[發明專利]高溫回轉爐及含其的高溫制氫系統

有效

• 申請號: 201610848944.3
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN107869910B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 張嵐;陳愛梅;劉玉俠;鄭小北
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海應用物理研究所
• 主分類號: F27B7/06
• 分類號: F27B7/06;F27B7/14;F27B7/20;F27B7/34;F27B7/42;C01B3/02
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;孫靜

本發明公開了一種高溫回轉爐及含其的高溫制氫系統，高溫回轉爐包括爐體，爐體包括外爐殼和內爐殼，所述高溫回轉爐還包括：反應管，兩端分別延伸至所述外爐殼的兩端外；旋轉接頭，包括依次設置的固定部分和旋轉部分，旋轉部分的一端部嵌設于固定部分的一端部內且通過骨架油封密封連接于固定部分的一端部內，旋轉部分的另一端部密封連接于所述反應管的一端；進氣管組件，進氣管組件穿設于所述旋轉接頭；旋轉機構，用于使所述反應管相對于所述內爐殼旋轉。高溫制氫系統包括如上所述的高溫回轉爐。本發明結構簡單、耐高溫性和密封性好，可以直接得到固體產物，操作成本低，反應轉化率高。

技術領域

本發明涉及一種用于高溫回轉爐及含其的高溫制氫系統。

背景技術

氫氣是一種可用于所有一次能源和電力生產的無污染和可再生的能源載體，且可儲可輸，氫氣的利用可以為可再生能源的大規模利用創造條件。目前制氫方法主要包括蒸氣重整、高溫電解和熱化學循環分解水等，蒸氣重整、高溫電解水的所需溫度較高，約為900℃，因此能耗比較高，而熱化學循環分解水中最典型的是IS和UT3循環，但這兩種方法有三個缺點：(1)最大操作溫度約850℃或需要一定的操作壓力(10atm)；(2)由于反應過程中有腐蝕性物質因此整個裝置對材料要求嚴格；(3)整個循環在高溫、壓力下進行，其中的揮發性、有毒物質對公共安全造成威脅。隨著能源問題的突出,以及環境保護壓力的增大,同時由于可作為高溫熱源的核反應堆技術的逐漸成熟,利用核能制氫(如鈾碳制氫)成為當今國際上的研究熱點，其所需溫度更低，僅為650℃，且無腐蝕、有毒物質產生，因此是種更高效、更安全的制氫工藝。

然而，核能制氫工藝為氣固反應工藝，常見的氣固反應器為固定床或流化床反應器等，但這些反應器無法實現連續操作，且固定床反應器需要實現催化劑與吸附劑的分離才能得到固體產物，操作成本高、傳熱性能差，而流化床反應器返混嚴重，反應的轉化率低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是為了克服現有技術中傳統的氣固反應器無法實現連續操作、操作成本高、傳熱性能差、轉化率低等缺陷，提供一種高溫回轉爐及含其的高溫制氫系統。

本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題：

一種高溫回轉爐，包括爐體，所述爐體包括外爐殼和內爐殼，所述內爐殼嵌設于所述外爐殼內，且所述內爐殼的長度方向與所述外爐殼的長度方向平行，所述內爐殼圍繞形成有爐膛，所述內爐殼的兩端分別開設有與所述爐膛相連通的第一通孔和第二通孔，其特點在于，所述高溫回轉爐還包括：

反應管，所述反應管依次穿設于所述第一通孔、爐膛和第二通孔，且所述反應管的兩端分別延伸至所述外爐殼的兩端外；

旋轉接頭，所述旋轉接頭包括依次設置的固定部分和旋轉部分，所述旋轉部分的一端部嵌設于所述固定部分的一端部內且通過骨架油封密封連接于所述固定部分的一端部內，所述旋轉部分的另一端部密封連接于所述反應管的一端，所述固定部分固定于所述外爐殼的一端，所述固定部分的側壁的上部分開設有出氣口；

進氣管組件，所述進氣管組件穿設于所述旋轉接頭，且所述進氣管組件的一端與所述固定部分的另一端部密封連接，所述進氣管組件的另一端部延伸至位于所述爐膛中的所述反應管內；

旋轉機構，所述旋轉機構用于使所述反應管相對于所述內爐殼旋轉，所述旋轉機構設置于所述外爐殼的內壁面并與所述反應管傳動連接。

在本方案中，采用上述結構形式的高溫回轉爐結構簡單，可以直接得到固體產物，操作成本低，反應過程中，反應管旋轉，固體物料的表面連續被翻轉，有效地提高了反應轉化率；

另外，采用旋轉接頭實現了反應管與進氣管組件之間的動密封，確保了反應管在旋轉過程中的密封性，同時，爐體采用雙層爐殼，保證在高溫情況下，其外表面不超過50℃，進而保證了操作的安全性。