一种制氢装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种制氢装置及方法，其中，制氢装置包括气化炉、等离子发生器、第一反应容器、第二反应容器、通入水蒸气的蒸汽管道；气化炉、第一反应容器、第二反应容器中分别设有加热装置；气化炉的气体排出端与等离子发生器的介质输入端连通，等离子发生器的气体介质输出端交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通，蒸汽管道交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通。本发明专利技术能够在水蒸气与海绵铁发反应生成氢气，并对反应后的海绵铁形成还原反应，无限循环使用下去，且通过采用两个反应容器能够实现交替制氢，以使达到制氢的连续性，提升制氢装置的制氢效率。

【技术实现步骤摘要】
一种新型制氢装置及方法
本专利技术涉及气体能源制备
，具体涉及一种新型制氢装置及方法。
技术介绍
氢能源是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，目前制取氢气的主要方法有：(1)天然气蒸汽转化制氢；(2)煤转化制氢；(3)甲醇或氨裂解制氢；(4)水电解制氢。其中，目前的煤转化制氢装置在制氢时，由于制氢效率低且无法实现连续性，影响制氢设备的推广使用，另外，无法实现重复长时间使用，使用寿命短。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种结构设计合理，便于推广使用且能够连续制氢的新型制氢装置及方法。本专利技术的目的一是提供如下技术方案：一种新型制氢装置，包括气化炉、等离子发生器、第一反应容器、第二反应容器，以及通入水蒸气的蒸汽管道；所述气化炉内的气化物料为炭料；在气化炉、第一反应容器、第二反应容器中分别设置有对各自内部进行加热升温的加热装置；所述气化炉的气体排出端与等离子发生器的介质输入端连通，等离子发生器的气体介质输出端交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通，所述蒸汽管道交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通；当等离子发生器的气体介质输出端与第一反应容器的介质进入端形成连通时，蒸汽通道与第二反应容器的介质进入端形成连通；当等离子发生器的气体介质输出端与第二反应容器的介质进入端形成连通时，蒸汽通道与第一反应容器的介质进入端形成连通；所述第一反应容器、第二反应容器内分别填料有海绵铁，蒸汽管道输入的水蒸气、等离子发生器排出的气体介质通过海绵铁后从对应反应容器的气体排出端排出。采用了上述技术方案，气化炉内添加炭料，在气化炉的作用下产生气体，气体通过等离子发生器将气体中对海绵铁的污染物质脱除掉；水蒸气经过蒸汽管道交替进入第一反应容器、第二反应容器中，与反应容器中的海绵铁进行反应，反应过程中生成氢气并从反应容器的气体排出端排出并进行收集；当水蒸气进入第一反应容器内时，从等离子发生器中输出的气体进入第二反应容器内进行反应，以使海绵铁在与水蒸气反应过程中产生的Fe304进行还原反应；而当水蒸气进入第二反应容器内时，从等离子发生器中输出的气体则会进入第一反应容器内进行反应，周而复始；本专利技术能够使水蒸气与海绵铁发生反应生成氢气，并对反应后的海绵铁形成还原反应，无限循环使用下去，且通过采用两个反应容器能够实现交替制氢，以使达到制氢的连续性，提升制氢装置的制氢效率。进一步地，所述气化炉内添加的炭料为兰炭，气化炉内通过加热装置将气化炉内部的炭料加热升温到600℃—800℃，并生成含有CO、N2、CO2、H2S的气体排入等离子发生器中进行脱硫。进一步地，所述第一反应容器、第二反应容器相对应的加热装置将各自的反应容器内部温度加热到500℃—580℃；通过蒸汽通道进入第一反应容器、第二反应容器中的水蒸气与海绵铁发生反应获得氢气并从相应反应容器的气体排出端排出，反应方程式为：Fe+H2O—Fe304+H2；等离子发生器中进入第一反应容器、第二反应容器中的CO与Fe304发生反应，反应方程式为：CO+Fe304—Fe+CO2，反应产生的二氧化碳及未参加反应的气体从相应反应容器的气体排出端排出。进一步地，所述第一反应容器、第二反应容器的气体排出端连通有氢气排出管、混合气体排出管，在氢气排出管、混合气体排出管上分别装配有排气控制阀。进一步地，所述蒸汽管道与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端、等离子发生器的气体介质输出端通过第一管道形成并联式连通，其中，等离子发生器的气体介质输出端与第一反应容器的介质进入端之间的管道上设置有第一流通控制阀，第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端之间的管道上设置有第二流通控制阀，第二反应容器的介质进入端设置有第三流通控制阀；所述等离子发生器的气体介质输出端与第二反应容器的介质进入端之间通过第二管道连通，在第二管道上设置有第四流通控制阀，所述第三流通控制阀处于第二管道与第二反应容器介质进入端的连通处和第一管道之间。本专利技术另一目的是提供如下技术方案：一种新型制氢方法，包括如下步骤：步骤一，通过气化炉内的加热装置将炉内的炭料加热升温到600℃—800℃，向气化炉内添加空气，空气与气化炉内的兰炭形成反应，生成含有CO、N2、CO2、H2S的气体，气体从气化炉的气体排出端排出；步骤二，气化炉气体排出端排出的气体经过等离子发生器，气体中的H2S转变为S单质，防止第一反应容器和第二反应容器中的海绵铁发生中毒；步骤三，蒸汽通道交替向第一反应容器、第二反应容器内输入水蒸气，第一反应容器、第二反应容器内的加热装置分别将各自反应容器内加热升温到500℃—580℃，水蒸气与第一反应容器内的海绵铁、第二反应容器内的海绵铁产生如下反应：Fe+H2O—Fe304+H2，反应生成的氢气进行收集；步骤四，当水蒸气通入第一反应容器内进行反应时，步骤二中等离子发生器排出的气体进入第二反应容器内与之前水蒸气与海绵铁反应产生的Fe304进行如下反应：CO+Fe304—Fe+CO2，反应产生的二氧化碳及未参加反应的气体从第二反应容器的气体排出端排出；当水蒸气通入第二反应容器内进行反应时，步骤二中等离子发生器排出的气体进入第一反应容器内与之前水蒸气与海绵铁反应产生的Fe304进行如下反应：CO+Fe304—Fe+CO2，反应产生的二氧化碳及未参加反应的气体从第一反应容器的气体排出端排出。步骤五，重复上述步骤一、步骤二、步骤三、步骤四，得以源源不断的产生氢气,可以收集或直接利用。采用了上述技术方案，本专利技术能够使水蒸气与海绵铁发生反应生成氢气，并对反应后的海绵铁形成还原反应，无限循环使用下去，且通过采用两个反应容器能够实现交替制氢，以使达到制氢的连续性，提升制氢装置的制氢效率。附图说明图1为本专利技术制氢装置的结构示意图；图中：1为气化炉，2为等离子发生器，3为第一反应容器，4为第二反应容器，5为蒸汽管道，6为进气管，7为海绵铁，8为氢气排出管，9为混合气体排出管，10为排气控制阀，11为第一管道，12为第一流通控制阀，13为第二流通控制阀，14为第三流通控制阀，15为第二管道，16为第四流通控制阀。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例的附图，对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参见图1，一种新型制氢装置，包括气化炉1、等离子发生器2、第一反应容器3、第二反应容器4，以及通入水蒸气的蒸汽管道5；气化炉内的气化物料为炭料，炭料可以采用填料的方式添加在气化炉中，以增加炭料的反应面积；在气化炉工作过程中，通过向进气管6向气化炉内补入空气作为气化剂，以使气化炉内炭料发生气化反应。在气化炉、第一反应容器、第二反应容器中分别设置有对各自内部进行加热升温的加热装置，可以在气化炉及反应容器内设置夹套，加热装置设置于夹套内，加热装置可以为螺旋围绕布置在夹套内的变频加热线圈，以加快加热效率；气化炉的气体排出端与等离子发生器的介质输入端连通，气化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型制氢装置，其特征在于，该制氢装置包括气化炉、等离子发生器、第一反应容器、第二反应容器，以及通入水蒸气的蒸汽管道；所述气化炉内的气化物料为炭料；在气化炉、第一反应容器、第二反应容器中分别设置有对各自内部进行加热升温的加热装置；所述气化炉的气体排出端与等离子发生器的介质输入端连通，等离子发生器的气体介质输出端交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通，所述蒸汽管道交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通；当等离子发生器的气体介质输出端与第一反应容器的介质进入端形成连通时，蒸汽通道与第二反应容器的介质进入端形成连通；当等离子发生器的气体介质输出端与第二反应容器的介质进入端形成连通时，蒸汽通道与第一反应容器的介质进入端形成连通；所述第一反应容器、第二反应容器内分别填料有海绵铁，蒸汽管道输入的水蒸气、等离子发生器排出的气体介质通过海绵铁反应后从对应反应容器的气体排出端排出。

【技术特征摘要】
1.一种新型制氢装置，其特征在于，该制氢装置包括气化炉、等离子发生器、第一反应容器、第二反应容器，以及通入水蒸气的蒸汽管道；所述气化炉内的气化物料为炭料；在气化炉、第一反应容器、第二反应容器中分别设置有对各自内部进行加热升温的加热装置；所述气化炉的气体排出端与等离子发生器的介质输入端连通，等离子发生器的气体介质输出端交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通，所述蒸汽管道交替与第一反应容器的介质进入端、第二反应容器的介质进入端形成连通；当等离子发生器的气体介质输出端与第一反应容器的介质进入端形成连通时，蒸汽通道与第二反应容器的介质进入端形成连通；当等离子发生器的气体介质输出端与第二反应容器的介质进入端形成连通时，蒸汽通道与第一反应容器的介质进入端形成连通；所述第一反应容器、第二反应容器内分别填料有海绵铁，蒸汽管道输入的水蒸气、等离子发生器排出的气体介质通过海绵铁反应后从对应反应容器的气体排出端排出。2.根据权利要求1所述的新型制氢装置，其特征在于，所述气化炉内添加的炭料为兰炭，气化炉内通过加热装置将气化炉内部的炭料加热升温到600℃—800℃，并生成含有CO、N2、CO2、H2S的气体排入等离子发生器中进行脱硫。3.根据权利要求1所述的新型制氢装置，其特征在于，所述第一反应容器、第二反应容器相对应的加热装置将各自的反应容器内部温度加热到500℃—580℃；通过蒸汽通道进入第一反应容器、第二反应容器中水蒸气与海绵铁发生反应获得氢气并从相应反应容器的气体排出端排出，反应方程式为：Fe+H2O—Fe304+H2；等离子发生器中进入第一反应容器、第二反应容器中的CO与Fe304发生反应，反应方程式为：CO+Fe304—Fe+CO2，反应产生的二氧化碳及未参加反应的气体从相应反应容器的气体排出端排出。4.根据权利要求3所述的新型制氢装置，其特征在于，所述第一反应容器、第二反应容器的气体排出端连通有氢气排出管、混合气体排出管，在氢气排出管、混合气体排出管上分别装配有排气控制阀。5.根据权利要求1—4中任一项所述的新型制氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨家华，王超生，万文雷，任向南，雷亚辉，季猛，倪建飞，张林，姜凯，
申请(专利权)人：江苏河海新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32