[發明專利]一種天然氣重整制氫的轉化爐

有效

• 申請號: 201710115736.7
• 申請日: 2017-03-01
• 公開（公告）號: CN107069065B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 李志軍;陳愛琴;董碧軍
• 申請（專利權）人: 四川宏達石油天然氣工程有限公司
• 主分類號: H01M8/0612
• 分類號: H01M8/0612;C01B3/34
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;錢成岑

本發明公開了一種天然氣重整制氫的轉化爐，該轉化爐包括爐體和分布于爐體內的爐管，爐體內填充有絕熱材料，以及由絕熱材料填充而形成的用于燃料氣燃燒的燃燒腔、用于燃燒煙氣通過的總煙道和若干分布于爐體內的分支煙道，所述燃燒腔連通至總煙道，總煙道再連通至各分支煙道，各爐管位于對應的分支煙道內，燃燒腔內設置有燃燒嘴，各分支煙道通過爐管后匯合于爐體的煙氣出口，各爐管匯合于爐體的轉化氣出口；本發明的轉化爐，能有效的縮小天然氣重整制氫轉化爐的大小，減小制氫系統規模，適合于為燃料電池提供氫源，且具有工作效率高、經濟的優點。

技術領域

本發明涉及一種天然氣重整制氫的轉化爐，特別是一種基于催化燃燒的小型天然氣重整制氫的轉化爐，屬于天然氣重整制氫轉化爐技術領域。

背景技術

氫能和燃料電池作為21世紀清潔高效的能源利用新技術。2016年4月，我國國家發改委和國家能源局聯合發布的《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》（發改能源〔2016〕513號），規劃了能源技術革命重點創新行動路線圖，部署了15項具體任務，“氫能與燃料電池技術創新”位列其中，氫能已經納入了我國能源戰略。氫能產業內涵豐富，按產業鏈順序劃分為氫能產業基礎設施、燃料電池和燃料電池車輛、燃料電池發電（含熱電聯產）以及其他應用領域等。現燃料電池緊鑼密鼓研發中，小型化制氫系統解決氫氣的來源，也給現有的加氫站氣源的補充（現有加氫站基本為外送氫氣）。當前，我國氫氣來源是以煤、天然氣及石油等化石燃料制氫為主，約占97%，其中以天然氣水蒸氣重整制氫為主，也最為清潔。因轉化爐體積的制約，天然氣重整制氫規模較大，熱效率較低。現在微小型裝置逐漸成為研發熱點。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種結構緊湊的可小型化設計的天然氣重整制氫的轉化爐，以提高混合氣的吸熱效率，提高轉化率，并保證重整反應穩定。

本發明采用的技術方案如下：

一種天然氣重整制氫的轉化爐，包括爐體和分布于爐體內的爐管，所述爐體內填充有絕熱材料，以及由絕熱材料填充而形成的用于燃料氣燃燒的燃燒腔、用于燃燒煙氣通過的總煙道和若干分布于爐體內的分支煙道，所述燃燒腔連通至總煙道，總煙道再連通至各分支煙道，各爐管位于對應的分支煙道內，燃燒腔內設置有燃燒嘴，各分支煙道通過爐管后匯合于爐體的煙氣出口，各爐管匯合于爐體的轉化氣出口。

進一步的，所述燃燒腔位于爐內的中心，分支煙道以燃燒腔為中心沿環周分布。

進一步的，所述爐管從爐體的頂部進入爐內，沿分支煙道路徑穿過爐內而匯合于爐體下部的轉化氣出口，所述燃燒嘴從爐體的底部進入爐內的燃燒腔，總煙道在爐內的頂部位置與各分支煙道連通，煙氣出口口位于爐體的底部。

進一步的，所述絕熱材料為高鋁陶纖毯。

進一步的，所述燃燒嘴包括燃燒空氣進管和燃燒氣進管，所述燃燒氣進管共軸心套設于燃燒空氣進管內，燃燒空氣進管管路的出口端具有一個內徑先減小再增大的喉部，燃燒氣進管的出口位于該喉部的小徑位置，喉部的出口裝填有燃燒催化劑。

進一步的，所述喉部的出口設置有一蜂窩狀板體，燃燒催化劑設置在蜂窩狀板體的后端。

進一步的，所述燃燒催化劑的后端還設置有用于限定催化劑位置的擋板。

進一步的，所述喉部前端的燃燒空氣進管內設置有用于空氣導流的螺旋導流板。

進一步的，所述煙氣出口設置有余熱利用裝置。

進一步的，該余熱利用裝置包括沿煙氣流向依次設置的蒸汽發生器，天然氣預熱器和空氣預熱器。

進一步的，所述蒸汽發生器為螺旋管管式換熱器，天然氣預熱器為螺旋管管式換熱器，空氣預熱器為板式換熱器。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：