TWI675803B - 流體化床分解爐裝置 - Google Patents

Abstract

一種流體化床分解爐裝置，包括一爐體及數個加熱排組，該些加熱排組設置於爐體內，該些加熱排組在爐體內排列成上下數排，每一加熱排組包含數個加熱裝置，每一加熱裝置包含一鐵管及一加熱電熔絲，該鐵管可為圓鐵管，加熱電熔絲設置於鐵管內，加熱電熔絲能通電進行加熱，使鐵管呈紅熱鐵。水蒸氣由下往上噴入與該些紅熱鐵接觸，使水蒸氣受該些紅熱鐵的催化而裂解為氫氣和氧氣。由此，製程簡單，不需消耗大量的資源和能源，可符合環保節能的要求。

Description

流體化床分解爐裝置

本發明乃是關於一種流體化裝置，特別是指一種能從水蒸氣中同時用於製備氫氣和氧氣的流體化床分解爐裝置。

在現有技術中，氫氣和氧氣的製備方法有多種，有單獨製備氫氣和氧氣的方法，也有同時製備氫氣和氧氣的方法。其中單獨製備氫氣的方法有很多種，如氨分解法，裂解石油法等；單獨製備氧氣的方法也有很多種，如空氣冷凍分離法、分子篩製氧法、高錳酸鉀加熱法等。當前主要取得氫氣和氧氣的方法，大多來自石化工業反應過程中之副產品而得，石化工業製程非常龐大複雜，又投資成本高，不符合經濟效益，且石化業容易產生空污、水污和廢棄物等問題。

綜上所述，本發明人有感上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合學理的應用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種流體化床分解爐裝置，投資小、製程簡單，又不會產生如石化業所產生的空污、水污和廢棄物等問題，可符合環保節能的要求。

為了解決上述的技術問題，本發明提供一種流體化床分解爐裝置，包括：一爐體，該爐體呈中空體，該爐體具有一爐壁、一 頂部及一底部，該爐壁內形成一腔室，該頂部及該底部分別連接於該爐壁的上端及下端；以及數個加熱排組，該些加熱排組設置於該爐體的腔室內，該些加熱排組在該爐體內排列成上下數排，每一加熱排組包含數個加熱裝置，每一加熱裝置包含一鐵管及一加熱電熔絲，該加熱電熔絲設置於該鐵管內，該加熱電熔絲能通電進行加熱；其中，該些加熱裝置的加熱電熔絲通電加熱，使該些加熱裝置的鐵管呈紅熱鐵時，水蒸氣由下往上噴入與該些紅熱鐵管接觸，使水蒸氣受該些紅熱鐵的催化而裂解為氫氣和氧氣。

較佳的，該頂部及該底部內部皆呈中空，該頂部的內部及該底部的內部與該腔室相連通，該底部具有一入口，該入口連通於該腔室，該入口用以輸入水蒸氣，該頂部具有一出口，該出口用以輸出氫氣和氧氣。

較佳的，該爐壁圍繞呈四方型，該爐壁的一側具有一保溫門，該頂部及該底部皆呈四角錐型，該入口位於該底部的下端，該出口位於該頂部的上端。

為了解決上述的技術問題，本發明還提供一種流體化床分解爐裝置，包括：一爐體，該爐體呈中空體，該爐體具有一爐壁、一頂部及一底部，該爐壁內形成一腔室，該頂部及該底部分別連接於該爐壁的上端及下端，該頂部及該底部內部皆呈中空，該頂部的內部及該底部的內部與該腔室相連通，該底部具有一入口，該入口連通於該腔室，該頂部具有一出口；以及數個加熱排組，該些加熱排組設置於該爐體的腔室內，該些加熱排組在該爐體內排列成上下數排，每一加熱排組包含數個加熱裝置，該些加熱裝置間隔的設置，每一加熱裝置包含一鐵管及一加熱電熔絲，該加熱電熔絲設置於該鐵管內，該加熱電熔絲能通電進行加熱，使該些加熱裝置的鐵管呈紅熱鐵。

本發明的有益效果：

本發明流體化床分解爐裝置包括一爐體及數個加熱排組，該 些加熱排組設置於爐體的腔室內，該些加熱排組在爐體內排列成上下數排，每一加熱排組包含數個加熱裝置，每一加熱裝置包含一鐵管及一加熱電熔絲，加熱電熔絲設置於鐵管內，該些加熱裝置的加熱電熔絲通電加熱，使該些加熱裝置的鐵管呈紅熱鐵時，水蒸氣由下往上噴入與該些紅熱鐵管接觸，使水蒸氣受該些紅熱鐵的催化而裂解為氫氣和氧氣。是以，本發明能利用流體化床一貫作業完成水蒸氣裂解得到氫氣和氧氣，投資小、製程簡單，成本低，又不會產生如石化業所產生的空污、水污和廢棄物等問題。

水蒸氣利用鐵作為催化劑於溫度高於700℃(即鐵管呈紅熱鐵狀)，就可以裂解為氫氣和氧氣。在火力發電氫氧共燃後的產物是高溫水蒸氣溫度高達620℃~1200℃之間。本發明裝置如水蒸氣溫度低於700℃時，便由鐵管內部的加熱電熔絲通電加熱逾700℃催化分解。如自渦輪發電後排出水蒸氣溫度有高於700℃時，則利用該高溫水蒸氣之熱能直接向爐內鐵管加熱催化裂解。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

1‧‧‧爐體

11‧‧‧爐壁

111‧‧‧腔室

112‧‧‧保溫門

12‧‧‧頂部

121‧‧‧出口

13‧‧‧底部

131‧‧‧入口

14‧‧‧第一掛架

141‧‧‧支撐孔

15‧‧‧第二掛架

151‧‧‧支撐座

2‧‧‧加熱排組

21‧‧‧加熱裝置

211‧‧‧鐵管

212‧‧‧加熱電熔絲

213‧‧‧第一掛桿

214‧‧‧第二掛桿

215‧‧‧電力顯示燈

216‧‧‧電源開關

3‧‧‧流量計

4‧‧‧分離機

圖1為本發明流體化床分解爐裝置的前視示意圖。

圖2為本發明流體化床分解爐裝置的側視示意圖。

圖3為本發明爐體的俯視示意圖。

圖4為本發明爐體及加熱排組的俯視示意圖。

圖5為本發明加熱裝置的立體圖。

圖6為圖5的Ⅵ-Ⅵ剖視圖。

圖7為本發明第一掛架的示意圖。

圖8為本發明第二掛架的示意圖。

請參閱圖1及圖2，其為本發明的較佳實施例，需先說明的是，本實施例對應圖式所提及之相關數量與外型，僅用以具體地說明本發明的實施方式，以便於了解其內容，而非用以侷限本發明的保護範圍。

本發明提供一種流體化床分解爐裝置，包括一爐體1及數個加熱排組2。該爐體1呈中空體，該爐體1具有一爐壁11、一頂部12及一底部13。在本實施例中，該爐壁11的內壁可包含碳鋼保溫鈑，爐壁11的材質並不限制。該爐壁11可圍繞呈四方型(如圖3及圖4所示)，爐壁11內形成一腔室111。該爐壁11的一側亦可具有一保溫門112，該保溫門112的內壁可為碳鋼保溫鈑，保溫門112可開啟，以便於更換或修理該些加熱排組2。

該頂部12及底部13可為鋁保溫鈑，頂部12及底部13的材質並不限制。該頂部12及底部13可呈四角錐型，亦即頂部12由下而上呈漸縮狀，底部13由上而下呈漸縮狀，頂部12及底部13分別連接於爐壁11的上端及下端，頂部12及底部13內部呈中空，頂部12的內部及底部13的內部與腔室111相連通。

該底部13可具有一入口131，入口131較佳是位於底部13的下端，該入口131連通於腔室111，入口131可用以輸入水蒸氣，使水蒸氣由下往上噴入爐體1內，以便與該些加熱排組2接觸。該入口131處亦可設置一流量計3，該流量計3用以量測水蒸氣輸入的流量。

該頂部12可具有一出口121，出口121較佳是位於頂部12的上端，該頂部12的下端連通於腔室111，該出口121可用以輸出氫氣和氧氣。該出口121處亦可設置一分離機4，用以分離氫氣和氧氣。惟，該入口131及出口121設置的位置並不限制，亦可 因應需要而變化。

該些加熱排組2設置於爐體1的腔室111內，該些加熱排組2在爐體1內排列成上下數排。請參閱圖4至圖6，每一加熱排組2包含數個加熱裝置21，該些加熱裝置21間隔的設置，較佳的，該些加熱裝置21相互平行，同一加熱排組2的該些加熱裝置21位於同一水平高度。每一加熱裝置21包含一鐵管211及一加熱電熔絲212，較佳的，鐵管211為圓鐵管，鐵管211可為筆直狀的管體，加熱電熔絲212設置於鐵管211內。加熱電熔絲212設置於鐵管211內後，鐵管211的兩端可予以密封，使加熱電熔絲212密封於鐵管211內，加熱電熔絲212能通電進行加熱，使鐵管211呈紅熱鐵，亦即使鐵管211呈紅熱狀的鐵管。

在本實施例中，鐵管211的兩端可分別設置一第一掛桿213及一第二掛桿214，以便利用第一掛桿213及第二掛桿214將加熱裝置21掛置於爐體1的腔室111內。鐵管211的一端亦可設置一電力顯示燈215及一電源開關216，電力顯示燈215及電源開關216曝露於爐體1外，該電力顯示燈215可用以顯示加熱裝置21通電加熱的狀態，該電源開關216可用以控制加熱電熔絲212電源的開關及變頻調控。

較佳的，每上下相鄰的兩加熱排組2形成交錯狀，亦即上下相鄰的該些加熱裝置21形成交錯狀，上下相鄰的該些加熱裝置21呈三角狀排列，使水蒸氣上升後能確實的與紅熱鐵管接觸，避免產生空流化，即不受到催化反應而不能裂解。

在本實施例中，爐體1的兩側內壁分別設置一第一掛架14及一第二掛架15(如圖7及圖8所示)，該第一掛架14可為整片的碳鋼鈑，第一掛架14具有數個支撐孔141，該些支撐孔141可分別供該些加熱裝置21的第一掛桿213穿入定位，使得加熱裝置21的一端定位於第一掛架14上。第一掛架14(碳鋼鈑)可與外部保溫鈑夾合一碳鋼保溫鈑。該第二掛架15具有數個支撐座151，該些 支撐座151可分別供該些加熱裝置21的第二掛桿214置入定位，使得加熱裝置21的另一端定位於第二掛架15上。

本發明流體化床分解爐裝置的操作步驟如下：

首先，將裝設於爐體1內之該些鐵管211內的加熱電熔絲212通電加熱，至該些鐵管211呈紅熱鐵。

而後，再將水蒸氣由下往上噴入，水蒸氣上昇與該些紅熱的鐵管211接觸，使水蒸氣受該些紅熱鐵的催化而裂解為氫氣和氧氣。水蒸氣利用鐵作為催化劑於溫度高於700℃，就可裂解為氫氣和氧氣。

最後，利用分離機4將其分離出氫氣和氧氣。

本發明可以搭配107年4月9日所提出之發明專利申請案「利用高溫水蒸氣分解循環再生發電的方法」(申請案號第107112025號)使用，使其具有更佳的效果。

本發明的特點及功能在於：

本發明流體化床分解爐裝置包括一爐體及數個加熱排組，該些加熱排組設置於爐體的腔室內，該些加熱排組在爐體內排列成上下數排，每一加熱排組包含數個加熱裝置，每一加熱裝置包含鐵管及加熱電熔絲，加熱電熔絲設置於鐵管內，該些加熱裝置的加熱電熔絲通電加熱，使該些加熱裝置的鐵管呈紅熱鐵時，水蒸氣由下往上噴入與該些紅熱鐵管接觸，使水蒸氣受該些紅熱鐵的催化而裂解為氫氣和氧氣。水蒸氣低於700℃時，由鐵管內部的加熱電熔絲通電加熱，使流體化床分解爐溫度提高逾700℃催化分解。另可利用火力發電後排出之高溫水蒸氣熱能在流體化床內一貫作業完成裂解，可以省掉電力費用。是以，本發明能利用流體化床一貫作業完成水蒸氣裂解得到氫氣和氧氣，投資小、製程簡單，成本低，又不會產生如石化業所產生的空污、水污和廢棄物等問題。

以上所述僅為本發明之優選實施例，非意欲侷限本發明的專 利保護範圍，故凡是運用本發明說明書及附圖內容所作的等效變化，均同理皆包含於本發明的權利保護範圍內。

Claims (10)

1. 一種流體化床分解爐裝置，包括：一爐體，該爐體呈中空體，該爐體具有一爐壁、一頂部及一底部，該爐壁內形成一腔室，該頂部及該底部分別連接於該爐壁的上端及下端；以及數個加熱排組，該些加熱排組設置於該爐體的腔室內，該些加熱排組在該爐體內排列成上下數排，每一加熱排組包含數個加熱裝置，每一加熱裝置包含一鐵管及一加熱電熔絲，該加熱電熔絲設置於該鐵管內，該加熱電熔絲能通電進行加熱；其中，該些加熱裝置的加熱電熔絲通電加熱，使該些加熱裝置的鐵管呈紅熱鐵時，水蒸氣由下往上噴入與該些紅熱鐵管接觸，使水蒸氣受該些紅熱鐵的催化而裂解為氫氣和氧氣。
2. 如請求項1所述的流體化床分解爐裝置，其中該頂部及該底部內部皆呈中空，該頂部的內部及該底部的內部與該腔室相連通，該底部具有一入口，該入口連通於該腔室，該入口用以輸入水蒸氣，該頂部具有一出口，該出口用以輸出氫氣和氧氣。
3. 如請求項1所述的流體化床分解爐裝置，其中該些加熱裝置的鐵管為圓鐵管，該鐵管的兩端予以密封，使該加熱電熔絲密封於該鐵管內。
4. 如請求項1所述的流體化床分解爐裝置，其中該些加熱裝置間隔的設置，且該些加熱裝置相互平行，上下相鄰的該些加熱裝置形成交錯狀。
5. 如請求項1所述的流體化床分解爐裝置，其中該鐵管的一端設置一電力顯示燈及一電源開關，該電源開關用以控制該加熱電熔絲電源的開關及變頻調控。
6. 如請求項1所述的流體化床分解爐裝置，其中該些加熱裝置的鐵管的兩端分別設置一第一掛桿及一第二掛桿，該爐體的兩側內壁分別設置一第一掛架及一第二掛架，該第一掛架具有數個支撐孔，該些支撐孔分別供該些加熱裝置的第一掛桿穿入定位，該第二掛架具有數個支撐座，該些支撐座分別供該些加熱裝置的第二掛桿置入定位。
7. 如請求項2所述的流體化床分解爐裝置，其中該爐壁圍繞呈四方型，該爐壁的一側具有一保溫門，該頂部及該底部皆呈四角錐型，該頂部由下而上呈漸縮狀，該底部由上而下呈漸縮狀，該入口位於該底部的下端，該出口位於該頂部的上端。
8. 如請求項2所述的流體化床分解爐裝置，其中該出口處設置一分離機，用以分離氫氣和氧氣。
9. 如請求項2所述的流體化床分解爐裝置，其中該爐壁的內壁包含碳鋼保溫鈑，該保溫門的內壁為碳鋼保溫鈑，該頂部及該底部為鋁保溫鈑。
10. 一種流體化床分解爐裝置，包括：一爐體，該爐體呈中空體，該爐體具有一爐壁、一頂部及一底部，該爐壁內形成一腔室，該頂部及該底部分別連接於該爐壁的上端及下端，該頂部及該底部內部皆呈中空，該頂部的內部及該底部的內部與該腔室相連通，該底部具有一入口，該入口連通於該腔室，該頂部具有一出口，該出口連通於該腔室；以及數個加熱排組，該些加熱排組設置於該爐體的腔室內，該些加熱排組在該爐體內排列成上下數排，每一加熱排組包含數個加熱裝置，該些加熱裝置間隔的設置，每一加熱裝置包含一鐵管及一加熱電熔絲，該加熱電熔絲設置於該鐵管內，該加熱電熔絲能通電進行加熱，使該些加熱裝置的鐵管呈紅熱鐵。