[发明专利]高温回转炉及含其的高温制氢系统

说明书

本发明公开了一种高温回转炉及含其的高温制氢系统，高温回转炉包括炉体，炉体包括外炉壳和内炉壳，所述高温回转炉还包括：反应管，两端分别延伸至所述外炉壳的两端外；旋转接头，包括依次设置的固定部分和旋转部分，旋转部分的一端部嵌设于固定部分的一端部内且通过骨架油封密封连接于固定部分的一端部内，旋转部分的另一端部密封连接于所述反应管的一端；进气管组件，进气管组件穿设于所述旋转接头；旋转机构，用于使所述反应管相对于所述内炉壳旋转。高温制氢系统包括如上所述的高温回转炉。本发明结构简单、耐高温性和密封性好，可以直接得到固体产物，操作成本低，反应转化率高。

技术领域

本发明涉及一种用于高温回转炉及含其的高温制氢系统。

背景技术

氢气是一种可用于所有一次能源和电力生产的无污染和可再生的能源载体，且可储可输，氢气的利用可以为可再生能源的大规模利用创造条件。目前制氢方法主要包括蒸气重整、高温电解和热化学循环分解水等，蒸气重整、高温电解水的所需温度较高，约为900℃，因此能耗比较高，而热化学循环分解水中最典型的是IS和UT3循环，但这两种方法有三个缺点：(1)最大操作温度约850℃或需要一定的操作压力(10atm)；(2)由于反应过程中有腐蚀性物质因此整个装置对材料要求严格；(3)整个循环在高温、压力下进行，其中的挥发性、有毒物质对公共安全造成威胁。随着能源问题的突出,以及环境保护压力的增大,同时由于可作为高温热源的核反应堆技术的逐渐成熟,利用核能制氢(如铀碳制氢)成为当今国际上的研究热点，其所需温度更低，仅为650℃，且无腐蚀、有毒物质产生，因此是种更高效、更安全的制氢工艺。

然而，核能制氢工艺为气固反应工艺，常见的气固反应器为固定床或流化床反应器等，但这些反应器无法实现连续操作，且固定床反应器需要实现催化剂与吸附剂的分离才能得到固体产物，操作成本高、传热性能差，而流化床反应器返混严重，反应的转化率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中传统的气固反应器无法实现连续操作、操作成本高、传热性能差、转化率低等缺陷，提供一种高温回转炉及含其的高温制氢系统。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种高温回转炉，包括炉体，所述炉体包括外炉壳和内炉壳，所述内炉壳嵌设于所述外炉壳内，且所述内炉壳的长度方向与所述外炉壳的长度方向平行，所述内炉壳围绕形成有炉膛，所述内炉壳的两端分别开设有与所述炉膛相连通的第一通孔和第二通孔，其特点在于，所述高温回转炉还包括：

反应管，所述反应管依次穿设于所述第一通孔、炉膛和第二通孔，且所述反应管的两端分别延伸至所述外炉壳的两端外；

旋转接头，所述旋转接头包括依次设置的固定部分和旋转部分，所述旋转部分的一端部嵌设于所述固定部分的一端部内且通过骨架油封密封连接于所述固定部分的一端部内，所述旋转部分的另一端部密封连接于所述反应管的一端，所述固定部分固定于所述外炉壳的一端，所述固定部分的侧壁的上部分开设有出气口；

进气管组件，所述进气管组件穿设于所述旋转接头，且所述进气管组件的一端与所述固定部分的另一端部密封连接，所述进气管组件的另一端部延伸至位于所述炉膛中的所述反应管内；

旋转机构，所述旋转机构用于使所述反应管相对于所述内炉壳旋转，所述旋转机构设置于所述外炉壳的内壁面并与所述反应管传动连接。

在本方案中，采用上述结构形式的高温回转炉结构简单，可以直接得到固体产物，操作成本低，反应过程中，反应管旋转，固体物料的表面连续被翻转，有效地提高了反应转化率；

另外，采用旋转接头实现了反应管与进气管组件之间的动密封，确保了反应管在旋转过程中的密封性，同时，炉体采用双层炉壳，保证在高温情况下，其外表面不超过50℃，进而保证了操作的安全性。