本发明专利技术公开了一种利用蒸气重整产生氢气的装置。该装置包括:外壳,其中央部分设置有用于产生高温反应热的燃烧部分;火焰引导件,其设置为形成燃烧部分的外壁并在火焰引导件的外侧设置有空间;多个催化剂管,其相对于燃烧部分的中心等间隔地布置在火焰引导件的外侧的空间中;原料供应歧管,其设置在外壳的内部的一侧以将从装置外部供应的原料配送至各催化剂管;重整产物歧管,其与各催化剂管的一端连接以将通过重整反应而得到的重整产物排出至装置外部;以及支撑部件,其由内环板和外环板组成,该内环板形成在外壳的内部的一侧,该外环板同心地设置在内环板的外周的周围,并且在内环板与外环板之间的边界处形成有管孔,各催化剂管的一端插入管孔中。在所述氢气产生装置中,用于支撑多个催化剂管的支撑部件的结构简单地分为内环板和外环板,从而可以有效地补偿由热应力引起的支撑部件的膨胀和收缩。结果,可防止因热应力造成的支撑部件的变形和损坏,继而可提高所述氢气产生装置的整体耐用性和稳定性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用蒸气重整产生氢气的装置,其通过天然气或碳氢化合物的蒸气重 整反应连续地供应氢气。更具体而言,本专利技术涉及利用蒸气重整而产生氢气的装置,其中, 用于支撑发生高温重整反应的催化剂管的支撑部件的结构得以改进且耐用性提高,从而可 确保稳定的性能和可靠性。
技术介绍
近年来,由于随着技术革新的发展,能源消耗逐渐增加,因而矿物燃料储备紧缺的 问题及环境污染问题亟待解决,同时人们对使用清洁的氢燃料作为能源载体的氢能的兴趣 也与日俱增。然而,在从替代能源(太阳能、风能、潮汐能等)制取氢气的过程中,在经济效 率方面仍存在许多困难与局限。因此,提出了从现有技术中所用的矿物燃料即包括天然气在内的碳氢化合物来制 取清洁的氢燃料的技术。现有制取氢气的方法包括蒸气重整、矿物燃料(煤、石油、天然气、丙烷、丁烷等) 的部分氧化或自热重整以及水电解,其中,蒸气重整被视为经济可行的方法,其在商业上的 应用最为广泛。当蒸气重整器在高压(15_25bar)、高温(高于850°C )的条件下操作时利用上述 的蒸气重整方法大规模地制取氢气的过程有利于制取氢气。然而,若所述大规模的制氢过 程缩减至家用或用于分布式发电的中等规模或小规模,则必须解决包括操作时间、初始操 作、稳定蒸气供应、安装规模及大小在内的多种限制。作为解决这些限制而做出的努力,已尝试了如下各种方法组合单元过程,开发适 用于小型燃料电池系统的催化剂,优化热流体分析,简化系统结构以便提高加工性能和生 产率,以及在整合系统各元件的同时减小尺寸以便缩减初始操作时间、降低热量损失并且 提高热效率。用于现有的这种中小规模处理的蒸气重整器主要具有这样的结构大型的热 交换器安装于重整器的外部,以便在通过燃烧气体供应在重整器中发生重整反应所需的 热量之后,利用高温燃烧废气辅助地将原料/水的温度提升到适于蒸气重整器的温度 (500-700 °C )。相反,如果热交换器安装于重整器的内部,则可预料到系统的结构将简化、总体积 将下降并且热效率将提高。然而,存在的问题是由于在重整器内部设置复杂的热交换器结 构,因此重整器的初始生成及稳定操作是困难的,并且由于暴露于高温下的部分直接接触 因被低温水或原料冷却而保持低温的部分,因此该重整器无法承受频繁的热循环。图1为示出根据现有技术的重整器的结构的示意图。如图1所示,在根据现有技 术的重整器100中,在外壳110内设有用于产生蒸气反应所需热量的燃烧部分115。在该燃 烧部分115内安装有用于燃烧从外部供应的气体/燃料的燃烧器。这里,在燃烧部分中产生的高温热量向催化剂管120供应反应热,然后通过燃烧气体出口 117被排出到外部。同时,现有的重整器100具有这样的结构包括催化剂管120的催化床相对于燃烧 部分115同心地布置。这里,催化床与设置在外壳100内的原料供应歧管130连接,由此向催化床供应原料/蒸气。具体地,如图1所示,原料供应歧管130具有这样的结构其与用于从外部供应原 料/蒸气的导入管连接,并且与各个催化剂管120连接,从而向各个催化剂管120供应原料/蒸气。被供应至催化剂管120的原料/蒸气经过由燃烧部分115提供反应热的重整反 应,并且通过与催化剂管120的一侧相连的重整产物歧管140而被排出。这里,重整产物歧管140的一端与催化剂管120连接,另一端与暴露于外壳110外 部的排出管连接。与此同时,催化剂管120插入支撑部件150中并且由该支撑部件150支撑,其中支 撑部件150水平设置在筒状的外壳110内。图2为现有的支撑部件150的透视图。如图所示,支撑部件150设置为具有给定 厚度的圆形板材的形式,并且在中心处形成有具有给定尺寸的安装孔150hl。此外,相对于 安装孔150hl同心地形成有管孔150h2,催化剂管120的一端插入管孔150h2内。具有上述结构的支撑部件150的外周侧通过焊接安装在外壳110的内壁侧上,并 且支撑部件150的内周侧与设置在外壳110内的管状火焰引导件114接合。具体地,支撑部件150的安装孔150hl安装在与外壳110的内周侧相距一定距离 的位置,并且安装孔150hl的尺寸与限定燃烧部分115和催化剂管120的安装空间的管状 火焰引导件114的外周侧相对应,从而可使安装孔150hl插设在管状火焰引导件114的外 周侧的周围。这里,火焰引导件114的一端与外壳110连接。
技术实现思路
要解决的技术问题然而,根据现有技术的重整器存在这样的问题由于催化剂管被反应热加热至高 温,因此支撑催化剂管的支撑部件将发生热变形,从而在很大程度上削弱稳定性与耐用性。具体地,当分析在重整器操作的高温下支撑部件发生的热变形时,支撑部件的中 央部分的温度相当高。因此,在支撑部件的中央部分产生高于容许值的热应力,特别地,由 于重整器反复在高温与低温下操作,因此支撑部件发生变形和损坏的风险高。为此,出现重 整器的整体耐用性和稳定性削弱的一系列问题。本专利技术意在解决现有技术中出现的上述问题,并且本专利技术的目的是提供一种利用 蒸气重整产生氢气的装置,其中支撑部件分为内环板和外环板,并且在内环板与外环板的 组合体上形成有管孔,使得催化剂管插入在所述管孔中同时在每个催化剂管与每个管孔之 间存在间隙,由此可以稳定地补偿由热应力引起的支撑部件的膨胀和收缩。技术方案为了达到上述目的,本专利技术提供了一种利用蒸气重整产生氢气的装置,包括外 壳,其中央部分设置有用于产生高温反应热的燃烧部分;火焰引导件,其设置为形成所述燃 烧部分的外壁并在所述火焰引导件的外侧设置有空间;多个催化剂管,其相对于所述燃烧部分同心地布置在所述火焰引导件的外侧的空间中;原料供应歧管,其设置在所述外壳的 内部的一侧以将从所述装置的外部供应的原料配送至各所述催化剂管;重整产物歧管,其 与各所述催化剂管的一端相连接以将通过重整反应而得到的重整产物排出至所述装置的 外部;以及支撑部件,其由内环板和外环板组成,所述内环板形成在所述外壳的内部的一 侧,所述外环板围绕所述内环板的外周与所述内环板同心地设置,并且在所述内环板与所 述外环板之间的边界处形成有管孔,各所述催化剂管的一端插入所述管孔中。有益效果在根据本专利技术的利用蒸气重整产生氢气的装置中,所述用于支撑多个催化剂管的 支撑部件的结构简单地分为内环板与外环板,从而可以稳定地补偿因热应力而引起的支撑 部件的膨胀和收缩。结果,可防止因热应力造成的支撑部件的变形和损坏,继而可提高所述 氢气产生装置的整体耐用性和稳定性。附图说明图1为示出根据现有技术的利用蒸气重整产生氢气的装置的构造的截面图。图2为示出现有的支撑部件的透视图。图3为示出根据本专利技术的利用蒸气重整产生氢气的装置的构造的截面图。图4为示出根据本专利技术的支撑部件的实例的平面图。图5为示出根据本专利技术的支撑部件的实例的透视图。图中的主要附图标记的说明1 氢气产生装置;3 夕卜壳;3a 燃烧气体出口 ;5 燃烧部分;7 催化剂管;8 原料供应歧管;8a 导入管;9 重整产物歧管;9a:排出管;10 支撑部件;10hl 安装孔;10h2 管孔;11 内环板;11a:内半槽;13 外环板;13a:外半槽。具体实施例方式在下文中,将参考附图详细说明根据本专利技术的利用蒸气重整产生氢气的装置的优本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用蒸气重整产生氢气的装置,包括:外壳,其中央部分设置有用于产生高温反应热的燃烧部分;火焰引导件,其设置为形成所述燃烧部分的外壁并在所述火焰引导件的外侧设置有空间;多个催化剂管,其相对于所述燃烧部分的中心等间隔地布置在所述火焰引导件的外侧的空间中;原料供应歧管,其设置在所述外壳的内部的一侧以将从所述装置的外部供应的原料配送至各所述催化剂管;重整产物歧管,其与各所述催化剂管的一端相连接以将通过重整反应而得到的重整产物排出至所述装置的外部;以及支撑部件,其由内环板和外环板组成,所述内环板形成在所述外壳的内部的一侧,所述外环板围绕所述内环板的外周与所述内环板同心地设置,并且在所述内环板与所述外环板之间的边界处形成有管孔,各所述催化剂管的一端插入所述管孔中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2007-11-1 10-2007-0111066一种利用蒸气重整产生氢气的装置,包括外壳,其中央部分设置有用于产生高温反应热的燃烧部分;火焰引导件,其设置为形成所述燃烧部分的外壁并在所述火焰引导件的外侧设置有空间;多个催化剂管,其相对于所述燃烧部分的中心等间隔地布置在所述火焰引导件的外侧的空间中;原料供应歧管,其设置在所述外壳的内部的一侧以将从所述装置的外部供应的原料配送至各所述催化剂管;重整产物歧管,其与各所述催化剂管的一端相连接以将通过重整反应而得到的重整产物排出至所述装置的外部;以及支撑部件,其由内环板和外环板组成,所述内环板形成在所述外壳的内部的一侧,所述外环板围绕所述内环板的外周与所述内环板同心地设置,并且在所述内环板与所述外环板之间的边界处形成有...
【专利技术属性】
技术研发人员:崔宰硕,金明俊,金荣大,
申请(专利权)人:SK能源株式会社,
类型:发明
国别省市:KR[韩国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。