本发明专利技术公开了一种天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉，属于电能天然气制氢技术领域。该天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉自外向内包括重整炉外壳、保温层和重整炉承压壳体；所述重整炉承压壳体内沿轴线方向设置多个反应段，各反应段内均沿竖直方向固定有金属电阻发热板，重整炉承压壳体内还填充有催化剂；各反应段的金属电阻发热板还均与温度控制单元和供电设备电连接。本发明专利技术天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉的炉内反应温度控制精确，可避免局部高温问题，提高了重整炉的寿命，同时可适用于风电、光伏发电等大规模消纳制氢并实现长时储能。长时储能。长时储能。
【技术实现步骤摘要】
一种天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉
[0001]本专利技术涉及电能与天然气制氢
，具体涉及一种天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉。
技术介绍
[0002]可再生能源近年来发展迅速，装机容量大大提升。但是可再生 能源具有波动性、地域性、随机性等特点使得大量可再生电能无法 被消纳，造成严重的弃风、弃光现象。氢能因其良好的性质得到了 各界的广泛关注，而将可再生电能与氢能相结合，有效实现可再生 能源的消纳。
[0003]电解水制氢为目前的主要结合可再生能源于氢能的方式之一，然而其低效率、高成本、小规模等问题使其目前未在工业上大规模运用。目前世界上主流的制氢方式为天然气水蒸气重整工艺，相比于其他方式技术更加成熟、成本更少，得到了广泛应用。其过程中使用天然气燃烧提供反应热量，造成额外碳排放的同时热量也并不能充分利用。此外传统天然气水蒸气重整制氢规模巨大，难以适应广泛的可再生能源消纳工作。另外，工业广泛应用的炉型为顶烧炉，结构不完全对称，燃烧器和烟道存在使得系统复杂程度进一步提高，操作中难以保证各炉管受热均匀，从而影响设备寿命以及制氢效率，为设备安全运行带来隐患。
[0004]申请号为CN201610885116.7的专利公开了一种蒸汽重整炉及使用方法，通过布置多排催化剂管，及燃料、空气等进出管路设置在炉底，从而实现紧凑布置减少热损失，便于操作的目的。但是燃烧带来的碳排放以及排烟热损无法避免，管内温度难以实行均匀，容易造成重整炉局部高温，使得热应力不均匀从而影响重整炉寿命，且重整炉体型庞大。
专利技术内容
[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉，目的之一在于将电能引入天然气水蒸气重整制氢炉中，实现可再生电能的消纳，避免弃风、弃光现象。本专利技术的目的之二在于改变现有天然气重整炉以天然气为原料燃烧来提供热量的现状，使得CO2排放减少。本专利技术的目的之三在于提供小型、紧凑的天然气制氢装置。通过波纹板型电阻的引用，使得炉管内温度均匀，同产量下反应体积大大减少，适合分布于风能光能资源富足地区的小规模氢能生产。
[0006]本专利技术提供了一种天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉，重整炉自外向内包括重整炉外壳、保温层和重整炉承压壳体；所述重整炉承压壳体内沿轴线方向设置多个反应段，各反应段内均沿竖直方向固定有金属电阻发热板，重整炉承压壳体内还填充有催化剂；各反应段的金属电阻发热板还均与温度控制单元和供电设备电连接。
[0007]较佳地，温度控制单元包括控制器以及与控制器信号连接的多个温度传感器，各温度传感器位于重整炉承压壳体内用于检测各反应段的温度；各反应段均设置三相调压器，各三相调压器与对应反应段的金属电阻发热板电连接；所述控制器还与各三相调压器
电连接；
[0008]各反应段温度传感器获取温度，并将信号传输至控制器，控制器根据温度大小调节各反应段对应的三相调压器来控制各段金属电阻发热板的功率大小，温度低于设定值时调高三相调压器的输出电压，温度高于设定值时降低三相调压器的输出电压。
[0009]较佳地，金属电阻发热板包括金属电阻发热折板以及多个肋片，所述金属电阻发热折板为螺旋型或S型，所述金属电阻发热折板通过固定装置固定在重整炉承压壳体内，多个肋片分布在金属电阻发热板的各侧面。
[0010]较佳地，重整炉承压壳体的入口端还连接有绝缘管道，所述绝缘管道通过法兰和重整炉承压壳体连接，其中法兰之间装有绝缘密封圈，并通过绝缘螺栓连接。
[0011]较佳地，金属电阻发热折板和肋片分别由铁铬合金制成。
[0012]较佳地，金属电阻发热板分为三段，每段供电均为三角形连接，每一相之间的金属电阻发热板电阻相同，三相电每相连接在金属电阻发热板上的接线条上，由三相调压器供电。
[0013]较佳地，重整炉承压壳体通过绝缘套筒与重整炉外壳连接；重整炉承压壳体内部设有绝缘陶瓷。
[0014]较佳地，重整炉承压壳体入口设有均流装置，所述均流装置包括均流网固定壳，所述均流网固定在固定壳上。
[0015]较佳地，当三相调压器接入可再生电能时，各反应段温度传感器获取温度，信号传输至控制器，控制器控制重整炉承压壳体原料入口电磁调节阀开度来改变天然气、水蒸气流量，以适应可再生电能的波动性。
[0016]较佳地，催化剂为Ni
‑
γAl2O3，Ni
‑
MgO或Ni
‑
CaO中的一种或几种。。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]1、天然气制氢电气化：通过将电能引入重整炉，避免了天然气燃烧产生的额外二氧化碳排放。相比于传统重整炉的间壁式加热，采用电加热具有更快的升温速率，启停迅速，可以很好的适应可再生电能的波动性，同时可直接外接10
‑
110kV高压电，减少电能输送时的损失。
[0019]2、重整炉内温度精准化：通过肋片型金属电阻发热板加热，将金属电阻发热板分为三段进行分段加热，实现重整炉内温度的精确控制，避免局部高温问题，提高了重整炉的寿命。
[0020]3、制氢设备小型化：电能的引入使得热量的传递更加高效，同时去除了燃烧器烟道等设备，使得本产品体积大大减少，有利于耦合分布广泛的风能、光能进行分布式氢能生产。
附图说明
[0021]图1为本专利技术天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉结构示意图；
[0022]图2为本专利技术重整炉横截面A结构示意图；
[0023]图3为本专利技术螺旋形金属电阻发热板截面示意图；
[0024]图4为本专利技术变负荷控制器逻辑示意图；
[0025]图5为本专利技术均流装置示意图；
[0026]图6为本专利技术催化剂布置方式示意图。
[0027]附图标记说明：
[0028]1.重整炉外壳，2.保温层，3.重整炉承压壳体，4.金属电阻发热板，41.金属电阻发热折板，42.肋片，5.催化剂，6.控制器，7.温度传感器，8.绝缘管道，9. 法兰，10.绝缘密封圈，11.绝缘螺栓，12.接线条，13.接线端子，14.绝缘套筒， 15.均流装置，16.电磁调节阀，17.外接接地线，18.固定装置，19.混合器， 20.三相调压器，21.绝缘陶瓷。
具体实施方式
[0029]在下面的实施例中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
[0030]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0031]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉，其特征在于，所述重整炉自外向内包括重整炉外壳(1)、保温层(2)和重整炉承压壳体(3)；所述重整炉承压壳体(3)内沿轴线方向设置多个反应段，各反应段内均沿竖直方向固定有金属电阻发热板(4)，重整炉承压壳体(3)内还填充有催化剂(5)；各反应段的金属电阻发热板(4)还均与温度控制单元和供电设备电连接。2.如权利要求1所述的天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉，其特征在于，所述温度控制单元包括控制器(6)以及与控制器(6)信号连接的多个温度传感器(7)，各温度传感器(7)位于重整炉承压壳体(3)内用于检测各反应段的温度；各反应段均设置三相调压器(20)，各三相调压器(20)与对应反应段的金属电阻发热板(4)电连接；所述控制器(6)还与各三相调压器(20)电连接；各反应段温度传感器(7)获取温度，并将信号传输至控制器(6)，控制器(6)根据温度大小调节各反应段对应的三相调压器(20)来控制各段金属电阻发热板(4)的功率大小，温度低于设定值时调高三相调压器(20)的输出电压，温度高于设定值时降低三相调压器(20)的输出电压。3.如权利要求1所述的天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉，其特征在于，所述金属电阻发热板(4)包括金属电阻发热折板(41)以及多个肋片(42)，所述金属电阻发热折板(41)为螺旋型或S型，所述金属电阻发热折板(41)通过固定装置(18)固定在重整炉承压壳体(3)内，多个肋片(42)分布在金属电阻发热板(4)的各侧面。4.如权利要求1所述的天然气制富氢合成气电热蒸汽重整炉，其特征在于，所述重整炉承压壳体(3)的入口端还连接有绝缘管道(8)，所述绝...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘银河，沈孟飞，宋虎潮，林啸龙，边浩，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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