[发明专利]一种基于余热利用的制氢反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业能源回收利用的微反应装置，特别是涉及一种基于余热利用的制氢反应装置。

背景技术

当前，我国工业领域能源消耗量约占全国能源消耗总量的70％，主要工业产品单位能耗平均比国际先进水平高出30％左右。除了生产工艺相对落后、产业结构不合理的因素外，工业余热利用率低，能源没有得到充分综合利用是造成能耗高的重要原因。我国能源利用率仅为33％左右，比发达国家低约10％。至少50％的工业耗能以各种形式的余热被直接废弃。因此从另一角度看，我国工业余热资源丰富，工业余热回收利用又被认为是一种“新能源”，近年来成为推进我国节能减排工作的重要内容。工业余热按其能量形态可以分为三大类，即可燃性余热、载热性余热和有压性余热。其中常见的大多数余热是载热性余热，它包括排出的废气和产品、物料、废物、工质等所带走的高温热以及化学反应热等，如锅炉与窑炉的烟道气，燃气轮机、内燃机等动力机械的排气，焦炭、钢铁铸件、水泥、炉渣的高温显热，凝结水、冷却水、放散热风等带走的显热，以及排放的废气潜热等。而在用微反应器制氢的过程中，尾气余热的利用也是不可忽视的经济效益。目前，微反应装置尾气热循环技术仍处于起步阶段，各项技术还不太成熟，在目前所研制的微反应器尾气热循环装置中，原料加热效率不高，流体回流等问题阻碍着微反应器尾气热循环装置的进步和发展。

发明内容

本发明提供了一种基于余热利用的制氢反应装置，其克服了现有技术的微反应装置无法有效利用余热的不足之处，实现尾气余热的有效利用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于余热利用的制氢反应装置，包括反应本体，该反应本体设有反应腔、原料入口、出气口；还包括增压装置和位于原料入口与反应腔之间的预热部，所述反应本体还设有供反应腔产生的气体输出的出气通道，所述预热部包括原料通道、包围原料通道的壁体外周或设在原料通道中的气体通道，所述原料入口通过原料通道连通反应腔；增压装置的进气口与出气通道连通，增压装置的出气口连通所述气体通道的进气端，所述气体通道的出气端远离其进气端，并连通所述出气口。

作为优选，所述原料通道的数量为多个，该多个原料通道按阵列分布，所述气体通道为网状条形通道，并包围各个原料通道的外周。

作为优选，所述增压装置的出气口通过设在所述反应本体内部的回流通道连通所述气体通道的进气端。

作为优选，所述反应腔包括蒸发部和重整部，蒸发部位于所述预热部和重整部之间，重整部连通所述出气通道；所述反应本体连接有用于分别为所述蒸发部、重整部提供热能的第一加热装置和第二加热装置，该第一加热装置与第二加热装置设置为加热棒，通过反应本体上所设对应于蒸发部和重整部插孔插入反应本体，对蒸发部与重整部进行加热。

作为优选，所述蒸发部内设柱状泡沫金属，且该柱状泡沫金属外径与所述蒸发部内径相等。

作为优选，所述重整部内设有若干金属载体反应板，该若干金属载体反应板分别与所述柱状泡沫金属平行，并间隔分布。

作为优选，所述金属载体反应板为铜纤维烧结板，且孔隙率为80％。

作为优选，所述增压装置的进气口孔径、出气口孔径分别与所述回流通道的内径、出气通道的内径相等，并且所述增压装置的进气口孔径、出气口孔径为3-4mm。

作为优选，所述原料通道内部空心宽度为1.5-2.5mm，壁体厚度为0.8-1.2mm，所述气体通道的宽度为0.5-1.2mm。

作为优选，所述增压装置为旋片式真空泵，并固定在所述反应本体上。

作为优选，所述蒸发部与重整部上方分别设有位于反应本体上的热电偶，用于检测蒸发部与重整部的温度。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

1.本发明采用在原料入口与反应腔之间设置所述预热部，并通过所述增压装置对制成的气体进行增压和进入预热部，解决回流问题，且气体进入预热部的气体通道后，通过将余热有效传递给了流经原料通道的原料，实现对原料的有效预热，不仅提高了尾气余热的再利用，并且降低了能源的浪费。

2.本发明进一步设置所述回流通道，并将回流通道设置于反应本体内部，能更有效的防止尾气余热的散失。

3.本发明预热部包括多个所述原料通道，且气体通道为网状条形通道，并包围各个原料通道的外周，使得气体和原料能够大面积的进行热交换，进一步提高余热利用的效率。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的一种基于余热利用的制氢反应装置不局限于实施例。

附图说明