[發明專利]一種高效余熱利用的分流夾層式多單元重整制氫反應裝置

在審

• 申請號: 202211444828.7
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN115773688A
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發明（設計）人: 秦江;周兆洲;哈嬋;王聰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F28D21/00
• 分類號: F28D21/00;C01B3/32
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 孫續

本發明提出了一種高效余熱利用的分流夾層式多單元重整制氫反應裝置，屬于碳氫燃料重整制氫裝置領域。解決了現有利用尾氣余熱的重整制氫裝置在余熱的利用率低以及制氫效率低的問題。它包括重整腔、多個矩形螺旋外尾氣流道單元和多個矩形螺旋氣化流道單元，所述重整腔的內部設置有圓柱型內尾氣流道，所述多個矩形螺旋外尾氣流道單元和多個矩形螺旋氣化流道單元均以矩形螺旋流道的形式相互交替盤繞在重整腔的外側，所述重整腔包括多個重整流道單元，所述多個重整流道單元沿圓周排列設置，所述多個矩形螺旋氣化流道單元與多個重整流道單元一一對應。它主要用于碳氫燃料的重整制氫。

技術領域

本發明屬于碳氫燃料重整制氫裝置領域，特別是涉及一種高效余熱利用的分流夾層式多單元重整制氫反應裝置。

背景技術

能源是人類賴以生存的基礎，是經濟和社會發展的保障。但當今世界能源資源日益緊張，面臨著嚴重的環境污染和能源枯竭問題。現有的很多機械設備的能量利用率有限，化石能源的不充分利用會造成資源的浪費，此外，化石燃料的使用過程還會產生大量溫室氣體以及有害物質，會對環境造成嚴重的污染破壞。因此可以將化石燃料使用過程中產生的高溫尾氣進行收集利用，提高能量利用率。

在環境污染嚴重的今天，大力開發與推廣利用新能源勢在必行，氫能是一種目前研究較熱的新能源，其燃燒熱值高，燃燒產物無污染，獲取方式容易且多樣，是一種較為理想的清潔能源，具有廣闊的應用前景，其高效、安全、無污染的特點，將在不遠的將來成為新能源的支柱。

因氫氣常溫呈氣態，且易燃易爆等問題，導致儲存、運輸困難，利用碳氫燃料進行現場制氫成為各種設備常用的制氫方式，碳氫燃料重整制氫的方法主要有三種，即水蒸氣重整、部分氧化重整及自熱重整。在有外部熱源的情況下，水蒸氣重整產氫量大含量高，條件溫和，是當前主流的選擇。

目前公開的有關機械設備尾氣余熱利用的重整制氫裝置，其結構在余熱的利用以及制氫效率上仍存在一定的不足，可以進一步優化設計。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種高效余熱利用的分流夾層式多單元重整制氫反應裝置，以解決現有利用尾氣余熱的重整制氫裝置在余熱的利用率低以及制氫效率低的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種高效余熱利用的分流夾層式多單元重整制氫反應裝置，它包括重整腔、多個矩形螺旋外尾氣流道單元和多個矩形螺旋氣化流道單元，所述重整腔的內部設置有圓柱型內尾氣流道，所述多個矩形螺旋外尾氣流道單元和多個矩形螺旋氣化流道單元均以矩形螺旋流道的形式相互交替盤繞在重整腔的外側，所述重整腔包括多個重整流道單元，所述多個重整流道單元沿圓周排列設置，所述多個矩形螺旋氣化流道單元與多個重整流道單元一一對應，所述矩形螺旋氣化流道單元的一端與重整流道單元連通。

更進一步的，所述重整腔的兩端分別設置有尾氣入口和尾氣排出通道，所述尾氣入口通過圓柱型內尾氣流道和多個矩形螺旋外尾氣流道單元與尾氣排出通道連通。

更進一步的，所述尾氣排出通道與圓柱型內尾氣流道和多個矩形螺旋外尾氣流道單元之間設置有內外流道尾氣匯集腔。

更進一步的，所述多個矩形螺旋外尾氣流道單元和多個矩形螺旋氣化流道單元的外部設置有燃料緩沖分流腔體，所述燃料緩沖分流腔體靠近尾氣排出通道的一側設置有燃料入口，所述多個矩形螺旋氣化流道單元靠近尾氣入口的一端均與燃料緩沖分流腔體連通。

更進一步的，所述重整流道單元的一端設有重整單元入口，所述多個矩形螺旋氣化流道單元的靠近尾氣入口的一端均通過氣化單元入口通道與燃料緩沖分流腔體連通，另一端均通過重整單元入口通道與重整流道單元連通。

更進一步的，所述緩沖分流腔體的一端設置有氣體產物匯集腔，氣體產物匯集腔上設置有氣體產物出口，所述重整流道單元靠近尾氣入口的一端設置有重整單元出口通道，所述多個重整流道單元均通過重整單元出口通道與氣體產物匯集腔連通。