[發明專利]一種熱量自供型超臨界水制氫系統

在審

• 申請號: 202210342845.3
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114772775A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 劉少華;樊強明;張鳳鳴;王建明;施穎娜;章秋來;劉新華;王保童;周新生;王小清
• 申請（專利權）人: 深圳市華爾信環保科技有限公司;廣州先進技術研究所
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F101/30
• 代理公司: 廣州容大知識產權代理事務所(普通合伙) 44326
• 代理人: 劉新年

1.一種熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，包括：超臨界水反應器，所述超臨界水反應器包括同軸設置且相連接的頂蓋、上部圓柱段、下部圓錐段，所述頂蓋的中心設置產物出口；

上循環流體加熱套殼，同軸設置在所述上部圓柱段的外側，所述上循環流體加熱套殼的頂部設置第一循環流體入口，底部設置第一循環流體出口；

多個廢液水平注入管，沿圓周均勻設置在所述上部圓柱段的底部，廢液水平注入管以兩兩平行并偏離中心軸距離r相向輸入反應器內，并在相應的輸入水平圓截面形成一個半徑為r的虛擬圓；

下循環流體冷卻套殼，同軸設置在所述下部圓錐段的外側，所述下循環流體冷卻外套殼的頂部設置第二循環流體入口，底部設置第二循環流體出口；

旋流同軸噴嘴，設置在所述下部圓錐段的底部，所述旋流同軸噴嘴包括中心燃料注入管和外層切向氧氣注入管；

固液分離器，與反應器的產物出口相連接，所述固液分離器的固體產物出口經閥門連接至廢液儲罐，所述固液分離器的液相產物經背壓閥降壓后進入氣液分離器；

所述氣液分離器的氣體產物出口連接至富氫氣體濃縮裝置，所述氣液分離器的液體產物出口連接至有機濃縮裝置形成高濃有機溶液經補充增壓泵增壓進入所述中心燃料注入管。

2.根據權利要求1所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，

沿圓周均勻布置4根或者6根或者8根所述廢液水平注入管。

3.根據權利要求1所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，還包括：

輔助燃料增壓泵，所述輔助燃料增壓泵的進料口與輔助燃料罐相連接，所述輔助燃料增壓泵的出料口經預熱器、加熱器連接至所述中心燃料注入管，輔助燃料通過所述輔助燃料增壓泵增壓至23MPa以上，通過所述預熱器和加熱器增溫至400℃～550℃。

4.根據權利要求3所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，還包括：

氧氣增壓泵，所述氧氣增壓泵的進料口連接至氧氣儲罐，所述氧氣增壓泵的出料口連接至氧氣注入管，氧氣經氧氣增壓泵增壓至23MPa以上。

5.根據權利要求4所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，

針對輔助燃料中有機物氧化的過氧量系數控制在1.1～1.3。

6.根據權利要求5所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，還包括：

循環泵，所述循環泵的進料口與循環流體儲罐相連接，所述循環泵的出料口與下循環流體冷卻套殼上的第二循環流體入口相連接，第二循環流體出口與第一循環流體入口相連接，第一循環流體出口與所述循環流體儲罐相連接，

循環流體儲罐中的循環流體經循環泵增壓后從第二循環流體入口進入下循環流體冷卻套殼，吸收熱液火焰的部分熱量，從第二循環流體出口流出，從第一循環流體入口進入上循環流體加熱套殼，為超臨界水氣化反應補充熱量，從第一循環流體出口排出進入循環流體儲罐，繼續進入循環泵中循環。

7.根據權利要求6所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，還包括：

廢液增壓泵，所述廢液增壓泵的進料口與所述廢液儲罐相連接，所述廢液增壓泵的出料口連接至廢液水平注入管，廢液儲罐中的高含固有機廢液經廢液增壓泵增壓至23MPa。

8.根據權利要求7所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，還包括：

能量回收裝置，連接在反應器的產物出口與固液分離器之間，回收產物熱量對產物初步降溫，所述能量回收裝置包括透平發電裝置、換熱器、蒸汽發生裝置中的一種或幾種。

9.根據權利要求1至8中任一項所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，

所述富氫氣體濃縮裝置包括溶液吸附裝置、變壓吸附裝置中的一種或幾種。

10.根據權利要求1至8中任一項所述的熱量自供型超臨界水制氫系統，其特征在于，

所述有機濃縮裝置包括蒸發裝置、膜蒸餾裝置、膜過濾裝置中的一種或幾種。