CN217952289U - 一种轻烃转化制氢用转化炉 - Google Patents

Abstract

一种轻烃转化制氢用转化炉，包括炉体(1)、用于燃料气燃烧的燃烧室(5)、用于燃烧烟气通过的主烟道(6)和以及均布在燃烧室(5)四周的加热烟道(3)，加热烟道(3)内设有炉管(2)；其特征在于：所述的主烟道(6)上设有多个防回火环(601)，防回火环(601)为U型，防回火环(601)通过两个斜向上开口连通主烟道(6)；所述的炉体(1)外设有换热器，连接炉管(2)的轻烃供料管(8)上设有预热夹套(15)，换热器通过管路连接预热夹套(15)。本实用新型的转化炉火焰向上窜出的阻力很小，能够顺利通过。火焰如果通过主烟道回燃烧室，则会受到较大的阻力，有利于提高热利用率。

Description

一种轻烃转化制氢用转化炉

技术领域

一种轻烃转化制氢用转化炉，属于制氢设备技术领域。

背景技术

当前，我国氢气来源是以煤、天然气及石油等化石燃料制氢为主，其中又以轻烃重整制氢的占比最重也最为清洁。氢能产业内涵丰富，按产业链顺序划分为氢能产业基础设施、燃料电池和燃料电池车辆、燃料电池发电以及其他应用领域等。

小型化制氢系统作为氢气的来源可以给现有的加氢站气源补充。现有的小型化转化炉天然气重整制氢规模较大，热效率较低。如中国专利CN206480705U公开了一种天然气重整制氢的转化炉，该转化炉包括炉体和分布于炉体内的炉管，炉体内填充有绝热材料，以及由绝热材料填充而形成的用于燃料气燃烧的燃烧腔、用于燃烧烟气通过的总烟道和若干分布于炉体内的分支烟道，所述燃烧腔连通至总烟道，总烟道再连通至各分支烟道，各炉管位于对应的分支烟道内，燃烧腔内设置有燃烧嘴，各分支烟道通过炉管后汇合于炉体的烟气出口，各炉管汇合于炉体的转化气出口；该转化炉减小了制氢系统规模。但是其热效率的高效利用并不是完全用于制氢；相反的，其燃烧的热能对炉管的加热效率较低，导致转化炉整体的制氢效率偏低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种制氢热利用率高的轻烃转化制氢用转化炉。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：该轻烃转化制氢用转化炉，包括炉体，所述炉体内填充有阻燃隔热材料；

阻燃隔热材料填充在炉体的炉腔内，并在轴线上形成的用于燃料气燃烧的燃烧室、用于燃烧烟气通过的主烟道和以及均布在燃烧室四周的加热烟道，加热烟道内设有炉管；其特征在于：

所述的主烟道上设有多个防回火环，防回火环为U型，防回火环通过两个斜向上开口连通主烟道；

所述的炉体外设有换热器，连接炉管的轻烃供料管上设有预热夹套，换热器通过管路连接预热夹套。

本实用新型的转化炉在主烟道上通过设置防回火环形成类似特斯拉阀的结构，火焰向上窜出的阻力很小，能够顺利通过。而受到炉体顶部阻挡后，火焰如果通过主烟道回燃烧室，则会因为特斯拉阀结构的作用受到较大的阻力，从而保证燃烧室内的火焰出去容易返回难，有利于提高热利用率。同时本转化炉的炉体外设有换热器，换热器能够及时的吸收炉体表面的热量，增大炉体外层和的温差燃烧室的温差，从而促进燃烧室至加热烟道的热传递趋势，使燃烧室内的燃烧更充分。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，各所述的加热烟道汇合于炉体下部的烟气出口，烟气出口连接有高度高于炉体的烟囱；各所述的炉管汇合于炉体底部的转化气出口。烟囱的高度高于炉体，有利于形成烟囱效应，能够促进气流交换，使燃烧室内的燃烧更充分。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，所述的防回火环的直径为主烟道的直径的1/3～1/2。本实用新型中，当防回火环的直径为主烟道的直径的1/3～1/2时，即能够达到防回火效果，又足够保证火焰的正向顺畅通过。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，所述的阻燃隔热材料为高铝陶纤毯。利用合适的阻燃隔热材料，降低热量的横向热传递，加大燃烧室和加热烟道的温差，从而促进燃烧室至加热烟道的热传递趋势。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，所述的燃烧室内设置有燃烧嘴，所述燃烧嘴包括燃烧空气进管和燃烧气进管，所述燃烧气进管共轴心套设于燃烧空气进管内，燃烧空气进管的出口端具有一个内径减小的喉部，燃烧气进管的出口位于所述的喉部，喉部上方装填有燃烧催化剂。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，所述的加热烟道的中下部设有阻火环，阻火环为U型，阻火环通过两个斜向上开口连通加热烟道。火焰的热量经过加热烟道上部的吸收后，导致加热烟道中下部温度降低，炉管内轻烃转化制氢的效率降低。加热烟道的中下部设置阻火环后，也形成类似特斯拉阀的结构，火焰在加热烟道的中下部受到的阻力增加，延缓通过速率，使更多的热量被吸收，保证整条炉管内的轻烃转化制氢的效率。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，所述的阻火环的直径为加热烟道的直径的1/5～1/4。当阻火环的直径为加热烟道的直径的1/5～1/4时，即能够达到阻火效果，保证炉管的中下部的温度。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，所述的烟囱上设有空气预热器，空气预热器通过管路连接燃烧空气进管。

优选的一种上述的轻烃转化制氢用转化炉，所述的换热器为盘绕在炉体外的换热管，换热管通过管路连接所述的预热夹套。换热管形式的换热器更方便安装和维护。

与现有技术相比，本实用新型的一种轻烃转化制氢用转化炉所具有的有益效果是：本实用新型的转化炉在主烟道上通过设置防回火环形成类似特斯拉阀的结构，火焰向上窜出的阻力很小，能够顺利通过。而受到炉体顶部阻挡后，火焰如果通过主烟道回燃烧室，则会因为特斯拉阀结构的作用受到较大的阻力，从而保证燃烧室内的火焰出去容易返回难，有利于提高热利用率。同时本转化炉的炉体外设有换热器，换热器能够及时的吸收炉体表面的热量，增大炉体外层和的温差燃烧室的温差，从而促进燃烧室至加热烟道的热传递趋势，使燃烧室内的燃烧更充分。本实用新型加热烟道的中下部设置阻火环后，也形成类似特斯拉阀的结构，火焰在加热烟道的中下部受到的阻力增加，延缓通过速率，使更多的热量被吸收，保证整条炉管内的轻烃转化制氢的效率。

附图说明

图1为本实用新型的一种轻烃转化制氢用转化炉的纵截面示意图。

图2为本实用新型的一种轻烃转化制氢用转化炉的A-A截面示意图。

其中，1、炉体2、炉管3、加热烟道4、阻火环5、燃烧室6、主烟道601、防回火环7、换热管8、轻烃供料管9、阻燃隔热层10、烟囱11、底座12、燃烧空气进管13、燃烧气进管14、空气预热器15、预热夹套16、转化气出口17、燃烧嘴。

具体实施方式

图1、2是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1、2对本实用新型做进一步说明。

参照附图1、2：本实用新型的一种轻烃转化制氢用转化炉，包括炉体1，炉体1架设在底座11上，炉体1内填充有阻燃隔热材料9，阻燃隔热材料9为高铝陶纤毯；阻燃隔热材料9填充在炉体1的炉腔内，并在轴线上形成的用于燃料气燃烧的燃烧室5、用于燃烧烟气通过的主烟道6和以及均布在燃烧室5四周的加热烟道3，燃烧室5内设置有燃烧嘴17，燃烧嘴17包括燃烧空气进管12和燃烧气进管13，燃烧气进管13共轴心套设于燃烧空气进管12内，燃烧空气进管12的出口端具有一个内径减小的喉部，燃烧气进管13的出口位于喉部，喉部上方装填有燃烧催化剂。各加热烟道3汇合于炉体1下部的烟气出口，烟气出口连接有高度高于炉体1的烟囱10，烟囱10上设有空气预热器14，空气预热器14通过管路连接燃烧空气进管12；加热烟道3内设有炉管2，各炉管2汇合于炉体1底部的转化气出口16。

主烟道6上设有多个防回火环601，防回火环601为U型，防回火环601通过两个斜向上开口连通主烟道6；防回火环601的直径为主烟道6的直径的1/3～1/2，防回火环601能有效的防止火焰在顶部受阻后返回燃烧室5。加热烟道3的中下部设有阻火环4，阻火环4为U型，阻火环4通过两个斜向上开口连通加热烟道3；阻火环4的直径为加热烟道3的直径的1/5～1/4，阻火环4能延缓加热烟道3中下部的火焰通过速度，保证炉管2的中下部手热量。炉体1外盘绕设有换热管7，连接炉管2的轻烃供料管8上设有预热夹套15，换热管7通过管路连接预热夹套15，换热管7内的换热液体被加热后对流至预热夹套15内，并对进入转化炉之前的烯烃进行预热。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种轻烃转化制氢用转化炉，包括炉体(1)，所述炉体(1)内填充有阻燃隔热材料(9)；

阻燃隔热材料(9)填充在炉体(1)的炉腔内，并在轴线上形成的用于燃料气燃烧的燃烧室(5)、用于燃烧烟气通过的主烟道(6)和以及均布在燃烧室(5)四周的加热烟道(3)，加热烟道(3)内设有炉管(2)；其特征在于：

所述的主烟道(6)上设有多个防回火环(601)，防回火环(601)为U型，防回火环(601)通过两个斜向上开口连通主烟道(6)；

所述的炉体(1)外设有换热器，连接炉管(2)的轻烃供料管(8)上设有预热夹套(15)，换热器通过管路连接预热夹套(15)。

2.根据权利要求1所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

各所述的加热烟道(3)汇合于炉体(1)下部的烟气出口，烟气出口连接有高度高于炉体(1)的烟囱(10)；各所述的炉管(2)汇合于炉体(1)底部的转化气出口(16)。

3.根据权利要求1所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

所述的防回火环(601)的直径为主烟道(6)的直径的1/3～1/2。

4.根据权利要求1所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

所述的阻燃隔热材料(9)为高铝陶纤毯。

5.根据权利要求1所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

所述的燃烧室(5)内设置有燃烧嘴(17)，所述燃烧嘴(17)包括燃烧空气进管(12)和燃烧气进管(13)，所述燃烧气进管(13)共轴心套设于燃烧空气进管(12)内，燃烧空气进管(12)的出口端具有一个内径减小的喉部，燃烧气进管(13)的出口位于所述的喉部，喉部上方装填有燃烧催化剂。

6.根据权利要求1所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

所述的加热烟道(3)的中下部设有阻火环(4)，阻火环(4)为U型，阻火环(4)通过两个斜向上开口连通加热烟道(3)。

7.根据权利要求6所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

所述的阻火环(4)的直径为加热烟道(3)的直径的1/5～1/4。

8.根据权利要求1所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

所述的烟囱(10)上设有空气预热器(14)，空气预热器(14)通过管路连接燃烧空气进管(12)。

9.根据权利要求1所述的一种轻烃转化制氢用转化炉，其特征在于：

所述的换热器为盘绕在炉体(1)外的换热管(7)，换热管(7)通过管路连接所述的预热夹套(15)。

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