CN214693314U - 一种制氢系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种制氢系统，包括：制氢装置，所述制氢装置包括：蒸气发生器，设有蒸气生成空间和蒸气过热空间，所述蒸气发生器为中空结构，其内部形成容纳空间，所述蒸气生成空间内设有尾气燃烧加热管，所述尾气燃烧加热管内填充燃烧催化剂；可拆卸接头，设置在所述尾气燃烧加热管端部且靠近所述蒸气发生器端部的一侧；氢气发生器，套设于所述容纳空间内，所述氢气发生器内部设有氢气生成空间；氢气输出管，连通所述氢气生成空间；蒸气输送管，所述蒸气发生器通过所述蒸气输送管与氢气发生器相连通；提纯装置，连通所述氢气输出管。本实用新型有效解决制氢系统中蒸气发生器内填充燃烧催化剂的管不方便添加和更换燃烧催化剂的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及制氢技术领域，尤其涉及制氢系统。
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，制氢系统中的蒸气发生器内尾气的燃烧催化剂未设置在蒸气发生器管内，造成燃烧催化剂消耗大且浪费的问题且填充燃烧催化剂的管无可拆卸接头不方便添加和更换燃烧催化剂。
实用新型内容
因此，本实用新型实施例提供一种制氢系统，有效解决制氢系统中蒸气发生器内填充燃烧催化剂的管无可拆卸接头不方便添加和更换燃烧催化剂的问题。
一方面，本实用新型实施例提供的一种制氢系统包括：制氢装置，所述制氢装置包括：蒸气发生器，设有蒸气生成空间和蒸气过热空间，所述蒸气发生器为中空结构，其内部形成容纳空间，所述蒸气生成空间内设有尾气燃烧加热管，所述尾气燃烧加热管内填充燃烧催化剂；可拆卸接头，设置在所述尾气燃烧加热管端部且靠近所述蒸气发生器端部的一侧；所述制氢装置还包括：氢气发生器，套设于所述容纳空间内，所述氢气发生器内部设有氢气生成空间；氢气输出管，连通所述氢气生成空间；蒸气输送管，所述蒸气发生器通过蒸气输送管与氢气发生器相连通；提纯装置，连通所述氢气输出管，用于对所述氢气发生器生成的氢气进行提纯。
采用该技术方案后所达到的技术效果：实现蒸气发生器的尾气燃烧加热管内填充燃烧催化剂，尾气可以通入管内实现尾气与燃烧催化剂反应加热，且尾气燃烧加热管设置可拆卸接头方便添加和更换燃烧催化剂，提纯装置可以提纯得到纯净的氢气。
在本实用新型的一个实施例中，所述可拆卸接头为中空结构，其内壁设有内螺纹或外螺纹，所述尾气燃烧加热管端部设有外螺纹或内螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹配合连接实现可拆卸连接。
采用该技术方案后所达到的技术效果：可拆卸接头具体的一种连接方式，螺纹连接方便拆卸和旋拧安装。
在本实用新型的一个实施例中，所述可拆卸接头为法兰形状，且周向设有至少一个连接口，所述可拆卸接头套设于所述尾气燃烧加热管且靠近所述蒸气发生器的端部一侧，所述可拆卸接头通过螺栓与所述连接口配合连接。
采用该技术方案后所达到的技术效果：可拆卸接头具体的一种连接方式，可拆卸接头螺栓连接连接牢固且方便拆卸。
在本实用新型的一个实施例中，所述蒸气生成空间端部设有尾气集箱，所述尾气集箱设有尾气进口且端部设有连接开口，所述尾气集箱与所述尾气燃烧加热管相连通，所述可拆卸接头通过螺栓与所述连接口和所述连接开口配合连接实现可拆卸连接。
采用该技术方案后所达到的技术效果：尾气集箱实现尾气的储存并给尾气燃烧加热管提供尾气进行在尾气燃烧加热管内尾气与燃烧催化剂反应加热生成蒸气。
在本实用新型的一个实施例中，所述可拆卸接头采用卡扣或卡簧的方式可拆卸连接所述尾气燃烧加热管。
采用该技术方案后所达到的技术效果：采用卡扣连接方便拆卸，安装可靠；采用卡簧连接安装牢固，且可以防止管内燃烧催化剂在连接处泄露。
在本实用新型的一个实施例中，所述提纯装置包括：气液分离罐，设有氢气进口和氢气出口，所述氢气进口连接所述氢气输出管，通过所述氢气输出管连通所述氢气生成空间；提纯吸附塔，设有氢气输入口、提纯氢气出口和尾气出口，所述氢气输入口连接所述氢气出口；尾气收集罐，连接所述尾气出口；提纯氢气储存罐，连接所述提纯氢气出口。
采用该技术方案后所达到的技术效果：提纯装置内具体通过气液分离、氢气提纯吸附、尾气收集、氢气储存的提纯方式实现得到纯度较高的氢气。
在本实用新型的一个实施例中，所述提纯吸附塔内设有氢气过滤器，所述氢气过滤器将提纯吸附塔内分隔为待提纯氢气容纳空间和提纯氢气容纳空间。
采用该技术方案后所达到的技术效果：说明提纯吸附塔内通过氢气过滤器对待提纯的氢气过滤，得到过滤后的氢气，且说明提纯吸附塔内的空间结构。
在本实用新型的一个实施例中，所述氢气过滤器内依次设置为Al2O3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛。
采用该技术方案后所达到的技术效果：具体说明氢气过滤器内实现氢气提纯的结构，通过Al2O3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛分层对氢气过滤杂质。
在本实用新型的一个实施例中，所述蒸气过热空间内部设有蒸气盘管和第一电加热件，所述蒸气盘管连通所述蒸气生成空间且盘套于所述蒸气发生器的内壁，所述第一电加热件周向分布于蒸气盘管外。
采用该技术方案后所达到的技术效果：蒸气过热空间内蒸气在盘管内传输，盘管方式传输可以增大蒸气过热面积，同时在蒸气过热空间内的第一电加热件加热升温，防止蒸气在盘管内出现冷凝液化现象。
在本实用新型的一个实施例中，氢气发生器包括：电加热管，设于所述氢气生成空间内；第二多孔阻隔板，设有透气口且设于氢气生成空间内，制氢催化剂均匀分布设于所述第二多孔阻隔板上。
采用该技术方案后所达到的技术效果：电加热管提高蒸气与制氢催化剂反应的速率，提高氢气生成效率；制氢催化剂可以均匀分布在第二多孔阻隔板上，增大制氢催化剂与蒸气接触面积，进一步提高制氢反应速率。
综上所述，本申请上述各个实施例可以具有如下一个或多个优点或有益效果：i)蒸气发生器中管内填充燃烧催化剂，燃烧催化剂消耗小，减少催化剂的浪费；ii)尾气燃烧加热管设有可拆卸接头方便添加和更换燃烧催化剂；iii)制氢系统中有提纯装置，得到较纯净的氢气。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型提供的一种制氢系统500的结构示意图。
图2为图1中制氢装置300的结构示意图。
图3为蒸气发生器100的结构示意图。
图4为图3中蒸气发生器100内部结构示意图。
图5为图4中蒸气发生器100内部连接可拆卸接头133的结构示意图。
图6为图5中可拆卸接头133与尾气燃烧加热管131连接示意图。
图7为图3中蒸气发生器100的剖示图。
图8为可拆卸接头133与螺栓134的连接示意图。
图9为采用卡扣方式的尾气燃烧加热管131的结构示意图。
图10为采用卡扣方式的可拆卸接头133结构示意图。
图11为图9中A的放大图。
图12为采用卡簧方式的尾气燃烧加热管131的结构示意图。
图13为第一卡簧63的结构示意图。
图14为第二卡簧64的结构示意图。
图15为多孔隔板52的结构示意图。
图16为氢气发生器200的结构示意图。
图17为图16氢气发生器200的剖面示意图。
主要元件符号说明：500为制氢系统；400为提纯装置；410为气液分离罐；420 为提纯吸附塔；430为尾气收集罐；440为提纯氢气储存罐；300为制氢装置；310为蒸气输送管；320为氢气输出管；200为氢气发生器；201为电加热管；202为蒸气进口；203为氢气生成空间；204为第二多孔阻隔板；100为蒸气发生器；101为尾气进口；102为尾气集箱；103为废气出口；104为容纳空间；110为蒸气过热空间；111 为蒸气盘管；112为第一电加热件；120为第一多孔阻隔板；121为第一通孔；122为第二通孔；130为蒸气生成空间；131为尾气燃烧加热管；132为换热翅片；133为可拆卸接头；134为螺栓；135为第二电加热件；52为多孔隔板；56凸条；561第一连杆；562第二连杆；563第三连杆；57卡槽；58第一卡槽；59第二卡槽；63第一卡簧； 64第二卡簧；71凹槽；72气孔。
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。
参见图1，其为本实施提供的一种制氢系统500的，所述制氢系统例如包括：制氢装置300和提纯装置400。结合图2，制氢装置300包括：蒸气发生器100、氢气发生器200、可拆卸接头(图中未标出)、氢气输出管320和蒸气输送管310。蒸气发生器100内通过加热蒸气材料生成蒸气，蒸气通过蒸气输送管310输送蒸气至氢气发生器200内，氢气发生器200内蒸气与制氢催化剂反应生成氢气，生成的氢气通过提纯装置400进行提纯；结合图4和图7，蒸气发生器100设有蒸气生成空间130和蒸气过热空间110，蒸气发生器100为中空结构，其内部形成容纳空间104，氢气发生器 200套设于容纳空间104内，蒸气发生器100和氢气发生器200相互套接设计减少制氢装置300的占地面积，方便使用。
具体的，参见图5和图6，蒸气生成空间130内设有尾气燃烧加热管131，尾气燃烧加热管130内填充燃烧催化剂，尾气通入尾气燃烧加热管131内与燃烧催化剂反应燃烧放热对管外蒸气材料加热生成蒸气，蒸气发生器100中尾气燃烧加热管131内填充燃烧催化剂使得燃烧催化剂接触面积小，减少燃烧催化剂的浪费。可拆卸接头133 设置在尾气燃烧加热管131端部且靠近蒸气发生器100底部的一侧，可拆卸接头133 方便尾气燃烧加热管131内添加和更换燃烧催化剂，提高尾气与燃烧催化剂反应提高加热效率，进而提高生成蒸气效率，从而提高制氢效率。
优选的，结合图7，蒸气生成空间130内可设有第二电加热件135，第二电加热件135加热蒸气生成空间内蒸气材料生成蒸气，第二电加热件135在蒸气生成空间内加热可以提高蒸气生成效率，从而提高蒸气发生器100的使用效率。
优选的，可拆卸接头133为中空结构，可拆卸接头133内壁可以为内螺纹，尾气燃烧加热管131下端可以为外螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹配合连接实现可拆卸连接。可拆卸接头133的螺纹连接方式，通过可持续接头133旋拧操作方式方便拆卸和安装，且在可拆卸接头133损坏时方便更换和拆卸。
优选的，参见图3，蒸气生成空间130底部设有尾气集箱102，尾气集箱102设有尾气进口101且顶部设有连接开口(图中未示出)，尾气集箱102与尾气燃烧加热管 131相连通，尾气通过尾气进口101输入至尾气集箱102，尾气集箱102内的尾气流动至尾气燃烧加热管131内与燃烧催化剂反应燃烧放热对尾气燃烧加热管131外的蒸气材料加热生成蒸气。
进一步的，参见图6和图8，可拆卸接头133周向设有多个连接口(图中未标示)，可拆卸接头133套设于尾气燃烧加热管131且靠近蒸气发生器100的底端一侧，可拆卸接头133通过螺栓134与所述连接口和尾气集箱102顶部的所述连接开口配合连接从而实现可拆卸连接。可拆卸接头133采用螺栓连接方式具有连接牢固且方便拆卸的优点，且螺栓连接可以避免连接处泄露尾气。
优选的，可拆卸接头133可采用卡扣或卡簧的方式可拆卸连接尾气燃烧加热管131。可拆卸接头采用卡扣方式连接时，参见图9与图10与图11，尾气燃烧加热管131两端管口外壁分别均布有凸条56，凸条56包括与管口外壁垂直连接的第一连杆561，第一连杆561与尾气燃烧加热管131管口之间设有间距；第一连杆561靠近尾气燃烧加热管131管口一侧垂直连接有第二连杆562；第二连杆562与尾气燃烧加热管131轴线平行；第二连杆562垂直连接第三连杆563，第三连杆563与尾气燃烧加热管131 管口所在平面平行，且与第一连杆561异面垂直；管口一侧分布的每一个凸条56上的第三连杆563朝向相同；可拆卸接头133设有与尾气燃烧加热管131内相通的凹槽71，凹槽71内均布有气孔72，用于流通尾气；可拆卸接头133远离气孔72一侧均布有与凸条56对应的卡槽57；卡槽57为通孔，且卡槽57的长度大于第一连杆561的长度；卡槽57的深度小于第二连杆562的长度，且第一连杆561与第三连杆563刚好可以扣合于卡槽57所在的可拆卸接头133表面。
具体安装原理，将卡槽57对准第三连杆563，深入并穿出卡槽57，并沿第三连杆563朝向一侧旋转可拆卸接头133，使得第三连杆563与第一连杆561扣合卡槽57所在的可拆卸接头133表面，当拆卸时，只需反向旋转即可。
具体的，采用卡簧方式连接时，参见图12、图13、图14与图15，可拆卸接头133 包括，第一卡簧63、第二卡簧64以及多孔隔板52，尾气燃烧加热管131两端管口内壁分别设有第一卡槽58与第二卡槽59；第一卡槽58、第二卡槽59分别与第一卡簧 63、第二卡簧64一一对应设置；第一卡簧63卡接于第一卡槽58内，第二卡簧64卡接于第二卡槽59内；多孔隔板52可拆卸连接于第一卡簧63与第二卡簧64之间；第一卡簧63与第二卡簧64起到对多孔隔板52安装限定的作用，同时，也便于通过拆卸卡簧来更换尾气燃烧加热管131内的燃烧催化剂。
具体的，参见图4和图7，蒸气过热空间110内部设有蒸气盘管111和第一电加热件112，蒸气盘管111连通蒸气生成空间130且盘套于蒸气发生器100的内壁，并且蒸气盘管111连通蒸气输送管310，第一电加热件112周向分布于蒸气盘管111外，在蒸气过热空间110内通过盘管方式传输蒸气可以增大蒸气过热面积。蒸气生成空间 110内加热蒸气材料生成的蒸气流动至蒸气盘管111内，蒸气通过与蒸气盘管111连通的蒸气输送管310输送至氢气发生器200，第一电加热件112在蒸气过热空间110 内加热蒸气盘管111内蒸气防止蒸气在蒸气盘管111内出现冷凝液化现象。
具体的，蒸气发生器100还包括：第一多孔阻隔板120。第一多孔阻隔板120设置在蒸气生成空间130和蒸气过热空间110之间，第一多孔阻隔板120包括多个第一通孔121和多个第二通孔122，其中，尾气燃烧加热管131穿过于第一通孔121，蒸气盘管111靠近蒸气生成空间130一端穿过第二通孔122，尾气燃烧加热管131和蒸气盘管111穿过多孔阻隔板实现对尾气燃烧加热管131和蒸气盘管111的定位。
具体的，参见图16和图17，氢气发生器200内部设有氢气生成空间203，蒸气发生器100通过蒸气输送管310与氢气发生器200的蒸气进口202相连通，氢气生成空间203内有制氢催化剂，制氢催化剂与蒸气输送管310内输入的蒸气反应生成氢气，氢气输出管320连通氢气生成空间203并将生成的氢气输出；提纯装置400连通氢气输出管320，用于对氢气输出管320输出的氢气进行提纯，提高氢气的品质。
具体的，结合图1，提纯装置400包括：气液分离罐410、提纯吸附塔420、尾气收集罐430和提纯氢气储存罐440。氢气输出管320输出的氢气通过管路输送至气液分离罐410进行气液分离，气液分离后通过管路将氢气输送至提纯吸附塔420进行过滤杂质气体，同时将过滤杂质气体输入至尾气收集罐430，将过滤后的氢气输送至提纯氢气储存罐440。气液分离罐410设有氢气进口(图中未示出)和氢气出口(图中未示出)，所述氢气进口连接氢气输出管320，气液分离罐410通过氢气输出管320 连通氢气生成空间203，氢气从所述氢气进口输入后经过气液分离罐410内气液分离后从所述氢气出口输出。提纯吸附塔420设有氢气输入口(图中未示出)、提纯氢气出口(图中未示出)和尾气出口(图中未示出)，所述氢气输入口连接所述氢气出口，尾气收集罐430连接所述尾气出口；提纯氢气储存罐440连接所述提纯氢气出口。所述氢气出口输出的氢气通过所述氢气输入口输入至提纯吸附塔420内经过提纯吸附塔 420过滤后通过所述提纯氢气出口输出提纯氢气至提纯氢气储存罐440，得到纯度较高的氢气；同时，过滤中的尾气通过所述尾气出口流动至尾气收集罐440。
进一步的，提纯吸附塔420内设有氢气过滤器(图中未示出)，所述氢气过滤器将提纯吸附塔420内分隔为待提纯氢气容纳空间(图中未示出)和提纯氢气容纳空间 (图中未示出)，待提纯氢气输入至所述待提纯氢气空间内通过所述氢气过滤器过滤后流动至所述提纯氢气容纳空间后通过所述提纯氢气出口输出提纯氢气。
更进一步的，所述氢气过滤器内由上至下依次设置为Al2O3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛，待提纯氢气依次通过Al2O3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛过滤氢气中的杂质气体，得到纯度较高的氢气。
具体的，参见图17，氢气发生器200包括：电加热管201和第二多孔阻隔板204。电加热管201设于氢气生成空间203内，电加热管201对蒸气与制氢催化剂反应过程中进行加热，提高蒸气与制氢催化剂反应的速率从而提高氢气生成效率；第二多孔阻隔板204设有透气口(图中未示出)且设于氢气生成空间203内，制氢催化剂均匀分布设于第二多孔阻隔板204上，增大制氢催化剂与蒸气接触面积，进一步提高制氢速率。
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)
1.一种制氢系统，其特征在于，包括：
制氢装置，包括：
蒸气发生器，设有蒸气生成空间和蒸气过热空间，所述蒸气发生器为中空结构，其内部形成容纳空间，所述蒸气生成空间内设有尾气燃烧加热管，所述尾气燃烧加热管内填充燃烧催化剂；
可拆卸接头，设置在所述尾气燃烧加热管端部且靠近所述蒸气发生器端部的一侧；
氢气发生器，套设于所述容纳空间内，所述氢气发生器内部设有氢气生成空间；
氢气输出管，连通所述氢气生成空间；
蒸气输送管，所述蒸气发生器通过所述蒸气输送管与氢气发生器相连通；
提纯装置，连通所述氢气输出管，用于对所述氢气发生器生成的氢气进行提纯。
2.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述可拆卸接头为中空结构，其内壁设有内螺纹或外螺纹，所述尾气燃烧加热管端部设有外螺纹或内螺纹，所述内螺纹和所述外螺纹配合连接实现可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述可拆卸接头为法兰形状，且周向设有至少一个连接口，所述可拆卸接头套设于所述尾气燃烧加热管且靠近所述蒸气发生器的端部一侧，所述可拆卸接头通过螺栓与所述连接口配合连接。
4.根据权利要求3所述的制氢系统，其特征在于，所述蒸气生成空间端部设有尾气集箱，所述尾气集箱设有尾气进口且端部设有连接开口，所述尾气集箱与所述尾气燃烧加热管相连通，所述可拆卸接头通过螺栓与所述连接口和所述连接开口配合连接实现可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述可拆卸接头采用卡扣或卡簧的方式可拆卸连接所述尾气燃烧加热管。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制氢系统，其特征在于，所述提纯装置包括：
气液分离罐，设有氢气进口和氢气出口，所述氢气进口连接所述氢气输出管，通过所述氢气输出管连通所述氢气生成空间；
提纯吸附塔，设有氢气输入口、提纯氢气出口和尾气出口，所述氢气输入口连接所述氢气出口；
尾气收集罐，连接所述尾气出口；
提纯氢气储存罐，连接所述提纯氢气出口。
7.根据权利要求6所述的制氢系统，其特征在于，所述提纯吸附塔内设有氢气过滤器，所述氢气过滤器将提纯吸附塔内分隔为待提纯氢气容纳空间和提纯氢气容纳空间。
8.根据权利要求7所述的制氢系统，其特征在于，所述氢气过滤器内依次设置为Al2O3分子筛、沸石分子筛和炭分子筛。
9.根据权利要求1所述的制氢系统，其特征在于，所述蒸气过热空间内部设有蒸气盘管和第一电加热件，所述蒸气盘管连通所述蒸气生成空间且盘套于所述蒸气发生器的内壁，所述第一电加热件周向分布于蒸气盘管外。
10.根据权利要求1所述的制氢系统，所述氢气发生器包括：
电加热管，设于所述氢气生成空间内；
第二多孔阻隔板，设有透气口且设于氢气生成空间内，制氢催化剂均匀分布设于所述第二多孔阻隔板上。
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