔板210均匀进入第三空间223，最后通过氢气输出管道270传输至氢气贮存装置内贮存。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种蒸气发生器，其特征在于，包括：
储液部，具有储液容纳腔以及开有连通所述储液容纳腔的输液入口；
蒸气部，具有蒸气容纳腔以及开设有连通所述蒸气容纳腔的蒸气出口；
至少一个蒸气传输通道，每个所述蒸气传输通道连接在所述储液部和所述蒸气部之间，且连通所述储液容纳腔和所述蒸气容纳腔；
加热组件，作用于所述储液部和所述至少一个蒸气传输通道；
过热部，设在所述至少一个蒸气传输通道上端和/或所述蒸气部。
2.根据权利要求1所述的蒸气发生器，其特征在于，每个所述蒸气传输通道靠近所述过热部的一端设有蒸气过热通道。
3.根据权利要求2所述的蒸气发生器，其特征在于，所述过热部包括：
电加热器，设于所述蒸气容纳腔内，所述电加热器包括多个电加热件。
4.根据权利要求3所述的蒸气发生器，其特征在于，每个所述蒸气过热通道伸入有至少一个所述电加热件。
5.根据权利要求3所述的蒸气发生器，其特征在于，每个所述蒸气过热通道的外部设有至少一个电加热件。
6.根据权利要求2所述的蒸气发生器，其特征在于，所述过热部还包括：
壳体，设于所述过热部外部，与所述过热部之间形成过热空间；
其中，所述过热空间内设置热源。
7.根据权利要求6所述的蒸气发生器，其特征在于，所述过热部还包括：
尾气输入开口，开设于所述壳体外侧，连通所述过热空间；
催化燃烧剂，设于所述过热空间内；
废气出口，开设于所述壳体外侧，连通所述过热空间。
8.一种制氢系统，其特征在于，包括：
如权利要求1-7任一项所述的蒸气发生器；
氢气反应器，通过蒸气管道连通所述蒸气发生器。
9.根据权利要求8所述的制氢系统，其特征在于，所述氢气反应器包括：
至少一个热废气传输通道，穿设于所述氢气反应器内；
热废气输出管道，连接所述至少一个热废气传输通道靠近所述蒸气管道的一端；
热废气输入管道，连接所述至少一个热废气传输通道的另一端；
制氢套筒，套设在至少一个热废气传输通道外部，连接在所述热废气输入管道和所述热废气输出管道之间；制氢套筒设有蒸气入口和氢气出口；
氢气输出管道，连接所述氢气出口；
其中，所述制氢套筒与所述至少一个热废气传输通道之间形成氢气生成空间。
10.根据权利要求9所述的制氢系统，其特征在于，所述氢气反应器还包括：
多个多孔阻隔板，设于所述制氢套筒内，并将所述热废气输出管道与所述热废气输入管道之间的所述氢气生成空间依次分割为第一空间、第二空间和第三空间；
其中，所述蒸气入口连通所述第一空间，所述氢气出口连通所述第三空间；所述第二空间内设有制氢催化剂。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Effective date of registration: 20240102 Address after: Building 1, Unit 1, 2nd Floor, No. 112-1 Hongqiao Street, High tech Zone, Neijiang City, Sichuan Province, 641000, No. 21 BC Zone Patentee after: Sichuan Woyouda Technology Co.,Ltd. Address before: No.404, building 14, new town entrepreneurship center, Zengcheng low carbon headquarters park, No.400 Xincheng Avenue, Zengcheng District, Guangzhou, Guangdong Province Patentee before: Guangdong alcohol hydrogen New Energy Research Institute Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |